前言
本章节主要讲述java的一些基础语法,比如常见的数据类型,流程控制语句,类的一些属性和方法,帮助大家理解和快速入门。如果你已经对jav很熟悉了,可以跳过本章节的内容。
java简单介绍
Java是一门面向对象 编程语言, Javas是静态语言。Java具有简单性、面向对象、分布式、健壮性、安全性、平台独立与可移植性、多线程、动态性等特点。Java可以编写桌面应用程序、Web应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等。
这里简单说一下什么是静态语言,什么是动态语言?
- 静态语言,比如java它需要编译成机器码,才能够被计算识别可运行,因为计算机只能看懂二进制。
- 动态语言,不需要我们手动去编译,它可以直接去运行我们的代码文件,比较典型的python,js这种脚本语言。
其实动态语言它本身内置了一个解释器,它通过解释器去完成我们的编译工作,所以我们感知不到。
::: tip 所谓工欲善其事,必先利其器,选择好的开发工具,能提升我们的开发体验。建议大家使用 jetbrains的 idea 开发工具来开发java应用, 目前大部分开发者都会选择使用它,非常的方便, 后边我会出一篇文章专门来讲一下,如何配置我们的idea工具,使得它更加强大。 :::
下载idea
进入官网后,直接点击 download 进行下载,浏览器会自动判断你的当前操作系统,选择 Ultimate版本,另一个版本是社区版,我们选择专业版。下载完成后点击安装。
默认它是一个纯英文的界面, 我们也可以通过安装汉化插件,点击 设置 -> 插件 -> 搜索(Chinese (Simplified) Language Pack / 中文语言包) 进行安装即可, 重启后会看到中文界面了。
配置JDK
我们可以直接通过idea来下载jdk,也可以通过 官网 来下载, 这里我们使用idea来下载jdk, 官网下载现在好像要注册账号了,有点小麻烦。打开idea,点击新建项目, 我们选择maven来新建项目, maven
是java的一种包管理工具,能够很方便的帮助我们构建项目,我们开发项目可能会引用一些成熟的第三方库,这时候我们就可以用简单的配置就可以把库引进来,想了解更多,可以到它的 官网 。选择好了以后,跟着以下步骤来搭建我们的环境:
- 点击项目sdk, 这时候会发现是空的
- 点击下载jdk, 版本我们选择1.8, 供应商我们选择
亚马逊 Corretto
, 位置我们可以默认。下载好了以后,会自动帮我们选择刚刚下载的jdk - 点击下一步, 项目名和项目所在位置可以自定义, 好了以后点击完成,会自动打开项目
目录结构说明
- pom.xml 这个文件存在于根目录, 主要用于配置maven的构建信息,学习基础部分,我们可以暂时不用管它。
- src 这个目录主要用于放我们编写的源码,下边有一个java 和 resource 的目录,java存放我们的代码,resource主要放一些资源,比如配置文件这些,暂时可以不用管它。
为了规范,这些目录和文件不要去重命名或者其它更改, 如果改动, idea已经足够智能提醒我们不要乱改命名。
JDK是什么?
jdk(Java Development Kit),从字面意思翻译过来就是java开发的工具。打个比喻,我们打游戏之前需要安装一个软件,然后我们才能打开和操作它。那么jdk你也可以理解是一个软件,它用来帮助我们编写代码。这里还好引申另外两个名词, JRE和JVM。
JRE 顾名思义是java运行时环境,包含了java虚拟机,java基础类库。是使用java语言编写的程序运行所需要的软件环境,是提供给想运行java程序的用户使用的。JDK包含了JRE,同时还包含了编译java源码的编译器javac。JRE根据不同操作系统, 提供不同的运行时环境,所以java它也是跨平台的语言。
JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机) 的缩写。它是java运行环境的一部分,是一个虚构出来的计算机,它是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。JVM是用来解析和运行Java程序的。
hello world
我想要输出一句 ”你好, 憨憨“, 怎么搞? 这就安排。 首先在java目录新建一个文件,一个程序要跑起来,首先要有入口, 这个入口就是一个main方法,在java中,需要写在类中:
public class BaseMain { public static void main(String[] args) { System.out.println("你好, 憨憨"); } } 复制代码
点击绿色的箭头就可以运行了,因为idea已经帮我们把环境基础起来了,所以直接run
为了后续方便调试,我们常会在控制台输出信息,所以在新建一个Log类:
public class Log { public static void info(Object s) { System.out.println(s); } } 复制代码
然后修改我们的main方法, static修饰的方法可以直接 类名 + 方法名去调用:
public class BaseMain { public static void main(String[] args) { Log.info("你好, 憨憨"); } } 复制代码
好了,你学废了吗?
基本数据类型
数据类型,顾名思义就是数据的类型,什么是数据?举个例子,你在使用网站时,密密麻麻的文字和图片就是数据,而他们的载体,比如文字它就是字符类型,我们通常叫它为字符串,我们看到的视频,图片这种二进制数据,通常是byte类型。我们通过各种类型的数据在一起计算交互,最终实现我们的程序。
java有 8 种数据类型,分别是:
- boolean (1/8个字节1位)
- char (2个字节16位)
- byte (1个字节8位)
- short (2个字节16位)
- int (4个字节32位)
- long (8个字节64位)
- float (4个字节32位)
- double (8个字节64位)
float 与 double:
// float a = 1.1; 1.1是字面量 这样会使得向下转型,会丢失精度 // 正确的写法: float a = 1.1f; double b = 1.1; 复制代码
隐式转换:
short c = 1; // 1是int型 精度比short高 没发隐式的向下转型成short // 这样可以达到隐式转换的目的 c ++; // c = (short) (c + 1); 复制代码
流程控制
我们说话的时候会有逻辑语句,程序也一样,有了它,就能控制程序在设定中运行,举个例子, “如果我教你写java, 你就做我女朋友”
在java中用 if 表示:
// 这里的true是boolean类型, 在数学中叫真,相反的是 false if(true) { Log.info("做我女朋友"); } 复制代码
如果她拒绝了咋办? 并对你说了句 "go out !", 在java中用 else 表示否则的意思,类似转折语句:
if(true) { Log.info("做我女朋友"); }else { Log.info("滚"); } 复制代码
你还不想放弃,我在外加请你吃饭+看电影, 在java中我们可以用 else if 这么表示, 类似二次转折:
// 第1层判断 if(教你写代码) { Log.info("做我女朋友"); // 第2层判断 }else if(吃饭) { Log.info("做我女朋友"); // 第3层判断 }else if(看电影) { Log.info("做我女朋友"); }else { // 第4层判断 Log.info("滚"); } 复制代码
在你的不断努力下,她终于答应跟你吃饭了,这时候你要开始想了一下预算,那么预算可能会有很多种。在java中使用 switch来进行多种判断,为啥不是if,if也可以,但是多起来会导致if多层嵌套,不利于代码维护。说不定你下次改bug你都不知道写了啥。
当然也不完全是 switch 我们可以拆分方法,类等等。这里为了熟悉语法:
::: tip 支持的判断类型 : 需要 char、byte、short、int、Character、Byte、Short、Integer、String 或枚举 不支持: long、float、double :::
// 假设cost 为int型, 意思是花费 switch(cost) { case 200: Log.ingo("吃肯德基"); // break 意思是跳出循环 break; case 100: Log.ingo("汉堡王"); break; // default: 当以上条件不满足的时候会默认执行这个语句 default: Log.ingo("吃煎饼果子"); break; } 复制代码
还是刚刚的例子, 吃完饭后,准备看电影,女神说了到10点,看没看完都回家,这时候你一直盯着看时间,生怕时间到了,中途你还上了个厕所, 忘了数数了。实际上这是一种循环的场景,一直在检测某一环节下满足某种条件时,执行对应的任务,在java中我们通常用 while 来表示,while类似当...什么时候。
# 没到十点 会一直执行 while(没到十点) { // 配合if 实现, 跳出循环 if(十点到了) { break; } // 上厕所 忘了看时间了 if(上厕所) { // continue 表示跳出当前这个时刻,但不会终止循环, 下一次还是接着数数 continue; } Log.info("还剩.xx.分钟") } 复制代码
然后时间到了,你们一起走在回家的路上,心想,出都出来了,至少拉一次手, 最终成功了。这种场景属于。这种场景属于,不管失败与否,事件都会执行一次,在Java中用 **do ... while:
do { Log.info("拉手) } while(false) 复制代码
最终女神跟你说了句:“你是好人”,你听了之后感动的哭了。
包装类型
前方高能, 如果你是小白,可能看的会有点糊涂 ~
基本类型都有对应的包装类型,基本类型与其对应的包装类型之间的赋值使用自动装箱与拆箱完成, 这里介绍常用的包装类型, 他们属于引用类型,因为他们本身也是一个对象 类
Integer
通常用于整数形,举个例子:
Integer x = 2; // 装箱 调用了 Integer.valueOf(2) int y = x; // 拆箱 调用了 X.intValue() 复制代码
Integer内部有一个缓冲池,缓冲池可以有效的帮我们缓存对象,从而减少对象的频繁创建, Java 8 中,Integer 缓存池的大小默认为 -128~127 我们可以通过源码可以看到:
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7) assert IntegerCache.high >= 127; 复制代码
其中 java new Integer(123)
相当于新建一个对象, 当我们再调用 java Integer.valueOf(123)
引用的就是同一个对象 。此外, Integer 不可被继承, 因为它的类是final修饰的。
** valueOf() ** 方法的实现, 先判断值是否在缓存池中,如果在的话就直接返回缓存池的内容, 对应的源码如下:
public static Integer valueOf(int i) { if (i >= Integer.IntegerCache.low && i <= Integer.IntegerCache.high) return Integer.IntegerCache.cache[i + (-Integer.IntegerCache.low)]; return new Integer(i); } 复制代码
看到这里, 通过一个例子来感受一下:
Integer a = new Integer(123); Integer b = Integer.valueOf("123"); Integer c = Integer.valueOf(123); System.err.println(a == b); // false System.err.println(a == c); // false System.err.println(c == b); // true // 自动装箱, 编译器会自动调用 valueOf Integer d = 123; Integer e = 124; Integer f = 123; System.err.println(d == e); // false 因为值不一样 System.err.println(f == d); // true 复制代码
我们说默认的缓冲池大小为 -128~127 ,那么如果超过了怎么办。从源码看,内部会根据传进去的 i 进行 动态扩容
// 源码部分: private static class IntegerCache { static final int low = -128; static final int high; static final Integer cache[]; static { // high value may be configured by property int h = 127; String integerCacheHighPropValue = sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high"); if (integerCacheHighPropValue != null) { try { int i = parseInt(integerCacheHighPropValue); i = Math.max(i, 127); // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1); } catch( NumberFormatException nfe) { // If the property cannot be parsed into an int, ignore it. } } high = h; cache = new Integer[(high - low) + 1]; int j = low; for(int k = 0; k < cache.length; k++) cache[k] = new Integer(j++); // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7) assert Integer.IntegerCache.high >= 127; } private IntegerCache() {} } 复制代码
String
该类型通常用于表示字符串对象, 和Integer一样,它也是final修饰的不可继承, 源码定义如下:
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { // java8: 使用char数组 private final char value[]; // 使用final修饰的数组 可以保证 String 不可变 // java 9 private final byte[] value; } 复制代码
我们可以看到初始值char数组是用finnal稀释的,这样保证 String对象 不可变的好处是什么?
- 可以作为 hash的 key, 可以让hash值也不可变, 只需进行一次计算, 可以防止key重复, 在map取值的时候 会通过计算,hashCode() 和 equals来判断key, 而String的hashCode是根据 char[]数组内容来计算得到的散列码,如果相同的内容下,那么key是不可变的
- String的缓存池, 如果一个String被创建过了, 再次获取可以从缓存池中获取,如果String可变的话 就没法使用缓存池了
- 安全性。 String常用做参数
- 天生线程安全 因为它不可变
String, StringBuffer and StringBuilder 三者联系?我们通过以下几点进行比较:
- 可变性:
- String 不可变 (不可变只的是本身不可变, 本质上它的操作都会产生新的Object)
- StringBuffer and StringBuilder 可变 ( 并不会产生新的Object ,利用的是缓存池)
- 线程安全:
- String(通过finnal), StringBuffer(通过 synchronized进行同步 )
- StringBuilder 不是线程安全的
- 使用场景:
- String 适合不需要频繁修改字符串
- StringBuilder 优先使用,频繁修改字符串时
- 在考虑多线程共享变量时使用 StringBuffer
- 继承关系:
- StringBuffer,StringBuilder 都继承了 AbstractStringBuilder
- StringBuffer,StringBuilder,String 都不可被继承
我们说 Integer 有缓冲池,那么String是不是也有呢?答案是有的。我们通常叫它 常量池 。
在 Java 7 之前,String Pool 被放在运行时常量池中,它属于永久代。而在 Java 7,String Pool 被移到堆中,这是因为永久代的空间有限,在大量使用字符串的场景下会导致 OutOfMemoryError 错误, 不懂啥代的可以先放放,这属于jvm的环节,后边会给大家介绍。
String.intern() 方法: 如果字符串常量池包含了这个String对象,则直接返回该对象, 否则重新生成对象, 并返回, 举个例子:
StringBuilder a = new StringBuilder("hello"); StringBuilder b = new StringBuilder("hello"); StringBuilder c = a.append(""); System.out.println(a == b); // false 两个new 不同对象 System.out.println(a == c); // true append操作同一个对象 String x = a.toString().intern(); String y = b.toString().intern(); Log.info("x ----- y"); Log.info(x == y); // true // 原因: // String.intern 操作会把 a 字符串放到String pool 并返回字符串的引用 // b.intern操作 会去String pool中获取 发现字符串一样,所以直接返回 a的引用 String z = "hello"; String m = "hello"; Log.info(x == y); // true // 直接使用字面量创建时, 会自动加入 String Pool中 复制代码
这里引申一个面试题, 答案直接贴给大家:
String java = new StringBuilder("ja").append("va").toString(); Log.info(java); // java Log.info(java == java.intern()); // true String go = new StringBuilder("g").append("o").toString(); Log.info(go); // go Log.info(go == go.intern()); // true String java1 = new StringBuilder("ja").append("va").toString(); Log.info(java1); // java Log.info(java1 == java1.intern()); // false 复制代码
上述string builder ,进行类加载后, 调用的时候内部默认会生成一个java的String 对象(java jdk 自身的原因, sum.misc.Version 类注入常量池 )
关于 new String
这种方式创建字符串会获得两个对象,
- 编译时期 存在String Pool 指向 String的字面量
- 存在堆中的 String对象
以下是 String 构造函数的源码,可以看到,在将一个字符串对象作为另一个字符串对象的构造函数参数时,并不会完全复制 value 数组内容, 而是都会指向同一个 value 数组。
private final char value[]; public String(String original) { this.value = original.value; this.hash = original.hash; } 复制代码
没关系,代码能跑就行 ~
面向对象
面向对象 是一种编程思想,不仅仅在java,其它语言可以,通过这种方法轮,我们可以编写利于维护的代码,让我们的代码更加条理,更加的有艺术,有了它,后来又引入了 java设计模式, 它也是一种编程方法, 可以把它理解为语文中的写作方法。
面向对象和面向过程?
网上介绍的也很多,但是介绍的有点复杂, 这里给大家提炼几个关键字:
面向对象 : 谁做了某件事 (主体对象是谁)
面向过程: 做了谁的某件事 (没有主体对象,一股劲的做)
类和方法
在java中,我们用类来实现面向对象,我们用java描述一个苹果对象:
class Apple { Sting color; } 复制代码
上面定义了一个Apple类,内部有一个color的属性,如果我们一开始想要红色的苹果,在java中可以使用构造函数:
class Apple { Sting color; // 完成初始化 Apple(String color) { this.color = color; } } 复制代码
想后期改颜色怎么办, 我们可以使用类的方法:
class Apple { Sting color; // 完成初始化 Apple(String color) { this.color = color; } // 方法 // void指定的是返回值的类型, 用void表示无返回值 public void setColor(String color) { this.color = color; } } 复制代码
如果想用两个颜色怎么办, 我们可以利用方法的重载, 在声明一个方法:
::: tip重载: 存在于同一个类中,指一个方法与已经存在的方法名称上相同,但是参数类型、个数、顺序至少有一个不同。
重写: @Override 存在于继承体系中,指子类实现了一个与父类在方法声明上完全相同的一个方法。 :::
class Apple { Sting color; // 完成初始化 Apple(String color) { this.color = color; } // 方法1 public void setColor(String color) { this.color = color; } // 方法2 public void setColor(String color, String color) { this.color = color; } } 复制代码
好了有了类, 如何使用它?首先要实例化:
// 实例 Apple apple = new Apple("red"); // 调用实例方法 apple.setColor("green"); 复制代码
类的继承
继承顾名思义,继承类的一些属性和方法,举个例子, 还是刚刚的水果。java中使用 extends :
// 水果类 class Furit { Sting color; // 完成初始化 Apple(String color) { this.color = color; } public void setColor(String color) { this.color = color; } } // 苹果类, 继承水果类 class Apple extends Furit { // .... } // 橘子类, 继承水果类 class Orange extends Furit { // .... } 复制代码
方法重写
使用 @Override 来重写方法
class Orange extends Furit { @Override public void setColor(String color) { this.color = color; } } 复制代码
接口
- 可以看成是完全的抽象类, java8之前 不能有方法实现, java8之后可以实现, 为了减少维护成本
- 接口内部的成员 默认都是public, 并且不允许定义为 private 和 protected java9之后允许定义private
- 接口的字段默认都是final 和 static 的
- 实现接口的方法通过 implements 关键字
- 接口直接也可以继承
接口的好处: 一个类可以实现多个接口, 但是不能继承多个抽象类, 接口主要用于约束类的一些行为,举个例子:
public interface Food { void eat(); } public class User implements Food { // 必须实现接口的方法,不然会报错 public void eat() { } } 复制代码
接口之间也有继承:
public interface Food { void eat(); } public interface Food extends Food {} 复制代码
类中的关键词
在之前的介绍中经常会看到 public ,static之类的,现在我们就一一介绍它:
final
修饰变量时:
- 作为常量, 可以是运行时常量也可使编译时常量, 不可改变
- 作为引用对象,不可以修改引用, 但可以修改本身的值
修饰方法时:
- 不能够被重写, 其中private是隐式的final
修饰类时:
- 不能够被继承
static
修饰变量:
- 所有实例共享静态变量 ,在内存中只存一份, 可以通过 class.name 访问
- 实例变量,每创建一个实例就会产生一个实例变量,与实例共存亡
静态方法:
- 静态方法在类加载的时候就存在了,不依赖任何实例, 必须有实现 不能是抽象方法
- 内部方法访问时 只可以访问static修饰的变量和方法,不能有this super关键字
静态语句块:
- 在类加载的时候值只运行一次
static { //.... } 复制代码
静态内部类: (static 不能修饰外部类)
- 静态内部类不能访问外部类非静态成员
- 创建不需要依赖外部类的实例化
public class OuterClass { class InnerClass { int x; } public String get() { return InnerClass.x; // 可以直接访问内部类的成员 } static class StaticInnerClass { } public static void main(String[] args) { // InnerClass innerClass = new InnerClass(); // 'OuterClass.this' cannot be referenced from a static context OuterClass outerClass = new OuterClass(); InnerClass innerClass = outerClass.new InnerClass(); StaticInnerClass staticInnerClass = new StaticInnerClass(); } } 复制代码
静态导包:在使用静态变量和方法时不用再指明 ClassName,从而简化代码,但可读性大大降低。
import static com.xxx.ClassName.* 复制代码
private
这个主要用于修饰私有属性和方法, 只能在本类中访问
public
公开权限, 表明该成员变量和方法是共有的,能在任何情况下被访问
protected
必须在同一包中才能被访问
类的初始化顺序
静态变量和静态语句块优先于实例变量和普通语句块,静态变量和静态语句块的初始化顺序取决于它们在代码中的顺序。
存在继承的情况下,初始化顺序为: 父优子 静优实
- 父类(静态变量、静态语句块)
- 子类(静态变量、静态语句块)
- 父类(实例变量、普通语句块)
- 父类(构造函数)
- 子类(实例变量、普通语句块)
- 子类(构造函数)
对象的通用方法
// public native int hashCode() // // public boolean equals(Object obj) // // protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException // // public String toString() // // public final native Class<?> getClass() // // protected void finalize() throws Throwable {} // // public final native void notify() // // public final native void notifyAll() // // public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException // // public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException // // public final void wait() throws InterruptedException 复制代码
我们介绍常用的几个:
equals 用于判断等价关系
- 任何非null的对象与null 比较都为 false
- 基本类型: == 判断值 , 没有equals方法
- 引用类型: == 判断两个变量是否引用同一个对象 , equals判断引用的对象是否等价
public static void main() { Log.info("1".equals(1)); // false Log.info("--------->"); // false Integer a = 1; Integer b = 1; Integer c = new Integer(1); Log.info(a.equals(b)); // true 1 == 1 Log.info(a == b); // true 引用的是同一个对象, 原因是Integer缓冲池 Log.info(a == c); // false new 关键词生成的新对象所以引用不同 Log.info(a.equals(c)); // true 他们引用的对象值都是1 所以相等 } 复制代码
手动实现一个equals,在覆盖 equals() 方法时应当总是覆盖 hashCode() 方法,保证等价的两个对象哈希值也相等
- 判断是否引用同一个对象 是 -> true
- 判断类型: null -> false 类型不同 -> false
- 判断值是否相同: 不同 -> false
@Override public int hashCode() { int result = 17; result = 31 * result + x; result = 31 * result + y; result = 31 * result + z; return result; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; ObjectMain that = (ObjectMain) o; if (x != that.x) return false; if (y != that.y) return false; return z == that.z; } 复制代码
toString()
默认返回 ToStringExample@4554617c 这种形式,其中 @ 后面的数值为散列码的无符号十六进制表示
static { Log.info("1".toString()); } 复制代码
clone
不推荐使用 clone方法来实现对象的拷贝, 建议使用拷贝构造函数或者工厂模式
- 浅拷贝: 引用的同一个对象
- 深拷贝: 引用的对象不同
public static void main(String[] args) { // 拷贝的实现 CloneExample a = new CloneExample(); CloneExample b = new CloneExample(a); a.set("c"); Log.info(b.get()); // a 说明是两个不同的对象 } class CloneExample { private String a; CloneExample() { this.a = "a"; } CloneExample(CloneExample e) { this.a = e.a; } public void set(String n) { this.a = n; } public String get() { return this.a; } } 复制代码
抽象类
- 不能实例化 只能继承
- 如果一个类中存在抽象方法那么 这个类必须是抽象类, 定义抽象方法不要实现
abstract class Cat { public abstract void getName(); } class Animal extends Cat { // 必须实现方法 @Override public void getName() { } } 复制代码
异常类 Exception
Error:
- 虚拟机报错 VirtualMachineError
- StackOverFlowError
- OutOfMemoryError
- AWTError
Exception:
- IOException
- EOFException
- ...
RuntimeException
异常捕获
java中使用 try catch 捕获异常, finally 用于程序恢复
public static int main() { int a = 0; try { a = 1; throw new Exception("报错了"); // 在没有异常的情况下 ,返回值等于 try内部的返回值 // return a; } catch (Exception e) { Log.info(e.getMessage()); a = 2; return a; } finally { a = 3; Log.info("final"); // return a; } //return a; }