Java是一种跨平台、面向对象的编程语言，由Sun Microsystems开发并于1995年首次发布。其设计目标包括“一次编写，到处运行”的理念，使得Java程序可以在任何支持Java的平台上运行，无需重新编译或修改源代码。

为了开始Java编程之旅，首先需要安装Java Development Kit (JDK)。JDK提供了Java运行环境(JRE)和Java开发工具，包括Java编译器、调试器和类库等。

系统环境配置示例

Windows

setx JAVA_HOME "C:\path\to\java\jdk"
setx PATH "%PATH%;%JAVA_HOME%\bin"

macOS/Linux

export JAVA_HOME=/path/to/java/jdk
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

在Java中，变量用于存储数据，而数据类型则定义了变量可以存储的值的类别。Java支持基本数据类型如int、double、boolean等，以及复合数据类型如数组、对象等。

变量与数据类型

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        int age = 30;         // int 类型的变量
        double height = 1.75; // double 类型的变量
        boolean isStudent = true; // boolean 类型的变量

        System.out.println("年龄: " + age);
        System.out.println("身高: " + height);
        System.out.println("是否为学生: " + isStudent);
    }
}

控制结构包括if、else、switch等，用于实现基于条件的程序流程。

public class ConditionalExample {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 5;

        if (num > 0) {
            System.out.println("这是一个正数。");
        } else if (num < 0) {
            System.out.println("这是一个负数。");
        } else {
            System.out.println("这是一个零。");
        }
    }
}

方法是Java程序的基本构建块，用于封装可重用的代码。

public class Greeting {
    public static void main(String[] args) {
        greet("World");
    }

    public static void greet(String who) {
        System.out.println("Hello, " + who + "!");
    }
}

Java是基于面向对象编程(OOP)的原则设计的。类是OOP的核心，它们定义了对象的属性和行为。

类与对象

public class Animal {
    private String name;

    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void makeSound() {
        System.out.println("动物发出声音。");
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

public class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("狗叫: 汪汪!");
    }
}

继承、封装、多态

继承允许创建新的类，该类继承现有类的属性和方法。封装通过将类的属性包装在类中，并提供公共接口来访问这些属性，从而保护数据的完整性和一致性。多态允许通过父类引用调用子类的实例方法，增强了代码的灵活性和复用性。

数据结构是存储和组织数据的方式，而算法是解决问题的步骤序列。在Java中，数据结构如数组、链表、栈和队列，算法如排序（冒泡排序、快速排序）、搜索（线性搜索、二分搜索）是基础。

数据结构示例：数组

public class ArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

        for (int num : numbers) {
            System.out.println(num);
        }
    }
}

算法示例：排序（冒泡排序）

public class BubbleSort {
    public static void sort(int[] array) {
        int n = array.length;
        boolean swapped;

        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            swapped = false;
            for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++) {
                if (array[j] > array[j + 1]) {
                    int temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                    swapped = true;
                }
            }
            if (!swapped) {
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
        sort(array);

        for (int num : array) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

创建一个简单的Java应用，例如一个简易的计算器：

import java.util.Scanner;

public class SimpleCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("请输入第一个数字: ");
        double num1 = scanner.nextDouble();

        System.out.print("请输入操作符 (+, -, *, /): ");
        String operator = scanner.next();

        System.out.print("请输入第二个数字: ");
        double num2 = scanner.nextDouble();

        double result = 0;

        switch (operator) {
            case "+":
                result = num1 + num2;
                break;
            case "-":
                result = num1 - num2;
                break;
            case "*":
                result = num1 * num2;
                break;
            case "/":
                if (num2 != 0) {
                    result = num1 / num2;
                } else {
                    System.out.println("错误：除数不能为零。");
                    return;
                }
                break;
            default:
                System.out.println("操作符错误。");
                return;
        }

        System.out.println("结果: " + result);
    }
}

随着技能的提高，可以逐步深入，结合数据结构和算法，完成更复杂的项目，如电子商务系统、社交应用或者数据分析工具，不断实践和探索Java的丰富功能和应用领域。通过在线学习平台如慕课网 (http://www.xianlaiwan.cn/)，可以找到更多实战项目和深入学习资源，加速编程技能的提升。