Java的历史与特点

Java，由Sun Microsystems于1995年发布，以其跨平台性、面向对象的编程模型、强大的异常处理机制和丰富的类库，迅速在Web开发、企业级应用、移动应用（如Android开发）、大数据处理等领域占据重要地位。Java的核心设计目标是提高开发效率、确保平台独立性和安全性。

Java的应用领域与优势

Java在以下领域展现出强大的优势：

• Web开发：Java EE框架如Spring、Struts支撑了复杂企业级应用的开发。
• 移动开发：通过Java ME，Java可用于开发功能丰富的移动应用。
• 大数据处理：配合Hadoop、Spark等工具，Java成为处理大规模数据的理想选择。
• 云计算与服务器端应用：支持复杂业务逻辑和高并发处理，Java是构建服务器端应用的首选语言之一。

安装Java Development Kit (JDK)

• 访问Oracle官方网站下载适用于操作系统的JDK版本，如访问https://www.oracle.com/java/technologies/javase-jdk11-downloads.html。
• 解压下载的JDK到指定目录，例如C:\Program Files\Java。
• 将JDK的bin目录添加到PATH环境变量：
  • 在Windows中，打开“系统属性”>“高级系统设置”>“环境变量”，在“系统变量”中找到Path变量并编辑，将%JAVA_HOME%\bin添加至变量值的末尾。

设置环境变量

• 在“环境变量”中，如果不存在JAVA_HOME变量，新建一个指向JDK路径的变量，如JAVA_HOME=C:\Program Files\Java\jdk-11。
• 确保在系统变量设置中，将Path变量更新，添加%JAVA_HOME%\bin路径。

配置IDE（Eclipse或IntelliJ IDEA）

• 安装IDE：从官方网站下载并安装Eclipse或IntelliJ IDEA。
• 新建项目：启动IDE，选择“文件”>“新建”>“Java项目”，配置项目名称、位置和Java SDK。
• 配置JRE：在项目设置中选择“运行/调试”>“运行配置”，确保“主类”指向Java主类，并选取适当的JRE。

变量与数据类型

Java变量需在使用前声明。基本数据类型包括：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        byte b = 10; // 8位，有符号整数
        short s = 20; // 16位，有符号整数
        int i = 30; // 32位，有符号整数
        long l = 40; // 64位，有符号整数
        float f = 50.0f; // 32位浮点数
        double d = 60.0; // 64位浮点数
        char c = 'A'; // 单字符
        boolean b1 = true; // 布尔类型

        // 引用类型
        String str = "Hello, Java!";
        int[] array = {1, 2, 3}; // 数组
        Person person = new Person(); // 对象引用
    }
}

控制结构

条件语句包括if、else、switch，循环语句有for、while、do-while：

public class FlowControl {
    public static void main(String[] args) {
        int age = 18;
        if (age >= 18) {
            System.out.println("You are an adult.");
        } else {
            System.out.println("You are not an adult.");
        }

        switch (age) {
            case 18:
                System.out.println("You are 18.");
                break;
            case 20:
                System.out.println("You are 20.");
                break;
            default:
                System.out.println("You are not 18 or 20.");
        }

        int count = 0;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            count++;
        }
        System.out.println("Count: " + count);

        int sum = 0;
        int i = 1;
        while (i <= 10) {
            sum += i;
            i++;
        }
        System.out.println("Sum: " + sum);

        int j = 10;
        do {
            System.out.println("Do-while loop: " + j);
            j--;
        } while (j > 0);
    }
}

函数与方法的定义与调用

方法定义遵循：

public class Methods {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(greet("Alice"));
        System.out.println(calculateSum(1, 2, 3));
    }

    public static String greet(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }

    public static int calculateSum(int... numbers) {
        int sum = 0;
        for (int number : numbers) {
            sum += number;
        }
        return sum;
    }
}

类与对象概念

类定义对象的模板：

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {}

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void introduce() {
        System.out.println("Name: " + name + ", Age: " + age);
    }
}

封装、继承、多态的实现

• 封装：通过private, protected, public访问控制。
• 继承：通过extends关键字。

public class Student extends Person {
    private String major;

    public Student(String name, int age, String major) {
        super(name, age);
        this.major = major;
    }

    @Override
    public void introduce() {
        super.introduce();
        System.out.println("Major: " + major);
    }
}

接口与抽象类

定义接口和实现抽象类：

public interface Animal {
    void makeSound();
}

public abstract class AnimalBase implements Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Animal sound");
    }
}

public class Dog extends AnimalBase {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof woof!");
    }
}

数组的使用与操作

数组操作的示例：

public class ArrayExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
        System.out.println(numbers[0]);
        numbers[0] = 10;
        System.out.println(numbers[0]);
    }
}

集合框架（List, Set, Map）的运用

集合类使用示例：

import java.util.*;

public class CollectionExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("Alice");
        names.add("Bob");
        names.add("Charlie");

        Set<String> uniqueNames = new HashSet<>();
        uniqueNames.add("Dave");
        uniqueNames.add("Eve");
        uniqueNames.add("Charlie");

        Map<String, Integer> ageMap = new HashMap<>();
        ageMap.put("Alice", 20);
        ageMap.put("Bob", 21);

        for (String name : names) {
            System.out.println(name);
        }

        for (String name : uniqueNames) {
            System.out.println(name);
        }

        if (ageMap.containsKey("Alice")) {
            System.out.println("Alice's age: " + ageMap.get("Alice"));
        }
    }
}

创建并运行第一个Java程序

创建Main.java：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, Java!");
    }
}

在命令行或IDE中运行程序。

实践案例：开发一个简单的学生信息管理系统

实现Student类、StudentManager类和StudentManagerExample类：

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private String grade;

    public Student(String name, int age, String grade) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.grade = grade;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public String getGrade() {
        return grade;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
               "name='" + name + '\'' +
               ", age=" + age +
               ", grade='" + grade + '\'' +
               '}';
    }
}

public class StudentManager {
    private List<Student> students;

    public StudentManager() {
        this.students = new ArrayList<>();
    }

    public void addStudent(Student student) {
        students.add(student);
    }

    public void removeStudent(String name) {
        students.removeIf(s -> s.getName().equals(name));
    }

    public Student findStudent(String name) {
        for (Student student : students) {
            if (student.getName().equals(name)) {
                return student;
            }
        }
        return null;
    }

    public void printAllStudents() {
        for (Student student : students) {
            System.out.println(student);
        }
    }
}

public class StudentManagerExample {
    public static void main(String[] args) {
        StudentManager manager = new StudentManager();
        manager.addStudent(new Student("Alice", 18, "Grade 12"));
        manager.addStudent(new Student("Bob", 17, "Grade 11"));
        manager.addStudent(new Student("Charlie", 16, "Grade 10"));

        manager.printAllStudents();

        Student student = manager.findStudent("Alice");
        if (student != null) {
            System.out.println("Found student: " + student);
        }

        manager.removeStudent("Bob");
        manager.printAllStudents();
    }
}

通过上述内容，你已经掌握了Java的基础知识和实践技巧。为深入探索Java的高级特性，如并发编程、异常处理、设计模式等，建议访问在线编程学习平台如慕课网（imooc.com），获取更多Java相关课程和资源。