Java 基础概述（上）

Java 基础概述（上）

• Java 基础概述
• Java 基础语法
• • 关键字
  • 标识符
  • • 标识符的合法规则
    • 名称命名规范
  • 变量与常量
  • • 变量
    • 常量
  • 数据类型
  • • 数据类型的分类
    • 基本数据类型
    • • 基本数据类型的转换
  • 运算符
  • 流程控制
  • • break 与 continue
  • 数组
  • • 数组概述
    • 数组的声明与初始化
    • 数组的使用
• 面向对象
• • 类与对象
  • • 类的成员变量与局部变量
    • 类的方法
    • 类的构造器
  • 面向对象
  • • 面向对象：封装
    • • 权限修饰符
    • 面向对象：继承
    • • 继承--重写
      • 继承--super关键字
    • 面向对象：多态
    • • 对象的多态性
  • instanceof 与类型转换
  • • 对象的类型转换
  • Object 类
  • • == 与 equals
  • static 关键字
  • • static 修饰的特点
    • 代码块
  • final 关键字
  • 抽象类与抽象方法
  • 接口
  • • 接口和抽象类的对比
  • 内部类

Java 基础概述

• Java 具有面向对象、跨平台、健壮性等特点，按照应用范围分为三个版本：JavaSE、JavaEE、JavaME；
• JavaSE 的结构组成：
  • JDK：Java 开饭环境的核心组件，提供编译、调试以及运行 Java 程序的所有工具；
  • JRE：Java 运行时环境，是 JVM 的实现，提供了运行 Java 程序的平台。JRE 包含 JVM，但不包含 Java 编译器、调试器等开发工具；
  • JVM：程序运行时，JVM 负责执行指令，管理数据、内存、寄存器，JVM 屏蔽了底层运行平台的差异，实现了“一次编译，到处运行”；

Java 基础语法 关键字

• 定义：被 Java 语言赋予了特殊含义，存在专门用途的字符串。
• 特点：关键字中所有的字母均为小写。
• 示例以及分类：
  • 数据类型关键字：byteshortintlongfloatdoublebooleanchar
  • 流程控制关键字：ifelseswitchcasedefaultwhiledobreakcontinuereturn
  • 类、方法、实例、变量关键字：privateprotectedpublicvoidabstractfinalstaticsynchronizedextendsimplementsnewthissuperinstanceof
  • 异常处理关键字：trycatchfinallythrowthrows
  • 用于包的关键字：packageimport
  • 其他修饰符关键字：nativestrictfptransientvolatileassert
  • 数字类型值的字面值：truefallnull
  • 保留字：gotoconst

标识符

Java 对于各种变量、方法、类等要素命名时使用的字符序列均称为标识符，即需要自己命名的地方都称为标识符。

标识符的合法规则

• 由 a-z、A-Z、0-9、_、$ 组成；
• 严格区分大小写，长度无限制；
• 不可以以数字开头；
• 不可以使用关键字和保留字，但是可以包含关键字和保留字；
• 不能包含空格；

名称命名规范

• 包名：多单词组成时所有字母小写：xxxyyyzzz
• 类名、接口名：多单子组成时所有单侧的首字母大写：XxxYyyZzz
• 变量名、方法名：多单词组成时，第一个单词的首字母小写，后续单词的首字母大写：xxxYyyZzz
• 常量名：所有字母大写。多单词组成时每个单词之间使用下划线分割：AAAAXXX_YYY_ZZZ

变量与常量 变量

• 变量的概念
  • 变量时内存中的一个存储单元，该区域的数据可以在同一类型范围内不断的变化；
  • 变量时程序中最基本的存储单元，其包含变量类型、变量名以及存储的值；
• 变量的分类
• 成员变量
  • 类变量：方法之外的变量，以static修饰；
  • 实例变量：方法之内的变量，不以static修饰；
• 局部变量：类的方法或者代码块中的变量；

常量

• 一种特殊的变量，其值在被设定后，在程序的运行过程当中不允许改变；
• 常量的声明：final <数据类型> <变量名> = <初始化值>;，例如final double PI = 3.14;

数据类型

Java 是一种强类型语言，每个变量都必须声明类型。

数据类型的分类

• 数据类型
  • 基本数据类型
    • 数值类型
      • 整数类型（byteshortintlong）
      • 浮点类型（floatdouble）
      • 字符类型（char）
    • 布尔类型（boolean）
  • 引用数据类型
    • 类（class）（String类型是一个类，属于引用数据类型）
    • 接口（interface）
    • 数组（[]）

基本数据类型

类型	存储空间	取值范围	默认值	包装类
byte	1字节	-128~127	(byte)0	Byte
short	2字节	-32786~32767	(short)0	Short
int	4字节	-2的31次方~+2的31次方减1	0	Integer
long	8字节	-2的63次方~+2的63次方减1	0L	Long
float	4字节	3.4e-45~1.4e38	0.0F	Float
double	8字节	4.9e-324~1.8e308	0.0	Double
char	2字节	unicode 字符，使用单引号括起来	‘u0000’	Character
boolean	1字节	truefalse	false	Boolean

基本数据类型的转换

• 自动类型转换
  • 容量小的数据类型可以自动转换为容量大的数据类型；
  • byteshortchar --> int --> long -->float --> double，intlong转换为floatdouble可能会出现数据丢失的问题；
• 运算
  • 多种数据类型参与运算时，系统首先自动将所有数据类型转换为容量最大的那种数据类型，然后再进行运算；
  • byteshortchar三者是平级的，因此不能相互转换，他们三者在进行运算时首先转换为int类型；
  • boolean类型不能与其他数据类型进行运算；
  • 当任何基本数据类型与字符串String进行连接运算+时，基本数据类型将自动转化为String类型；

运算符

运算符	种类
算术运算符	+, -, *, /, %, ++, --
赋值运算符	=, +=, -=, *=, /=
关系运算符	>, <, >=, <=, ==, !=, instanceof
逻辑运算符	&, |, !, ^, &&， ||， !
三元运算符	条件 ? 执行语句1 : 执行语句2
位运算符	&, |, ^, ~, >>, >>, >>>

• instanceof：是否为某类的对象，"hello" instanceof String; // true
• 逻辑运算符用于连接布尔类型表达式
  • &和&&的区别：前者左右表达式均需要运算；后者中若左边表达式为假，则右侧表达式不参与运算
  • |和||的区别：前者左右表达式均需要计算；后这种若左边表达式为真，则右侧表达式不参与计算
  • ^异或：左右表达式相同时为 false，不同时为true
• 位运算符：应用于byteshortintlongchar等类型，位运算符作用在所有位上，并且按位进行运算

流程控制

• 顺序结构
  • 程序从上往下执行，没有任何判断与跳转
• 分支结构
  • 根据条件选择性的执行某段代码
  • if..else和switch..case..两种分支语句
  • switch..case语句的注意事项：
    • switch 表达式的值只能为以下几种数据类型：byteshortintcharEnumString；
    • case 子句中的值必须为常量，不能是变量或者不确定的值；
    • break用于在执行完一个 case 分支后跳出，若没有 break 程序会顺序执行到 switch 代码块尾部；
    • default子句是可以任选的，当没有匹配到 case 时，执行 default。default 位置任意，但建议放在最后；
• 循环结构
  • 根据循环条件，重复性的执行某段代码
  • while、do...while、for三种循环语句
    • for循环的初始化部分可以声明多个变量，但必须是同一个类型，使用逗号分隔，循环条件处可以有多个变量更新，逗号分隔；
    • while循环中不要忘记条件的迭代部分，否则陷入死循环；
    • do..while循环至少执行一次循环体；
  • JDK 1.5 提供了foreach循环，便于遍历集合、数组元素

break 与 continue

• break用于终止某个代码块的执行，只能用于switch和循环语句当中；
• continue用于跳过一次循环体的执行，进入下一次循环，故只能用在循环体当中；
• 可以通过带标签的break labelcontinue label来指定对哪一层循环进行操作；

数组 数组概述

• 定义：数组时多个相同类型的数据按照一定顺序排列的集合；
• 特点：
  • 数组本身为引用数据类型，但其中的元素可以是任何数据类型；
  • 数组的长度一旦确定，不能再修改；
  • 数组中的数据称为元素，每个元素都可以通过下标直接访问；
  • 创建数组对象会在内存当中开辟一段连续的空间，数组名中引用的就是这块连续空间的首地址，数组对象本身是在堆中存储的；

Java 内存的几个概念

• 堆(heap)
  • 存放 new 的对象实例或者数组，所有线程共享；
  • 实例变量（即成员变量）与对象关联在一起，故也在堆中存储；
  • 对象不再被使用时，会在不确定的时间被垃圾回收器回收；
• 栈(stack)
  • 存放局部变量（基本数据类型–值、引用数据类型–对象在堆中的地址），是线程的私有区域；
  • 数据用完时所占空间自动释放；
• 方法区(Method Area)
  • 存储被 java 虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等，所有线程共享；

数组的声明与初始化

• 声明方式
  • int[] a或者int a[]
  • 多维数组：int a[][]或int[][] a
• 初始化
  • 静态初始化：定义数组的同时为数组元素分配空间并赋值；
  • 动态初始化：数组声明和为元素分配空间的操作与赋值操作分开进行；
  • 默认初始化：数组一旦被分配空间，其内部的元素也将根据类型被初始化；

数组的使用

• 遍历：可以使用基本循环（forwhiledo..while..）或增强for循环遍历；
• 数组工具类Arrays
  • Arrays.toString：数组转字符串
  • Arrays.sort：数组排序
  • Arrays.binarySearch：二分查找（使用二分查找需要先将数组排序）
  • Arrays.fill：元素填充
  • Arrays.asList：转换为 List 集合
  • Arrays.equals：数组比较
  • Arrays.copyOf：数组复制

面向对象 类与对象

• 类是对一类事物的描述，是抽象的、概念上的定义；
  • 类的访问机制：
    • 在一个类中的访问机制：类中的方法可以直接访问类中的成员变量（例外：static的方法不能访问非static的成员变量）；
    • 不同类中的访问机制：先创建要访问的类的对象，在通过对象访问类中定义的成员；
• 对象是实际存在的某一类事物的单独个体，因此也成为实例(instance)；
  • 创建：类名 对象名 = new 类名;
  • 使用对象名.对象成员的方式可以访问对象成员，包括属性和方法；
  • 对象内存分析：一个实例化后的对象，会在堆中被分配内存，并将这个堆地址存放在栈中相应的变量处；

类的成员变量与局部变量

	成员变量	局部变量
声明位置	直接声明在类中	在方法形参或内部、代码块、构造器内声明
修饰符	private/public/static/final	不能用权限修饰符修饰，可以用final修饰
初始化值	有默认的初始化值	无默认初始化值，除形参外必须显式的进行初始化
内存位置	堆内存(非static)或方法区(static)	栈内存

类的方法

• 方法的重载
  • 在一个类中，允许存在一个以上的同名方法，只要他们的参数个数或者参数类型不同即可，与返回值无关；
  • 示例：
    • int add(int x, int y)
    • int add(int x, int y, int z)
    • double add(double x, double y)
• 可变个数的形参
  • 声明格式：方法名(参数的类型... 参数名)；
  • 可变形参一般放在最后声明；
  • 一个方法最多只能声明一个可变形参；
  • 可变形参与使用数组一致；
• 方法参数的传递
  • Java 中方法参数的传递只有一种方式：值传递，即实际传入的是参数值的副本，参数本身不受影响；
  • 对于基本数据类型：变量的“数据值”传递给形参；
  • 对于引用数据类型：变量的“地址值”传递给形参；

类的构造器

• 特征
  • 与类的名字相同；
  • 不声明返回值的类型；
  • 不能被staticfinalsynchronizedabstractnative修饰；
• 作用
  • 使用new创建对象时必须使用类的构造器；
  • 用于给类中的属性初始化赋值；
• 分类
  • 隐式无参构造器（系统默认提供）；
  • 也可以显式的定义一个或者多个构造器（有参、无参）；
• 注意
  • 每个类都至少有一个构造器；
  • 默认构造器的修饰符与所属类的修饰符一致；
  • 一旦显式的定义了构造器，系统则不在提供默认的构造器；
  • 父类的构造器不能被子类继承；
  • 一个类可以创建多个重载的构造器；

面向对象 面向对象：封装

• 隐藏对象内部的复杂性，只对外公开简单的接口
• 目的：为了限制不合理的操作

权限修饰符

修饰符	类内部	同一个包	不同包的子类	同一个工程
private	√
缺省	√	√
protected	√	√	√
public	√	√	√	√

• class 的权限只有public和default（缺省）
• 上述四种都可以用来定义类成员的访问权限

面向对象：继承

• 特征：若多个类中存在相同的属性和行为，那么可以将这些内容单独抽取到一个类当中，其他的类继承这个类即可
• 作用
  • 降低代码冗余度，提高代码复用性
  • 有利于功能的扩展
  • 类与类之间产生了关系，提供了多态的前提
• 规则
  • 子类继承父类，就继承了父类非private的属性和方法，子类是父类的扩展
  • 类与类之间是单继承的，接口是多继承的

继承–重写

• 定义：在子类中可以对从父类继承的方法进行改造，程序执行时子类的方法将覆盖父类的方法
• 注意
  • 重写的方法必须与父类被重写方法拥有相同的方法名称、参数列表
  • 重写的方法的返回值类型不能大于父类被重写方法的返回值类型
  • 重写的方法的访问权限不能小于父类被重写方法的访问权限
  • 父类的静态方法不能被子类重写为非静态方法；父类的非静态方法也不能被子类重写为静态方法（两种情况都将编译出错）
  • 私有方法不能被子类重写

继承–super关键字

使用super关键字可以访问或者调用父类中的属性、方法、构造器，其追溯不仅限于直接父类。

super与this的区别：

区别点	super	this
访问属性	直接访问父类中的属性	访问本类中的属性，若本类中无此属性则从父类中继续查找
调用方法	直接访问父类中的方法	访问本类中的方法，若本类中无此方法则从父类中继续查找
调用构造器	调用父类构造器，必须放在子类构造器的首行	调用本类构造器，必须放在构造器的首行

面向对象：多态

• 对象的多态性：父类引用指向子类对象
• Java 引用变量有两个类型：编译时类型和运行时类型。编译时类型由声明该变量是使用的类型决定，运行时类型由实际赋给该变量的对象决定
• 多态的作用：提高代码的通用性
• 多态的前提：要存在继承或者实现关系，需要子类重写父类的方法

对象的多态性

• 一个变量只能有一种确定的数据类型
• 一个引用类型的变量可以指向多种不同类型的对象
• 一个引用类型变量如果声明为父类的类型，但实际引用的确实子类的对象，那么该变量便不能访问子类中新添加的属性和方法
• 多态是方法的多态，属性没有多态性

instanceof 与类型转换

• x instanceof Y：检验对象 x 是否为类 Y 的对象，返回值为boolean
  • 要求 x 所属的类与 Y 类必须是子类和父类的关系，否则编译错误
  • 结果取决于变量 x 所指向的对象的实际类型是不是 Y 类型的子类

对象的类型转换

• 从子类向父类的类型转换自动进行
• 从父类到子类的类型转换需要强制类型转换实现
• 无继承关系的引用类型的类型转换是非法的

Object 类

• Object是所有 Java 类的根父类，未声明extend关键字的类的父类默认为java.lang.Object
• 常用方法
  • public boolean equals(Object obj)：对象比较
  • public String toString()：转字符串，返回类名和它的引用地址，可以根据需要重写

== 与 equals

• ==
  • 基本数据类型比较的是数值，两个变量值相等即为 true
  • 引用数据类型比较的是地址，两个变量指向同一个对象即为 true
• equals
  • 只能比较引用类型，未被重写的equals与==作用相同，比较的是地址值
  • 对于File、String、Date以及包装类来说，比较的是类型以及内容（因为这些类重写了equals()）

static 关键字

• 类属性和类方法
  • 类属性是各个对象之间共享的变量，不因对象的不同而改变；
  • 类方法与对象无关，不需要创建对象就可以调用类方法；
• static使用范围：属性、方法、代码块、内部类

static 修饰的特点

• 随着类的加载而加载，属于类本身，优先于对象存在
• 被修饰的成员被所有对象共享
• 访问权限允许时，可以不创建对象，直接通过类调用
• 静态变量在内存中只有一份，被所有实例共享
• this和super无法在静态方法中使用；静态方法不能被重写；静态方法与非静态方法不能互相访问（加载顺序不同）

代码块

• 作用：一般用于堆 Java 对象或者类进行初始化
• 静态代码块
  • 可以对类的属性、类的声明进行初始化操作，可以有输出语句
  • 不可以调用非静态的方法
  • 若有多个静态代码块，则按照从上往下顺序执行，执行优先于非静态代码块
  • 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
  • 可以对类的属性、类的声明进行初始化操作，可以有输出语句
  • 可以调用非静态的结构，还可以调用静态的变量或者方法
  • 若有多个非静态代码块，则按照从上往下顺序执行
  • 每次创建对象的时候，都会执行一次，且先于构造器执行

final 关键字

• final修饰类：表示该类不可被继承
• final修饰方法：表示该方法不能被子类重写
• final修饰变量：表示为常量，该量只能被赋值一次，且必须在声明/在每个构造器中/代码块中显示的赋值才能使用

抽象类与抽象方法

• 抽象类：将一个父类设计得非常抽象以至于没有具体的实例，称为抽象类，使用abstract关键字修饰
• 抽象方法：只有方法的声明，没有方法的实现，且以分号结束，称为抽象方法，使用abstract关键字修饰
• 关系：抽象类中可以没有抽象方法；有抽象方法的类一定要声明为抽象类
• 特点：
  • 抽象类不能被实例化，抽象类是用来被继承的
  • 抽象类的子类必须实现抽象方法，若没有重写全部的抽象方法，该子类仍然为抽象类
  • 不能使用abstract修饰变量、代码块、构造器
  • 不能使用abstract修饰私有方法、静态方法、final的方法、final的类

接口

• 定义：接口是抽象方法和常量值定义的集合，接口是一种规范，定义的是一组行为准则，使用interface修饰
• 特点：
  • 接口中没有构造器
  • 接口中的所有成员变量默认使用public static final修饰
  • 接口中的所有抽象方法默认使用static abstract修饰
  • 接口采用多继承机制，实现接口的类必须实现接口中的所有方法
  • 接口用于被实现类实现，其与实现类之间存在多态性
• 改进：Java 8 为接口添加了静态方法和默认方法

接口和抽象类的对比

区别点	抽象类	接口
定义	包含抽象方法的类	抽象方法和全局常量的集合
组成	构造方法、抽象方法、普通方法、常量、变量	常量、抽象方法；（1.8 新增）默认方法、静态方法
使用	子类继承抽象类extend	子类实现接口interface
关系	抽象类可以实现多个接口	接口不能继承抽象类，但允许继承多接口
常见设计模式	模板方法	工厂模式、代理模式
对象	通过对象的多态性产生实例化对象	通过对象的多态性产生实例化对象
局限	单继承
本质	模板	行为规范
选择		优先使用接口以避免单继承

内部类

• 内部类
  • Java 中允许在一个类的内部定义另一个类，前者称外部类，后者为内部类
  • 内部类一般定义在他的类或者语句块之内，在外部引用是必须给出完整的名称
• 分类
  • 成员内部类：可以调用外部类的结构
  • 静态内部类：static修饰
  • 局部内部类：在一个方法内部声明一个类，可以调用外部类的结构
  • 匿名内部类：不需要定义，需要使用的时候临时实现内部类，随之使用