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Java 開發入門指南

什麼是 Java​

Java 是一種跨平台的物件導向程式語言，由 Sun Microsystems（現為 Oracle）開發。Java 的核心理念是「一次編寫，到處執行」（Write Once, Run Anywhere），這使得 Java 成為企業級應用開發的首選語言之一。

主要特色​

  • 跨平台性：透過 Java 虛擬機器（JVM）實現跨平台執行
  • 物件導向：完全的物件導向程式設計語言
  • 記憶體管理：自動垃圾回收機制
  • 安全性：內建安全機制和沙箱模式
  • 豐富的生態系統：龐大的函式庫和框架支援
  • 企業級支援：廣泛應用於企業級應用開發

開發環境準備​

必要工具​

  1. Java 開發工具包（JDK）

    • 推薦使用 OpenJDK - 開源且免費的 Java 實作
    • 建議版本：Java 17 LTS 或 Java 21 LTS

  2. 建置工具

    • Apache Maven - 專案管理和建置工具
    • 或 Gradle - 現代化的建置自動化工具

  3. 整合開發環境（IDE）

    • IntelliJ IDEA（推薦）
    • Eclipse
    • Visual Studio Code + Java Extension Pack

快速安裝（macOS）​

# 安裝 OpenJDK
brew install openjdk@17

# 安裝 Maven
brew install maven

# 驗證安裝
java -version
mvn -version

快速安裝（Windows）​

# 使用 Chocolatey
choco install openjdk17
choco install maven

# 或使用 Scoop
scoop install openjdk17
scoop install maven

第一個 Java 程式​

Hello World 範例​

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

編譯和執行​

# 編譯
javac HelloWorld.java

# 執行
java HelloWorld

Maven 專案結構​

建立新專案​

mvn archetype:generate \
  -DgroupId=com.example \
  -DartifactId=my-app \
  -DarchetypeArtifactId=maven-archetype-quickstart \
  -DinteractiveMode=false

標準目錄結構​

my-app/
├── pom.xml
└── src/
    ├── main/
    │   ├── java/
    │   │   └── com/example/
    │   │       └── App.java
    │   └── resources/
    └── test/
        └── java/
            └── com/example/
                └── AppTest.java

基本 pom.xml​

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 
         http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>my-app</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    <packaging>jar</packaging>
    
    <properties>
        <maven.compiler.source>17</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>17</maven.compiler.target>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
    </properties>
    
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>junit</groupId>
            <artifactId>junit</artifactId>
            <version>4.13.2</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

Java 基礎語法​

變數和資料型別​

// 基本資料型別
int age = 25;
double price = 99.99;
boolean isActive = true;
char grade = 'A';

// 參考型別
String name = "John Doe";
Integer count = 100;

// 陣列
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
String[] names = new String[3];

控制結構​

// 條件判斷
if (age >= 18) {
    System.out.println("成年人");
} else {
    System.out.println("未成年");
}

// 迴圈
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    System.out.println("Count: " + i);
}

// 增強型 for 迴圈
for (String name : names) {
    System.out.println(name);
}

// while 迴圈
while (count > 0) {
    count--;
}

方法定義​

public class Calculator {
    
    // 靜態方法
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
    
    // 實例方法
    public double multiply(double x, double y) {
        return x * y;
    }
    
    // 方法重載
    public int add(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }
}

物件導向程式設計​

類別和物件​

public class Person {
    // 屬性
    private String name;
    private int age;
    
    // 建構子
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    // Getter 和 Setter
    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;
    }
    
    // 方法
    public void introduce() {
        System.out.println("我是 " + name + "，今年 " + age + " 歲");
    }
}

繼承​

public class Student extends Person {
    private String studentId;
    
    public Student(String name, int age, String studentId) {
        super(name, age);  // 呼叫父類別建構子
        this.studentId = studentId;
    }
    
    @Override
    public void introduce() {
        super.introduce();
        System.out.println("學號：" + studentId);
    }
}

常用 Maven 指令​

# 編譯專案
mvn compile

# 執行測試
mvn test

# 打包專案
mvn package

# 清理專案
mvn clean

# 安裝到本地倉庫
mvn install

# 執行應用程式
mvn exec:java -Dexec.mainClass="com.example.App"

下一步學習​

完成基本 Java 學習後，可以繼續學習：

  1. 進階 Java 特性

    • 泛型（Generics）
    • Lambda 表達式
    • Stream API
    • 多執行緒程式設計

  2. Java 框架

    • Spring Boot - 企業級應用框架
    • Hibernate - ORM 框架
    • JUnit - 測試框架

  3. 資料庫整合

    • JDBC
    • JPA/Hibernate
    • Spring Data

  4. Web 開發

    • Servlet/JSP
    • Spring MVC
    • RESTful API 開發

學習資源​

官方文件​

線上教學​

書籍推薦​

  • "Effective Java" by Joshua Bloch
  • "Java: The Complete Reference" by Herbert Schildt
  • "Head First Java" by Kathy Sierra