01-环境搭建与基础语法

阶段：入门篇 ｜ 建议时长：4 天 ｜ 前置：无

学习目标

• 独立完成 JDK 17 安装与环境变量配置，会用 java -version、javac -version 验证。
• 手写 HelloWorld 并分别用命令行（javac/java）和 IDEA 运行成功，能说清编译运行过程。
• 掌握 8 种基本类型、类型转换、运算符、流程控制、方法重载与可变参数，能独立写出 50 行以内的小程序。
• 熟练使用 IDEA 断点调试（Step Over/Into、查看变量）与常用快捷键。
• 能口头解释「Java 只有值传递」并举例验证。

核心知识点

JDK 安装与版本选择

• 三者关系：JDK（开发工具包）⊇ JRE（运行环境）⊇ JVM（虚拟机）。开发装 JDK，只运行装 JRE。
• 常用 LTS 版本：8（老项目存量最大）、17（当前主流，入门推荐）、21（虚拟线程）、25（最新 LTS，2025.9 发布；新项目选型）。
• 17 相比 8 的明显变化：模块化（JPMS）、var 局部变量类型推断、Switch 表达式、文本块、record、更强的 G1 GC。
• 安装后配置 JAVA_HOME，并把 %JAVA_HOME%\bin（Windows）或 $JAVA_HOME/bin（macOS/Linux）加入 PATH。

第一个程序与编译运行原理

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

• javac Hello.java 编译出 字节码文件 Hello.class；java Hello 由 JVM 加载执行（Java 11+ 可直接 java Hello.java 单文件运行）。
• 核心机制：一次编译，到处运行——源码编译成与平台无关的 .class，不同平台的 JVM 负责解释/JIT 编译执行。
• main 方法签名固定：public static void main(String[] args)，是程序入口。

IDEA 安装与调试

• 社区版（Community）免费够用；新建 Project 时选择 JDK 17。
• 断点调试：行号左侧点击下断点 → Debug 运行；F8（Step Over）单步跳过、F7（Step Into）进入方法、Shift+F8 跳出、F9 放行到下一断点；调试窗口可实时查看/修改变量值。
• 快捷键（Windows/macOS）：psvm+Tab 生成 main、sout+Tab 生成输出；Alt+Enter 快速修复；Ctrl+D 复制行；Ctrl+Y 删除行；Ctrl+Alt+L 格式化；Shift+F6 重命名。

变量与 8 种基本类型

• 类型转换：小→大自动提升（byte/short/char 参与运算先转 int），大→小强制转换 (int) 3.9 截断小数。
• 整数字面量默认 int，浮点默认 double；long x = 10000000000L; 不加 L 会编译错误。
• float/double 存在精度丢失，金额计算禁止用它们（见文件 2 的 BigDecimal）。

运算符

• 算术：+ - * / %；整数相除结果仍是整数（5 / 2 == 2）。
• 自增：i++ 先用后加，++i 先加后用。
• 逻辑：&&、|| 短路——a && b 中 a 为 false 则 b 不执行；&、| 不短路（位运算）。
• 三元：条件 ? 值1 : 值2；优先级不确定时加括号。

String 简介与 Scanner

• String 是引用类型、不可变对象，字符串字面量存在常量池中；== 比较地址，equals() 比较内容（详见文件 2）。
• 常用方法：length()、charAt()、substring()、indexOf()、equals()、split()。

Scanner sc = new Scanner(System.in);
int n = sc.nextInt();          // 读整数
String line = sc.nextLine();   // 读一行字符串

• 坑：nextInt() 后接 nextLine() 会读到换行符，需要先额外调用一次 nextLine() 清空缓冲。

流程控制

• if / else if / else：条件必须是 boolean。
• switch：可作用的类型——byte、short、char、int 及其包装类、枚举、String（Java 7+），不支持 long/float/double/boolean；Java 14+ 箭头表达式 case 1 -> ... 不用写 break。
• for、while、do-while、增强 for（for (int x : arr)）。
• break 跳出本层循环，continue 跳过本次；带标签 outer: 可跳出多层（少用）。

方法、重载与可变参数

static int add(int a, int b) { return a + b; }              // 重载：参数列表不同
static double add(double a, double b) { return a + b; }     // 与返回值类型无关
static int sum(int... nums) {                               // 可变参数本质是数组
    int s = 0;
    for (int n : nums) s += n;
    return s;
}

• 重载（overload）：同一个类中方法名相同、参数列表不同；仅返回值不同不算重载。
• 可变参数必须是参数列表的最后一个。

Java 只有值传递

面试官想听：你能区分「传值的拷贝」和「传引用的拷贝」，并用一个反例证明引用本身不会被改变。

• Java 中永远传递的是实参的拷贝：基本类型拷贝「值」，引用类型拷贝「引用（地址）」。
• 方法内通过引用修改对象内容会影响原对象；但让引用指向新对象不影响原引用：

static void change(int x) { x = 100; }                      // 无效
static void fill(int[] arr) { arr[0] = 100; }               // 有效：改的是对象内容
static void reassign(int[] arr) { arr = new int[]{9}; }     // 无效：改的是引用副本

数组与 Arrays 工具类

• 声明与初始化：int[] a = new int[3];、int[] b = {1, 2, 3};；长度固定 a.length，越界抛 ArrayIndexOutOfBoundsException。
• 二维数组：int[][] m = new int[3][4];，本质是「数组的数组」，第二维长度可不同。
• Arrays 常用方法：toString() 打印、sort() 排序、fill() 填充、copyOf() 复制、equals() 比较、binarySearch() 二分查找（需有序）。

动手实践

任务 1：九九乘法表

for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    for (int j = 1; j <= i; j++) {
        System.out.printf("%d*%d=%-4d", j, i, i * j);
    }
    System.out.println();
}

• 验收标准：输出标准下三角 45 行乘法口诀；列对齐（用 %-4d）；改写成 while 版本结果一致。

任务 2：猜数字游戏

• 要求：程序随机生成 1~100 的整数（new Random().nextInt(100) + 1），用户循环输入猜测，提示「大了/小了」，猜中后输出总次数并退出。
• 验收标准：用 while(true) + break 实现；输入非法（非数字）不崩溃（用 InputMismatchException 或先读字符串再解析）；能统计并输出猜测次数。

任务 3：数组冒泡排序 + 最大值

for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
    boolean swapped = false;
    for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
        if (arr[j] > arr[j + 1]) {
            int t = arr[j]; arr[j] = arr[j + 1]; arr[j + 1] = t;
            swapped = true;
        }
    }
    if (!swapped) break;   // 一趟无交换说明已有序，提前结束
}

• 验收标准：对 {5, 2, 8, 1, 9} 输出排序结果与最大值 9；加上提前退出的优化；最后用 Arrays.sort(arr) 对照验证自己的排序结果一致。

任务 4：IDEA 调试练习

• 验收标准：在任务 3 的内层循环处打断点，Debug 运行，用 Step Over 观察每轮 i、j、swapped 的值变化，并截图记录一次「修改 Debug 窗口中的变量值后程序行为改变」。

高频面试题

Q：JDK、JRE、JVM 三者是什么关系？⭐

• JVM 是执行字节码的虚拟机，是「跨平台」的关键。
• JRE = JVM + Java 核心类库，只够运行程序。
• JDK = JRE + 编译器 javac、调试器 jdb 等开发工具，开发必须装 JDK。
• 一句话：JDK ⊃ JRE ⊃ JVM。

Q：Java 是值传递还是引用传递？⭐

• 只有值传递。基本类型传「值的副本」，方法内修改不影响原变量。
• 引用类型传「引用（地址）的副本」，方法内通过该引用可以修改对象内容，但重新赋值（指向新对象）不影响原引用。
• 反例：reassign(int[] arr) 中 arr = new int[]{9} 后调用方数组不变，证明不是引用传递。

Q：switch 支持哪些类型？

• byte、short、char、int 及其包装类（Byte/Short/Character/Integer）、枚举（Java 5+）、String（Java 7+）。
• 不支持 long、float、double、boolean；case 必须是编译期常量且不重复。
• Java 14+ 的箭头语法 case x -> 无需 break、不穿透。

Q：& 和 && 的区别？

• && 短路：左边为 false 时右边不计算，效率高且能防 NPE（如 s != null && s.length() > 0）。
• & 是位运算符也可用于 boolean，但不短路，两边都会计算。

Q：char 类型能存一个汉字吗？

• 能。char 占 2 字节（UTF-16 code unit），汉字大多落在基本多文种平面（BMP），如 '中' 可直接赋给 char。
• 生僻字（如 emoji 或增补平面字符）需两个 char（代理对），String.length() 返回的是 code unit 数而不是字符个数。

Q：为什么 float 和 double 不能直接比较相等？

• 二进制浮点无法精确表示很多十进制小数（如 0.1），运算后存在累积误差。
• 比较应使用差值阈值，金额计算应使用 BigDecimal（字符串构造）。

Q：编译型语言和解释型语言，Java 算哪种？

• 混合型：javac 先把源码编译成字节码（.class），再由 JVM 逐条解释执行，热点代码由 JIT 编译成本地机器码。
• 由此获得「一次编译，到处运行」，JIT 又保证了接近原生的执行速度。

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