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【进收藏夹吃灰系列】——Java基础快速扫盲

简介: 建议看完目录后扔进收藏夹吃灰,需要用的时候再翻出来。(手动狗头)

建议看完目录后扔进收藏夹吃灰,需要用的时候再翻出来。(手动狗头)

本文主要包括Java入门的一些知识,包括JDK环境安装,常用语法以及面向对象编程等。

目录结构

[toc]

Java基础

1,Java语言的特点

  • 基于JVM的跨平台语言
  • 具有垃圾回收机制
  • 生态强大

2,配置开发环境

JDK版本多样,主要包括Oracle JDK 和OpenJDK

支持国产的话可以考虑阿里的dragonwell:https://cn.aliyun.com/product/dragonwell

【win10安装JDK的常用步骤】

  • jdk8下载地址:

https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk8-downloads-2133151.html

image.png

【下载的这个安装包主要包含JDK,JRE,JavaFx包】(JavaFX主要用于桌面端开发)

  • 设置jdk安装路径

image.png

  • 设置jre安装路径

image.png

  • 设置环境变量

    • 找到jdk安装的bin目录,复制安装路径

image.png

  • 右键电脑选择属性

image.png

image.png

image.png

添加刚刚复制的路径到path里:

image.png

点击三个确定。

  • 查看是否安装成功

    java -version
java
javac

image.png

image.png

3,经典HelloWorld

3.1 命令行运行Java程序

  • 新建文件,命名为HelloWorld.java

用记事本打开,输入

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}
  • 打开命令行,定位到HelloWorld.java所在位置

    javac HelloWorld.java     //编译

image.png

    java HelloWorld     //运行

image.png

3.2 使用IDEA 运行Java程序

  • 安装IDEA

https://www.jetbrains.com/idea/

  • 配置JDK

image.png

image.png

  • 创建Java程序

image.png

  • 输出HelloWorld

image.png

package com.company;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}
  • 运行程序

image.png

image.png

4,数据类型&变量

4.1 为什么要设计不同种类的数据类型?

以结果为导向来分析:Java的整数类型分为4种:byte,short,int,long。四种的区别在于占用的存储空间不一样。

byte占用1个字节,short占用2个字节,int占用4个字节,而long占用8个字节。

1字节等于8位而八位可以表示数-128 - 127。这是byte类型的表示范围。那如果想用计算机计算1000加上1000,byte明显是不可用的。因为byte表示不了1000这个数值。

而short类型的存储空间为2个字节,也就是16位。对于short数据类型来说,能表示多大的数呢?根据8位的表示范围推算:

-2^15 = 2^15-1   -32768--32767

以此类推,int为4个字节,long为8个字节,能表示的数更大。

Java通过定义变量的类型来规定变量的内存空间大小,通过阶梯式的定义,既有满足小数值运行的byte类型,也有支持大数值运算的long类型。这样不仅满足运算的最大支持(long),同时也能节省系统内存资源(byte)。

【总结】

数据类型的区分是一种系统资源分配优化的方案。

【字节和位的关系】

字节是一种存储单位的度量。1个字节等于8位。

位可以理解为计算机的最小单位:0或者是1。也就是是说1个字节是8个0和1的排列组合:

比如说:00000000,00000001,00000011,......11111111。

【理论上1个字节可以表示多大的数呢?】

  • 在无符号位的情况下:

00000000转换为十进制依然是0,11111111转换为十进制是255。

转换工具:https://tool.lu/hexconvert/

也就是说,一个字节最大可以表示255而最小1可以表示0。

  • 在有符号位的情况下:

如果8位表示正数和负数,那么8位可以表示的范围是多大呢?

通常情况下,用第一位来表示正负【0为正,1为负】,这样算下来8位可以表示的范围是-127到+127。

【实际上1个字节可以表示多大的数呢?补码登场】

上述引入符号位的8位二进制数可以理解为原码。对于正数来说,原码就是补码,而对于负数来说,符号位不变,其他原码按位取反加1所得即为补码。

为什么需要补码?

补码的出现使得加减法只有加法,简化了计算结构,提高运算速度。(减法变成了加一个负数)

【为什么8位二进制数补码表示的范围是-128-127?】

无符号位原码:0000 0000 - 1111 1111 表示范围0 - 255

有符号位原码:1111 1111 - 0111 1111 表示范围-127 - 127

补码:符号位不变,在原码的基础上按位取反加1,理论上最大的数0111 1111 = 127 ,最小的数 1111 1111 = -127

但是特殊情况:原码0000 0000 理论上表示正数,也就是+0,原码1000 0000理论上表示负数,变为补码后去掉最高为也是0000 0000。

[+0]原码=0000 0000, [-0]原码=1000 0000
[+0]反码=0000 0000, [-0]反码=1111 1111
[+0]补码=0000 0000, [-0]补码=0000 0000

+0的补码和-0的补码都是0000 0000。但8位二进制数的补码可以表示2^8也就是256个数1-127,-1-(-127)一共数254个数。

所以计算机将补码-0(1000 000)特殊设为-128。这个数没有原码和反码。

(就是多了一个表示的数,计算机就特殊处理了)

4.2 数据变量&类型的定义

变量是内存中的一个存储区域。而数据类型的定义决定了这块存储区域的大小。

比如 int x ;其中x变量在内存中占有一定空间,而int决定这个空间是4个字节。

【关于变量的描述】

  • 变量是内存中的一个存储区域。【程序运行的时候,变量是放在内存里的】
  • 存储区域的数据可以在同一类型范围里不断变化【所以叫变量,就是能变嘛】
  • 变量包括:例如【int x = 3】 变量类型int 变量名x 变量的值3
  • 变量必须先声明后使用

int x = 10; (√)

x = 10; (×)

声明:变量必须得先指定具体的数据类型才能使用。

4.3 基本数据类型

4类8种:4种整数型,2种浮点型,1种字符型,一种布尔型

byte 1字节 默认值
short 2字节 0
int 4字节 0
long 8字节 0L
float 4字节 0f
double 8字节 0d
char 2字节 ‘u000’
boolean 4字节 false

4.4 自动类型转换&强制类型转换

自动类型转换:由表示范围小的自动转换为表示范围大的。

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强制类型转换:反向转换

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4.5 包装类

包装类是Java设计之初提出的,主要解决基本数据类型无法面对对象编程的问题。

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装箱:基本数据类型 to 包装类

拆箱:包装类 to 基本数据类型

        //int与Integer之间的转换
        int x = 5;
        Integer y = new Integer(x);
        System.out.println("int转换为Integer,y="+y);

        int z = y.intValue();
        System.out.println("Integer转换为int,z="+z);

        System.out.println("=======================");

        //Integer与String转换
        String s1 = "666";
        Integer i1 = Integer.parseInt(s1);
        System.out.println("String转换为Integer,i1="+i1);

        String s2 = i1.toString();
        System.out.println("Integer转换为String,s2="+s2);

        System.out.println("=======================");


        //int与String转换
        int xx = 2;
        String ss1 = String.valueOf(xx);
        System.out.println("int转换为String,ss1="+ss1);

        int yy = Integer.parseInt(ss1);
        System.out.println("String转换为int,yy="+yy);

        System.out.println("=======================");


        //JDK1.5后Java采取自动装箱和自动拆箱功能
        //自动装箱,编译器执行了Integer x1 = Integer.valueOf(x)
        Integer x1 = x;
        System.out.println("自动装箱,x1="+x1);

        //自动拆箱,编译器执行了 int y1 = y.intValue()
        int y1 = y;
        System.out.println("自动拆箱,y1="+y1);

面向对象

1,灵魂拷问,什么是面向对象?

百度的解释:

面向对象(Object Oriented)是软件开发方法。面向对象的概念和应用已超越了程序设计和软件开发,扩展到如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。面向对象是一种对现实世界理解和抽象的方法,是计算机编程技术发展到一定阶段后的产物。
面向对象是相对于面向过程来讲的,面向对象方法,把相关的数据和方法组织为一个整体来看待,从更高的层次来进行系统建模,更贴近事物的自然运行模式。

网上有一个生动的例子来说明面向对象的特点:

我要用洗衣机洗衣服,只需要按一下开关和洗涤模式就可以了。有必要了解洗衣机内 部的结构吗?有必要碰电动机吗?有必要了解如何通电的吗?

这是一个很“真实”的例子,没有人会为了使用洗衣机去学一下电学的组成原理,但我们却方便使用者洗衣机,手机,电脑等各种各样的事物却并不了解它们的原理。这是好事还是坏事?洗衣机可以洗脏衣服,手机可以和亲朋好友打电话,电脑可以帮助我们方便的处理难以解决的各种问题。但这个世界上并不是没有人不懂洗衣机的原理,手机的制造,电脑的组装。我们不懂其内部结构却正常的使用着这些设备,并不是单纯科技的进步,而是人类对于事物的处理思路发生了变化,究其根本是为了更高的效率!设计手机的人也许用着别人制造的洗衣机,敲着键盘的人是另一个领域的创造者,社会分工明确,整体效率极大提升,你只需专注一项,就可获得所有的便利。

回到面向对象的问题上来,什么是面向对象呢?

个人认为:如果摒弃软件开发的范畴,这是一种通过明确社会分工而提高效率的方法。在软件开发的范围内,就是通过抽象出系统功能而实现最大化代码复用的开发模式。

面向对象的延伸:

面向对象是软件开发的名词,但其中蕴含的是这个世界的发展规律。

比如,住房子不一定自己建,也可以买;吃饭不一定自己做,也可以出去吃或者叫外卖;至于洗衣机,电脑冰箱这些更不用提了。你只需要做好自己的事,剩下的,交给其他人就好了。

在软件开发的范畴内,除了编写代码上运用了面向对象的思想,使用第三方框架等同样是面向对象的延伸,从底层的操作系统,JVM虚拟机,包括Java语言,我们并不需要重新再发明一遍,站在巨人的肩膀上,我们能做的事更多。

2,如何实现面向对象?——封装,继承,多态

2.1 封装

  • 什么是封装?

核心:通过隐藏实现,暴露接口,一来实现代码解耦,二来通过访问修饰符保证数据安全。

  • 如何保证数据安全

    比如说设置年龄,可以在set中加个if强制不能超过30岁。(同理,不能为空等等可以保证数据安全)
    
    public void setAge(int age) {
            if(age>=30){
                this.age=18;
            }else{
                this.age = age;
            }
        }

image.pngimage.png
参考这位女司机豪横:https://zhuanlan.zhihu.com/p/37853346

2.2 继承

核心目的:实现代码复用。

  • 继承规则

    • 子类具有父类非private的属性和方法
    • 子类可以扩展自己的属性和方法
  • 构造器会被继承吗?

    • 构造器是不会被子类继承的,但子类的对象在初始化时会默认调用父类的无参构造器

    子类会继承父类的数据,所以必须要看父类是如何对数据进行初始化的;故子类在进行对象初始化时,会先调用父类的构造函数。

    • 当父类显式写了有参构造器,且没有无参构造器。子类继承父类的时候必须显式的调用父类的有参构造器。调用的方式可以使用super(a,b)来调用。
  • 子类,父类初始化顺序

    原则:静态优于非静态,父类优于子类
    
    - 父类静态变量,静态语句块
    - 子类静态变量,静态语句块
    
    - 父类非静态代码块,构造器
    - 子类非静态代码块,构造器
class Base {
    // 1.父类静态代码块
    static {
        System.out.println("Base static block!");
    }
    // 3.父类非静态代码块
    {
        System.out.println("Base block");
    }
    // 4.父类构造器
    public Base() {
        System.out.println("Base constructor!");
    }
}

public class Derived extends Base {
    // 2.子类静态代码块
    static{
        System.out.println("Derived static block!");
    }
    // 5.子类非静态代码块
    {
        System.out.println("Derived block!");
    }
    // 6.子类构造器
    public Derived() {
        System.out.println("Derived constructor!");
    }
    public static void main(String[] args) {
        new Derived();
    }
}
Base static block!
Derived static block!
Base block
Base constructor!
Derived block!
Derived constructor!
  • 继承之父——Object类

Object类是所有Java类的根父类 ,如果在类的声明中未使用extends关键字指明其父类,则默认父类 为java.lang.Object类(任何类都可以调用Object的方法)

【Object的主要组成】

  • public native int hashCode(); 取得hash码

    hash码是根据一定的规则将与对象相关的信息(比如对象的存储地址,对象的字段等)映射成一个数值,这个数值称作为散列值。主要作用是为了配合基于散列的集合一起正常运行,这样的散列集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。

    当集合要添加新的对象时,先调用这个对象的hashCode方法,得到对应的hashcode值,如果table中没有该hashcode值,它就可以直接存进去,不用再进行任何比较了;如果存在该hashcode值,就调用它的equals方法与新元素进行比较,相同的话就不存了,不相同就散列其它的地址。

  • equals(Object obj) 比较对象
  • clone() 可用于复杂对象的深拷贝

2.3 多态

  • 什么是多态?

一类事物的多种表现形态。(比如手机有各种各样的品牌,但都属于手机这一类事物)

  • 多态的体现方式:重载,重写

方法重载:同一个类中,方法名相同,参数或者参数的个数不同

方法重写:类产生了继承关系,子类重写父类方法(方法名,参数,返回类型必须与父类一致)

  • 向上转型

将子类对象转化为父类对象,目的:调用父类的公共方法

规则:可以访问父类独有的方法和子类重写父类的方法,无法访问子类扩展的方法

[假如有100个类继承了同一个父类,父类的方法可以被这100个类使用,相比于在子类中逐个定义,在父类中定义具有更好的代码复用性]

Father是父类,Son类继承自Father。

Father f1 = new Son(); //(向上转型)

Son s1 = (Son)f1; //(向下转型,父类转换为子类)
  • 向下转型

将父类对象转换为子类对象,目的:调用子类独有的方法(为什么不直接new一个子类对象???)

规则:可以调用父类的方法,子类重写父类的方法,子类扩展的方法

Father是父类,Son类继承自Father。

Father f1 = new Son();

Son s1 = (Son)f1; //(向下转型,父类转换为子类,注:父类对象无法直接转换为子类对象,向下转型前必须先向上转型)

3,关键字盘点

3.1 static

static可以修饰方法,变量,代码块,类,前两种应用更加常见。

  • static修饰方法

static修饰的方法称为静态方法,也称类方法,可以直接通过类名.方法名直接访问,不需要实例化对象访问。

规则:

  • 非static方法可以访问static方法.
  • static方法不能访问非static方法
  • static修饰变量

static修饰的变量称为静态变量,也称类变量全局变量,可以直接通过类名.变量名直接访问,不需要实例化对象访问。

  • static的继承问题

子类是不会继承父类被static修饰的方法和变量,但是可以调用。

  • static修饰代码块

代码块的作用:对类或对象进行初始化。

静态代码块【static修饰】
- 不可以对非静态的属性初始化。即:不可以调用非静态的属性和方法。
- 静态代码块的执行要先于非静态代码块。
- 静态代码块随着类的加载而加载,且只执行一次

非静态代码块
- 除了调用非静态的结构外,还可以调用静态的变量或方法。 
- 每次创建对象的时候,都会执行一次。且先于构造器执行。

3.2 final

final关键字可以修饰类,方法,变量。

  • final修饰类

不能被继承

  • final修饰方法

方法不能被子类重写

  • final修饰变量

修饰基本数据类型的变量,想当于定义了一个常量。

final int x =5;
x=6;//报错

修饰引用类型的变量,固定栈,不固定堆,也就是引用变量的地址是不可变的,但是引用地址指向的堆中的内容是可变的。

final StringBuffer s  = new StringBuffer("hello");
s.append("world");

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