初识 Java

学习目标

• 理解 Java 的语言定位与版本演进（Java SE / EE / ME 与 LTS 版本）
• 掌握 JDK、JRE、JVM 三者的职责边界与包含关系
• 理解"一次编写，到处运行"背后的字节码与 JVM 跨平台机制
• 能够独立完成 JDK 安装、环境变量配置与第一个程序 HelloWorld 的编译运行

Java 语言概览

Java 由 Sun Microsystems（现为 Oracle）的 James Gosling 团队于 1995 年发布，是一种静态类型、面向对象、基于类的通用编程语言。其设计哲学可概括为两点：

1. 简单且熟悉：语法借鉴 C/C++，但去除了指针、多继承、手动内存管理等易错特性
2. 平台无关：源代码编译为与硬件无关的字节码(Bytecode)，由 JVM 在目标平台上解释/编译执行

版本体系

自 Java 9 起改为半年一次特性发布（Feature Release），每三年推出一个 LTS（Long-Term Support） 版本。当前主流 LTS 为 Java 11、17、21。生产项目应优先选择 LTS。

语言演进关键节点

JVM 跨平台原理

"Write Once, Run Anywhere" 的核心在于 JVM（Java Virtual Machine） 与字节码的分工。

要点：

• 字节码是一种中间表示(IR)，不绑定任何具体 CPU 架构
• 各平台提供各自的 JVM 实现，负责把字节码翻译为本地机器指令
• 这也意味着同一份 .class 文件可在任何装有兼容 JVM 的系统上运行

JDK / JRE / JVM 关系

自 Java 11 起 Oracle 不再单独发布 JRE 安装包，开发者直接分发 JDK 运行。

开发环境搭建

安装 JDK

推荐使用发行版（任选其一）：Oracle JDK、Eclipse Temurin (AdoptOpenJDK)、Amazon Corretto、Azul Zulu。以 macOS / Linux 为例验证安装：

java -version
javac -version

编译与运行模型

Java 采用两阶段执行：先由 javac 把源码编译为字节码，再由 java 启动 JVM 加载并执行。

第一个程序

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

编译与运行：

javac HelloWorld.java   # 生成 HelloWorld.class
java HelloWorld         # 输出: Hello, Java!

命名约束（易错点）：public 类的类名必须与文件名完全一致（含大小写）。文件 HelloWorld.java 中只能有一个 public class HelloWorld，否则编译报错。

程序执行机制深入

main 方法的签名约定

public static void main(String[] args)

• public：JVM 需从外部调用，必须公开
• static：无需实例化对象即可由 JVM 直接调用
• void：进程退出码通过 System.exit(int) 或返回值控制，main 本身不返回值
• String[] args：命令行参数数组，例如 java HelloWorld a b c 时 args = ["a","b","c"]

类加载简图

深入类加载的双亲委派模型、JIT 编译、垃圾回收等机制将在后续 JVM 专题展开，本章只需建立"源码→字节码→JVM"的宏观认知。

常见误区

面试要点

1. JDK、JRE、JVM 的区别？ 见上文关系图，JDK 含开发工具，JRE 含运行环境，JVM 是执行引擎。
2. 为什么 Java 可以跨平台？ 因为编译产物是平台无关的字节码，由各平台 JVM 适配本地指令。
3. Java 是编译型还是解释型？ 两者兼具：先编译为字节码（编译型），再由 JVM 解释执行、热点代码 JIT 编译（解释+编译混合型）。

总结

• Java 是一门静态类型、面向对象的跨平台语言，依托 JVM 实现"一次编写，到处运行"
• JDK ⊃ JRE ⊃ JVM，开发者用 javac 编译、用 java 运行
• 理解字节码与 JVM 的职责边界，是后续深入内存模型、并发、性能调优的基础

版本差异(旧版 → Java 21)

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