01、Java基础入门：JDK、JRE、JVM关系详解及开发流程

1. JDK, JRE, JVM 的关系（核心重点）

它们是 包含关系，从下到上层层嵌套，共同支撑Java程序的运行与开发。

  • JVM (Java Virtual Machine)：Java虚拟机
    • 是Java程序的“运行引擎”，负责将字节码翻译成底层系统可执行的机器码。
    • 核心作用是屏蔽操作系统差异，实现“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere）。
    • 单独存在无法运行程序，因为它缺少核心类库（如java.lang包）。
  • JRE (Java Runtime Environment)：Java运行环境
    • 公式：JRE = JVM + 核心类库 (Libs)
    • 作用：提供运行Java程序所需的基础环境，包括JVM和标准类库。
    • 适用场景：仅需要运行已编译的Java程序（如运行Minecraft客户端）。
  • JDK (Java Development Kit)：Java开发工具包
    • 公式：JDK = JRE + 开发工具 (javac, java, jdb等)
    • 作用：为开发者提供编译、调试、文档生成等工具，是开发Java程序的必备环境。

2. Java 开发步骤

Java是半编译半解释型语言，标准开发流程分为三步，通过mermaid流程图直观展示：

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flowchart LR
  A[编写源代码<br> HelloWorld.java] -->|javac 编译| B[生成字节码<br> HelloWorld.class]
  B -->|类加载| C[JVM运行时数据区<br> 堆/栈/方法区]
  C -->|执行引擎| D[解释执行 / JIT编译]
  D --> E[本地机器码]
  E --> F[操作系统 + 硬件]
  1. 编写 (Write)：
    • 创建.java源文件（如HelloWorld.java），编写人类可读的Java代码。
  2. 编译 (Compile)：
    • 使用javac命令将源代码编译为.class字节码文件（如javac HelloWorld.java）。
    • 字节码是JVM可识别的中间代码，与操作系统无关。
  3. 运行 (Run)：
    • 使用java命令启动JVM并加载字节码（如java HelloWorld，注意不加.class后缀）。
    • JVM通过解释器或JIT（Just-In-Time）编译器将字节码转换为本地机器码执行。

3. 注释 (Comments)

注释是给程序员看的说明，Java编译器会忽略。共有三种类型：

  • 单行注释：// 

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    // 这是一个单行注释，仅限一行
    int a = 10;

  • 多行注释：/* ... */ 

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    /* 这是一个多行注释
       可以跨行书写
       不会被编译执行 */

  • 文档注释：/** ... */（重要）

    • 通常用于类、方法、变量上方，可通过javadoc命令生成HTML文档。
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    /**
     * 这是一个文档注释
     * @author 作者名
     * @version 1.0
     */
    public class Demo { }

4. Java 语言的优缺点

优点

  1. 跨平台性：JVM屏蔽底层差异，实现“一次编写，到处运行”。
  2. 面向对象：支持封装、继承、多态，适合开发大型企业级系统。
  3. 健壮性：强类型机制、异常处理、自动垃圾回收（GC），减少内存泄漏风险。
  4. 生态强大：拥有Spring、大数据框架（如Hadoop）、海量开源库，功能覆盖全面。
  5. 多线程支持：内置多线程机制，易于开发高并发应用。

缺点

  1. 语法繁琐：相比Python/Go，需编写更多“样板代码”（如Getter/Setter，可通过Lombok插件缓解）。
  2. 启动慢：JVM冷启动较慢，不适合轻量级脚本或Serverless场景。
  3. 内存占用高：Java应用通常比C++应用占用更多内存。

5. JVM 的核心原理（补充）

JVM运行时将内存划分为不同区域，核心区域包括：

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flowchart LR
  subgraph JVM[JVM运行时数据区]
    H[堆<br>Heap<br>new对象存储区<br>GC主要工作区]
    S[栈<br>Stack<br>局部变量+方法调用<br>自动回收]
    M[方法区<br>Method Area<br>类信息+常量+静态变量]
  end
  1. 堆 (Heap)：
    • 存放所有new出来的对象实例，是GC的主要工作区域。
  2. 栈 (Stack)：
    • 存放局部变量和方法调用，方法执行完毕后栈内存自动释放。
  3. 方法区 (Method Area)：
    • 存放类的元数据、常量池、静态变量等信息。

总结

Java的跨平台性依赖于JVM的“翻译”能力——JVM针对不同操作系统提供对应版本，将统一的.class字节码转换为本地机器码。理解JDK、JRE、JVM的关系，以及Java开发流程和JVM内存结构，是掌握Java基础的关键。这些知识不仅帮助初学者建立系统认知，也为后续学习高级特性（如GC调优、多线程）打下坚实基础。