Java基础

Java介绍

• javac命令：编译命令，将Java源文件编译为class字节码文件

• java命令：运行指令，运行class字节码文件

Java三大体系

• JavaSE：Java平台标准版

• JavaEE：Java平台企业版

• JavaME：Java平台微型版

Java主要特性

JDK与JRE

Java基础语法

基本概念

• 对象：对象是类的一个实例，有状态（成员变量）和行为（方法函数）。

• 类：类是一个模板，它描述一类对象的行为和状态

• 方法：方法就是行为，一个类可以有很多方法

• 实例变量：每个对象都有独特的实例变量，对象的状态由这些实例变量的值决定

基本语法

• 大小写敏感：Java 是大小写敏感的，这就意味着标识符 Hello 与 hello 是不同的。

• 类名：对于所有的类来说，类名的首字母应该大写。如果类名由若干单词组成，那么每个单词的首字母应该大写，例如 MyFirstJavaClass 。

• 方法名：所有的方法名都应该以小写字母开头。如果方法名含有若干单词，则后面的每个单词首字母大写。

• 源文件名：源文件名必须和类名相同。当保存文件的时候，你应该使用类名作为文件名保存（切记 Java 是大小写敏感的），文件名的后缀为 .java。（如果文件名和类名不相同则会导致编译错误）。

• 主方法入口：所有的 Java 程序由 public static void main(String[] args) 方法开始执行。

标识符

• 所有的标识符都应该以字母（A-Z 或者 a-z）,美元符（$）、或者下划线（_）开始

• 首字符之后可以是字母（A-Z 或者 a-z）美元符（$）、下划线（_）或数字的任何字符组合

• 关键字不能用作标识符

• 标识符是大小写敏感的

Java关键字

注释

• 单行注释：以双斜杠 // 开始

• 多行注释：多行注释以 /*开始，以 */结束

• 文档注释：文档注释以 /** 开始，以 */ 结束，通常出现在类、方法、字段等的声明前面，用于生成代码文档，这种注释可以被工具提取并生成 API 文档，如 JavaDoc。

继承

接口

📌

Java源程序与编译型运行区别

对象与类

对象

• 软件对象也有状态和行为。软件对象的状态就是属性，行为通过方法体现。

• 在软件开发中，方法操作对象内部状态的改变，对象的相互调用也是通过方法来完成。

类

Java基本数据类型

• 变量

• 常量

Java变量

变量的本质

• 变量就是申请内存来存储值。也就是说，当创建变量的时候，需要在内存中申请空间。

• 内存管理系统根据变量的类型为变量分配存储空间，分配的空间只能用来储存该类型数据。

• 基本数据类型

• 引用数据类型

基本数据类型

引用数据类型

• 在Java中，引用类型的变量非常类似于C/C++的指针。引用类型指向一个对象，指向对象的变量是引用变量。这些变量在声明时被指定为一个特定的类型，比如 Employee、Puppy 等。变量一旦声明后，类型就不能被改变了。

• 对象、数组都是引用数据类型。

• 所有引用类型的默认值都是null。

• 一个引用变量可以用来引用任何与之兼容的类型。

• 例子：Site site = new Site("Runoob")。

Java常量

• 虽然常量名也可以用小写，但为了便于识别，通常使用大写字母表示常量

• byte、int、long、和short都可以用十进制、16进制以及8进制的方式来表示，当使用字面量的时候，前缀 0 表示 8 进制，而前缀 0x 代表 16 进制

• 和其他语言一样，Java的字符串常量也是包含在两个引号之间的字符序列

类型转换

• 1. 不能对boolean类型进行类型转换。

• 2. 不能把对象类型转换成不相关类的对象。

• 3. 在把容量大的类型转换为容量小的类型时必须使用强制类型转换。

• 4. 转换过程中可能导致溢出或损失精度，例如：
因为 byte 类型是 8 位，最大值为127，所以当 int 强制转换为 byte 类型时，值 128 时候就会导致溢出。

• 5. 浮点数到整数的转换是通过舍弃小数得到，而不是四舍五入，例如：

自动类型转换

强制类型转换

• 1. 条件是转换的数据类型必须是兼容的。

• 2. 格式：(type)value type是要强制类型转换后的数据类型 实例：
运行结果：

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Java变量类型

参数变量

方法参数变量的值传递方式有两种：值传递和引用传递。
• 值传递：在方法调用时，传递的是实际参数的值的副本。当参数变量被赋予新的值时，只会修改副本的值，不会影响原始值。Java 中的基本数据类型都采用值传递方式传递参数变量的值。
• 引用传递：在方法调用时，传递的是实际参数的引用（即内存地址）。当参数变量被赋予新的值时，会修改原始值的内容。Java 中的对象类型采用引用传递方式传递参数变量的值。

局部变量

• 局部变量声明在方法、构造方法或者语句块中。
• 局部变量在方法、构造方法、或者语句块被执行的时候创建，当它们执行完成后，变量将会被销毁。
• 局部变量必须在使用前声明，并且不能被访问修饰符修饰，因为它们的作用域已经被限制在了声明它们的方法、代码块或构造函数中。
• 局部变量只在声明它的方法、构造方法或者语句块中可见，不能被其他方法或代码块访问。
• 局部变量是在栈上分配的。
• 局部变量没有默认值，所以局部变量被声明后，必须经过初始化，才可以使用，否则会编译错误。

成员变量（实例变量）

• 成员变量声明在一个类中，但在方法、构造方法和语句块之外。
• 当一个对象被实例化之后，每个成员变量的值就跟着确定。
• 成员变量在对象创建的时候创建，在对象被销毁的时候销毁。
• 成员变量的值应该至少被一个方法、构造方法或者语句块引用，使得外部能够通过这些方式获取实例变量信息。
• 成员变量可以声明在使用前或者使用后。
• 访问修饰符可以修饰成员变量。
• 成员变量对于类中的方法、构造方法或者语句块是可见的。一般情况下应该把成员变量设为私有。通过使用访问修饰符可以使成员变量对子类可见。
• 成员变量具有默认值。数值型变量的默认值是0，布尔型变量的默认值是 false，引用类型变量的默认值是 null。变量的值可以在声明时指定，也可以在构造方法中指定；
• 成员变量可以直接通过变量名访问。但在静态方法以及其他类中，就应该使用完全限定名：ObjectReference.VariableName。

类变量（静态变量）

Java 中的静态变量是指在类中定义的一个变量，它与类相关而不是与实例相关，即无论创建多少个类实例，静态变量在内存中只有一份拷贝，被所有实例共享。
静态变量在类加载时被创建，在整个程序运行期间都存在。

定义方式

静态变量的定义方式是在类中使用 static 关键字修饰变量，通常也称为类变量。

以下实例中我们定义一个静态变量 count ，其初始值为 0：

访问方式

由于静态变量是与类相关的，因此可以通过类名来访问静态变量，也可以通过实例名来访问静态变量。

生命周期

静态变量的生命周期与程序的生命周期一样长，即它们在类加载时被创建，在整个程序运行期间都存在，直到程序结束才会被销毁。因此，静态变量可以用来存储整个程序都需要使用的数据，如配置信息、全局变量等。

初始化时机

静态变量在类加载时被初始化，其初始化顺序与定义顺序有关。

如果一个静态变量依赖于另一个静态变量，那么它必须在后面定义。

静态变量的线程安全性

Java 中的静态变量是属于类的，而不是对象的实例。因此，当多个线程同时访问一个包含静态变量的类时，需要考虑其线程安全性。

静态变量在内存中只有一份拷贝，被所有实例共享。因此，如果一个线程修改了静态变量的值，那么其他线程在访问该静态变量时也会看到修改后的值。这可能会导致并发访问的问题，因为多个线程可能同时修改静态变量，导致不确定的结果或数据一致性问题。

为了确保静态变量的线程安全性，需要采取适当的同步措施，如同步机制、原子类或 volatile 关键字，以便在多线程环境中正确地读取和修改静态变量的值。

静态变量的使用场景

• 存储全局状态或配置信息

• 计数器或统计信息

• 缓存数据或共享资源

• 工具类的常量或方法

• 单例模式中的实例变量

Java变量命名规则

在 Java 中，不同类型的变量（例如实例变量、局部变量、静态变量等）有一些命名规则和约定。

遵循一些基本规则，这有助于提高代码的可读性和维护性。

以下是各种变量命名规则的概述：

• 使用有意义的名字： 变量名应该具有清晰的含义，能够准确地反映变量的用途。避免使用单个字符或无意义的缩写。

• 驼峰命名法（Camel Case）： 在变量名中使用驼峰命名法，即将每个单词的首字母大写，除了第一个单词外，其余单词的首字母都采用大写形式。例如：myVariableName。

• 避免关键字： 不要使用 Java 关键字（例如，class、int、boolean等）作为变量名。

• 区分大小写： Java 是大小写敏感的，因此变量名中的大小写字母被视为不同的符号。例如，myVariable 和 myvariable 是两个不同的变量。

• 不以数字开头： 变量名不能以数字开头，但可以包含数字。

• 遵循命名约定： 对于不同类型的变量（局部变量、实例变量、静态变量等），可以采用不同的命名约定，例如使用前缀或后缀来区分。

局部变量

• 使用驼峰命名法。

• 应该以小写字母开头。

• 变量名应该是描述性的，能够清晰地表示其用途。

实例变量（成员变量）

• 使用驼峰命名法。

• 应该以小写字母开头。

• 变量名应该是描述性的，能够清晰地表示其用途。

静态变量（类变量）

• 使用驼峰命名法，应该以小写字母开头。

• 通常也可以使用大写蛇形命名法，全大写字母，单词之间用下划线分隔。

• 变量名应该是描述性的，能够清晰地表示其用途。

常量

• 使用全大写字母，单词之间用下划线分隔。

• 常量通常使用 final 修饰。

参数

• 使用驼峰命名法。

• 应该以小写字母开头。

• 参数名应该是描述性的，能够清晰地表示其用途。

类名

• 使用驼峰命名法。

• 应该以大写字母开头。

• 类名应该是描述性的，能够清晰地表示其用途。

 

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Java修饰符

Java语言提供了很多修饰符，主要分为以下两类：
• 访问修饰符
• 非访问修饰符
修饰符用来定义类、方法或者变量，通常放在语句的最前端。我们通过下面的例子来说明：

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访问控制修饰符

Java中，可以使用访问控制符来保护对类、变量、方法和构造方法的访问。Java 支持 4 种不同的访问权限。
• default (即默认，什么也不写）: 在同一包内可见，不使用任何修饰符。使用对象：类、接口、变量、方法。
• private : 在同一类内可见。使用对象：变量、方法。 注意：不能修饰类（外部类）
• public : 对所有类可见。使用对象：类、接口、变量、方法
• protected : 对同一包内的类和所有子类可见。使用对象：变量、方法。 注意：不能修饰类（外部类）。
我们可以通过以下表来说明访问权限：

修饰符	当前类	同一包内	子孙类(同一包)	子孙类(不同包)	其他包
public	Y	Y	Y	Y	Y
protected	Y	Y	Y	Y/N	N
default	Y	Y	Y	N	N
private	Y	N	N	N	N

📌
访问控制和继承
请注意以下方法继承的规则：
• 父类中声明为 public 的方法在子类中也必须为 public。
• 父类中声明为 protected 的方法在子类中要么声明为 protected，要么声明为 public，不能声明为 private。
• 父类中声明为 private 的方法，不能够被子类继承。

非访问修饰符

为了实现一些其他的功能，Java 也提供了许多非访问修饰符。
• static 修饰符，用来修饰类方法和类变量。
• final 修饰符，用来修饰类、方法和变量，final 修饰的类不能够被继承，修饰的方法不能被继承类重新定义，修饰的变量为常量，是不可修改的。
• abstract 修饰符，用来创建抽象类和抽象方法。
• synchronized 和 volatile 修饰符，主要用于线程的编程。（后续多线程终点讲解）

static 修饰符

• 静态变量：
static 关键字用来声明独立于对象的静态变量，无论一个类实例化多少对象，它的静态变量只有一份拷贝。 静态变量也被称为类变量。局部变量不能被声明为 static 变量。
• 静态方法：
static 关键字用来声明独立于对象的静态方法。静态方法不能使用类的非静态变量。静态方法从参数列表得到数据，然后计算这些数据。
对类变量和方法的访问可以直接使用 classname.variablename 和 classname.methodname 的方式访问。
如下例所示，static 修饰符用来创建类方法和类变量。
以上实例运行编辑结果如下:

final 修饰符

final 变量：
final 表示"最后的、最终的"含义，变量一旦赋值后，不能被重新赋值。被 final 修饰的实例变量必须显式指定初始值。
final 修饰符通常和 static 修饰符一起使用来创建类常量。
final 方法
父类中的 final 方法可以被子类继承，但是不能被子类重写。
声明 final 方法的主要目的是防止该方法的内容被修改。
如下所示，使用 final 修饰符声明方法。
final 类
final 类不能被继承，没有类能够继承 final 类的任何特性。

abstract 修饰符

抽象类：
抽象类不能用来实例化对象，声明抽象类的唯一目的是为了将来对该类进行扩充。
一个类不能同时被 abstract 和 final 修饰。
• 如果一个类包含抽象方法，那么该类一定要声明为抽象类，否则将出现编译错误。
• 抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法。
抽象方法
抽象方法是一种没有任何实现的方法，该方法的具体实现由子类提供。
抽象方法不能被声明成 final 和 static。
任何继承抽象类的子类必须实现父类的所有抽象方法，除非该子类也是抽象类。
如果一个类包含若干个抽象方法，那么该类必须声明为抽象类。抽象类可以不包含抽象方法。
抽象方法的声明以分号结尾，例如：public abstract sample();。

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Java运算符

算术运算符

算术运算符用在数学表达式中，它们的作用和在数学中的作用一样。下表列出了所有的算术运算符。

表格中的实例假设整数变量A的值为10，变量B的值为20：

操作符	描述	例子
+	加法 - 相加运算符两侧的值	A + B 等于 30
-	减法 - 左操作数减去右操作数	A – B 等于 -10
*	乘法 - 相乘操作符两侧的值	A * B等于200
/	除法 - 左操作数除以右操作数	B / A等于2
％	取余 - 左操作数除以右操作数的余数	B%A等于0
++	自增: 操作数的值增加1	B++ 或 ++B 等于 21
--	自减: 操作数的值减少1	B-- 或 --B 等于 19

📌

前缀与后缀的区别：

• 前缀自增自减法(++a,--a): 先进行自增或者自减运算，再进行表达式运算。

• 后缀自增自减法(a++,a--): 先进行表达式运算，再进行自增或者自减运算 实例：

关系运算符

表格中的实例整数变量A的值为10，变量B的值为20：

运算符	描述	例子
==	检查如果两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。	（A == B）为假。
!=	检查如果两个操作数的值是否相等，如果值不相等则条件为真。	(A != B) 为真。
>	检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是那么条件为真。	（A> B）为假。
<	检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是那么条件为真。	（A <B）为真。
>=	检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是那么条件为真。	（A> = B）为假。
<=	检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是那么条件为真。	（A <= B）为真。

位运算符

Java定义了位运算符，应用于整数类型(int)，长整型(long)，短整型(short)，字符型(char)，和字节型(byte)等类型。

位运算符作用在所有的位上，并且按位运算。假设a = 60，b = 13;它们的二进制格式表示将如下：

下表列出了位运算符的基本运算，假设整数变量 A 的值为 60 和变量 B 的值为 13：

操作符	描述	例子
＆	如果相对应位都是1，则结果为1，否则为0	（A＆B），得到12，即0000 1100
|	如果相对应位都是 0，则结果为 0，否则为 1	（A | B）得到61，即 0011 1101
^	如果相对应位值相同，则结果为0，否则为1	（A ^ B）得到49，即 0011 0001
〜	按位取反运算符翻转操作数的每一位，即0变成1，1变成0。	（〜A）得到-61，即1100 0011
<<	按位左移运算符。左操作数按位左移右操作数指定的位数。	A << 2得到240，即 1111 0000
>>	按位右移运算符。左操作数按位右移右操作数指定的位数。	A >> 2得到15即 1111
>>>	按位右移补零操作符。左操作数的值按右操作数指定的位数右移，移动得到的空位以零填充。	A>>>2得到15即0000 1111

逻辑运算符

下表列出了逻辑运算符的基本运算，假设布尔变量A为真，变量B为假

操作符	描述	例子
&&	称为逻辑与运算符。当且仅当两个操作数都为真，条件才为真。	（A && B）为假。
| |	称为逻辑或操作符。如果任何两个操作数任何一个为真，条件为真。	（A | | B）为真。
！	称为逻辑非运算符。用来反转操作数的逻辑状态。如果条件为true，则逻辑非运算符将得到false。	！（A && B）为真。

📌

短路逻辑运算符

当使用与逻辑运算符时，在两个操作数都为true时，结果才为true，但是当得到第一个操作为false时，其结果就必定是false，这时候就不会再判断第二个操作了。

运行结果为：

解析： 该程序使用到了短路逻辑运算符(&&)，首先判断 a<4 的结果为 false，则 b 的结果必定是 false，所以不再执行第二个操作 a++<10 的判断，所以 a 的值为 5。

 

或运算符同理：当使用或逻辑运算符时，在两个操作数中有一个为true时，结果就为true，但是当得到第一个操作为true时，其结果就必定是true，这时候就不会再判断第二个操作了。

赋值运算符

下面是Java语言支持的赋值运算符：

操作符	描述	例子
=	简单的赋值运算符，将右操作数的值赋给左侧操作数	C = A + B将把A + B得到的值赋给C
+ =	加和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相加赋值给左操作数	C + = A等价于C = C + A
- =	减和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相减赋值给左操作数	C - = A等价于C = C - A
* =	乘和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相乘赋值给左操作数	C * = A等价于C = C * A
/ =	除和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相除赋值给左操作数	C / = A，C 与 A 同类型时等价于 C = C / A
（％）=	取模和赋值操作符，它把左操作数和右操作数取模后赋值给左操作数	C％= A等价于C = C％A
<< =	左移位赋值运算符	C << = 2等价于C = C << 2
>> =	右移位赋值运算符	C >> = 2等价于C = C >> 2
＆=	按位与赋值运算符	C＆= 2等价于C = C＆2
^ =	按位异或赋值操作符	C ^ = 2等价于C = C ^ 2
| =	按位或赋值操作符	C | = 2等价于C = C | 2

条件运算符

条件运算符也被称为三元运算符。该运算符有3个操作数，并且需要判断布尔表达式的值。该运算符的主要是决定哪个值应该赋值给变量。

instanceof运算符

该运算符用于操作对象实例，检查该对象是否是一个特定类型（类类型或接口类型）。

instanceof运算符使用格式如下：

如果运算符左侧变量所指的对象，是操作符右侧类或接口(class/interface)的一个对象，那么结果为真。

下面是一个例子：

如果被比较的对象兼容于右侧类型，该运算符仍然返回 true。

看下面的例子：

以上实例编译运行结果如下：
📌

Java运算符优先级 不用刻意去背运算符优先级，我们只需要按照自己的需求，给运算添加括号，则优先级最高

下表中具有最高优先级的运算符在的表的最上面，最低优先级的在表的底部。

类别	操作符	关联性
后缀	() [] . (点操作符)	左到右
一元	expr++ expr--	从左到右
一元	++expr --expr + - ～ ！	从右到左
乘性	* /％	左到右
加性	+ -	左到右
移位	>> >>>  <<	左到右
关系	> >= < <=	左到右
相等	==  !=	左到右
按位与	＆	左到右
按位异或	^	左到右
按位或	|	左到右
逻辑与	&&	左到右
逻辑或	| |	左到右
条件	？：	从右到左
赋值	= + = - = * = / =％= >> = << =＆= ^ = | =	从右到左
逗号	，	左到右

Java循环结构

📌
此处简单，主要介绍Java增强for循环

增强for循环

Java5 引入了一种主要用于数组的增强型 for 循环。
Java 增强 for 循环语法格式如下:
声明语句：声明新的局部变量，该变量的类型必须和数组元素的类型匹配。其作用域限定在循环语句块，其值与此时数组元素的值相等。
表达式：表达式是要访问的数组名，或者是返回值为数组的方法。
以上实例编译运行结果如下：
📌
跳过Java条件语句，过于简单

switch case 语句

switch case 语句判断一个变量与一系列值中某个值是否相等，每个值称为一个分支。

语法

switch case 语句语法格式如下：



switch case 语句有如下规则：
• switch 语句中的变量类型可以是： byte、short、int 或者 char。从 Java SE 7 开始，switch 支持字符串 String 类型了，同时 case 标签必须为字符串常量或字面量。
• switch 语句可以拥有多个 case 语句。每个 case 后面跟一个要比较的值和冒号。
• case 语句中的值的数据类型必须与变量的数据类型相同，而且只能是常量或者字面常量。
• 当变量的值与 case 语句的值相等时，那么 case 语句之后的语句开始执行，直到 break 语句出现才会跳出 switch 语句。
• 当遇到 break 语句时，switch 语句终止。程序跳转到 switch 语句后面的语句执行。case 语句不必须要包含 break 语句。如果没有 break 语句出现，程序会继续执行下一条 case 语句，直到出现 break 语句。
• switch 语句可以包含一个 default 分支，该分支一般是 switch 语句的最后一个分支（可以在任何位置，但建议在最后一个）。default 在没有 case 语句的值和变量值相等的时候执行。default 分支不需要 break 语句。
以上代码编译运行结果如下：
如果 case 语句块中没有 break 语句时，JVM 并不会顺序输出每一个 case 对应的返回值，而是继续匹配，匹配不成功则返回默认 case。
以上代码编译运行结果如下：
如果 case 语句块中没有 break 语句时，匹配成功后，从当前 case 开始，后续所有 case 的值都会输出。（建议每种case都加上break语句）
以上代码编译运行结果如下：