Java 编程基础语法篇

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前言

Java 语言的主要特性：

• Java 语言是简单的：

Java 语言的语法与 C 语言和 C++ 语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用。另一方面，Java 丢弃了 C++ 中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地，Java 语言不使用指针，而是引用。并提供了自动分配和回收内存空间，使得程序员不必为内存管理而担忧。

• Java 语言是面向对象的：

Java 语言提供类、接口和继承等面向对象的特性，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为 implements）。Java 语言全面支持动态绑定，而 C++语言只对虚函数使用动态绑定。总之，Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。

• Java 语言是分布式的：

Java 语言支持 Internet 应用的开发，在基本的 Java 应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括 URL、URLConnection、Socket、ServerSocket 等。Java 的 RMI（远程方法激活）机制也是开发分布式应用的重要手段。

• Java 语言是健壮的：

Java 的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等是 Java 程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是 Java 的明智选择。Java 的安全检查机制使得 Java 更具健壮性。

• Java 语言是安全的：

Java通常被用在网络环境中，为此，Java 提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。除了Java 语言具有的许多安全特性以外，Java 对通过网络下载的类具有一个安全防范机制（类 ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查，并提供安全管理机制（类 SecurityManager）让 Java 应用设置安全哨兵。

• Java 语言是体系结构中立的：

Java 程序（后缀为 java 的文件）在 Java 平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为 class 的文件），然后可以在实现这个 Java 平台的任何系统中运行。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。

• Java 语言是可移植的：

这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，Java 还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java 系统本身也具有很强的可移植性，Java 编译器是用 Java 实现的，Java 的运行环境是用 ANSI C 实现的。

• Java 语言是解释型的：

如前所述，Java 程序在 Java 平台上被编译为字节码格式，然后可以在实现这个 Java 平台的任何系统中运行。在运行时，Java 平台中的 Java 解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。

• Java 语言是高性能的：

与那些解释型的高级脚本语言相比，Java 的确是高性能的。事实上，Java 的运行速度随着 JIT(Just-In-Time）编译器技术的发展越来越接近于 C++。

• Java 语言是多线程的：

在 Java 语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由 Thread 类或其子（孙）类来创建。通常有两种方法来创建线程：其一，使用型构为 Thread(Runnable) 的构造子类将一个实现了 Runnable 接口的对象包装成一个线程，其二，从 Thread 类派生出子类并重写 run 方法，使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是 Thread 类已经实现了 Runnable 接口，因此，任何一个线程均有它的 run 方法，而 run 方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。Java 语言支持多个线程的同时执行，并提供多线程之间的同步机制（关键字为 synchronized）。

• Java 语言是动态的：

Java 语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java 程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外，Java 中的类有一个运行时刻的表示，能进行运行时刻的类型检查。

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一、二进制

1. 计算机中的数据都以二进制数字保存。
2. 二进制：逢二进一，即只有0、1两个值。

如：十进制的 10 在计算机内保存为二进制的 1010。

3. 计算机中信息的存储单位

位(Bit)：表示一个二进制数码 0 或 1，是计算机存储处理信息的最基本单位。

字节(Byte)：一个字节由 8个位组成。它表示作为一个完整处理单位的 8 个二进制数码。

1.1 补码

事实上，计算机内的二进制数值是以补码形式表示的。

补码：

• 一个正数的补码和其原码的形式是相同的。
• 负数的补码是：将该数的绝对值的二进制形式，按位取反再加1。

由此可知，二进制补码数值的最高位（最左位）是符号位：该位为0，表示数值为正数；该位为1，表示数值为负数。

10	00000000 00000000 00000000 00001010
-10	11111111 11111111 11111111 11110110

主要原因：

使用补码，可以将符号位和其它位统一处理；同时，减法也可按加法来处理。另外，两个用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。

1.2 二进制和十进制之间的互换

二进制数转换成十进制数：

按权相加：把二进制数首先写成加权系数展开式，然后按十进制加法规则求和。

例子：

原码 $101101$ $=$ $1\times 2^3$$+0\times 2^2$$+1\times 2^1$$+1\times 2^0$$+0\times 2^{-1}$$+1\times 2^{-2}=$$8+0+2+1+0+0.25$$=11.25$

十进制数转换成二进制数：

• 整数部分：“除2取余，逆序排列”法
• 小数部分：“乘2取整，顺序排序”法

注意：编程时若涉及复杂的进制运算可借助计算器中的程序员模式！

二、变量与数据类型

变量就是系统为程序分配的一块内存单元，用来存储各种类型的数据。由于该存储单元中的数据可以发送改变，因此得名为“变量”。

如下图：

因此，通过定义不同类型的变量，可以在内存中储存整数、小数或者字符。

2.1 变量分类

按所属的数据类型划分：

1. 基本数据类型变量
2. 引用数据类型变量

按被声明的位置划分：

1. 局部变量：方法或者语句块内部定义的变量
2. 成员变量：方法外部、类的内部定义的变量

特别注意：类的外面不能有变量的声明

2.2 数据类型

由于变量记录的数据内容大小不同，导致所需的存储单元大小不同，在 Java 语言中使用数据类型的概念加以描述。

字节是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，作为一个单位来处理的一个二进制数字串，是构成信息的一个小单位。Java 中的字节是八位的字节，即它包含八位的二进制数。

类型	占用内存	值范围（含边界值）	默认值
整数型（int）	4字节	-214783648 ~ 2147483647	0
短整型（short）	2字节	-32768 ~ 32767	0
长整型（long）	8字节	-9223372036854775808L ~ 9223372036854775807L	0
字节型（byte）	1字节	-128 ~ 127	0
浮点型（float）	4字节	-3.40292347E+38 ~ 3.40292347E+38	0.0f
双精度浮点型（double）	8字节	-1.79769313486231570E+308 ~ 1.79769313486231570E+308	0.0d
布尔型（boolean）	1字节	true 或 false	false
字符型（char）	2字节	‘\u0000 ~ u\ffff’	‘\u0000’

2.3 类型转换

boolean 类型不能转换成任何其它数据类型。

自动类型转换： 容量小的类型自动转换成容量大的数据类型。

byte,short,int 不会互相转换，它们三者在计算时会转换成 int 类型。

强制类型转换：容量大的类型转换成容量小的数据类型时，要加上强制转换符:

long l = 100L;
int i = (int)l;

注意：

有可能造成精度降低或数据溢出，使用时要小心。

2.4 关键字大全

Java 中有一些赋予特定的含义，有专门用途的字符串称为关键字（keyword），全部都为小写。

三、方法的使用

3.1 概述

方法用于封装一段特定的逻辑功能。方法的主要要素有：权限修饰符、方法名、参数列表和返回值。

格式：

权限修饰符 返回值类型声明 方法名称(参数列表){
     
	方法中封装的逻辑功能;
	return 返回值;
}

3.2 权限修饰符详解

3.3 返回值详解

• 方法调用结束后可以返回一个数据，称之为返回值。
• 方法在声明时必须指定返回值的类型。
• 通过 return 语句返回，return 语句的作用在于结束方法且将数据返回。
• 如果方法没有返回值（即方法不需要返回数据），需将返回值类型声明为 void。

3.4 参数列表详解

• 方法的参数列表：在调用时传递给方法，需要被方法处理的数据。
• 在方法定义时，需要声明该方法所需要的参数变量。
• 在方法调用时，会将实际参数值传递给方法的参数变量。必须保证传递参数的类型和个数符合方法的声明。

3.5 方法实例

//返回较大的数
public static int max(int num1, int num2){
     
	return num1 > num2 ? num1 : num2;
}

四、运算符的使用

4.1 算术运算符

++ 运算符：

• 如果是变量前缀：先对此变量加1，再执行其他的操作。
• 如果是变量后缀：先执行当前语句的其他操作，再对此变量加1。

-- 运算符：

• 如果是变量前缀：先对此变量减1，再执行其他的操作。
• 如果是变量后缀：先执行当前语句的其他操作，再对此变量减1。

实例：

/**
 * ++和--放在变量前后的区别，注意观察运算结果
 */
public class IO_test02 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        int i = 3;
        System.out.println(i++);
        System.out.println(i);
        System.out.println("-----------------------");
        int j = 3;
        System.out.println(++j);
        System.out.println(j);
        System.out.println("-----------------------");
        int k = 3;
        System.out.println(k--);
        System.out.println(k);
        System.out.println("-----------------------");
        int n = 3;
        System.out.println(--n);
        System.out.println(n);

    }
}

运行结果：

4.2 赋值运算符

赋值运算符作用是将一个值赋值给一个变量，运算顺序从右到左。

4.3 关系运算符

关系运算符作用是比较两边的操作数，结果总是 boolean 型的。

4.4 逻辑运算符

逻辑运算符用于对 boolean 型结果的表达式进行运算，运算结果总是 boolean 型。

4.5 字符串连接运算符

String s = "she "+"is “+“my girl!”，结果为"she is my girl!”

"+"除了可用于字符串相连接，也能将字符串与其它的数据类型相连成一个新的字符串。

如：String s = “你好”+1024;
结果为“你好1024”

实例：

public class IO_test01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        String s = "she "+"is "+"my girl!";
        System.out.println(s);
        String s1 = "你好"+"1024";
        System.out.println(s1);
    }
}

运行结果：

4.6 三目运算符

X?Y:Z

X为 boolean 类型表达式，先计算 x 的值，若为 true，整个三目运算的结果为表达式y的值，否则整个运算结果为表达式 z 的值。

实例：

public class IO_test01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int num1 = sc.nextInt();
        int num2 = sc.nextInt();
        System.out.println(num1>num2?num1+"大":num2+"大");
    }
}

运行结果：

五、变量作用域以及转义字符

5.1 变量作用域

在局部变量中，内部范围可以访问外部范围的变量，外部范围不能访问内部范围的变量。

实例1：

public class IO_test02 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        int a = 2,b = 3;
        {
     
            System.out.println(a+b);
        }
    }
}

运行结果：

实例2：

/**
 * 变量的作用域
 * 代码分为结构定义语句和功能执行语句，
 * 功能执行语句必须以英文分号结尾。
 */
public class IO_test01 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        int a = 10;
        int b = 20;
        int c = a+b;
        System.out.println(c);
        say(c);
    }

    private static void say(int d) {
     
        System.out.println(d);
    }
}

运行结果：

5.2 转义字符

实例：

public class T8 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        System.out.println("乘法口诀表");
        for(int i=1;i<=9;i++){
     
            for (int j=1;j<=i;j++){
     
                System.out.print(j+"*"+i+"="+j*i+"\t");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

运行结果：

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结尾（附上一份ASCII表）