1.Java 的语言概述
Java 基础知识的图解
(1)软件开发介绍
1. 软件开发:
软件即一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。有 系统软件 和应用软件 之分。
2. 人机交互的方式：
》图形化界面（简称 GUI）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。
》命令行界面（简称 CLI）是用户通过键盘输入指令，计算机得到指令后，予以执行。
3. 常用的 DOS 命令
dir : 列出当前目录下的文件以及文件夹
md：创建目录
rd：删除目录
cd：进入指定的目录
cd.. : 退回到上一级目录
cd : 退回到根目录
del：删除文件
exit : 退出 DOS 命令窗口
(2)计算机编程语言介绍
1. 语言发展
第一代语言：机器语言, 指令是以二进制代码形式存在。
第二代语言：汇编语言, 使用助记符表示一条机器指令。
第三代语言：高级语言, 是种独立于机器，面向对象或者对象的语言。
- 面向过程的语言：C,Pascal、Fortran
- 面向对象的语言：Java,JS,Python,Scala..
(3)Java 语言的迭代概述
1991 年 Green 项目，开发语言最初命名为 Oak (橡树)
1994 年，开发组意识到 Oak 非常适合于互联网
1996 年，发布 JDK 1.0，约 8.3 万个网页应用 Java 技术来制作
1997 年，发布 JDK 1.1，JavaOne 会议召开，创当时全球同类会议规模之最
1998 年，发布 JDK 1.2，同年发布企业平台 J2EE
1999 年，Java 分成 J2SE、J2EE 和 J2ME，JSP/Servlet 技术诞生
2004 年，发布里程碑式版本：JDK 1.5，为突出此版本的重要性，更名为 JDK 5.0
2005 年，J2SE -> JavaSE，J2EE -> JavaEE，J2ME -> JavaME
2009 年，Oracle 公司收购 SUN，交易价格 74 亿美元
2011 年，发布 JDK 7.0
2014 年，发布 JDK 8.0，是继 JDK 5.0 以来变化最大的版本
2017 年，发布 JDK 9.0，最大限度实现模块化
2018 年 3 月，发布 JDK 10.0，版本号也称为 18.3
2018 年 9 月，发布 JDK 11.0，版本号也称为 18.9
(4)运行机制及运行过程
1.Java 语言的特点：
-
面向对象
两个基本概念：类、对象
三大特性：封装、继承、多态 -
健壮性
① 去除了 C 语言中的指针 ②自动的垃圾回收机制 –> 仍然会出现内存溢出、内存泄漏。 -
跨平台性
一次编译到处运行“Write once，Run Anywhere”
Java 的虚拟机 JVM，不同的平台，提供不同的虚拟机。
(5)JDK JRE JVM
1. 什么是 JDK、JRE、JVM，以及三者的关系
- JDK 是提供给 Java 开发人员使用，包含了 Java 的开发工具。
- JRE 是 Java 的运行环境，包括了 Java 虚拟机和 Java 程序所需的核心类库等。
- JVM 是一个虚拟的计算机，具有指令集并使用不同的存储区域。负责执行指令，管理数据、内存、寄存器。
(6)第一个程序 HelloWorld
1. 第一个开发体验
1.1 编写
// 创建一个后缀名为.java 的文件：HelloWorld.java
public class HelloWorld{public static void main(String[]args){System.out.println("HelloWorld");
}
}1.2 编译
javac HelloWolrd.java
会生成一个后缀名为.class 的字节码文件1.3 运行
java HelloWorld
注意要去掉.class 后缀名1.4 小结
- Java 源文件以“.java”为后缀名。
- Java 应用程序的执行入口是 main()方法。
- Java 语言严格区分大小写。
- Java 每个语句都以“;”结束。
- 大括号都是成对出现的，缺一不可。
2. 常见的 Bug 及解决方法
(7)注释和 API 文档
1. 三种注释类型
1. 单行注释 格式：// 注释文字
2. 多行注释 格式：/* 注释文字 */
单行和多行注释，不会被 JVM 解释执行，多行注释不允许嵌套。3. 文档注释 格式 /** 注释文字 */
文档注释可以被 JDK 提供的工具 javadoc 所解析，生成网页形式的说明文档
2.API 文档
- API: application programming interface。习惯上：将语言提供的类库，都称为 API.
- API 文档：针对于提供的类库如何使用，给的一个说明书。类似于《新华字典》
2.Java 基本语法
(1)关键字和标识符
1. 关键字：
被 Java 语言赋予了特殊含义，用做专门用途的字符串，关键字所有的字母小写。
2. 保留字
现有 Java 版本尚未使用，但以后版本可能会作为关键字使用。（goto、const）
3. 标识符
3.1 定义
Java 对各种变量、方法和类等要素命名时使用的字符序列为标识符。（自己起名字的地方都叫标识符）
3.2 标识符命名规则
1. 由 26 个英文字母大小写，0-9，_或 $ 组成
2. 数字不可开头
3. 不可以使用关键字和保留字，但能包含关键字和保留字
4.Java 中严格区分大小写，长度无限制
5. 标识符中不可以包含空格
3.3 标识符命名规范
- 包名：多单词组成时所有单词都小写
- 类名、接口名：多单词组成时，所有单词首字母都大写
- 变量名、方法名：多单词组成时，第一个单词首字母小写，第二个单词开始每个单词首字母大写
- 常量名：所有字母都大写，多单词组成时用_下划线隔开
(2)变量
1.1 变量的概念
- 内存中的一个存储区域
- 该区域的数据可以在同一类型范围不断变化
- 变量时程序中最基本的储存单元，包含变量类型、变量名和储存的值
1.2 使用变量要注意
- Java 中每个变量必须先声明，后使用
- 使用变量名来访问这块区域的数据
- 变量的作用域：其定义所在的一对 {} 内
- 变量只有在其作用域才有效
- 同一个作用域中不可以使变量重名
1.3 变量的声明与赋值
声明变量 语法：< 数据类型 >< 变量名称 >;
int test;
变量的赋值 语法：< 变量名称 > = < 值 >;
test = 10;
声明和赋值变量 语法：< 数据类型 >< 变量名称 > = < 值 >；;
int test = 10;2.1 变量的分类
- 在方法体外，类体内声明变量称为成员变量。
- 在方法体内部声明的变量称为局部变量。
2.2 8 种数据类型
类型 储存空间 范围
(1)整数
byte 1 字节 -128~127
short 2 字节 正负 3 万多
int 4 字节 正负 21 亿
整数默认的类型是 int 类型
long 8 字节 19 位数字
表示 long 类型数据后面需要加 L /l
(2)浮点数
float 4 字节
表示 float 类型数据后面需要加 F /f，取值范围大于 8 字节的 long
double 8 字节
浮点数默认是 double 类型
(3)字符
char 2 字节
(4)布尔
boolean 1 字节 取值为 true 或者 false2.3 定义 8 种数据类型
public class Type{public static void main(String[]args){
//1. 整数类型定义 byte、short、int、long
byte a = 10;
short b = 11;
int c = 12;
long d = 1000L;//long 类型要加上 L /l
//2. 浮点数定义
float f = 1.23F；//float 类型要加上 F /f
double e = 2.6；//3.char 类型
char r = 'A';
//char 类型中只能放一个字符 不可为空
//4. 布尔类型
boolean lean = true；// 取值只有 true/false
}
}3.1 自动数据类型的转换
- 容量小的类型自动转换成容量大的数据类型。
- byte、short、char 之间不会互相转换，三者计算会首先转换成 int 类型。
- boolean 类型不能参与其他数据类型的运算。
- 当把任何基本数据的值和字符串 (String) 进行连接运算时(+), 基本数据类型的值将自动转化为字符串类型。
int + int
int + long ==> long + long (把 int 转换成 long: 从小到大, 自动类型转换)
例子 1：int i = 1;
byte b = 2;
int c = i + b；i 是 int 型，b 是 byte 型，两者运算自动类型转换为 int 型
3.2 强制类型转换
- 自动类型转换的逆过程，将容量大的数据类型转换为容量小的数据类型，使用时要加上强转符(), 但可能造成精度降低或溢出。
转后类型 变量名称 = (转后类型)转前数据或者变量;
long 类型 (8 个字节) 的数字 10:
long num = 10L;
long 类型强制类型转换成 int 类型(4 个字节):
int a = (int)num;// 把 num 中的数据强制类型转换成 int 类型, 并把结果赋值给 int 变量 a 4. 进制
进制的概念：逢几进一就叫做几进制
进制的分类：十进制: 逢十进一 每位的数字 0 -9
二进制: 逢二进一 每位的数字 0 -1
八进制: 逢八进一 每位的数字 0 -7
十六进制: 逢十六进一 每位的数字 0 -9,10(A/a),11(B/b),12(C/c),13(D/d),14(E/e),15(F/f)4.1 进制的转换
1. 二进制转十进制(8421 编码):
(二进制数字的每一位 (从右向左) 上隐藏了一个 2 的多少次方, 第 1 位是 2 的 0 次方, 第 2 位是 2 的 1 次方...):
1101 = 1*2^0 + 0*2^1 + 1*2^2 + 1*2^3
= 1*1 + 0*2 + 1*4 + 1*8
= 1 + 0 + 4 + 8
= 13
1111 = 1*2^0 + 1*2^1 + 1*2^2 + 1*2^3
= 1*1 + 1*2 + 1*4 + 1*8
= 1 + 2 + 4 + 8
= 15
2. 十进制转二进制: 除以 2 取余数, 倒过来写
十进制的 13 转换成二进制: 1101
十进制的 75 转换成二进制: 1001011(3)运算符
1. 算术运算符
算术运算符：+ – + – * / % (前)++ (后)++ (前)– (后)– +
【经典代码】
// 除号：/
int num1 = 12;
int num2 = 5;
int result1 = num1 / num2;
System.out.println(result1);//2
// %: 取余运算
// 结果的符号与被模数的符号相同
// 开发中，经常使用 % 来判断能否被除尽的情况。int m1 = 12;
int n1 = 5;
System.out.println("m1 % n1 =" + m1 % n1);
int m2 = -12;
int n2 = 5;
System.out.println("m2 % n2 =" + m2 % n2);
int m3 = 12;
int n3 = -5;
System.out.println("m3 % n3 =" + m3 % n3);
int m4 = -12;
int n4 = -5;
System.out.println("m4 % n4 =" + m4 % n4);
//(前)++ : 先自增 1，后运算
//(后)++ : 先运算，后自增 1
int a1 = 10;
int b1 = ++a1;
System.out.println("a1 =" + a1 + ",b1 =" + b1);
int a2 = 10;
int b2 = a2++;
System.out.println("a2 =" + a2 + ",b2 =" + b2);
int a3 = 10;
++a3;//a3++;
int b3 = a3;
//(前)-- : 先自减 1，后运算
//(后)-- : 先运算，后自减 1
int a4 = 10;
int b4 = a4--;//int b4 = --a4;
System.out.println("a4 =" + a4 + ",b4 =" + b4);【特别说明】
- (前)++ : 先自增 1，后运算
(后)++ : 先运算，后自增 1
- (前)– : 先自减 1，后运算
(后)– : 先运算，后自减 1
- 连接符：+：只能使用在 String 与其他数据类型变量之间使用。
2. 赋值运算符
赋值运算符：= += -= *= /= %=
【经典代码】
int i2,j2;
// 连续赋值
i2 = j2 = 10;
//***************
int i3 = 10,j3 = 20;
int num1 = 10;
num1 += 2;//num1 = num1 + 2;
System.out.println(num1);//12
int num2 = 12;
num2 %= 5;//num2 = num2 % 5;
System.out.println(num2);
short s1 = 10;
//s1 = s1 + 2;// 编译失败
s1 += 2;// 结论：不会改变变量本身的数据类型
System.out.println(s1);运算的结果不会改变变量本身的数据类型
3. 比较运算符
比较运算符（关系运算符）: == != > < >= <= instanceof
【经典代码】
int i = 10;
int j = 20;
System.out.println(i == j);//false
System.out.println(i = j);//20
boolean b1 = true;
boolean b2 = false;
System.out.println(b2 == b1);//false
System.out.println(b2 = b1);//true- 比较运算符的结果是 boolean 类型
- （> < >= <= : 只能使用在数值类型的数据之间。）
- == 和 !=: 不仅可以使用在数值类型数据之间，还可以使用在其他引用类型变量之间。
4. 逻辑运算符
逻辑运算符：& && | || ! ^
【经典代码】
boolean b1 = true;
b1 = false;
int num1 = 10;
if(b1 & (num1++ > 0)){System.out.println("我现在在北京");
}else{System.out.println("我现在在南京");
}
System.out.println("num1 =" + num1);
& && 的区别：当符号左边是 false 时，& 继续执行符号右边的运算，&& 不再执行符号右边的运算。| || 同理↑5. 位运算符
位运算符：<< >> >>> & | ^ ~
【经典代码】
int i = 21;
i = -21;
System.out.println("i << 2 :" + (i << 2));
System.out.println("i << 3 :" + (i << 3));
System.out.println("i << 27 :" + (i << 27));
int m = 12;
int n = 5;
System.out.println("m & n :" + (m & n));
System.out.println("m | n :" + (m | n));
System.out.println("m ^ n :" + (m ^ n));- 位运算符操作的都是整型的数据
- <<：在一定范围内，每向左移 1 位，相当于 * 2 >>: 在一定范围内，每向右移 1 位，相当于 / 2
6. 三元运算符
格式：（条件运算符）？表达式 1：表达式 2
【经典代码】
1. 获取两个整数的最大值
int a = 5;
int b = 6;
int max = (a > b) ? a : b;
2. 获取三个数的最大值
int a = 1;
int b = 2;
int c = 3;
int temp = (a > b) ? a : b; // 先判断两个数的值赋值给一个变量 temp
int max = (temp > c) ? temp : c; // 再判断 temp 与 c 的大小- 条件表达式的结果为 boolean 类型
- 根据条件表达式真或假，决定执行表达式 1，还是表达式 2.
如果表达式为 true，则执行表达式 1。
如果表达式为 false，则执行表达式 2。 - 表达式 1 和表达式 2 要求是一致的。
- 三元运算符可以嵌套使用
- 凡是可以使用三元运算符的地方，都可以改写为 if-else 反之，不成立。
- 如果程序既可以使用三元运算符，又可以使用 if-else 结构，那么优先选择三元运算符。原因：简洁、执行效率高。
(4)流程控制
1. 分支语句
1.1 if-else 条件判断结构
书写方法：
结构 1：if(条件表达式){执行表达式}
结构 2：（2 选 1）if(条件表达式){执行表达式 1}else{执行表达式 2}
结构 3：(n 选 1)
if(条件表达式 1){执行表达式 1}else if(条件表达式 2){...}else{执行表达式 n}
- else 结构是可选的。
-
针对于条件表达式：
- 如果多个条件表达式之间是“互斥”关系(或没有交集的关系), 哪个判断和执行语句声明在上面还是下面，无所谓。
- 如果多个条件表达式之间有交集的关系，需要根据实际情况，考虑清楚应该将哪个结构声明在上面。
- 如果多个条件表达式之间有包含的关系，通常情况下，需要将范围小的声明在范围大的上面。否则，范围小的就没机会执行了。
- if-else 结构是可以相互嵌套的。
- 如果 if-else 结构中的执行语句只有一行时，对应的一对 {} 可以省略的。但是，不建议省略。
1.2 switch-case 选择结构
switch(表达式){
case 常量 1:
执行语句 1;
//break;
case 常量 2:
执行语句 2;
//break;
...
default:
执行语句 n;
//break;
}-
根据 switch 表达式中的值，依次匹配各个 case 中的常量。一旦匹配成功，则进入相应 case 结构中，调用其执行语句。
- 当调用完执行语句以后，则仍然继续向下执行其他 case 结构中的执行语句，直到遇到 break 关键字或此 switch-case 结构末尾结束为止。
- break, 可以使用在 switch-case 结构中，表示一旦执行到此关键字，就跳出 switch-case 结构
- switch 结构中的表达式，只能是如下的 6 种数据类型之一：byte、short、char、int、枚举类型(JDK5.0 新增)、String 类型(JDK7.0 新增)
- case 之后只能声明常量。不能声明范围。
- break 关键字是可选的。
- default: 相当于 if-else 结构中的 else.
- default 结构是可选的，而且位置是灵活的。
补充：
- 如果 switch-case 结构中的多个 case 的执行语句相同，则可以考虑进行合并。
- break 在 switch-case 中是可选的
2. 循环结构
2.1. 循环结构的四要素
① 初始化条件 ② 循环条件 —> 是 boolean 类型 ③ 循环体 ④ 迭代条件 说明：通常情况下，循环结束都是因为②中循环条件返回 false 了。
2.2 三种循环结构
for 循环结构
for(①;②;④){③}
执行过程：① - ② - ③ - ④ - ② - ③ - ④ - ... - ②while 循环结构
①
while(②){
③;
④;
}
执行过程：① - ② - ③ - ④ - ② - ③ - ④ - ... - ②for 和 while 循环总结：
- 开发中，基本上我们都会从 for、while 中进行选择，实现循环结构。
- for 循环和 while 循环是可以相互转换的！区别：for 循环和 while 循环的初始化条件部分的作用范围不同。
- 我们写程序，要避免出现死循环。
do – while 循环结构
①
do{
③
④
}while(②)说明：
- do-while 循环至少会执行一次循环体！
- 开发中，使用 for 和 while 更多一些。较少使用 do-while
- 数组循环比遍历通常用 for 循环
- 触发条件复杂的用 while 循环
3.“无限循环”结构: while(true) 或 for(;;)
如何结束一个循环结构？
- 方式一：当循环条件是 false 时
- 方式二：在循环体中，执行 break
4. 嵌套循环
嵌套循环: 将一个循环结构 A 声明在另一个循环结构 B 的循环体中, 就构成了嵌套循环 内层循环：循环结构 A 外层循环：循环结构 B
说明：① 内层循环结构遍历一遍，只相当于外层循环循环体执行了一次 ② 假设外层循环需要执行 m 次，内层循环需要执行 n 次。此时内层循环的循环体一共执行了 m * n 次 ③ 外层循环控制行数，内层循环控制列数
/*
******
******
******
******
*/
for(int j = 1;j <= 4;j++){for(int i = 1;i <= 6;i++){System.out.print('*');
}
System.out.println();}
// 练习二：/* i(行号) j(* 的个数)
* 1 1
** 2 2
*** 3 3
**** 4 4
***** 5 5
*/
for(int i = 1;i <= 5;i++){// 控制行数
for(int j = 1;j <= i;j++){// 控制列数
System.out.print("*");
}
System.out.println();}
3. 关键字：break 和 continue
break 和 continue 关键字的使用
| 使用范围 | 循环中的作用(不同点) | 相同点 | |
|---|---|---|---|
| break | swiltch-case 循环结构中 | 结束当前循环 | 关键字后面不能声明执行语句 |
| continue | 循环结构中 | 结束当前循环 | 关键字后面不能声明执行语句 |
补充：带标签的 break 和 continue 的使用
4. 补充：Scanner 类的应用
如何从键盘获取不同类型的变量：需要使用 Scanner 类
具体实现步骤：
- 导包：import java.util.Scanner;
- Scanner 的实例化:Scanner scan = new Scanner(System.in);
- 调用 Scanner 类的相关方法（next() / nextXxx()），来获取指定类型的变量
注意：需要根据相应的方法，来输入指定类型的值。如果输入的数据类型与要求的类型不匹配时，会报异常：InputMisMatchException 导致程序终止
*/
//1. 导包：import java.util.Scanner;
import java.util.Scanner;
class ScannerTest{public static void main(String[] args){
//2.Scanner 的实例化
Scanner scan = new Scanner(System.in);
//3. 调用 Scanner 类的相关方法
System.out.println("请输入你的姓名：");
String name = scan.next();
System.out.println(name);
System.out.println("请输入你的芳龄：");
int age = scan.nextInt();
System.out.println(age);
System.out.println("请输入你的体重：");
double weight = scan.nextDouble();
System.out.println(weight);
System.out.println("你是否相中我了呢？(true/false)");
boolean isLove = scan.nextBoolean();
System.out.println(isLove);
// 对于 char 型的获取，Scanner 没有提供相关的方法。只能获取一个字符串
System.out.println("请输入你的性别：(男 / 女)");
String gender = scan.next();//"男"
char genderChar = gender.charAt(0);// 获取索引为 0 位置上的字符
System.out.println(genderChar);
}
}