Java入门之基本语法

前言：之前跟着狂神学了Java的一些基本内容，17个小时的课程断断续续看了两周，学完之后就很长时间没碰Java，基本上忘光了，现在重新跟着尚硅谷来学， 有C语言基础的小伙伴欢迎来一起！

学习Java前的准备

这里我就不再说一遍了，请同学们看我的这篇博客：Java学习前的准备
补充：idea中是有中文插件的，需要的自行百度

public class helloworld{
     
    public static void main(String[] args){
     
        System.out.println("hello world");
    }
}

在这里我们再解析一遍这个程序：

1. public是修饰class的一个修饰符，具体的作用以后讲
2. class后面跟的就是类名
3. public修饰的类名必须与文件名相同
4. main()就是一个方法，相当于c语言中的main函数，它是程序的入口，前面的void是指它没有返回值，public和static都是修饰它的，具体作用以后讲，而括号里的内容就是参数，它的作用我们也放在后面
5. 最后一句话中就相当于c语言中的printf(“hello world\n”);
6. 如果是System.out.print(“hello world”);就相当于c语言中的printf(“hello world”);
7. Java的风格是尾行风格，所以我们看到的左括号跟在一行的末尾
8. Java中print和println方法中打印变量时直接用变量名就可以：
   

准备好这些，我们就开始学习吧

Java和C

我们知道，我们新建一个C语言文件是以.c或.cpp为后缀的，而Java文件以.java为后缀，一个.java文件中可以定义多个类，但只能定义一个public修饰的类，每一个类中都能定义一个main方法（方法类似于C中的函数），对.java文件编译后，每个类都会生成一个.class文件，我们可以运行有main方法的.class文件（这些只当作一个可选的学习点，后面会具体学习）
Java和C中的运算都是通过补码进行的

变量与运算符

关键字和保留字

关键字

与c语言一样，java中的关键字也不能被用作变量名，常见的java关键字如下：
abstract、assert、boolean、break、byte、case、catch、char、class、const、continue、default、do、double、else、enum、extends、final、finally、float、for、goto、if、implements、import、instanceof、int、interface、long、native、new、package、private、protected、public、return、short、static、strictfp、super、switch、synchronized、this、throw、throws、transient、try、void、volatile、while
是不是看得头疼，没关系，这种关键字我们以后一个一个学，还有很多和C语言中的差不多，并不是很难学。
另外true、false、null这三个用来给部分数据类型赋值的字符串也不能被用作变量名

保留字

Java 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。自己命名标识符时要避免使用这些保留字：如goto、continue

标识符

定义

标识符：Java对各种变量、方法和类等要素命名时使用的字符序列称为标识符。
其实就是：凡是自己可以起名字的地方都叫标识符 。
比如：类名、变量名、方法名、接口名、包名…

标识符命名规则

1. 由 26 个英文字母大小写， 0 9 或 $ 组成
2. 数字不可以开头。
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. 标识符不能包含空格。
   例如：miles , Test，a,$4都是正确的，而4#R, #44, class, public, int都是不正确的

标识符命名错误将不能通过编译！

Java中的命名规范

Java 中的名称命名规范：

1. 包名 ：多单词组成时所有字母都小写 xxxyyyzzz
2. 类名、接口名 ：多单词组成时，所有单词的首字母大写 XxxYyyZzz
3. 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： xxxYyyZzz
4. 常量名 ：所有字母都大写。多单词时每个单词用下划线连XXX_YYY_ZZZ
   可能你还不明白这些东西都是什么，没关系，后面我们还会重复讲
   注意 1 ：在起名字时，为了提高阅读性，要尽量有意义，“见名知意”。
   注意 2： java 采用 unicode 字符集，因此标识符也可以使用汉字声明，但是不建议使用。

变量

变量的概念

1. 内存中的一个存储区域
2. 该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化
3. 变量是程序中最基本的存储单元。包含变量类型、变量名和存储的值

变量的作用

用于在内存中保存数据

使用变量注意

1. Java中每个变量必须先声明，后使用
2. 使用变量名来访问这块区域的数据
3. 变量的作用域：其定义所在的一对大括号内
4. 变量只有在其作用域内才有效
5. 同一个作用域内，不能定义重名的变量
   Java中变量的声明，赋值语法与C语言一样

变量的分类

这些数据如果我们只创建而不初始化，我们将无法使用（报错），不使用的话可以通过。

基本数据类型

1. 数值型：
   1. 整数类型：byte，short，int，long
   2. 浮点类型：float，double
2. 字符型：char
3. 布尔型：boolean

引用数据类型

1. 类：class
2. 接口：interface
3. 数组：array

字符串属于类

成员变量：在方法体外，类内部声明的变量

包括：实例变量，类变量（static修饰的）

局部变量：在方法体内部声明的变量称为局部变量

包括：形参（方法、构造器中定义的变量），方法局部变量（在方法内定义），代码块局部变量（在代码块内定义）

二者的异同

同：二者都具有生命周期
异：局部变量除形参外，都需要初始化

上面都看不懂？没关系哈哈，讲解在后面，前面只是让你们知道有这个东西。

基本数据类型详解

在Java中可以在数字中间加上下划线，方便看出数字的位数，而不会有其它影响：

整数类型讲解

1. 与C语言不同，Java中的整数类型都有固定大小：
   byte：1字节 范围：-128~127
   128超出范围，报错
   
   short：2字节 范围：-2¹⁵~2¹⁵-1
   int：4字节 范围：-2³¹~2³¹-1
   long：8字节 范围：-2⁶³~2⁶³-1

一个问题：-128的补码是？

如图，255的补码是11111111，因此最后的二进制结果就是a的补码（对每一位，a为1则为1，a为0则为0），即1000000，因此我们知道-128的补码为10000000，我们可以倒退出来它的原码是00000000，我们也可以这样想：-127的补码是10000001，那么它再减去1就是-128，也就是10000000
2. Java 的整型默认为 int 型，声明 long 型常量须后加‘ l’ 或‘ L’，建议写成’L’，不容易与1搞混
定义long型变量时不在数字后加’L’，整数默认为int型，超出范围，报错

加上’L’，默认创建8个字节

3. java 程序中变量通常声明为int型，除非不足以表示较大的数，才使用long

浮点类型详解

1. 浮点类型也有固定的大小：
   1. float（4个字节）: 单精度，尾数可以精确到 7 位有效数字。很多情况下，精度很难满足需求。表数范围：-3.403E38 ~ 3.403E38
   2. double（8个字节）:双精度，精度是 float 的两倍。**通常采用此类型。**表数范围：-1.798E308 ~ 1.798E308
2. 浮点型常量有两种表示形式：
   1. 十进制数形式：如： 5.12 、512.0f 、.512 ( 必须有小数点，整数部分不写默认为0）
   2. 科学计数法形式 如： 5.12e2 、512E2、 100E-2
      你会发现，float类型的变量值甚至比int型还要大其实这是因为浮点型储存的方式是一位表示符号位，几位表示指数，剩下的表示指数前面的数
      注意：Java 的浮点型常量默认为 double 型 声明 float 型常量，须后加‘ f’ 或‘ F’ 。
      如图：不加’F’默认为double型，赋给float型报错
      

字符类型详解

1. 与C语言不同，Java中字符采用Unicode编码，一个字符占用两字节，而这一个字符可以储存字母、汉字、平假名、片假名等
   

2. Java中也有转义字符，与C语言大致相同

3. 字符类型不能为空（但字符串类型可以）

4. Java中字符表示语法与C相同，但Java中还可以用Unicode值表示：’\uXXXX’，其中每个X对应一个十六进制位。这类似于用ASCII码值表示字符。
   

5. char类型是可以参与运算的，因为每个字符都有对应的Unicode码值

6. 对char型变量赋值时也可以直接用Unicode码值
   例如：char a=97;a即为’a’

布尔类型详解

1. 我们知道，C语言中通常用非0表示真，0表示假，而在Java中不能这样，Java中boolean可以且只能取true或者false来表示真假，不过Java中的布尔值在编译后也是被表示为1（真）或0（假）
2. Java中没有给出boolean类型的大小，因为对虚拟机来说根本就不存在 boolean 这个类型，boolean类型在编译后会使用其他数据类型来表示
3. 在for、while、do-while循环和if条件判断中，判断语句执行后会返回一个boolean值。
4. 使用示例：
   

基本数据类型转换

自动类型转换

1. 有多种类型的数据混合运算时，系统首先自动将所有数据转换成容量最大的那种数据类型，然后再进行计算。
   图中b1与i1运算，b1被提升为int型与i1相加，得到int型结果，，无法赋给byte型变量
   

2. 自动类型转换 ：容量小的类型自动转换为容量大的数据类型。
   把int型结果赋给int型变量和long型变量都可以，说明发生了自动类型转换
   

3. 数据类型按容量大小排序为：char、short、byte b1与i1相加后变为int型，赋给f后自动提升为float型，Java中打印无小数位的浮点数默认打印到小数点后一位
   
   这里short型赋给double型变量自动提升为double型
   

4. 特别注意：byte,short,char 之间不会相互转换，他们三者在计算时首先转换为int类型，即使两个byte类型变量相加仍然会转换为int型
   c1与i3相加得到int型结果赋给i4，这样是正确的
   
   这里印证了上述的规则：byte、char、short两两相加都得到int型（即使相同类型两个变量相加也是这样）
   

5. boolean 类型不能与其它数据类型运算。

6. boolean 类型不可以转换为其它的数据类型 。

7. 注意：当把任何基本数据类型的值和字符串（String，S大写）进行连接运算时（即+运算），基本数据类型的值将自动转化为字符串类型 。
   使用示例：
   

强制类型转换

强制类型转换：自动类型提升运算的逆运算。

1. 需要使用强转符：()与C语言相同
2. boolean 类型不可以转换为其它的数据类型 。
3. 注意点：强制类型转换，可能导致精度损失。
   几个案例：
   如图所示，**d1转换为int型丢失了小数所有部分，这正是浮点型转换为整型的规律！**而long型的123转换为short型仍未丢失精度，因为short型完全可以储存123。128表示为二进制：00000000000000000000000010000000，b只接受补码10000000，即为-128
   
   如图，123213默认为int型且未超过int的范围，因此自动转换为long型，不会报错
   
   而下图这几句报错的原因分别是：
   数字超过了int的范围
   double不能赋给float（12.3默认为double型）
   b+1得到int型不能赋给byte型
   double型不能赋给float型（12.3默认为double型）
   
   而如下图就是正确的：
   1. 将数字改为long型
   2. 将double型强转为float型
      

字符串类型详解

1. 与C语言中必须用数组来表示字符串类型不同，Java中直接有字符串类型
2. String 不是基本数据类型，属于引用数据类型
3. 使用方式与基本数据类型一致。例如 String str = “abcd”;
4. 字符串可以为空，字符不行
5. 一个字符串可以串接另一个字符串，也可以直接串接其他类型的数据（用+连接，将其它类型转为字符串）。例如：
   "sum=“是字符串内的内容，它与sum相加，相当于变为字符串"sum=30”，即变量会被替换为它的值
   
6. String可以和8种基本数据类型变量做运算，且运算只能是连接运算：+，运算结果仍未String型
   示例：
   
   下图中从上到下的原因依次为：
   1. c与num运算提升为int型，相加得到107，再与"hello"字符串连接
   2. c与str连接得到字符串型，再与num连接
   3. num与str连接得到字符串类型，再与c连接
   4. 与第一个完全一样
   5. str与num连接得到字符串类型，再与c连接
      
7. 通常字符串不能直接转换为基本类型，但通过基本类型对应的包装类则可以实现：
   
   其它数据类型同理
   
   这些方法我们在后面会细讲，现在简单了解一下就可以了

变量之进制

1. Java中的数据在计算机中也是以补码形式储存的（请复习原码、反码、补码）

2. Java中整数也可以通过二进制来赋值，以 0b 或 0B 开头。
   

3. 八进制，十六进制与C语言相同。

4. Java中没有无符号数。

5. Java中有转换进制的方法
   示例：
   

我们看到，结果的返回值为String型
同理，我们还可以使用以下方法：
1. 十进制转换为八进制：Integer.toOctalString(int i);
2. 十进制转换为二进制：Integer.toBinaryString(int i);
3. 其他进制转换成十进制：Integer.parseInt(String s, int radix);这个方法比前面的更强大，s对应的是你需要转换的字符串，radix是这个字符串的进制数,示例：

运算符

算术运算符

+、-、*、/、%、++、–等用法与C语言中大致相同
特殊：+可以连接字符串
介绍几个易错点：

1. -12%5=-2；5%-2=1；
2. Java中不能用++++，带括号也不行
3. Java中自增不会改变变量类型
   short=short+1中，1是int型，因此要用int型接收
   

赋值运算符

=、+=、-=、/=、*=、%=等用法与C语言中大致相同

1. +=，-=，/=，*=，%=都不会改变数据类型
2. Java中可以连续赋值
   

比较运算符（关系运算符）

==,!=,<,>,>=,<=等用法与C语言中大致相同,instanceof

1. 比较运算符的结果要么是true，要么是false，即布尔类型
2. instanceof我们会在讲到多态的时候再讲

逻辑运算符

&,&&,|,||,!,^等用法与C语言中大致相同

1. 逻辑运算符操作的都是boolean类型的变量
2. &和&&、|和||有不同，具体可以看我的另一篇文章：有关逻辑运算符运算规律的验证
3. 开发中推荐使用&&和||，效率更高

位运算符

<<、>>、&、|、~、^与C语言中用法大致相同，>>>

1. >>>代表无符号右移，因为Java中没有无符号数据类型，因此右移时负数前面默认补1，若是用无符号右移，无论正负左边一律补0
2. 位运算的运算效率很高，比如计算2*8，效率最高的是8<<1
3. 位运算是补码的运算

补充:交换两个变量值的三种方法

 		int num1=10,num2=20,tmp;
		方式一：定义临时变量的方式
		推荐的方式
		tmp = num1;
		num1 = num2;
		num2 = tmp;

		方式二：好处：不用定义临时变量  
		弊端：相加操作可能超出存储范围 
		      有局限性：只能适用于数值类型
		num1 = num1 + num2;
		num2 = num1 - num2;
		num1 = num1 - num2;

		方式三：使用位运算符
		有局限性：只能适用于数值类型
		num1 = num1 ^ num2;
		num2 = num1 ^ num2;
		num1 = num1 ^ num2;

三目运算符

(条件表达式)?表达式1:表达式 2;与C语言中用法大致相同

1. 表达式1和表达式2为同种类型
2. 条件表达式的结果为boolean类型
3. 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. 三元运算符可以嵌套使用（不建议，可读性差）

运算符的优先级

不用太过关注，使用时可以用()

1. L——>R表示从左向右运算
2. R——>L表示从右向左运算

Scanner的使用

如何从键盘获取不同类型的变量：需要使用Scanner类，具体步骤如下

1. 导包
   把import java.util.Scanner;放在最前面，相当于C语言中的引用头文件，这个包就相当于C语言中的头文件
2. Scanner的实例化:Scanner scan = new Scanner(System.in);（具体的解释会放在面向对象的讲解中，目前先知道格式就行）
3. 调用Scanner类的相关方法
   示例：

class ScannerTest{
     
	public static void main(String[] args){
     
		Scanner scan = new Scanner(System.in);//实例化Scanner类，scan就是它的一个对象
		System.out.println("请输入你的姓名：");
		String name = scan.next();//要求用户输入一个String型
		System.out.println(name);
		System.out.println("请输入你的芳龄：");
		int age = scan.nextInt();//要求用户输入一个int型
		System.out.println(age);
		System.out.println("请输入你的体重：");
		double weight = scan.nextDouble();//要求用户输入一个double型
		System.out.println(weight);
		System.out.println("你是否相中我了呢？(true/false)");
		boolean isLove = scan.nextBoolean();//要求用户输入一个boolean型
		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，但我们可以用charAt();这个方法来获取字符串中的字符
		System.out.println("请输入你的性别：(男/女)");
		String gender = scan.next();//输入男
		char genderChar = gender.charAt(0);//获取索引为0位置上的字符，括号里的参数为获取字符的下标，下标从0开始，这个方法调用的格式先记着就好
		System.out.println(genderChar);//结果为男
	}
}

4. 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。
5. 要接收int/short/long/float/double/byte型变量
   可以使用nextInt/Short/Long/Float/Double/Byte();方法
6. 没有接收char型变量的方法
7. 接收String类型，使用next();或nextLine();方法

程序流程控制

1. if-else语句
2. switch-case语句
3. for循环
4. while循环
5. do-while循环
   这四种我们在C语言中都学习过，这里就不再赘述了
   1. Java中的switch();在传参时可以传int，byte，short，char，String型变量，枚举类型变量！
   2. 如果判断的具体数值不多,而且符合 byte 、 short 、 char 、 int 、String 、枚举等几种类型.虽然两个语句都可以使用，建议使用swtich语句。因为效率稍高 。
   3. switch中case后面只能是具体的值，不能是取值范围
   4. 这里主要介绍下不同的地方，Java中没有goto语句！
      但Java中有标签，Java 中的标签是为循环设计的，是为了在多重循环中方便的使用 break 和 coutinue 而设计的。正是由于这个原因，Java 的标签只能定义在三种循环 (for, do-while, while) 的开始位置，否则编译器会报告说找不到标签。在循环前面加上标签，就好像给循环起了个名字。而后在循环中使用 break 或者 continue 语句的时候，就可以带上这个标签做为参数，指明跳出 (break) 或者继续 (continue)标签对应的哪个循环。示例：

package check;

public class retryLearn {
     
    static void retryContinue() {
     
        System.out.println("执行retryContinue:");
        int i = 0, j = 0;
        retry:
        for (i = 0; i < 2; i++) {
     
            for (j = 0; j < 5; j++) {
     
                System.out.println(j);
                if (j == 3) {
     
                    continue retry;
                }
            }
        }
        System.out.printf("after loop, i = %d, j=%d", i, j);
    }

    static void retryBreak() {
     
        System.out.println("执行retryBreak:");
        int i = 0, j = 0;
        retry1:
        for (i = 0; i < 2; i++) {
     
            for (j = 0; j < 5; j++) {
     
                System.out.println(j);
                if (j == 3) break retry1;
            }

        }
        System.out.printf("after loop, i = %d, j=%d\n", i, j);
    }

    static void whileLabel() {
     
        System.out.println("执行whileLabel:");
        int i = 0;
        int j = 0;
        whileLabel:
        while (i++ < 10) {
     
            while (j < 10) {
     
                System.out.println(j);
                if (j == 6) break whileLabel;
                ++j;
            }
        }
        System.out.printf("after loop, i = %d, j=%d\n", i, j);
    }

    public static void main(String[] args) {
     
        retryContinue();
        System.out.println("***********************");
        retryBreak();
        System.out.println("***********************");
        whileLabel();
    }
}

这里用了别的博主的东西，原文链接：Java中的goto
6. for-each，即增强for循环，我们会在学到数组的时候讲解，这里先放一放

三个方法的介绍

我们知道，C语言为我们提供了大量的函数，同样地，Java为我们提供了大量的方法，我们会在以后的学习中慢慢积累这些方法，在这里，我们先简要介绍三个方法

1. Math.sqrt();
   计算一个数的开平方，参数为一个double型数，返回值也是一个double型数
2. Math.random();
   Math.random()令系统随机选取大于等于 0.0 且小于 1.0 的伪随机double值，但每次运行这串随机数是相同的，有兴趣继续深挖的可以看这篇博文Math.random()的用法
3. System.currentTimeMillis();
   获取当前时间距离1970-01-01 00:00:00 的毫秒数，返回值类型为long