Java(老白再次入门) - 语言基础
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Java基础知识图解
Java基本语法(上)：变量与运算符
1.关键字与保留字
关键字(keyword)的定义和特点
- 定义：被Java语言赋予了特殊含义，用做专门用途的字符串（单词）
- 特点：关键字中所有字母都为小写
- 官方地址： https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/nutsandbolts/_keywords.html
保留字(reserved word)
- 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goto 、const
2.标识符(Identifier)
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
- 技巧：凡是自己可以起名字的地方都叫标识符。
定义合法标识符规则：
- 由26个英文字母大小写，0-9 ，_或 $ 组成
- 数字不可以开头。
- 不可以使用关键字和保留字，但能包含关键字和保留字。
- Java中严格区分大小写，长度无限制。
- 标识符不能包含空格
Java中的名称命名规范
Java中的名称命名规范：
- 包名：多单词组成时所有字母都小写：xxxyyyzzz
- 类名、接口名：多单词组成时，所有单词的首字母大写：XxxYyyZzz
- 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
- 常量名：所有字母都大写。多单词时每个单词用下划线连接：XXX_YYY_ZZZ
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。
3.变量
- 基本数据类型
- 基本数据类型变量间转换
- 基本数据类型与String间转换
- 进制与进制间的转换
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内不断变化
- 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：
- 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内才有效
- 同一个作用域内，不能定义重名的变量
声明变量
- 语法：<数据类型> <变量名称>
- 例如：int var;
变量的赋值
- 语法：<变量名称> = <值>
- 例如：var = 10;
声明和赋值变量
- 语法： <数据类型> <变量名> = <初始化值>
- 例如：int var = 10;
变量的分类-按数据类型
对于每一种数据都定义了明确的具体数据类型（强类型语言），在内存中分配了不同大小的内存空间
补充：变量的分类-按声明的位置的不同
- 在方法体外，类体内声明的变量称为成员变量。
- 在方法体内部声明的变量称为局部变量。
注意：二者在初始化值方面的异同:
- 同：都有生命周期 异：局部变量除形参外，需显式初始化
整数类型：byte、short、int、long
- Java各整数类型有固定的表数范围和字段长度，不受具体OS的影响，以保证java程序的可移植性。
- java的整型常量默认为 int 型，声明long型常量须后加‘l’或‘L’
- 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：float、double
与整数类型类似，Java 浮点类型也有固定的表数范围和字段长度，不受具体操作系统的影响。
浮点型常量有两种表示形式：
- 十进制数形式：如：5.12 512.0f .512 (必须有小数点）
- 科学计数法形式:如：5.12e2 512E2 100E-2
float: 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。
double: 双精度，精度是float的两倍。通常采用此类型。
Java 的浮点型常量默认为double型，声明float型常量，须后加‘f’或‘F’。
字符类型：char
char 型数据用来表示通常意义上“字符”(2字节)
Java中的所有字符都使用Unicode编码，故一个字符可以存储一个字母，一个汉字，或其他书面语的一个字符。
字符型变量的三种表现形式：
- 字符常量是用单引号(‘ ’)括起来的单个字符。例如：char c1 = ‘a’; char c2 = ‘中’; char c3 = ‘9’;
- Java中还允许使用转义字符‘\’来将其后的字符转变为特殊字符型常量。 例如：char c3 = ‘\n’; // '\n’表示换行符
- 直接使用 Unicode 值来表示字符型常量：‘\uXXXX’。其中，XXXX代表一个十六进制整数。如：\u000a 表示 \n。
char类型是可以进行运算的。因为它都对应有Unicode码。
| 转义字符 | 说明 |
|---|---|
| \b | 退格符 |
| \n | 换行符 |
| \r | 回车符 |
| \t | 制表符 |
| \" | 双引号 |
| \’ | 单引号 |
| \\ | 反斜杠 |
了解：ASCII 码
- 在计算机内部，所有数据都使用二进制表示。每一个二进制位（bit）有 0 和 1 两种状态，因此 8 个二进制位就可以组合出 256 种状态，这被称为一个字节（byte）。一个字节一共可以用来表示 256 种不同的状态，每一个状态对应一个符号，就是 256 个符号，从0000000 到 11111111。
- ASCII码：上个世纪60年代，美国制定了一套字符编码，对英语字符与二进制位之间的关系，做了统一规定。这被称为ASCII码。ASCII码一共规定了128个字符的编码，比如空格“SPACE”是32（二进制00100000），大写的字母A是65（二进制01000001）。这128个符号（包括32个不能打印出来的控制符号），只占用了一个字节的后面7位，最前面的1位统一规定为0。
缺点：
- 不能表示所有字符。
- 相同的编码表示的字符不一样：比如，130在法语编码中代表了é，在希伯来语编码中却代表了字母Gimel(ג)
了解： Unicode 编码
- 乱码：世界上存在着多种编码方式，同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此，要想打开一个文本文件，就必须知道它的编码方式，否则用错误的编码方式解读，就会出现乱码。
- Unicode：一种编码，将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一无二的编码，使用 Unicode 没有乱码的问题。
- Unicode 的缺点：Unicode 只规定了符号的二进制代码，却没有规定这个二进制代码应该如何存储：无法区别 Unicode 和 ASCII：计算机无法区分三个字节表示一个符号还是分别表示三个符号。另外，我们知道，英文字母只用一个字节表示就够了，如果unicode统一规定，每个符号用三个或四个字节表示，那么每个英文字母前都必然有二到三个字节是0，这对于存储空间来说是极大的浪费。
了解： UTF-8
- UTF-8 是在互联网上使用最广的一种 Unicode 的实现方式。
- UTF-8 是一种变长的编码方式。它可以使用 1-6 个字节表示一个符号，根据不同的符号而变化字节长度。
- UTF-8的编码规则：
⚪对于单字节的UTF-8编码，该字节的最高位为0，其余7位用来对字符进行编码（等同于ASCII码）。
⚪对于多字节的UTF-8编码，如果编码包含 n 个字节，那么第一个字节的前 n 位为1，第一个字节的第 n+1 位为0，该字节的剩余各位用来对字符进行编码。在第一个字节之后的所有的字节，都是最高两位为"10"，其余6位用来对字符进行编码。
布尔类型：boolean
boolean 类型用来判断逻辑条件，一般用于程序流程控制：
- if条件控制语句；
- while循环控制语句；
- do-while循环控制语句；
- for循环控制语句；
boolean类型数据只允许取值true和false，无null。
- 不可以使用0或非 0 的整数替代false和true，这点和C语言不同。
- Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令，Java语言表达所操作的boolean值，在编译之后都使用java虚拟机中的int数据类型来代替：true用1表示，false用0表示。———《java虚拟机规范 8版》
基本数据类型转换
- 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。数据类型按容量大小排序为：
- 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。
- 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。
- boolean类型不能与其它数据类型运算。
- 当把任何基本数据类型的值和字符串(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(String)类型。
字符串类型：String
String不是基本数据类型，属于引用数据类型
使用方式与基本数据类型一致。例如：String str = “abcd”;
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。例如：
- str = str + “xyz” ;
- int n = 100;
- str = str + n;
String str1 = 4; //判断对错：no
String str2 = 3.5f + “”; //判断str2对错：yes
System.out.println(str2); //输出：”3.5”
System.out .println(3+4+“Hello!”); //输出：7Hello!
System.out.println(“Hello!”+3+4); //输出：Hello!34
System.out.println(‘a’+1+“Hello!”); //输出：98Hello!
System.out.println(“Hello”+‘a’+1); //输出：Helloa1
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。使用时要加上强制转换符：()，但可能造成精度降低或溢出,格外要注意
- 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把字符串转换成基本类型。
- 如： String a = “43”; int i = Integer.parseInt(a);
- boolean类型不可以转换为其它的数据类型。
进 制
世界上有10种人 ，认识和不认识二进制的。
关于进制
所有数字在计算机底层都以二进制形式存在。
对于整数，有四种表示方式：
- 二进制(binary)：0,1 ，满2进1.以0b或0B开头。
- 十进制(decimal)：0-9 ，满10进1。 八进制(octal)：0-7 ，满8进1. 以数字0开头表示。
- 十六进制(hex)：0-9及A-F，满16进1. 以0x或0X开头表示。此处的A-F不区分大小写。
如：0x21AF +1= 0X21B0
| 十进制 | 十六进制 | 八进制 | 二进制 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 2 | 2 | 10 |
| 3 | 3 | 3 | 11 |
| 4 | 4 | 4 | 100 |
| 5 | 5 | 5 | 101 |
| 6 | 6 | 6 | 110 |
| 7 | 7 | 7 | 111 |
| 8 | 8 | 10 | 1000 |
| 9 | 9 | 11 | 1001 |
| 10 | A | 12 | 1010 |
| 11 | B | 13 | 1011 |
| 12 | C | 14 | 1100 |
| 13 | D | 15 | 1101 |
| 14 | E | 16 | 1110 |
| 15 | F | 17 | 1111 |
| 16 | 10 | 20 | 10000 |
| 17 | 11 | 21 | 10001 |
二进制
Java整数常量默认是int类型，当用二进制定义整数时，其第32位是符号位；当是long类型时，二进制默认占64位，第64位是符号位
二进制的整数有如下三种形式：
- 原码：直接将一个数值换成二进制数。最高位是符号位
- 负数的反码：是对原码按位取反，只是最高位（符号位）确定为1。
- 负数的补码：其反码加1。
计算机以二进制补码的形式保存所有的整数。
- 正数的原码、反码、补码都相同
- 负数的补码是其反码+1
⚪为什么要使用原码、反码、补码表示形式呢？
计算机辨别“符号位”显然会让计算机的基础电路设计变得十分复杂! 于是人们想出了将符号位也参与运算的方法. 我们知道, 根据运算法则减去一个正数等于加上一个负数, 即: 1-1 = 1 + (-1) = 0 , 所以机器可以只有加法而没有减法, 这样计算机运算的设计就更简单了。
进制间转化
进制的基本转换
- 十进制 二进制互转
二进制转成十进制 乘以2的幂数
十进制转成二进制 除以2取余数 - 二进制 八进制互转
- 二进制 十六进制互转
- 十进制 八进制互转
- 十进制 十六进制互转
4.运算符
运算符是一种特殊的符号，用以表示数据的运算、赋值和比较等。
- ⚪算术运算符
- ⚪赋值运算符
- ⚪比较运算符（关系运算符）
- ⚪逻辑运算符
- ⚪位运算符
- ⚪三元运算符
算术运算符
算术运算符的注意问题
- ⚪如果对负数取模，可以把模数负号忽略不记，如：5%-2=1。 但被模数是负数则不可忽略。此外，取模运算的结果不一定总是整数。
- ⚪对于除号“/”，它的整数除和小数除是有区别的：整数之间做除法时，只保留整数部分而舍弃小数部分。 例如：int x=3510;x=x/1000*1000; x的结果是？
- ⚪“+”除字符串相加功能外，还能把非字符串转换成字符串.例如：System.out.println(“5+5=”+5+5); //打印结果是？ 5+5=55 ?
赋值运算符
- ⚪符号：=
当“=”两侧数据类型不一致时，可以使用自动类型转换或使用强制类型转换原则进行处理。
支持连续赋值。 - ⚪ 扩展赋值运算符： +=, -=, *=, /=, %=
比较运算符
比较运算符的结果都是boolean型，也就是要么是true，要么是false。
比较运算符“==”不能误写成“=” 。
逻辑运算符
- &—逻辑与 | —逻辑或 ！—逻辑非
- && —短路与 || —短路或 ^ —逻辑异或
逻辑运算符用于连接布尔型表达式，在Java中不可以写成3
- “&”和“&&”的区别：
单&时，左边无论真假，右边都进行运算；
双&时，如果左边为真，右边参与运算，如果左边为假，那么右边不参与运算。 - “|”和“||”的区别同理，||表示：当左边为真，右边不参与运算。
- 异或( ^ )与或( |)的不同之处是：当左右都为true时，结果为false。
理解：异或，追求的是“异”!
位运算符
- 位运算是直接对整数的二进制进行的运算
三元运算符
格式:
- 表达式1和表达式2为同种类型
- 三元运算符与if-else的联系与区别：
1）三元运算符可简化if-else语句
2）三元运算符要求必须返回一个结果。
3）if后的代码块可有多个语句
运算符的优先级
- 运算符有不同的优先级，所谓优先级就是表达式运算中的运算顺序。如右表，上一行运算符总优先于下一行。
- 只有单目运算符、三元运算符、赋值运算符是从右向左运算的。
Java基本语法(下)：程序流程控制
5.程序流程控制
流程控制语句是用来控制程序中各语句执行顺序的语句，可以把语句组合成能完成一定功能的小逻辑模块。
其流程控制方式采用结构化程序设计中规定的三种基本流程结构，即：
- 顺序结构
- 分支结构
- 循环结构
- ⚪顺序结构
程序从上到下逐行地执行，中间没有任何判断和跳转。 - ⚪分支结构
根据条件，选择性地执行某段代码。
有if…else和switch-case两种分支语句。 - ⚪循环结构
根据循环条件，重复性的执行某段代码。
有while、do…while、for三种循环语句。
注：JDK1.5提供了foreach循环，方便的遍历集合、数组元素。
5-1 顺序结构
顺序结构
Java中定义成员变量时采用合法的前向引用。如：
5-2 分支语句1：if-else结构
if语句三种格式：
分支结构：if-else使用说明
- 条件表达式必须是布尔表达式（关系表达式或逻辑表达式）、布尔变量
- 语句块只有一条执行语句时，一对{}可以省略，但建议保留
- if-else语句结构，根据需要可以嵌套使用
- 当if-else结构是“多选一”时，最后的else是可选的，根据需要可以省略
- 当多个条件是“互斥”关系时，条件判断语句及执行语句间顺序无所谓
当多个条件是“包含”关系时，“小上大下 / 子上父下”
5-3 分支语句2：switch-case结构
switch语句有关规则
- switch(表达式)中表达式的值必须是下述几种类型之一：byte，short，char，int，枚举 (jdk 5.0)，String (jdk 7.0)；
- case子句中的值必须是常量，不能是变量名或不确定的表达式值；
- 同一个switch语句，所有case子句中的常量值互不相同；
- break语句用来在执行完一个case分支后使程序跳出switch语句块；如果没有break，程序会顺序执行到switch结尾
- default子句是可任选的。同时，位置也是灵活的。当没有匹配的case时，执行default
switch和if语句的对比
if和switch语句很像，具体什么场景下，应用哪个语句呢？
- 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。
- 其他情况：对区间判断，对结果为boolean类型判断，使用if，if的使用范围更广。也就是说，使用switch-case的，都可以改写为if-else。反之不成立。
5-4 循环结构
循环结构
- 在某些条件满足的情况下，反复执行特定代码的功能
循环语句分类
- for 循环
- while 循环
- do-while 循环
5-4 循环结构1：for循环
语法格式
for (①初始化部分; ②循环条件部分; ④迭代部分)｛
③循环体部分;
｝
执行过程：
①-②-③-④-②-③-④-②-③-④-…-②
说明：
- ②循环条件部分为boolean类型表达式，当值为false时，退出循环
- ①初始化部分可以声明多个变量，但必须是同一个类型，用逗号分隔
- ④可以有多个变量更新，用逗号分隔
5-5 循环结构2：while循环
语法格式
①初始化部分
while(②循环条件部分)｛
③循环体部分;
④迭代部分;
}
执行过程：
①-②-③-④-②-③-④-②-③-④-…-②
说明：
- 注意不要忘记声明④迭代部分。否则，循环将不能结束，变成死循环。
- for循环和while循环可以相互转换
5-6 循环结构3：do-while循环
语法格式
①初始化部分;
do{
③循环体部分
④迭代部分
}while(②循环条件部分);
执行过程：
①-③-④-②-③-④-②-③-④-…②
说明：
do-while循环至少执行一次循环体。
5-7 嵌套循环
嵌套循环(多重循环)
⚪将一个循环放在另一个循环体内，就形成了嵌套循环。其中，for ,while ,do…while均可以作为外层循环或内层循环。
⚪实质上，嵌套循环就是把内层循环当成外层循环的循环体。当只有内层循环的循环条件为false时，才会完全跳出内层循环，才可结束外层的当次循环，开始下一次的循环。
⚪设外层循环次数为m次，内层为n次，则内层循环体实际上需要执行m*n次。
5-8 特殊关键字的使用：break、continue
特殊流程控制语句1
break 语句
- break语句用于终止某个语句块的执行
{ ……
break;
……
}
- break语句出现在多层嵌套的语句块中时，可以通过标签指明要终止的是哪一层语句块
label1: { ……
label2: { ……
label3: { ……
break label2;
……
}
}
}
特殊流程控制语句2
continue 语句
- continue只能使用在循环结构中
- continue语句用于跳过其所在循环语句块的一次执行，继续下一次循环
- continue语句出现在多层嵌套的循环语句体中时，可以通过标签指明要跳过的是哪一层循环
continue语句用法举例
public class ContinueTest {
public static void main(String args[]){
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i%10==0)
continue;
System.out.println(i);
}
}
}
附加：特殊流程控制语句3
⚪return： 并非专门用于结束循环的，它的功能是结束一个方法。当一个方法执行到一个return语句时，这个方法将被结束。
⚪与break和continue不同的是，return直接结束整个方法，不管这个return处于多少层循环之内
特殊流程控制语句说明
- break只能用于switch语句和循环语句中
- continue 只能用于循环语句中。
- 二者功能类似，但continue是终止本次循环，break是终止本层循环。
- break、continue之后不能有其他的语句，因为程序永远不会执行其后的语句。
- 标号语句必须紧接在循环的头部。标号语句不能用在非循环语句的前面。
- 很多语言都有goto语句，goto语句可以随意控制转移到程序中的任意一条语句上，然后执行它。但使程序容易出错。Java中的break和continue是不同于goto的。