第一章：环境安装

1. 安装 JDK 21

Java 21 是当前最新的长期支持（LTS）版本，推荐用于生产环境。根据你的平台选择对应的安装方式。

macOS（Homebrew）

macOS 推荐使用 Homebrew 安装 Temurin（Eclipse 维护的开源 JDK 发行版）：

# 安装 JDK 21（Temurin 发行版）
brew install --cask temurin@21

# 或者使用 SDKMAN（推荐，可管理多个 JDK 版本）
curl -s "https://get.sdkman.io" | bash
sdk install java 21.0.4-tem

# 确认版本
java --version

Ubuntu / Debian

# 安装 OpenJDK 21
sudo apt update
sudo apt install openjdk-21-jdk

# 如果仓库中没有，使用 Adoptium（Temurin）
sudo apt install -y wget apt-transport-https
wget -qO - https://packages.adoptium.net/artifactory/api/gpg/key/public | sudo tee /etc/apt/trusted.gpg.d/adoptium.asc
echo "deb https://packages.adoptium.net/artifactory/deb $(lsb_release -cs) main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/adoptium.list
sudo apt update
sudo apt install temurin-21-jdk

# 确认版本
java --version

Windows

# 方式一：使用 Scoop（推荐）
scoop bucket add java
scoop install temurin21-jdk

# 方式二：使用 Chocolatey
choco install temurin21

# 方式三：手动下载
# 从 https://adoptium.net/ 下载 JDK 21 安装包
# 安装后将 JAVA_HOME 和 bin 目录添加到 PATH

验证安装

$ java --version
openjdk 21.0.4 2024-07-16 LTS
OpenJDK Runtime Environment Temurin-21.0.4+7 (build 21.0.4+7-LTS)
OpenJDK 64-Bit Server VM Temurin-21.0.4+7 (build 21.0.4+7-LTS, mixed mode)

$ javac --version
javac 21.0.4

2. JAVA_HOME 与环境变量

很多 Java 工具（Maven、Gradle、IDE）依赖 JAVA_HOME 环境变量。确认它指向正确的 JDK 安装路径。

# macOS / Linux - 查看 JAVA_HOME
echo $JAVA_HOME

# 如果为空，手动设置（添加到 ~/.zshrc 或 ~/.bashrc）
export JAVA_HOME=$(/usr/libexec/java_home -v 21)  # macOS
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/temurin-21-jdk-amd64  # Ubuntu
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

# Windows（PowerShell）
echo $env:JAVA_HOME
# 通过系统设置 > 环境变量 添加 JAVA_HOME

3. Hello World

让我们写一个 Java 程序，了解基本结构。Java 21 支持直接运行单文件程序，无需手动编译。

// Hello.java
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        String name = "Java";
        int version = 21;
        String[] features = {"Record", "Sealed Class", "Pattern Matching", "Virtual Threads"};

        System.out.println("Hello, " + name + " " + version + "!");

        // 文本块（Text Block）- Java 13+
        String message = """
                Java %d 新特性：
                """.formatted(version);
        System.out.print(message);

        // 增强 for 循环
        for (int i = 0; i < features.length; i++) {
            System.out.println("  " + (i + 1) + ". " + features[i]);
        }

        System.out.println(greet("Java 21"));
    }

    static String greet(String who) {
        return "欢迎学习 " + who + "！";
    }
}

保存后运行：

# 方式一：传统编译运行
$ javac Hello.java
$ java Hello

# 方式二：直接运行（Java 11+，单文件免编译）
$ java Hello.java

Hello, Java 21!
Java 21 新特性：
  1. Record
  2. Sealed Class
  3. Pattern Matching
  4. Virtual Threads
欢迎学习 Java 21！

4. 安装 Maven

Maven 是 Java 最主流的构建与依赖管理工具，地位相当于 Node.js 的 npm、Python 的 pip、PHP 的 Composer。

安装 Maven

# macOS
brew install maven

# Ubuntu / Debian
sudo apt install maven

# Windows（Scoop）
scoop install maven

# 或通过 SDKMAN
sdk install maven

# 验证安装
mvn --version

初始化项目

# 使用 Maven archetype 快速创建项目骨架
mvn archetype:generate \
  -DgroupId=com.example \
  -DartifactId=my-java-project \
  -DarchetypeArtifactId=maven-archetype-quickstart \
  -DarchetypeVersion=1.5 \
  -DinteractiveMode=false

cd my-java-project

生成的项目结构：

my-java-project/
├── pom.xml                  # Maven 配置文件（相当于 package.json）
└── src/
    ├── main/java/com/example/
    │   └── App.java          # 主程序
    └── test/java/com/example/
        └── AppTest.java      # 测试

pom.xml 是项目的核心配置文件：

<project>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>my-java-project</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <properties>
        <maven.compiler.source>21</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>21</maven.compiler.target>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    </properties>

    <dependencies>
        <!-- 添加依赖示例：Gson JSON 库 -->
        <dependency>
            <groupId>com.google.code.gson</groupId>
            <artifactId>gson</artifactId>
            <version>2.11.0</version>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

常用 Maven 命令

# 编译项目
mvn compile

# 运行测试
mvn test

# 打包为 JAR
mvn package

# 清理构建产物
mvn clean

# 安装到本地仓库
mvn install

5. IDE 配置

Java 开发推荐使用 IntelliJ IDEA，它是最强大的 Java IDE。社区版（Community Edition）免费且功能完整。

如果使用 VS Code，安装 Extension Pack for Java 扩展包：

# VS Code 命令行安装
code --install-extension vscjava.vscode-java-pack

6. JShell 交互式编程

Java 9 引入了 JShell（REPL），可以像 Python 的交互式解释器一样快速测试代码片段。

$ jshell
|  欢迎使用 JShell -- 版本 21.0.4
|  要大致了解该版本, 请键入: /help intro

jshell> var name = "Java 21"
name ==> "Java 21"

jshell> System.out.println("Hello, " + name)
Hello, Java 21

jshell> List.of(1, 2, 3).stream().map(x -> x * x).toList()
$3 ==> [1, 4, 9]

jshell> record Point(int x, int y) {}
|  已创建 记录 Point

jshell> new Point(3, 4)
$5 ==> Point[x=3, y=4]

jshell> /exit

7. 本章要点