Java是一种广泛使用的通用编程语言，由Sun Microsystems于1995年发布。它的设计目标是提供一种跨平台的、面向对象的、可移植的编程语言，使得开发者能够用一种语言编写应用，在不同的操作系统上运行。Java在企业级应用、移动应用、桌面应用、服务器端编程、大数据处理等方面都有广泛应用。

• Web开发：主要用于构建服务器端应用，如Spring框架、Tomcat服务器等。
• 移动开发：通过Java ME（Micro Edition）可以在多种移动设备上运行，如Android应用开发。
• 桌面应用：使用JavaFX可以开发跨平台的富客户端应用。
• 大数据处理：与Hadoop、Spark等一起用于处理大规模数据。
• 嵌入式系统：用于开发控制设备的固件或操作系统。

• 平台独立性：Java程序可以在任何支持Java的平台上运行，无需重新编译。
• 面向对象编程：Java语法支持面向对象编程，使代码结构更加清晰，易于维护。
• 安全性：Java有严格的安全机制，防范网络攻击，如类加载器、沙箱等。
• 丰富的类库：Java提供了大量预定义的类库，方便开发者使用，如JavaFX、Swing等。
• 基础广泛：学习Java有助于理解面向对象编程的基本原则，为学习其他编程语言打下坚实的基础。

在开始学习Java编程之前，需要确保你的计算机上已经安装了Java Development Kit（JDK），这是Java的开发工具包，包含了Java运行环境（JRE）和开发工具（如编译器、调试器等）。

安装JDK

1. 下载JDK：访问Oracle官网（https://www.oracle.com/java/technologies/javase-downloads.html）下载适用于你的操作系统的JDK版本。选择适用于Windows、macOS或Linux的JDK 8或更高版本。

2. 安装JDK：

   • Windows：双击下载的安装包，按照向导进行安装。在安装过程中，可以选择自定义安装，选择包含JRE以及开发工具。
   • macOS：下载的安装包通常是.dmg文件，双击打开后，拖动JDK图标到 /Applications 文件夹进行安装。
   • Linux：下载的安装包通常为.tar.gz格式，解压后，通过终端进行配置。

3. 配置环境变量：

   • Windows：在系统环境变量中添加JAVA_HOME（指向JDK安装路径）和PATH环境变量。
   • macOS/Linux：编辑/etc/environment或者.bashrc或.bash_profile等配置文件，添加如下内容：

   export JAVA_HOME=/usr/libexec/java_home
   export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

   然后运行source .bashrc或source .bash_profile使配置生效。

验证安装：在命令行输入java -version和javac -version，确认已经正确安装JDK。

Hello World程序

编写第一个Java程序是学习Java编程的重要步骤。下面是一个简单的“Hello, World!”示例：

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

这段代码中：

• public class HelloWorld 声明了一个公共的类HelloWorld。
• public static void main(String[] args) 是程序的入口点，main 方法是所有 Java 应用程序执行的起点。
• System.out.println 是输出语句，用于在控制台打印字符串。

运行程序

1. 创建代码文件：在文本编辑器中创建一个名为HelloWorld.java的文件，并将上述代码复制粘贴到文件中。
2. 编译代码：打开命令行工具，切换到文件所在的目录，执行javac HelloWorld.java命令。如果一切正常，命令行不会显示任何输出，表示编译成功。
3. 运行程序：执行java HelloWorld命令。控制台将显示输出：“Hello, World!”。

这个简单的程序展示了Java的基本结构和运行流程。通过这个示例，你已经接触到了Java的基本概念，如类、方法、变量以及控制台输出。

Java数据类型

基本数据类型

Java的基本数据类型包括：byte, short, int, long, float, double, char, boolean。

public class DataTypes {
    public static void main(String[] args) {
        byte age = 25;
        short score = 85;
        int num = 100;
        long numOfDays = 365L;
        float pi = 3.14f;
        double e = 2.71828;
        char c = 'A';
        boolean isTrue = true;

        System.out.println("Byte: " + age);
        System.out.println("Short: " + score);
        System.out.println("Integer: " + num);
        System.out.println("Long: " + numOfDays);
        System.out.println("Float: " + pi);
        System.out.println("Double: " + e);
        System.out.println("Character: " + c);
        System.out.println("Boolean: " + isTrue);
    }
}

控制结构

Java提供了丰富的控制结构，包括条件语句（如if, if-else, switch）和循环语句（如for, while, do-while）。

示例代码

if 语句

public class IfExample {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 10;
        int y = 20;

        if (x > y) {
            System.out.println("x is greater than y.");
        } else {
            System.out.println("x is not greater than y.");
        }
    }
}

switch 语句

public class SwitchExample {
    public static void main(String[] args) {
        int day = 3;

        switch (day) {
            case 1:
                System.out.println("Today is Monday.");
                break;
            case 2:
                System.out.println("Today is Tuesday.");
                break;
            case 3:
                System.out.println("Today is Wednesday.");
                break;
            default:
                System.out.println("Today is not a weekday.");
        }
    }
}

通过这些示例，你可以看到Java如何使用基本数据类型进行数据处理，并利用控制结构来控制程序流程。

类与对象

类是面向对象编程的基本构建块，它定义了对象的属性和行为。对象是类的实例，具有类所定义的属性和方法。

定义类

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

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

创建对象

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("Alice", 20);
        System.out.println("Name: " + student.getName());
        System.out.println("Age: " + student.getAge());
    }
}

继承

继承允许派生类（子类）从基类（父类）继承属性和方法。这有助于代码复用和扩展性。

public class Employee extends Person {
    private double salary;

    public Employee(String name, double salary) {
        super(name);
        this.salary = salary;
    }

    public void displaySalary() {
        System.out.println("Salary: " + salary);
    }
}

多态

多态允许子类重写父类的方法，使得同一个方法名在不同类中可以有不同的实现。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("John");
        Employee employee = new Employee("Jane", 50000);
        displayPerson(person);
        displayPerson(employee);
    }

    public static void displayPerson(Person person) {
        System.out.println("Name: " + person.getName());
    }
}

通过这个简单的案例，我们可以看到如何使用继承和多态来扩展和重用代码。

简单图书管理系统案例

为了加深理解和实践所学知识，你可以尝试实现一个简单的图书管理系统。这个系统需要具备以下功能：

1. 图书管理：添加、删除、查找图书。
2. 借阅管理：用户借书、还书。
3. 统计分析：显示图书借阅情况。

技术选择

使用Java语言和JavaFX作为界面库。

开发步骤

1. 设计类结构：定义Book, User, Library等类，实现相关方法。
2. 实现功能：使用OOP原则，例如创建Book类处理图书信息，User类管理用户借阅状态。
3. 开发界面：使用JavaFX创建用户界面，包括添加、删除、查找图书的界面，以及借书、还书的界面。
4. 集成与测试：将各个部分集成，进行测试确保功能正常。

通过这个项目，你可以逐步应用前面学到的面向对象编程知识，同时熟悉JavaFX的使用，提升自己的实践能力。