Aprendendo Java do Zero — Parte 1: Pré-requisitos e seu primeiro programa

#Java

Este é o primeiro artigo de uma série voltada a quem quer aprender Java começando exatamente do zero. Depois de pesquisar bastante o que já existe disponível gratuitamente sobre o tema — inclusive os roadmaps mais populares —, resolvi montar minha própria trilha: uma sequência didática unificada, com progressão pensada do primeiro ao último artigo, em vez de uma coleção de links soltos sem fio condutor. A ideia é que cada artigo se apoie no anterior e prepare o próximo, e que quem seguir a série do início ao fim saia com uma base sólida, não só com uma lista de comandos decorados.

Neste artigo, nós vamos:

entender o que precisa saber antes de começar;
escrever e executar seu primeiro programa em Java, usando um compilador online gratuito;
entender, linha por linha, o que o programa está realmente fazendo, apresentando os conceitos básicos iniciais da linguagem;
conhecer as duas peças que sustentam a portabilidade do Java: a JVM e a dupla JRE/JDK.

Pré-requisitos

A barreira de entrada aqui é baixa. Não é necessário nenhum conhecimento prévio de Java. O único pré-requisito recomendado é ter tido contato com alguma outra linguagem de programação antes — pode ter sido Python, JavaScript, C, ou qualquer outra.

Isso importa por um motivo simples: ao longo da série, os conceitos específicos de Java (como a sintaxe de classes, tipos de dados, ou a forma como o Java organiza um programa) serão explicados em detalhe. Mas conceitos gerais de programação — o que é uma variável, o que é uma condição, o que é um laço de repetição — serão tratados como algo que você já tem alguma familiaridade, ainda que superficial. Se você nunca programou, vale a pena primeiro passar por um curso introdutório de lógica de programação antes de seguir esta trilha, para aproveitar melhor o conteúdo.

De resto, não é preciso instalar nada agora. Vamos usar um compilador online para os primeiros passos.

Como escrever "Hello World" em Java

Antes de instalar qualquer coisa no seu computador, é melhor garantir que você consiga escrever e rodar um programa simples de Java sem nenhuma dificuldade. Instalação de JDK, configuração de variáveis de ambiente e escolha de IDE ficam para o próximo artigo desta série. Por enquanto, o objetivo é só ver o código funcionando.

Para tanto, vamos usar o compilador online do Programiz, disponível em:

https://www.programiz.com/java-programming/online-compiler/

Nota: existem várias opções de compilador online disponíveis na internet (Repl.it é uma das mais conhecidas), mas boa parte delas hoje exige criar conta e navegar por um fluxo de configuração mais longo antes de você conseguir rodar a primeira linha de código. Escolhi o Programiz para este primeiro passo justamente porque não exige cadastro e já abre pronto para uso — o que importa aqui é reduzir ao máximo os obstáculos entre você e o seu primeiro "Hello World".

Passo 1 — Abra o compilador

Acesse o link acima em qualquer navegador. Você vai ver uma tela dividida: de um lado, um editor de código já com um programa de exemplo escrito; do outro (ou logo abaixo, dependendo do tamanho da tela), a área onde o resultado da execução vai aparecer.

Diferente do Repl.it, aqui não existe uma etapa de "criar um novo projeto" ou "escolher um template" — o ambiente já vem carregado com um exemplo funcional de Java, pronto para ser executado ou editado.

Passo 2 — Substitua o código de exemplo

Apague o conteúdo que já está no editor e escreva o seguinte:

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

Passo 3 — Execute

Procure o botão de Run (executar) — normalmente fica destacado em verde, acima ou ao lado do editor. Clique nele.

Se estiver tudo certo, a área de saída (às vezes chamada de console ou output) vai mostrar:

Hello world!

Parabéns, esse é o seu primeiro programa Java rodando de ponta a ponta, sem precisar instalar nada.

O que está acontecendo no código?

Esse programa de "Hello World" é, provavelmente, o programa executável mais simples que se pode escrever em Java. Ainda assim, entender exatamente o que cada linha faz é importante, porque essa estrutura vai se repetir em praticamente todo programa Java que você escrever daqui para frente.

Vamos abrir o código em partes.

A linha da classe

class Main {
  // ...
}

Essa linha cria uma classe chamada Main. Uma classe, de forma simples, é um jeito de agrupar um bloco de código relacionado dentro de uma única unidade (pense nela como um "container" com nome).

Em Java, todo código precisa estar dentro de uma classe. Não existe a possibilidade de simplesmente deixar instruções soltas em um arquivo, como acontece em Python, por exemplo. Tudo mora dentro de uma classe.

Quando você compila localmente (fora de um compilador online), essa classe costuma ser declarada como public, o que significa que ela pode ser acessada de qualquer lugar do projeto. E há uma regra importante ligada a isso: um arquivo-fonte Java (arquivos com extensão .java) só pode conter uma classe public de nível superior, e o nome dessa classe precisa ser exatamente igual ao nome do arquivo. Ou seja: uma classe public class HelloWorld só pode existir dentro de um arquivo chamado HelloWorld.java.

Como no Programiz você não está lidando diretamente com arquivos e nomes de arquivo (o compilador cuida disso nos bastidores), essa regra fica invisível por enquanto; mas é essencial guardá-la, porque ela vai aparecer com força total assim que você instalar Java localmente ou usar uma IDE, no próximo artigo desta série.

A linha do método principal

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

Dentro da classe, temos essa linha:

public static void main(String[] args) {
  // ...
}

Essa é a função main — e ela é especial em Java. Se você já teve contato com linguagens como C, C++ ou Go, esse conceito vai soar familiar: todo programa nessas linguagens tem uma função main, e é exatamente por ali que a execução do programa começa. Em Java funciona do mesmo jeito.

A assinatura dessa função precisa ser escrita exatamente como está acima: public static void main(String[] args). Qualquer alteração (trocar o tipo de retorno, mudar a ordem das palavras, esquecer os colchetes) faz o compilador reclamar. Isso não é arbitrário: é a JVM (que vamos conhecer daqui a pouco) procurando especificamente por essa assinatura para saber onde começar a rodar o seu programa. Se ela não encontrar exatamente esse formato, simplesmente não sabe por onde começar.

Rapidamente, o que cada palavra dessa assinatura significa:

public — o método pode ser acessado de qualquer lugar.
static — significa que você pode chamar esse método sem precisar antes criar um objeto da classe. Isso vai fazer mais sentido quando falarmos de classes e objetos, mais adiante na série.
void — indica que esse método não devolve nenhum valor como resultado.
String[] args — indica que o método recebe, como entrada, uma lista (um array) de textos. Essa lista guarda argumentos passados por linha de comando na hora de executar o programa — algo que você provavelmente não vai usar nos primeiros artigos desta série, mas que está sempre ali, presente na assinatura.

A linha que realmente imprime algo

System.out.println("Hello world!");

Essa é a linha que efetivamente escreve algo na tela. System.out.println é o comando responsável por imprimir um texto no console, seguido de uma quebra de linha. No exemplo, o texto "Hello world!" é passado para esse comando, e é exatamente por isso que Hello world! aparece na saída.

Repare também no ponto e vírgula no final da linha. Em Java, toda instrução termina com ponto e vírgula — diferente de linguagens como Python ou, em muitos casos, JavaScript, onde ele é opcional. Esquecer o ponto e vírgula em Java não gera um aviso: gera um erro de compilação, e o programa simplesmente não roda até isso ser corrigido.

Por enquanto, fica o essencial para levar adiante: em todo arquivo Java, a classe pública de nível superior precisa ter o mesmo nome do arquivo, e o ponto de entrada de qualquer programa Java é sempre um método escrito exatamente como public static void main(String[] args).

O que é a JVM?

Uma das grandes promessas do Java é ser "cross-platform" — ou seja, um código escrito e compilado em uma plataforma consegue rodar em qualquer outra plataforma que tenha Java instalado, sem precisar recompilar.

Para entender como isso é possível, é preciso lembrar de uma coisa: o processador do seu computador não entende texto, nem lógica de alto nível. A única coisa que ele realmente entende são sequências de zeros e uns (isto é, o binário).

Quando você escreve e compila um programa em C++, por exemplo, o resultado é um arquivo binário específico para aquela plataforma. Um processador com arquitetura AMD64 e um com arquitetura ARMv8-A têm conjuntos de instruções diferentes. Então, para rodar o mesmo programa nos dois, você precisaria compilá-lo separadamente para cada um.

O Java resolve isso de um jeito diferente. Quando você compila um programa Java, o resultado não é um binário direto para o processador; é um formato intermediário chamado bytecode. Esse bytecode não é binário puro, mas também não é um texto legível por humanos, e o processador sozinho não sabe interpretá-lo.

É aí que entra a JVM — Java Virtual Machine (Máquina Virtual Java). Em vez de entregar o bytecode diretamente ao processador, o Java executa esse bytecode através da JVM, que interpreta as instruções e as traduz para o que o processador daquela plataforma específica consegue entender.

Isso é o que sustenta a filosofia "escreva uma vez, rode em qualquer lugar": o mesmo bytecode compilado roda em Windows, Linux ou macOS, desde que cada um tenha sua própria JVM instalada. A JVM é a peça que absorve as diferenças entre as plataformas, para que o seu código-fonte não precise se preocupar com elas.

O que são JRE e JDK?

Duas siglas aparecem o tempo todo quando se fala em configurar Java: JRE (Java Runtime Environment) e JDK (Java Development Kit).

O JRE empacota uma implementação da JVM junto com o conjunto de bibliotecas necessário para EXECUTAR programas Java já prontos.
O JDK vai além: ele empacota o JRE inteiro, mais todas as ferramentas necessárias para DESENVOLVER programas Java (compilador, depurador, e outras ferramentas de linha de comando).

Ou seja: se você só quer rodar programas Java no seu computador, o JRE já basta. Se você quer escrever e compilar seus próprios programas (que é justamente o que faremos a partir do próximo artigo) você precisa do JDK.

Existem várias implementações do JDK disponíveis. A Oracle distribui o Java SE (Standard Edition) Development Kit, e existe também o OpenJDK, a implementação de referência open-source do Java SE. Por ser open-source, o OpenJDK tem diversos "builds" (compilações) distribuídos por empresas diferentes, como o Adoptium e o Microsoft Build of OpenJDK — todos compatíveis entre si na prática.

Resumindo a relação entre os três: a JVM é a peça central de execução; o JRE é a JVM mais as bibliotecas de execução; e o JDK é o JRE mais as ferramentas de desenvolvimento. Cada um é um superconjunto do anterior.

O que vem a seguir

Neste primeiro artigo, você deu os passos iniciais em Java sem precisar instalar absolutamente nada: escreveu e rodou seu primeiro programa em um compilador online, entendeu por dentro o que cada linha do "Hello World" realmente significa, e conheceu os bastidores que tornam o Java uma linguagem portável — a JVM, o JRE e o JDK.

Na Parte 2 desta série, vamos sair do compilador online e montar um ambiente de desenvolvimento completo, local, no seu computador. O próximo artigo começa exatamente em "Como instalar o Java no seu computador", e vai cobrir:

o download e a instalação do JDK a partir do site oficial da Oracle;
a instalação de uma IDE Java (IntelliJ IDEA, na edição Community, gratuita);
a criação do seu primeiro projeto Java "de verdade" dentro da IDE, recriando o mesmo "Hello World" — só que agora rodando localmente, fora do navegador.

Até lá!

Este artigo é parte de uma série de introdução a Java escrita do zero, com progressão didática própria pensada para quem nunca programou na linguagem antes.

Artigos dessa série na DIO: