写给大忙人看的 Java 基础知识
众所周知，Java 是一门面向对象的编程语言。它最牛逼的地方就在于它是跨平台的，你可以在 Windows 操作系统上编写 Java 源代码，然后在 Linux 操作系统上执行编译后的字节码，而无需对源代码做任何的修改。
01、数据类型
Java 有 2 种数据类型，一种是基本数据类型，一种是引用类型。
基本数据类型用于存储简单类型的数据，比如说，int、long、byte、short 用于存储整数，float、double 用于存储浮点数，char 用于存储字符，boolean 用于存储布尔值。
不同的基本数据类型，有不同的默认值和大小，来个表格感受下。
| 数据类型 | 默认值 | 大小 |
|---|---|---|
| boolean | false | 1比特 |
| char | ‘\u0000’ | 2字节 |
| byte | 0 | 1字节 |
| short | 0 | 2字节 |
| int | 0 | 4字节 |
| long | 0L | 8字节 |
| float | 0.0f | 4字节 |
| double | 0.0 | 8字节 |
来看一段非常有意思的代码：
int i_max = Integer.MAX_VALUE;
int become_min = i_max + 1;
System.out.println("int 最大值：" + i_max);
System.out.println("int 最小值：" + Integer.MIN_VALUE);
System.out.println("+1 变最小值：" +become_min);
double d_max = Double.MAX_VALUE;
double still_max = d_max + 1;
System.out.println("double 最大值：" + d_max);
System.out.println("+1 仍然是最大值：" +still_max);
int 最大值加 1 后竟然变成了最小值，而 double 最大值加 1 后仍然是最大值。
基本类型都会有一个和它匹配的包装类型，比如说之前代码中出现的 int 和 Integer，double 和 Double。
既然有了基本类型和包装类型，肯定有些时候要在它们之间进行转换。把基本类型转换成包装类型的过程叫做装箱（boxing）。反之，把包装类型转换成基本类型的过程叫做拆箱（unboxing）。
在 Java SE5 之前，开发人员要手动进行装拆箱，比如说：
Integer chenmo = new Integer(10); // 手动装箱
int wanger = chenmo.intValue(); // 手动拆箱
Java SE5 为了减少开发人员的工作，提供了自动装箱与自动拆箱的功能。
Integer chenmo = 10; // 自动装箱
int wanger = chenmo; // 自动拆箱
上面这段代码使用 JAD 反编译后的结果如下所示：
Integer chenmo = Integer.valueOf(10);
int wanger = chenmo.intValue();
也就是说，自动装箱是通过 Integer.valueOf() 完成的；自动拆箱是通过 Integer.intValue() 完成的。理解了原理之后，我们再来看一道老马当年给我出的面试题。
// 1）基本类型和包装类型
int a = 100;
Integer b = 100;
System.out.println(a == b);
// 2）两个包装类型
Integer c = 100;
Integer d = 100;
System.out.println(c == d);
// 3）
c = 200;
d = 200;
System.out.println(c == d);
答案是什么呢？有举手要回答的吗？答对的奖励一朵小红花哦。
第一段代码，基本类型和包装类型进行 == 比较，这时候 b 会自动拆箱，直接和 a 比较值，所以结果为 true。
第二段代码，两个包装类型都被赋值为了 100，这时候会进行自动装箱，那 == 的结果会是什么呢？
我们之前的结论是：将“==”操作符应用于包装类型比较的时候，其结果很可能会和预期的不符。那结果是 false？但这次的结果却是 true，是不是感觉很意外？
第三段代码，两个包装类型重新被赋值为了 200，这时候仍然会进行自动装箱，那 == 的结果会是什么呢？
吃了第二段代码的亏后，是不是有点怀疑人生了，这次结果是 true 还是 false 呢？扔个硬币吧，哈哈。我先告诉你结果吧，false。
为什么？为什么？为什么呢？
事情到了这一步，必须使出杀手锏了——分析源码吧。
之前我们已经知道了，自动装箱是通过 Integer.valueOf() 完成的，那我们就来看看这个方法的源码吧。
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}
难不成是 IntegerCache 在作怪？你猜对了！
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;
int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
i = Math.max(i, 127);
h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
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 IntegerCache.high >= 127;
}
}
大致瞟一下这段代码你就全明白了。-128 到 127 之间的数会从 IntegerCache 中取，然后比较，所以第二段代码（100 在这个范围之内）的结果是 true，而第三段代码（200 不在这个范围之内，所以 new 出来了两个 Integer 对象）的结果是 false。
看完上面的分析之后，我希望大家记住一点：当需要进行自动装箱时，如果数字在 -128 至 127 之间时，会直接使用缓存中的对象，而不是重新创建一个对象。
自动装拆箱是一个很好的功能，大大节省了我们开发人员的精力，但也会引发一些麻烦，比如下面这段代码，性能就很差。
long t1 = System.currentTimeMillis();
Long sum = 0L;
for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE;i++) {
sum += i;
}
long t2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println(t2-t1);
sum 由于被声明成了包装类型 Long 而不是基本类型 long，所以 sum += i 进行了大量的拆装箱操作（sum 先拆箱和 i 相加，然后再装箱赋值给 sum），导致这段代码运行完花费的时间足足有 2986 毫秒；如果把 sum 换成基本类型 long，时间就仅有 554 毫秒，完全不一个等量级啊。
引用类型用于存储对象（null 表示没有值的对象）的引用，String 是引用类型的最佳代表，比如说 String cmower = "沉默王二"。
02、变量声明
要声明一个变量，必须指定它的名字和类型，来看一个简单的示例：
int age;
String name;
count 和 name 在声明后会得到一个默认值，按照它们的数据类型——不能是局部变量（否则 Java 编译器会在你使用变量的时候提醒要先赋值），必须是类成员变量。
public class SyntaxLocalVariable {
int age;
String name;
public static void main(String[] args) {
SyntaxLocalVariable syntax = new SyntaxLocalVariable();
System.out.println(syntax.age); // 输出 0
System.out.println(syntax.name); // 输出 null
}
}
也可以在声明一个变量后使用“=”操作符进行赋值，就像下面这样：
int age = 18;
String name = "沉默王二";
我们定义了 2 个变量，int 类型的 age 和 String 类型的 name，age 赋值 18，name 赋值为“沉默王二”。
每行代码后面都跟了一个“;”，表示当前语句结束了。
在 Java 中，变量最好遵守命名约定，这样能提高代码的可阅读性。
- 以字母、下划线（_）或者美元符号（$）开头
- 不能使用 Java 的保留字，比如说 int 不能作为变量名
03、数组
数组在 Java 中占据着重要的位置，它是很多集合类的底层实现。数组属于引用类型，它用来存储一系列指定类型的数据。
声明数组的一般语法如下所示：
type[] identiier = new type[length];
type 可以是任意的基本数据类型或者引用类型。来看下面这个例子：
public class ArraysDemo {
public static void main(String[] args) {
int [] nums = new int[10];
nums[0] = 18;
nums[1] = 19;
System.out.println(nums[0]);
}
}
数组的索引从 0 开始，第一个元素的索引为 0，第二个元素的索引为 1。为什么要这样设计？感兴趣的话，你可以去探究一下。
通过变量名[索引]的方式可以访问数组指定索引处的元素，赋值或者取值是一样的。
04、关键字
关键字属于保留字，在 Java 中具有特殊的含义，比如说 public、final、static、new 等等，它们不能用来作为变量名。为了便于你作为参照，我列举了 48 个常用的关键字，你可以瞅一瞅。
-
abstract： abstract 关键字用于声明抽象类——可以有抽象和非抽象方法。
-
boolean： boolean 关键字用于将变量声明为布尔值类型，它只有 true 和 false 两个值。
-
break： break 关键字用于中断循环或 switch 语句。
-
byte： byte 关键字用于声明一个可以容纳 8 个比特的变量。
-
case： case 关键字用于在 switch 语句中标记条件的值。
-
catch： catch 关键字用于捕获 try 语句中的异常。
-
char： char 关键字用于声明一个可以容纳无符号 16 位比特的 Unicode 字符的变量。
-
class： class 关键字用于声明一个类。
-
continue： continue 关键字用于继续下一个循环。它可以在指定条件下跳过其余代码。
-
default： default 关键字用于指定 switch 语句中除去 case 条件之外的默认代码块。
-
do： do 关键字通常和 while 关键字配合使用，do 后紧跟循环体。
-
double： double 关键字用于声明一个可以容纳 64 位浮点数的变量。
-
else： else 关键字用于指示 if 语句中的备用分支。
-
enum： enum（枚举）关键字用于定义一组固定的常量。
-
extends： extends 关键字用于指示一个类是从另一个类或接口继承的。
-
final： final 关键字用于指示该变量是不可更改的。
-
finally： finally 关键字和
try-catch配合使用，表示无论是否处理异常，总是执行 finally 块中的代码。 -
float： float 关键字用于声明一个可以容纳 32 位浮点数的变量。
-
for： for 关键字用于启动一个 for 循环，如果循环次数是固定的，建议使用 for 循环。
-
if： if 关键字用于指定条件，如果条件为真，则执行对应代码。
-
implements： implements 关键字用于实现接口。
-
import： import 关键字用于导入对应的类或者接口。
-
instanceof： instanceof 关键字用于判断对象是否属于某个类型（class）。
-
int： int 关键字用于声明一个可以容纳 32 位带符号的整数变量。
-
interface： interface 关键字用于声明接口——只能具有抽象方法。
-
long： long 关键字用于声明一个可以容纳 64 位整数的变量。
-
native： native 关键字用于指定一个方法是通过调用本机接口（非 Java）实现的。
-
new： new 关键字用于创建一个新的对象。
-
null： 如果一个变量是空的（什么引用也没有指向），就可以将它赋值为 null。
-
package： package 关键字用于声明类所在的包。
-
private： private 关键字是一个访问修饰符，表示方法或变量只对当前类可见。
-
protected： protected 关键字也是一个访问修饰符，表示方法或变量对同一包内的类和所有子类可见。
-
public： public 关键字是另外一个访问修饰符，除了可以声明方法和变量（所有类可见），还可以声明类。
main()方法必须声明为 public。 -
return： return 关键字用于在代码执行完成后返回（一个值）。
-
short： short 关键字用于声明一个可以容纳 16 位整数的变量。
-
static： static 关键字表示该变量或方法是静态变量或静态方法。
-
strictfp： strictfp 关键字并不常见，通常用于修饰一个方法，确保方法体内的浮点数运算在每个平台上执行的结果相同。
-
super： super 关键字可用于调用父类的方法或者变量。
-
switch： switch 关键字通常用于三个（以上）的条件判断。
-
synchronized： synchronized 关键字用于指定多线程代码中的同步方法、变量或者代码块。
-
this： this 关键字可用于在方法或构造函数中引用当前对象。
-
throw： throw 关键字主动抛出异常。
-
throws： throws 关键字用于声明异常。
-
transient： transient 关键字在序列化的使用用到，它修饰的字段不会被序列化。
-
try： try 关键字用于包裹要捕获异常的代码块。
-
void： void 关键字用于指定方法没有返回值。
-
volatile： volatile 关键字保证了不同线程对它修饰的变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。
-
while： 如果循环次数不固定，建议使用 while 循环。
05、操作符
除去“=”赋值操作符，Java 中还有很多其他作用的操作符，我们来大致看一下。
①、算术运算符
- +（加号）
- –（减号）
- *（乘号）
- /（除号）
- ％（取余）
来看一个例子：
public class ArithmeticOperator {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 5;
System.out.println(a + b);//15
System.out.println(a - b);//5
System.out.println(a * b);//50
System.out.println(a / b);//2
System.out.println(a % b);//0
}
}
“+”号比较特殊，还可以用于字符串拼接，来看一个例子：
String result = "沉默王二" + "一枚有趣的程序员";
②、逻辑运算符
逻辑运算符通常用于布尔表达式，常见的有：
- &&（AND）多个条件中只要有一个为 false 结果就为 false
- ||（OR）多个条件只要有一个为 true 结果就为 true
- !（NOT）条件如果为 true，加上“!”就为 false，否则，反之。
来看一个例子：
public class LogicalOperator {
public static void main(String[] args) {
int a=10;
int b=5;
int c=20;
System.out.println(a<b&&a<c);//false
System.out.println(a>b||a<c);//true
System.out.println(!(a<b)); // true
}
}
③、比较运算符
<(小于)<=(小于或者等于)>(大于)>=(大于或者等于)==(相等)!=(不等)
06、控制语句
控制语句可以分为 3 种：
1）条件判断，包括 if / else / else if、三元运算符、switch。
if 语句可以单独使用，但通常和 else 在一起配合使用，如果条件判断超过两个以上，还会用到 else if。
来看一个简单的示例，判断闰年的。
public class LeapYear {
public static void main(String[] args) {
int year = 2020;
if (((year % 4 == 0) && (year % 100 != 0)) || (year % 400 == 0)) {
System.out.println("闰年");
} else {
System.out.println("普通年份");
}
}
}
如果执行语句比较简单的话，可以使用三元运算符来代替 if-else 语句，如果条件为 true，返回 ? 后面 : 前面的值；如果条件为 false，返回 : 后面的值。
public class IfElseTernaryExample {
public static void main(String[] args) {
int num = 13;
String result = (num % 2 == 0) ? "偶数" : "奇数";
System.out.println(result);
}
}
switch 语句用来判断变量与多个值之间的相等性。变量的类型可以是 byte、short、int、long，或者对应的包装器类型 Byte、Short、Integer、Long，以及字符串和枚举。
来看个简单的示例：
public class Switch1 {
public static void main(String[] args) {
int age = 20;
switch (age) {
case 20 :
System.out.println("上学");
break;
case 24 :
System.out.println("苏州工作");
break;
case 30 :
System.out.println("洛阳工作");
break;
default:
System.out.println("未知");
break; // 可省略
}
}
}
2）循环遍历，包括 for、while、do-while。
来看个简单的 for 循环示例：
public class PyramidForExample {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
for (int j = 0;j<= i;j++) {
System.out.print("❤");
}
System.out.println();
}
}
}
输出结果如下所示：
❤
❤❤
❤❤❤
❤❤❤❤
❤❤❤❤❤
while 和 do-while 通常要和分支语句一块使用，随后来看。
3）分支语句，包括 continue、break。
来看一个在 do-while 循环中 continue（立即跳转到下一个循环）的例子。
public class ContinueDoWhileDemo {
public static void main(String[] args) {
int i=1;
do{
if(i==5){
i++;
continue;
}
System.out.println(i);
i++;
}while(i<=10);
}
}
再来看一个在 while 循环中 break（中断程序的当前流程）的例子：
int i = 1;
while (i <= 10) {
if (i == 5) {
i++;
break;
}
System.out.println(i);
i++;
}
07、程序结构
Java 中最小的程序单元叫做类，一个类可以有一个或者多个字段（也叫作成员变量），还可以有一个或者多个方法，甚至还可以有一些内部类。
如果一个类想要执行，就必须有一个 main 方法——程序运行的入口，就好像人的嘴一样，嗯，可以这么牵强的理解一下。
public class StructureProgram {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("没有成员变量，只有一个 main 方法");
}
}
- 类名叫做 StructureProgram，在它里面，只有一个 main 方法。
{}之间的代码称之为代码块。- 以上源代码将会保存在一个后缀名为 java 的文件中。
main 方法的写法通常来说是固定的，就像上面代码展示的那样，但它还有几种不常见的变体，你知道吗？
第一种，中括号“[]” 更靠近 args 而不是 String：
public static void main(String []args) { }
第二种，中括号在 args 后面：
public static void main(String args[]) { }
第三种，使用可变参数的形式而不是数组的形式：
public static void main(String...args) { }
第四种，在 main 方法上加一个 strictfp 关键字（确保方法体内的浮点数运算在每个平台上执行的结果相同）：
public strictfp static void main(String[] args) { }
第五种，为 args 参数加上 final 关键字修饰，确保 args 参数不会被修改：
public static void main(final String[] args) { }
是不是有种豁然开朗的感觉？
08、包
在 Java 中，我们使用包对相关的类、接口进行分组。这样做有以下好处：
- 方便查找，通过包的路径就可以找到相关的类。
- 避免类的命名冲突，比如说 com.niubi.Wanger 和 com.youxiu.Wanger 是不同的，因为 Wanger 类所在的包是不同的。
- 通过包和访问权限符（public、private、protected）来控制类的可见性。
包的关键字叫 package，它通常在 Java 文件中的第一行。它的命名遵守以下约定：
- 必须使用小写字母
- 可以由多个单词组成，使用英文“.”隔开
- 一般由创建它的公司或者组织的倒序命名，比如说
org.apache其实就是 apache.org 的倒序。
为了在一个包中使用另外一个包中的类，需要通过 import 关键字导入。
import com.cmower.Wanger;
09、编译然后执行代码
通常，一些教程在介绍这块内容的时候，建议你通过命令行中先执行 javac 命令将源代码编译成字节码文件，然后再执行 java 命令指定代码。
但我不希望这个糟糕的局面再继续下去了——新手安装配置 JDK 真的蛮需要勇气和耐心的，稍有不慎，没入门就先放弃了。况且，在命令行中编译源代码会遇到很多莫名其妙的错误，这对新手是及其致命的——如果你再遇到这种老式的教程，可以吐口水了。
好的方法，就是去下载 IntelliJ IDEA，简称 IDEA，它被业界公认为最好的 Java 集成开发工具，尤其在智能代码助手、代码自动提示、代码重构、代码版本管理(Git、SVN、Maven)、单元测试、代码分析等方面有着亮眼的发挥。IDEA 产于捷克（位于东欧），开发人员以严谨著称。IDEA 分为社区版和付费版两个版本，新手直接下载社区版就足够用了。
安装成功后，可以开始敲代码了，然后直接右键运行（连保存都省了），结果会在 Run 面板中显示，如下图所示。
想查看反编译后的字节码的话，可以在 src 的同级目录 target/classes 的包路径下找到一个 StructureProgram.class 的文件（如果找不到的话，在目录上右键选择「Reload from Disk」）。
可以双击打开它。
//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//
package com.cmower.baeldung.basic;
public class StructureProgram {
public StructureProgram() {
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("没有成员变量，只有一个 main 方法");
}
}
IDEA 默认会用 Fernflower 将 class 字节码反编译为我们可以看得懂的 Java 代码。实际上，class 字节码（请安装 show bytecode 插件）长下面这个样子：
// class version 57.65535 (-65479)
// access flags 0x21
public class com/cmower/baeldung/basic/StructureProgram {
// compiled from: StructureProgram.java
// access flags 0x1
public ()V
L0
LINENUMBER 3 L0
ALOAD 0
INVOKESPECIAL java/lang/Object. ()V
RETURN
L1
LOCALVARIABLE this Lcom/cmower/baeldung/basic/StructureProgram; L0 L1 0
MAXSTACK = 1
MAXLOCALS = 1
// access flags 0x9
public static main([Ljava/lang/String;)V
L0
LINENUMBER 5 L0
GETSTATIC java/lang/System.out : Ljava/io/PrintStream;
LDC "\u6ca1\u6709\u6210\u5458\u53d8\u91cf\uff0c\u53ea\u6709\u4e00\u4e2a main \u65b9\u6cd5"
INVOKEVIRTUAL java/io/PrintStream.println (Ljava/lang/String;)V
L1
LINENUMBER 6 L1
RETURN
L2
LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L2 0
MAXSTACK = 2
MAXLOCALS = 1
}
新手看起来还是有些懵逼的，建议过过眼瘾就行了。
最后，一定会有不少读者想要问我怎么学习 Java 的，那我干脆就把我看过的优质书籍贡献出来：
1）入门版：《Head First Java》、《Java 核心技术卷》
2）进阶版：《Java编程思想》、《Effective Java》、《Java网络编程》、《代码整洁之道》
3）大牛版：《Java并发编程》、《深入理解Java虚拟机》、《Java性能权威指南》、《重构》、《算法》
就先介绍这么多，希望对那些不知道看什么书的同学有所帮助。
对了，我介绍的这些书籍，已经顺便帮你整理好了，你可以在我的原创微信公众号『沉默王二』回复『书籍』获取哦