Введение в Java #

Java - это строго типизированный, объектно-ориентированный язык программирования общего назначения. Разработан Джеймсом Гослингом в Sun Microsystems и выпущен в 1995 году. Сегодня поддерживается Oracle и сообществом OpenJDK. Изначально язык назывался Oak, в честь дуба, который рос за окном Гослинга. Но оказалось, что название занято, поэтому язык был переименован в Java - в честь сорта кофе, который пили разработчики. Логотипом стала чашка с дымящимся кофе.

Почему Java #

• Кроссплатформенность - принцип «Write Once, Run Anywhere». Скомпилированный байт-код выполняется на любой ОС через JVM
• Строгая типизация - ошибки типов ловятся на этапе компиляции, а не в рантайме
• Управление памятью - сборщик мусора избавляет от ручного освобождения памяти
• Многопоточность - встроенная поддержка конкурентности на уровне языка
• Экосистема - Spring, Jakarta EE, Android, Big Data, микросервисы

Экосистема: три ключевых компонента #

JVM (Java Virtual Machine) — Виртуальная машина Java #

Что это: Абстрактная вычислительная машина, которая выполняет Java-байткод.

Ключевые моменты:

• Интерпретирует или компилирует байткод в машинный код конкретной платформы
• Обеспечивает принцип "Write Once, Run Anywhere" (написал один раз — запускай везде)
• Управляет памятью (garbage collection), безопасностью и многопоточностью
• Зависит от операционной системы (разные JVM для Windows, Linux, macOS)

Сердце Java. Именно JVM позволила джаве стать одним из самых распространенных языков программирования. Неважно на чём вы запускаете код. Если для этой платформы есть реализация JVM - код запустится. Хоть на холодильнике.

JRE (Java Runtime Environment) — Среда выполнения Java #

Что это: Набор программных компонентов для запуска Java-приложений.

Состав:

• JVM + стандартные библиотеки Java (java.lang, java.util и др.)
• Вспомогательные файлы и ресурсы

Предназначена для пользователей, которым нужно только запускать Java-приложения. Хотите запустить майнкрафт? Вам нужна JRE.

JDK (Java Development Kit) — Набор разработчика Java #

Что это: Полноценный инструментарий для разработки Java-приложений.

Состав:

• JRE (всё, что есть в JRE)
• Компилятор javac
• Отладчик jdb
• Документатор javadoc
• Архиватор jar
• Другие инструменты разработки

Хотите написать майнкрафт 2? Вам нужна JDK.

Кратенькая таблица:

Как работает компиляция (в двух словах) #

Java - двухэтапный язык:

1. Компиляция: javac переводит исходный код в байт-код (.class файлы). Байт-код платформонезависим
2. Выполнение: java запускает JVM, которая интерпретирует или JIT-компилирует байт-код в нативный код конкретной платформы

Исходник (.java) -> javac (компилятор) -> Байт-код (.class) -> java -> JVM -> Машинный код

Первая программа #

Hello World #

Создайте файл HelloWorld.java и откройте его в любом текстовом редакторе (можно блокнот). Вставьте туда следующий код:

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

Разберём что здесь написано:

Компиляция и запуск #

Сначала код необходимо скомпилировать, используя javac. После этого рядом с HelloWorld.java появится HelloWorld.class. Теперь с помощью java его можно запустить. Пример:

javac HelloWorld.java # компиляция в байт-код
java HelloWorld # запуск

Переменные и типы данных #

Переменная - это контейнер для данных, в который можно положить какое-то значение. У контейнера есть тип - что можно в неё класть. Все типы данных в Java делятся на примитивные и ссылочные.

Примитивные типы #

Как уже было сказано, в ближайшее время вас интересуют только int (для целых чисел) и double (для дробных чисел).

Ссылочные типы #

Пока что нам нужно знать только про один тип:

Правила именования переменных #

1. Имя не должно начинаться с цифры.
2. Имя не должно содержать специальных символов, пробелов и кириллицы.
3. Имя должно начинаться с маленькой буквы.
4. Имя должно отражать суть того, что хранится в переменной (опционально, но желательно).
5. Если название состоит из нескольких слов, то используют camelCase (первое слово с маленькой буквы, последующие с большой без пробела. Например: firstName, buildStock)

Объявление переменной #

Для того, чтобы объявить переменную, нужно указать тип данных, который будет в ней храниться, название переменной и (опционально) сразу указать значение:

int age = 20;
double height = 1.75;
String name = "Иван";

int x; // необязательно указывать значение сразу
double y;

x = 15;
y = 3.14;

Вывод переменных #

Как уже говорилось выше, за вывод текста в консоль отвечает команда System.out.println:

System.out.println("Hello, World!")

Текст и переменные можно объединять знаком + (конкатенация):

System.out.println("Меня зовут " + name + ", мне" + age + " лет");

Вывод: Меня зовут Иван, мне 20 лет

Ввод данных с клавиатуры (Scanner) #

Для того, чтобы получить данные от пользователя (программа спрашивает, а пользователь вводит ответ), используется специальный класс Scanner

Шаблон:

import java.util.Scanner;  // 1. Подключаем Scanner (пишем ДО public class)

public class InputExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);  // 2. Создаём сканнер

        System.out.print("Введите ваше имя: ");
        String name = scanner.nextLine();          // 3. Читаем строку (текст)

        System.out.print("Введите ваш возраст: ");
        int age = scanner.nextInt();               // 4. Читаем целое число

        System.out.println("Привет, " + name + "! Через год вам будет " + (age + 1));

        scanner.close();  // 5. Закрываем сканнер (хороший тон, но не обязательно)
    }
}

Что здесь происходит #

Арифметические операции #

С переменными можно делать вычисления с помощью арифметических операторов: + (сложение), - (вычитание), * (умножение), / (деление), % (остаток от деления)

Пример:

int a = 10;
int b = 3;
int sum = a + b; // 13
int diff = a - b; // 7
int product = a * b; // 30
int quotient = a / b; // 3
int remainder = a % b; // 1

Для того, чтобы получить верный дробный результат, нужно сделать дробными частное и делимое/делитель (либо одно из чисел, либо оба). Например:

// Неправильный вариант, все переменные - целые числа
int a = 5;  
int b = 2;  
int c = a / b; // 2

// Неправильный вариант
double a = 5;
double b = 2;
int c = a / b; // ошибка. Результат имеет тип double, а переменная - int

// Правильный вариант, делимое является дробным числом
double a = 5;  
int b = 2;  
double c = a / b; // 2.5

// Правильный вариант, делитель является дробным числом
int a = 5;  
double b = 2;  
double c = a / b; // 2.5

// Правильный вариант, и делимое, и делитель - дробные числа
double a = 5;  
double b = 2;  
double c = a / b; // 2.5

Операторы присваивания с операцией #

Если нам нужно, например, увеличить переменную на 5, то мы можем использовать самую очевидную запись i = i + 5. Но специально для таких целей в Java есть операторы присваивания с операцией. При их использовании, прошлый пример будет выглядеть так: i += 5. Обе записи абсолютно эквивалентны. Таблица с основными такими операторами:

Практическая работа №1 #

0.5. Установка и проверка JDK (если работаете на своём ноуте!) #

• Установите JDK. Инструкция описана в лекции 0.5 (тут)
• Проверьте установку. Это также описано в лекции 0.5

1. Первая (вторая?) программа #

Напишите программу, которая объявляет переменные с вашим именем и возрастом, а затем выводит фразу:

«Привет! Меня зовут ... и мне ... лет».

2. Ввод через Scanner #

Напишите программу, которая:

1. Спрашивает у пользователя его любимый город.
2. Спрашивает возраст.
3. Выводит сообщение: «Вы живёте в ... и вам ... лет».

Подсказка: для города используйте scanner.nextLine(), для возраста – scanner.nextInt().

3. Арифметические операции #

Объявите две переменные типа int с любыми числами. Выведите их сумму, разность и произведение.

4*. Операции и Scanner #

Дополнительное задание
Напишите программу, которая запрашивает у пользователя два целых числа и выводит сумму, разность, произведение и частное (обратите внимание на типы данных, чтобы не потерять дробную часть при делении).

P.S. #

В этой лекции было использовано очень много страшных слов. JIT, байт-код, компиляция, интерпретация (если я не забыл вставить сравнение с питоном), всякие public static class void. Не переживайте, если что-то не поняли. Всё это либо будет проходиться позже, либо не будет вообще. Во втором случае просто забудьте про существование этих слов.