学习笔记05——Java基础（一）

一、简介

1、第一个Java程序

• 创建一个.java文件（文件名与类名一致）

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

• javac命令将HelloWorld.java（源文件）编译成HelloWorld.class（字节码文件）
• java命令运行该字节码文件

2、Java简介

Java 是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的 Java 面向对象程序设计语言和 Java 平台的总称。由 James Gosling和同事们共同研发，并在 1995 年正式推出。

后来 Sun 公司被 Oracle （甲骨文）公司收购，Java 也随之成为 Oracle 公司的产品。

Java分为三个体系：

• JavaSE（J2SE）（Java2 Platform Standard Edition，java平台标准版）
• JavaEE(J2EE)(Java 2 Platform,Enterprise Edition，java平台企业版)
• JavaME(J2ME)(Java 2 Platform Micro Edition，java平台微型版)。

2005 年 6 月，JavaOne 大会召开，SUN 公司公开 Java SE 6。此时，Java 的各种版本已经更名，以取消其中的数字 "2"：J2EE 更名为 Java EE，J2SE 更名为Java SE，J2ME 更名为 Java ME。

3、主要特性

• Java 语言是简单的
• Java 语言是面向对象的
• Java语言是分布式的
• Java 语言是健壮的
• Java语言是安全的
• Java 语言是体系结构中立的
• Java 语言是可移植的
• Java 语言是解释型的
• Java 是高性能的
• Java 语言是多线程的
• Java 语言是动态的

4、Java开发工具

Java 语言尽量保证系统内存在 1G 以上，其他工具如下所示：

• Linux 系统、Mac OS 系统、Windows 95/98/2000/XP，WIN 7/8系统。
• Java JDK 7、8……
• vscode 编辑器或者其他编辑器。
• IDE：Eclipse、 IntelliJ IDEA、NetBeans 等。

二、基础语法

1、几个概念

• 类：类是一个模板，描述一类对象的行为和状态。
• 对象：对象是类的一个实例，有状态和行为。
• 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。

public class Puppy{
    public Puppy(){
    }
 
    public Puppy(String name){
        // 这个构造器仅有一个参数：name
    }
}

• 声明：声明一个对象，包括对象名称和对象类型。
• 实例化：使用关键字 new 来创建一个对象。
• 初始化：使用 new 创建对象时，会调用构造方法初始化对象。

public class Puppy{
   public Puppy(String name){
      //这个构造器仅有一个参数：name
      System.out.println("小狗的名字是 : " + name ); 
   }
   public static void main(String[] args){
      // 下面的语句将创建一个Puppy对象
      Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );
   }
}

public class Puppy{
   int puppyAge;
   public Puppy(String name){
      // 这个构造器仅有一个参数：name
      System.out.println("小狗的名字是 : " + name ); 
   }
 
   public void setAge( int age ){
       puppyAge = age;
   }
 
   public int getAge( ){
       System.out.println("小狗的年龄为 : " + puppyAge ); 
       return puppyAge;
   }
 
   public static void main(String[] args){
      /* 创建对象 */
      Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );
      /* 通过方法来设定age */
      myPuppy.setAge( 2 );
      /* 调用另一个方法获取age */
      myPuppy.getAge( );
      /*你也可以像下面这样访问成员变量 */
      System.out.println("变量值 : " + myPuppy.puppyAge ); 
   }
}

• 一个源文件中只能有一个 public 类
• 一个源文件可以有多个非 public 类
• 源文件的名称应该和 public 类的类名保持一致。
• 如果一个类定义在某个包中，那么 package 语句应该在源文件的首行。
• 如果源文件包含 import 语句，那么应该放在 package 语句和类定义之间。如果没有 package 语句，那么 import 语句应该在源文件中最前面。
• import 语句和 package 语句对源文件中定义的所有类都有效。在同一源文件中，不能给不同的类不同的包声明。

2、Java基本数据类型

Java有两大数据类型：内置数据类型、引用数据类型

byte：

• byte 数据类型是8位、有符号的，以二进制补码表示的整数；
• 最小值是 -128（-2^7）；
• 最大值是 127（2^7-1）；
• 默认值是 0；
• byte 类型用在大型数组中节约空间，主要代替整数，因为 byte 变量占用的空间只有 int 类型的四分之一；
• 例子：byte a = 100，byte b = -50。

short：

• short 数据类型是 16 位、有符号的以二进制补码表示的整数
• 最小值是 -32768（-2^15）；
• 最大值是 32767（2^15 - 1）；
• Short 数据类型也可以像 byte 那样节省空间。一个short变量是int型变量所占空间的二分之一；
• 默认值是 0；
• 例子：short s = 1000，short r = -20000。

int：

• int 数据类型是32位、有符号的以二进制补码表示的整数；
• 最小值是 -2,147,483,648（-2^31）；
• 最大值是 2,147,483,647（2^31 - 1）；
• 一般地整型变量默认为 int 类型；
• 默认值是 0 ；
• 例子：int a = 100000, int b = -200000。

long：

• long 数据类型是 64 位、有符号的以二进制补码表示的整数；
• 最小值是 -9,223,372,036,854,775,808（-2^63）；
• 最大值是 9,223,372,036,854,775,807（2^63 -1）；
• 这种类型主要使用在需要比较大整数的系统上；
• 默认值是 0L；
• 例子： long a = 100000L，long b = -200000L。
  "L"理论上不分大小写，但是若写成"l"容易与数字"1"混淆，不容易分辩。所以最好大写。

float：

• float 数据类型是单精度、32位、符合IEEE 754标准的浮点数；
• float 在储存大型浮点数组的时候可节省内存空间；
• 默认值是 0.0f；
• 浮点数不能用来表示精确的值，如货币；
• 例子：float f1 = 234.5f。

double：

• double 数据类型是双精度、64 位、符合 IEEE 754 标准的浮点数；
• 浮点数的默认类型为 double 类型；
• double类型同样不能表示精确的值，如货币；
• 默认值是 0.0d；

• 例子：

  double   d1  = 7D ;
  double   d2  = 7.; 
  double   d3  =  8.0; 
  double   d4  =  8.D; 
  double   d5  =  12.9867; 

  7 是一个 int 字面量，而 7D，7. 和 8.0 是 double 字面量。

boolean：

• boolean数据类型表示一位的信息；
• 只有两个取值：true 和 false；
• 这种类型只作为一种标志来记录 true/false 情况；
• 默认值是 false；
• 例子：boolean one = true。

char：

• char 类型是一个单一的 16 位 Unicode 字符；
• 最小值是 \u0000（十进制等效值为 0）；
• 最大值是 \uffff（即为 65535）；
• char 数据类型可以储存任何字符；
• 例子：char letter = 'A';。

• 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。

final double PI = 3.1415927;

• 自动类型转换：低精度转高精度

byte→short(char)→int→long→float→double

• 强制类型转换：高精度转低精度

double→float→long→int→short(char)→byte

语法格式：(转换到的类型)需要转换的值

• 隐含强制类型转换： 整数的默认类型是 int、小数默认是 double 类型浮点型，在定义 float 类型时必须在数字后面跟上 F 或者 f。

3、Java标识符

• 由字母、$、_、或数字组合而成
• 不能以数字开头
• 关键字不能做标识符
• 大小写敏感

 4、Java修饰符

• 访问控制修饰符 : default, public , protected, private
• 非访问控制修饰符 : final, abstract, static, synchronized

• 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）。

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。

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。

• 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();。

synchronized 修饰符

synchronized 关键字声明的方法同一时间只能被一个线程访问。

• transient 修饰符

序列化的对象包含被 transient 修饰的实例变量时，java 虚拟机(JVM)跳过该特定的变量。

该修饰符包含在定义变量的语句中，用来预处理类和变量的数据类型。

public transient int limit = 55;   // 不会持久化
public int b; // 持久化

• volatile 修饰符

volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强制从共享内存中重新读取该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，会强制线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。

一个 volatile 对象引用可能是 null。

//通常情况下，在一个线程调用 run() 方法（在 Runnable 开启的线程），
//在另一个线程调用 stop() 方法。 如果 第一行 中缓冲区的 active 值被使用，
//第二行 的 active 值为 false 时循环不会停止。
//但使用了 volatile 修饰 active，该循环会停止。

public class MyRunnable implements Runnable
{
    private volatile boolean active;
    public void run()
    {
        active = true;
        while (active) // 第一行
        {
            // 代码
        }
    }
    public void stop()
    {
        active = false; // 第二行
    }
}

5、Java运算符

• 算术运算符
• 关系运算符
• 位运算符
• 逻辑运算符
• 赋值运算符
• 其他运算符

public class Test {
   public static void main(String[] args){
      int a , b;
      a = 10;
      // 如果 a 等于 1 成立，则设置 b 为 20，否则为 30
      b = (a == 1) ? 20 : 30;
      System.out.println( "Value of b is : " +  b );
 
      // 如果 a 等于 10 成立，则设置 b 为 20，否则为 30
      b = (a == 10) ? 20 : 30;
      System.out.println( "Value of b is : " + b );
   }
}


运行结果
Value of b is : 30
Value of b is : 20

class Vehicle {}
 
public class Car extends Vehicle {
   public static void main(String[] args){
      Vehicle a = new Car();
      boolean result =  a instanceof Car;
      System.out.println( result);
   }
}

运行结果：
true

6、Java循环结构与条件语句

• while 循环

while( 布尔表达式 ) { //循环内容 }

public class Test {
   public static void main(String[] args) {
      int x = 10;
      while( x < 20 ) {
         System.out.print("value of x : " + x );
         x++;
         System.out.print("\n");
      }
   }
}

• do…while 循环

对于 while 语句而言，如果不满足条件，则不能进入循环。但有时候我们需要即使不满足条件，也至少执行一次。

do…while 循环和 while 循环相似，不同的是，do…while 循环至少会执行一次。

do {
       //代码语句
}while(布尔表达式);

public class Test {
   public static void main(String[] args){
      int x = 10;
 
      do{
         System.out.print("value of x : " + x );
         x++;
         System.out.print("\n");
      }while( x < 20 );
   }
}

• for 循环

for(初始化; 布尔表达式; 更新) { //代码语句 }

public class Test {
   public static void main(String[] args) {
 
      for(int x = 10; x < 20; x = x+1) {
         System.out.print("value of x : " + x );
         System.out.print("\n");
      }
   }
}


说明几点：
1、最先执行初始化步骤。可以声明一种类型，但可初始化一个或多个循环控制变量，也可以是空语句。
2、然后，检测布尔表达式的值。如果为 true，循环体被执行。如果为false，循环终止，开始执行循环体后面的语句。
3、执行一次循环后，更新循环控制变量。
4、再次检测布尔表达式。循环执行上面的过程。

• 增强for循环

for(声明语句 : 表达式) { //代码句子 }

public class Test {
   public static void main(String[] args){
      int [] numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
 
      for(int x : numbers ){
         System.out.print( x );
         System.out.print(",");
      }
      System.out.print("\n");
      String [] names ={"James", "Larry", "Tom", "Lacy"};
      for( String name : names ) {
         System.out.print( name );
         System.out.print(",");
      }
   }
}

• if 

if(布尔表达式) { //如果布尔表达式为true将执行的语句 }

public class Test {
 
   public static void main(String args[]){
      int x = 10;
 
      if( x < 20 ){
         System.out.print("这是 if 语句");
      }
   }
}

• if else

if(布尔表达式){

     //如果布尔表达式的值为true

}else{

     //如果布尔表达式的值为false

}

public class Test {
 
   public static void main(String args[]){
      int x = 30;
 
      if( x < 20 ){
         System.out.print("这是 if 语句");
      }else{
         System.out.print("这是 else 语句");
      }
   }
}

• if ..else if..else

if(布尔表达式 1){
   //如果布尔表达式 1的值为true执行代码
}else if(布尔表达式 2){
   //如果布尔表达式 2的值为true执行代码
}else if(布尔表达式 3){
   //如果布尔表达式 3的值为true执行代码
}else {
   //如果以上布尔表达式都不为true执行代码
}

• 嵌套if else语句

if(布尔表达式 1){
   如果布尔表达式 1的值为true执行代码
   if(布尔表达式 2){
      如果布尔表达式 2的值为true执行代码
   }
}

public class Test {
   public static void main(String args[]){
      //char grade = args[0].charAt(0);
      char grade = 'C';
 
      switch(grade)
      {
         case 'A' :
            System.out.println("优秀"); 
            break;
         case 'B' :
         case 'C' :
            System.out.println("良好");
            break;
         case 'D' :
            System.out.println("及格");
            break;
         case 'F' :
            System.out.println("你需要再努力努力");
            break;
         default :
            System.out.println("未知等级");
      }
      System.out.println("你的等级是 " + grade);
   }
}

7、Java变量

int a, b, c;         // 声明三个int型整数：a、 b、c
int d = 3, e = 4, f = 5; // 声明三个整数并赋予初值
byte z = 22;         // 声明并初始化 z
String s = "runoob";  // 声明并初始化字符串 s
double pi = 3.14159; // 声明了双精度浮点型变量 pi
char x = 'x';        // 声明变量 x 的值是字符 'x'。

• 类变量：独立于方法之外的变量，用 static 修饰。
• 实例变量：独立于方法之外的变量，不过没有 static 修饰。
• 局部变量：类的方法中的变量。

public class Variable{
    static int allClicks=0;    // 类变量
 
    String str="hello world";  // 实例变量
 
    public void method(){
 
        int i =0;  // 局部变量
 
    }
}

• 类变量也称为静态变量，在类中以 static 关键字声明，但必须在方法之外。
• 无论一个类创建了多少个对象，类只拥有类变量的一份拷贝。
• 静态变量除了被声明为常量外很少使用，静态变量是指声明为 public/private，final 和 static 类型的变量。静态变量初始化后不可改变。
• 静态变量储存在静态存储区。经常被声明为常量，很少单独使用 static 声明变量。
• 静态变量在第一次被访问时创建，在程序结束时销毁。
• 与实例变量具有相似的可见性。但为了对类的使用者可见，大多数静态变量声明为 public 类型。
• 默认值和实例变量相似。数值型变量默认值是 0，布尔型默认值是 false，引用类型默认值是 null。变量的值可以在声明的时候指定，也可以在构造方法中指定。此外，静态变量还可以在静态语句块中初始化。
• 静态变量可以通过：ClassName.VariableName的方式访问。
• 类变量被声明为 public static final 类型时，类变量名称一般建议使用大写字母。如果静态变量不是 public 和 final 类型，其命名方式与实例变量以及局部变量的命名方式一致。

• 实例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，每个实例变量的值就跟着确定；
• 实例变量在对象创建的时候创建，在对象被销毁的时候销毁；
• 实例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；
• 实例变量可以声明在使用前或者使用后；
• 访问修饰符可以修饰实例变量；
• 实例变量对于类中的方法、构造方法或者语句块是可见的。一般情况下应该把实例变量设为私有。通过使用访问修饰符可以使实例变量对子类可见；
• 实例变量具有默认值。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；
• 实例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：ObejectReference.VariableName。

• 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；
• 访问修饰符不能用于局部变量；
• 局部变量只在声明它的方法、构造方法或者语句块中可见；
• 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。

8、Java数组

//声明应该double类型的数组
double[] myList;     
//或者下面这样
double myList[]; 

​
/**
*TestArray.java
*首先声明了一个数组变量 myList
*接着创建了一个包含 10 个 double 类型元素的数组
*并且把它的引用赋值给 myList 变量。
*/
public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      // 数组大小
      int size = 10;
      // 定义数组
      double[] myList = new double[size];
      myList[0] = 5.6;
      myList[1] = 4.5;
      myList[2] = 3.3;
      myList[3] = 13.2;
      myList[4] = 4.0;
      myList[5] = 34.33;
      myList[6] = 34.0;
      myList[7] = 45.45;
      myList[8] = 99.993;
      myList[9] = 11123;
      // 计算所有元素的总和
      double total = 0;
      for (int i = 0; i < size; i++) {
         total += myList[i];
      }
      System.out.println("总和为： " + total);
   }
}


​

public class TestArray {
   public static void main(String[] args) {
      double[] myList = {1.9, 2.9, 3.4, 3.5};
 
      // 打印所有数组元素
      for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
         System.out.println(myList[i] + " ");
      }
      // 计算所有元素的总和
      double total = 0;
      //普通for循环
      for (int i = 0; i < myList.length; i++) {
         total += myList[i];
      }
      System.out.println("Total is " + total);
      //for-each(加强for循环)
      for(double i : myList){
         total += i;
      }
      // 查找最大元素
      double max = myList[0];
      for (int i = 1; i < myList.length; i++) {
         if (myList[i] > max) max = myList[i];
      }
      System.out.println("Max is " + max);
   }
}

public static int[] reverse(int[] list) {
  int[] result = new int[list.length];
 
  for (int i = 0, j = result.length - 1; i < list.length; i++, j--) {
    result[j] = list[i];
  }
  return result;
}

• 二维数组动态初始化

type[][] typeName = new type[typeLength1][typeLength2];

type 可以为基本数据类型和复合数据类型，typeLength1 和 typeLength2 必须为正整数，typeLength1 为行数，不可省略，typeLength2 为列数，可以省略。

String[][] s = new String[2][];  //定义一个两行的二维数组
s[0] = new String[2];            //第一行最多存两个元素
s[1] = new String[3];            //第二行最多存三个元素
s[0][0] = new String("Good");    //接下来为每个数组元素单独分配空间
s[0][1] = new String("Luck");
s[1][0] = new String("to");
s[1][1] = new String("you");
s[1][2] = new String("!");

• 二维数组的引用

对二维数组中的每个元素，引用方式为 arrayName[index1][index2]

• 给数组赋值：通过 fill 方法。
• 对数组排序：通过 sort 方法,按升序。
• 比较数组：通过 equals 方法比较数组中元素值是否相等。
• 查找数组元素：通过 binarySearch 方法能对排序好的数组进行二分查找法操作。

9、Java注释

支持单行注释与多行注释

public class HelloWorld {
   /* 这是第一个Java程序
    * 它将输出 Hello World
    * 这是一个多行注释的示例
    */
    public static void main(String[] args){
       // 这是单行注释的示例
       /* 这个也是单行注释的示例 */
       System.out.println("Hello World"); 
    }
}