Javaの開発環境構築の３ステップ解説（JDK/JRE/JVMの仕組みを１から解説）

このページではJava開発・Javaの学習を始めようとしている方に、Javaの開発環境構築（Javaのプログラミングを実行できる環境の構築）の手順を１からわかりやすく解説します。

ただ単に構築するだけではなく、その途中途中でJava開発において最低限知っておかなくてはならない基本用語（JDK、JRE、コンパイル、etc）についても合わせてご説明しますので、是非最後までご覧ください。

このページで紹介する内容はざっくり↑の３ステップ。早速解説を始めます！

ステップ1：Java Development Kit (JDK) のインストール

最初のステップはJDKのインストール作業です。JDKが無いとあなたのPCでJavaを書いてそれを実行することはできません。ここでは「そもそもJDKって何？」について解説しつつ。あなたのPCにJDKをインストールする方法をご説明します。

ポイント　JDKのインストール手順

• Windowsの場合:
  1. Oracleの公式サイトからJDKをダウンロード。
  2. ダウンロードしたファイルを開いて、画面の指示に従ってインストール。
  3. インストール後環境変数の設定を実施。システムの「環境変数」設定→「新規作成」でJAVA_HOMEを追加し、JDKがインストールされたフォルダを指定。また、「Path」変数に%JAVA_HOME%\binを追加。
• Macの場合:
  1. Oracleの公式サイトからMac用のインストーラをダウンロードして実行。
  2. Macの場合インストールが完了した後は、通常は特別な設定をする必要はなし。

JDKとは？

JDKとは「Java Development Kit」の略で、その名の通り「Javaを開発するためのツール」のこと。主に以下の３つの機能が含まれるツールで、これをPCにインストールすることでJavaの開発～実行までを行うことができるようになるという仕組みです。

1. Javaコンパイラ (javac)
2. Java仮想マシン (JVM)
3. Javaランタイム環境 (JRE)

せっかくなので、上記３つのツールの役割について深堀して解説しておきます。

１．Javaコンパイラ (javac)

JavaコンパイラはJavaのプログラミング言語で書かれたコード（ソースコード）を、コンピュータが理解できる形式（バイトコード）に変換する役割を担っています。

要は、人間が理解しやすい形で書かれた内容（ソースコード）を、コンピューターが理解できる形（バイトコード）に変換するということ。

Javaコンパイラはバイトコードを生成する際、単にソースコードを機械が理解できる形に変換するだけではなく、様々な最適化（プログラムの実行速度が向上させる / メモリ使用量を減少させる）を行います。またコンパイル中に発生するエラー内容（型の不一致、未使用の変数、非推奨のメソッドの使用など）の詳細を表示するなど、プログラムの品質を向上させるような役割も担います。

要するにJavaコンパイラは、単なるコンパイル（ソースコード→バイトコード変換）だけではなく、諸々の最適化も行っている！というのがJavaコンパイラの特徴です。

参考　コンパイラとインタプリタの違い

２．Java仮想マシン (JVM)

JVMは「Java Virtual Machine」の略で、直訳して「Javaの仮想マシン」となります。Javaコンパイラ（javac）によって生成されたバイトコードは、実は完全な機械語ではなくJVMが理解できる中間言語という位置づけ。JVMはこのバイトコードを読み込み、それを実際のマシンコードに変換して、コンピュータ上で実行します。

JVMが存在するおかげで、Javaプログラムは「一度書けば、どこでも動く」という特性を持っています。どういうことかというと、つまり異なるOS（Windows、macOS、Linuxなど）でも、JVMがあるおかげで同じJavaプログラムが問題なく動作するということです。

他のプログラミング言語、特にネイティブコードにコンパイルされる言語（CやC++など）では、異なるOSごとに異なるバイナリを作成する必要があります。これは、各OSが異なるAPIやシステムコールを持っているため、例えばWindows用にコンパイルしたコードをLinux上でそのまま動かすことはできません。が、JavaはこのJVMのおかげでどこでも動かすことが可能になるという仕組み。

この仕組みが存在がJavaが様々な現場で活用されることになる１つの要因だと考えられます。

JVMの動作原理はざっくり以下の通り。「なんとなくの理解」でいいので頭に入れておくとGood！

ポイント　JVMの動作

1. ロード
   • 必要なJavaクラス（バイトコード）をメモリに読み込む。
2. 検証
   • 読み込まれたバイトコードが適切で安全であることを確認。
3. 実行
   • 読み込まれたバイトコードを実行。もしくは、より高速な実行のためにネイティブマシンコードにさらにコンパイルする。

３．Javaランタイム環境 (JRE)

JREは「Java Runtime Environment」の略。直訳すると「Java実行環境」となります。

このJava実行環境は、開発されたJavaプログラムを実際にPC上で実行するために必要な全ての機能（以下ポイント「JREの構成」を参照）を提供します。要するに、JREはエンドユーザー（プログラムを使用する人）やシステムにとって必須のもので、Javaで開発されたアプリケーションやWebアプリケーションを動かすために使われるもの！と覚えておきましょう。

ポイント　JREの構成

• Java Virtual Machine（JVM）
  • Javaプログラムを実行するための仮想マシン
• Javaプラットフォームライブラリ
  • Javaプログラムが使用する基本的なクラスとインターフェース
• ユーザーインターフェースツールキット
  • GUIアプリケーションを開発するためのツールキット（SwingやJavaFXなど）
• JavaプラグインとWeb Start
  • ブラウザ内でJavaアプリケーションを実行するためのコンポーネント

Javaプログラムを「実行」するだけならJREがあればOK。「開発」するためにはJDKも必要になる、と覚えておきましょう。

JREはJavaアプリケーションを実行するための環境で、Javaが「どこでも実行できる」言語として機能するための核となる部分。JREがインストールされている限り、Javaで書かれたアプリケーションはプラットフォームに依存せずに実行できるため、ソフトウェア開発者は異なるプラットフォームに対して個別にアプリケーションを開発する必要がありません。

まとめ　ステップ１のまとめ

ステップ２：インストールの確認テスト

ステップ１が完了したらJDKのインストールが正常に完了したかを確認します。コマンドプロンプト（Windows）またはターミナル（Mac）を開いて、以下のコマンドを入力します。

java -version

このコマンドを実行したときに、以下のようなインストールしたJavaのバージョン情報が表示されれば環境構築は成功です。

java version "1.8.0_271"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_271-b09)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.271-b09, mixed mode)

ステップ3：コーディング環境の設定

最後のステップはJavaでテストプログラムを書き、実行するために必要なツールやソフトウェアをコンピュータにセットアップしていく手順になります。Javaのコーディングを始めるためには、テキストエディタか統合開発環境（IDE）が必要となるので以下のようなIDEをインストールしましょう。

参考　統合開発環境（IDE）とは？

• Eclipseのインストール
  • Eclipseのダウンロードページ
• IntelliJ IDEAのインストール
  • IntelliJ IDEAのダウンロードページ
• VSCodeのインストール
  • VSCodeの公式サイト

インストールが完了したら、早速簡単なJavaプログラムを作成してみたいと思います。以下のサンプルコードをコピーして、ファイルに.java拡張子を付けて保存します（例えば、HelloWorld.javaのようなファイル名）。

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

保存したJavaファイルはIDE上から直接実行することができます。もしくは、コマンドプロンプト / ターミナルを開いてjavac HelloWorld.javaと入力しコンパイル→java HelloWorldと入力して実行することもできます。

この結果、画面上に「"Hello, World!」が表示されればこれでJavaで開発→Javaの実行をする準備が完了です。

それでは、続けてJavaの基本的な構文ルール（プログラムの書き方）を勉強していきましょう！

Javaの1stステップ：基本構文ルール5つを3分で解説

【初心者向け】Javaの基本構文ルールについて初心者向けに詳しく解説します。クラスの定義、メソッドの作成、変数の宣言、文の終了、そしてコメントの使い方を平易な言葉で説明し、Javaプログラミングの入門として最適なガイドを提供します。これにより、Javaの基本をしっかりと理解し、効率的なプログラミングスキルを身につけることができます。

it-biz.online

2024.07.19