Java核心 - 环境搭建

JDK、JRE、JVM 的关系

在开始学习 Java 之前，首先需要了解 JDK、JRE、JVM 这三个核心概念。

JDK（Java Development Kit）

JDK 是 Java 开发工具包，是开发 Java 程序的完整工具集，包含：

• JRE：Java 运行时环境
• 编译器：javac，将 .java 源文件编译为 .class 字节码
• 调试器：jdb，用于调试 Java 程序
• 文档生成器：javadoc，生成 API 文档
• 其他工具：jar、jps、jstack、jmap 等

JRE（Java Runtime Environment）

JRE 是 Java 运行时环境，是运行 Java 程序所需的最小环境，包含：

• JVM：Java 虚拟机
• 核心类库：rt.jar 等基础类库
• 配置文件：运行时所需的配置

JVM（Java Virtual Machine）

JVM 是 Java 虚拟机，是 Java 实现”一次编写，到处运行”的关键：

• 将字节码（.class）解释/编译为机器码执行
• 不同平台有不同的 JVM 实现
• 提供内存管理、垃圾回收等功能

三者关系

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                       JDK                           │
│  ┌───────────────────────────────────────────────┐  │
│  │                    JRE                        │  │
│  │  ┌─────────────────────────────────────────┐  │  │
│  │  │                 JVM                     │  │  │
│  │  │  • 类加载器                             │  │  │
│  │  │  • 执行引擎                             │  │  │
│  │  │  • 垃圾回收器                           │  │  │
│  │  │  • 运行时数据区                         │  │  │
│  │  └─────────────────────────────────────────┘  │  │
│  │  + 核心类库（rt.jar）                         │  │
│  │  + 扩展类库                                   │  │
│  └───────────────────────────────────────────────┘  │
│  + 编译器（javac）                                  │
│  + 调试器（jdb）                                    │
│  + 其他开发工具                                     │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

• 开发者需要 JDK（包含编译工具）
• 用户只需要 JRE（只运行程序）
• JVM 是实际执行字节码的虚拟机

下载 JDK

Oracle JDK

Oracle 官方提供的 JDK，部分版本需要商业许可。

https://www.oracle.com/java/technologies/downloads/

下载步骤：

1. 访问 Oracle 官网，选择需要的 JDK 版本
2. 根据操作系统选择对应的安装包：
   • Windows：.exe 或 .msi 安装包
   • macOS：.dmg 安装包
   • Linux：.tar.gz 压缩包或 .rpm/.deb 包

OpenJDK

OpenJDK 是开源的 JDK 实现，与 Oracle JDK 功能基本一致。

常用的 OpenJDK 发行版：

发行版	说明	下载地址
Adoptium	Eclipse 基金会维护	https://adoptium.net/
Amazon Corretto	亚马逊维护，长期支持	https://aws.amazon.com/corretto/
Azul Zulu	Azul 公司维护	https://www.azul.com/downloads/
Microsoft	微软维护	https://www.microsoft.com/openjdk

版本选择建议

版本	发布时间	支持类型	建议
Java 8	2014-03	LTS	老项目维护
Java 11	2018-09	LTS	企业级应用推荐
Java 17	2021-09	LTS	新项目首选
Java 21	2023-09	LTS	最新 LTS 版本

LTS（Long Term Support）表示长期支持版本，会获得多年的安全更新和 Bug 修复，生产环境推荐使用 LTS 版本。

安装 JDK

Windows

1. 运行下载的安装程序（.exe 或 .msi）
2. 选择安装目录（建议路径不含中文和空格）
3. 按提示完成安装

macOS

方式一：使用安装包

1. 运行下载的 .dmg 文件
2. 按提示完成安装
3. 默认安装到 /Library/Java/JavaVirtualMachines/

方式二：使用 Homebrew

# 安装 OpenJDK 17
brew install openjdk@17

# 创建符号链接
sudo ln -sfn /opt/homebrew/opt/openjdk@17/libexec/openjdk.jdk \
     /Library/Java/JavaVirtualMachines/openjdk-17.jdk

Linux

Debian/Ubuntu：

# 更新包列表
sudo apt update

# 安装 OpenJDK 17
sudo apt install openjdk-17-jdk

# 验证安装
java -version

RHEL/CentOS：

# 安装 OpenJDK 17
sudo yum install java-17-openjdk-devel

# 验证安装
java -version

配置环境变量

Windows

1. 右键「此电脑」→「属性」→「高级系统设置」→「环境变量」

2. 新建系统变量 JAVA_HOME：

   变量名：JAVA_HOME
   变量值：C:\Program Files\Java\jdk-17（JDK 安装路径）
   

3. 编辑系统变量 Path，添加：

   %JAVA_HOME%\bin
   

4. 打开新的命令提示符窗口验证：

   java -version
   javac -version
   

macOS / Linux

编辑配置文件（~/.bashrc、~/.zshrc 或 ~/.bash_profile）：

# 设置 JAVA_HOME
export JAVA_HOME=/Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-17.jdk/Contents/Home
# Linux 通常为：export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-17-openjdk

# 添加到 PATH
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

使配置生效：

source ~/.zshrc  # 或 ~/.bashrc

验证配置：

echo $JAVA_HOME
java -version
javac -version

验证安装

在终端/命令行执行以下命令：

# 查看 Java 版本
java -version

# 查看编译器版本
javac -version

# 查看 JAVA_HOME
echo $JAVA_HOME  # Linux/macOS
echo %JAVA_HOME% # Windows

正常输出示例：

java version "17.0.9" 2023-10-17 LTS
Java(TM) SE Runtime Environment (build 17.0.9+11-LTS-201)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 17.0.9+11-LTS-201, mixed mode, sharing)

第一个 Java 程序

创建文件 HelloWorld.java：

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

编译并运行：

# 编译（生成 HelloWorld.class）
javac HelloWorld.java

# 运行
java HelloWorld

输出：

Hello, World!

Java 程序执行流程

源文件(.java) → 编译器(javac) → 字节码(.class) → JVM → 机器码 → CPU执行

1. 编写：程序员编写 .java 源文件
2. 编译：javac 将源文件编译为 .class 字节码文件
3. 加载：JVM 的类加载器加载字节码
4. 验证：验证字节码的正确性和安全性
5. 执行：解释器/JIT 编译器将字节码转为机器码执行

Java 的跨平台性是通过 JVM 实现的。同一份 .class 字节码可以在任何安装了对应 JVM 的平台上运行，因为 JVM 负责将字节码翻译为该平台的机器码。

IDE 推荐

开发 Java 程序推荐使用专业的 IDE：

IDE	说明	适用场景
IntelliJ IDEA	JetBrains 出品，功能强大	专业开发首选
Eclipse	开源免费，插件丰富	传统企业项目
VS Code	轻量级，需安装 Java 扩展	轻量级开发

IntelliJ IDEA 是目前最流行的 Java IDE，社区版免费，功能足够日常开发使用。