計算機系統基礎與 Java 入門：從硬體架構到第一行 HelloWorld

計算機系統雙支柱：硬體 + 軟體

軟體本質與分類

• 本質：按順序組織的指令 + 數據集合。核心價值：提高人機交互效率。
• 系統軟體：Windows、Linux、macOS、Android、iOS —— 管理硬體、提供運行環境。
• 應用軟體：QQ、微信、瀏覽器 —— 建立在系統軟體之上，解決具體業務問題。

人機交互兩大方式

1. GUI (圖形化介面)：直觀、功能強、現代主流。
2. CLI (命令行/DOS)：需記憶指令、功能相對弱、但自動化/腳本/服務器管理必備。

常用 DOS 指令速查

E:              切換到 E 盤
cd 目錄         進入目錄
cd..            返回上級
cd\             返回根目錄
md 目錄名       建立目錄
rd 目錄名       刪除空目錄
del 文件名      刪除文件
*               通配符
tab             自動補全
cls             清屏
↑/↓           歷史指令
exit            退出

計算機語言演進史

1. 機器語言：0/1 二進制，極難閱讀寫入。
2. 匯編語言：助記符 (ADD, MOV)，對應機器指令，仍強依賴硬體。
3. 高級語言：C、C++、Java、Python、PHP —— 接近自然語言，跨平台需編譯器/解釋器。

Java 核心特性：跨平台 (Write Once, Run Anywhere)

機制：Java 原始碼 .java → javac 編譯 → 位元組碼 .class → JVM (不同平台有不同實現) 解釋執行。

• JRE = JVM + 核心類庫 (運行環境)。
• JDK = JRE + 開發工具 (javac, javadoc, jdb...)。

JDK 目錄結構

• bin/：可執行工具 (java, javac, jar...)
• lib/：核心類庫 (rt.jar 等)
• jre/：獨立運行環境
• include/：原生介面頭文件
• src.zip：源碼 (極佳學習資料)

環境變量配置 (關鍵步驟)

1. 安裝 JDK (路徑無中文、無空格)。
2. 系統屬性 → 高級 → 環境變量 → 系統變量 → Path → 編輯 → 新增 %JAVA_HOME%\bin (或直接粘貼 bin 絕對路徑)。
3. 新建 JAVA_HOME = JDK 安裝根目錄 (慣例，部分工具依賴)。
4. 驗證：CMD 輸入 javac 和 java 顯示用法即成功。

第一個 Java 程序：HelloWorld

// 文件名必須為 HelloWorld.java (public class 名稱一致)
public class HelloWorld {
    // 主方法入口，固定簽名
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World");
        System.out.println("Hello, Java");
    }
}

編譯運行步驟

> javac HelloWorld.java   // 生成 HelloWorld.class
> java HelloWorld         // 執行 (不加 .class)
Hello, World
Hello, Java

新手必記三大鐵律

1. public class 文件名 = 類名。
2. 語句以英文分號 ; 結尾。
3. Java 嚴格區分大小寫 (System != system)。

學習建議

從 DOS 基礎操作 → 理解 JVM 原理 → 熟練環境配置 → 大量敲代碼 (不要複製貼上) → 閱讀 src.zip 中集合/IO/並發源碼。工欲善其事，必先利其器。