Java 基礎與 JVM 生態:給 JS/TS 開發者的入門

系列第一篇。這篇打基礎:JVM 怎麼運作、跟 Node/Go 的差異在哪、基本語法怎麼寫。物件導向、Collections、例外處理寫在下一篇〈Java 物件導向核心與 Collections、例外處理〉,再下一篇是實際動手用 Spring Boot 寫一個 API 的〈Spring Boot 入門:給 Next.js/Go 開發者的第一個 REST API〉。

一、先搞懂 JVM 在幹嘛

平常寫 Node,node app.js 直接把 JS 原始碼丟給 V8 引擎執行(內部其實還是有 JIT 編譯,但對開發者來說是「一步到位」的體感)。寫 Go,go build 編譯成一個平台專屬的原生執行檔,./app 直接跑,不需要另外裝執行環境。

Java 是第三種模式,分兩個階段:

YourCode.java  --javac-->  YourCode.class(bytecode)  --java-->  JVM 執行
   原始碼          編譯器         位元碼(不是機器碼)      JVM 直譯/JIT 編譯成機器碼

關鍵差異:.class 檔裡的 bytecode 不是任何 CPU 看得懂的機器碼,是 JVM 自己定義的一種中介格式。這個 bytecode 拿到 Windows、Mac、Linux 上的 JVM 都能跑——這正是 Java 當年那句口號「Write Once, Run Anywhere」的實際機制:你只要確保目標機器上有裝對應的 JVM,不需要像 Go 那樣針對每個平台分別編譯出不同的執行檔。

三個常見縮寫分清楚:

日常開發只要記得:裝 JDK(它已經包含 JRE 跟 JVM),javac 負責編譯,java 負責執行。

二、靜態型別:比 TypeScript 更硬的那種

TypeScript 的型別系統是編譯期的:tsc 編譯完之後,型別資訊整個消失,瀏覽器或 Node 執行的是純 JS,執行期完全沒有型別檢查這回事——這也是為什麼你可以用 // @ts-ignore 硬闖,或是執行期塞一個型別不對的值進去也不會馬上出事。

Java 的型別檢查發生在編譯期(javac 階段,型別不對直接編譯失敗),但型別資訊在執行期並沒有完全消失——每個物件在執行期都帶著自己的 class 資訊,可以用 instanceof 或 getClass() 在執行期查詢一個物件實際是什麼型別。這點常常被誤解成「Java 跟 TS 一樣是編譯期擦除」,其實不是:

Object obj = "hello";
System.out.println(obj instanceof String); // true,執行期真的能查
System.out.println(obj.getClass().getName()); // java.lang.String

泛型(Generics)是唯一比較接近「型別擦除」的部分——List<String> 編譯完之後,執行期的 bytecode 看到的其實是 raw 的 List,泛型參數 <String> 主要是編譯期用來幫你擋型別錯誤,這個之後在 Collections 那篇會再細講。

三、基本型別 vs 參考型別

這是 JS 開發者第一次寫 Java 最容易卡住的地方。JS 裡「原始型別」(number/string/boolean)跟「物件」在使用上其實感覺差不多,都能直接 .toString()。Java 把兩者分得很開:

int age = 25;              // 基本型別(primitive),直接存值,不是物件
Integer boxedAge = 25;     // 參考型別,是物件,裡面包了一個 int

int 跟 Integer 之間的轉換(autoboxing/unboxing)大部分時候 Java 會自動幫你做,但知道背後在做什麼很重要——例如 Integer 是物件,== 比的是參考位址不是值,這是新手很容易踩的雷:

Integer a = 200;
Integer b = 200;
System.out.println(a == b);        // false!比的是物件參考
System.out.println(a.equals(b));   // true,比較值才要用 equals

(小整數 -128 到 127 之間因為 JVM 有做快取,== 剛好會是 true,這也是這個陷阱常常被輕描淡寫過去的原因——換成 200 這種範圍外的數字才會現出原形。)

四、方法、流程控制:語法對照一輪

Java 每個檔案要對應一個 public class,main 方法是程式進入點,寫法比 JS 囉唆一點,但邏輯結構完全對得上你已經會的東西:

public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        String name = "Tommy";
        int score = 85;

        if (score >= 60) {
            System.out.println(name + " passed");
        } else {
            System.out.println(name + " failed");
        }

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println("round " + i);
        }

        // Java 14+ 的 switch expression,寫法比傳統 switch 精簡,
        // 跟 JS 的 switch 比,少了 fallthrough 忘記寫 break 的坑
        String grade = switch (score / 10) {
            case 10, 9 -> "A";
            case 8 -> "B";
            case 7 -> "C";
            default -> "F";
        };
        System.out.println(grade);
    }
}

跟 TS 對照,幾個明顯不同:

五、Maven / Gradle:對照 package.json

Node 專案靠 package.json 記依賴、npm install 抓套件。Java 生態常見兩套對應的建置工具:Maven(設定檔是 XML,pom.xml)跟 Gradle(設定檔是 Groovy/Kotlin DSL,build.gradle)。功能上做的事跟 npm 差不多:宣告依賴、抓套件、跑編譯/測試/打包。

Maven 的 pom.xml 長這樣:

<project>
  <groupId>com.tommy</groupId>
  <artifactId>hello-app</artifactId>
  <version>1.0.0</version>

  <properties>
    <maven.compiler.source>21</maven.compiler.source>
    <maven.compiler.target>21</maven.compiler.target>
  </properties>

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
      <version>3.3.0</version>
    </dependency>
  </dependencies>
</project>

對照關係大概是:groupId + artifactId + version 這組三元組相當於 package.json 裡的 name + version,<dependencies> 相當於 package.json 的 dependencies。mvn install 對應 npm install,mvn package 打包成一個 .jar(相當於整包編譯產物,概念上有點像 Go 編譯出的單一執行檔,只是 .jar 還是要靠 JVM 執行,不是原生機器碼)。

下一篇會進到 Java 真正的核心——物件導向設計,以及每天寫 Java 都會用到的 Collections、泛型、例外處理。這幾樣才是「寫起來像 Java」的關鍵,這篇的基礎打完,後面會順很多。