Java SE 学习笔记（一）—— 基础知识
目录
- 1 Java语言背景
- 2 Java语言的开发环境
- 3 Java程序开发步骤
- 4 Java语言基础
-
- 4.1 注释
- 4.2 字面量
- 4.3 变量
- 4.4 数据类型
-
- 4.4.1 数据的存储形式
- 4.4.2 数据类型的分类
- 4.4.3 数据类型转换
- 4.5 关键字、标识符
-
- 4.5.1 关键字
- 4.5.2 标识符
- 4.6 运算符
-
- 4.6.1 算数运算符
- 4.6.2 赋值运算符
- 4.6.3 比较（关系）运算符
- 4.6.4 逻辑运算符
- 4.6.5 三元运算符
- 4.6.6 运算符的优先级
1 Java语言背景
语言：人与人交流沟通的表达方式
计算机语言：人与计算机之间进行信息交流沟通的一种特殊语言
编程语言的发展历程：机器语言、汇编语言、高级语言
☀️ Java 语言的历史
Java语言是美国 Sun 公司（Stanford University Network）在 1995 年推出的计算机 高级编程语言（更接近人类语言） ，2009年，被Oracle（甲骨文）公司收购
Java之父：詹姆斯·高斯林（James Gosling）
☀️ Java 的特点与优势
- 是世界上最流行的编程语言之一，也是在国内使用最为广泛的编程语言
- 可移植性（不同操作系统之间）、安全可靠、性能较好
- 开发社区完善，功能丰富
☀️ Java 语言的版本
- Java SE: Java 语言的（标准版），用于桌面应用的开发，是其他两个版本的核心与基础
- 学习 Java SE的目的：为今后从事的 Java EE 开发打基础
- Java ME: Java 语言的（小型版），用于嵌入式消费类电子设备
- 已经淘汰，不再学习
- Java EE: Java 语言的（企业版），用于 Web 方向的 网站 开发
✨ 拓展
- 网页：通过浏览器将数据展示在用户面前，跟后台服务器没有交互（是静态数据）
- 网站：通过跟后台服务器的交互，将查询到的真实数据再通过网页展示出来
- 网站=网页+后台服务器
2 Java语言的开发环境
JVM（Java Virtual Machine ）：Java 虚拟机，简称 JVM，是运行所有Java程序的假想计算机，是真正运行Java程序的地方，是Java 最具吸引力的特性之一。我们编写的Java代码，都运行在 JVM 之上
JRE (Java Runtime Environment) ：是Java程序的运行环境，包含 JVM 和运行时所需要的Java核心类库 。
JDK (Java Development Kit)：是 Java 程序开发工具包，内部包含了代码的编译工具和运行工具。
结论：
- 三者关系： JDK > JRE > JVM
- 我们现阶段只要安装了JDK即可拥有java程序开发和运行需要的全部环境
- 如果是在企业的部署环境下，其实只需要安装JRE就可以运行编译好的Java程序了
❗️注意：
- 在 Java 开发工具包(JDK)中，有一些版本是长期支持(LTS)版本。LTS版本指的是在发布后会提供更长时间的技术支持和安全更新的版本
- JDK8 （2014年3月）
- JDK11 （2018年9月）
- JDK17 （2021年9月）
- JDK21 （预计2023年9月发布）
- JDK的下载需访问 Oracle官网，安装成功之后通过在命令终端输入
javac -version、java -version查看版本号验证
- 目前较新的JDK安装时会自动配置
java、javac命令的路径到Path环境变量中C:\Program Files\Common Files\Oracle\Java\javapath，所以java、javac命令可以直接使用，但是以前下载的老版本JDK是没有自动配置的，此时需要我们手动配置Path环境变量
- 新建系统变量
JAVA_HOME，变量值设置为JDK的安装路径，如：D:\StudyTools\Java\jdk-17
- 编辑
Path环境变量，新建输入%JAVA_HOME%\bin
☀️ Java 语言 的 跨平台 特性：一次编译，处处可用。
任何软件的运行，都必须要运行在操作系统之上，而我们用Java 编写的软件可以运行在任何的操作系统上，该特性是由 JVM 实现的，我们编写的程序运行在 JVM 上，而 JVM 运行在操作系统上。
如上图所示，在不同的操作系统中，都安装一个与操作系统对应的Java虚拟机即可。
❗️注意：
- 跨平台中的“平台”是指“操作系统”，Java语言可以在任意操作系统上运行，是允许跨平台的，而Java的虚拟机本身不具备跨平台功能的，
3 Java程序开发步骤
Java 程序的开发，需要三个步骤：编写代码、编译代码、运行代码
1️⃣ 编写（需要使用JRE中Java已经编写好的代码）
编写Java源文件HelloWorld.java
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
}
}
main方法：称为主方法。写法是 固定格式 不可以更改。main方法是程序的入口点或起始点，无论我们编写多少代码，JVM 在运行的时候，都会从 main 方法这里开始执行。
❗️注意：
- 因为有
public，所以文件名必须是HelloWorld，保证文件名（首字母大写，满足驼峰式）和类的名字是一致的，注意大小写，若没有public，则不限制类名必须与文件名一致- 这个文件后缀名为
.java，属于源文件，是程序员编写的，JVM 是看不懂的，也就不能运行，因此我们必须将编写好的 Java 源文件编译成 JVM 可以看懂的.class文件，即字节码文件，该文件可以被 JVM 直接识别并执行。
2️⃣ 编译（需要使用JDK中的编译工具）
Java源文件的编译工具 javac.exe
在DOS命令行中，进入Java源文件的目录，使用javac 命令进行编译
javac Java源文件名.后缀名
即
javac HelloWorld.java
编译成功后，命令行没有任何提示。打开文件所在目录，发现产生了一个新的文件 HelloWorld.class ，该文件就是编译后的文件，是Java的可运行文件，称为 字节码文件 ，有了字节码文件，就可以运行程序了
3️⃣ 运行（需要使用JDK中的运行工具，代码需要运行在JRE中的JVM中）
Java字节码文件的运行工具 java.exe
在DOS命令行中，进入Java源文件的目录，使用 java命令进行运行
java 类名字
即
java HelloWorld
❗️注意
- 运行时，字节码文件名
HelloWorld不要加后缀- 从JDK11开始，支持直接运行 Java 源文件，即
java HelloWorld.java，期间也不会产生字节码文件java和javac命令都存放在 JDK 安装目录下的bin目录下
✨ 拓展：常用DOS命令
❗️注意：
- 终端退出 python 环境的命令是
exit()
4 Java语言基础
4.1 注释
注释，就是对代码的解释和说明
其目的是让人们能够更加轻松地了解代码。为代码添加注释，是十分必要的，它不影响程序的编译和运行
Java中的注释分类：
- 单行注释：以
//开头 以换行结束 - 多行注释：以
/*开头 以*/结束 - 文档注释：文档注释以
/**开始，以*/结束，一般用在类和方法上
4.2 字面量
字面量，也叫常量，是指在Java程序中固定不变的数据
❗️注意：
- 空常量不能用来打印输出
- 字符（必须单引号）里面必须有内容，字符串（必须双引号）里面可以没有内容
- 打印布尔值输出就是本身，而不是0或1
4.3 变量
变量，常量是固定不变的数据，那么在程序中可以变化的量称为变量，变量就是用来存储一个数据的内存区域，且里面存储的数据是可以变化的
Java中要求一个变量每次只能保存一个数据，必须要明确保存的数据类型
定义变量：
// 方法一：
数据类型 变量名 = 数据值;// 在创建一个变量的同时，立刻放入指定的数据值
// 方法二：
数据类型 变量名称; // 创建了一个变量
变量名称 = 数据值; // 赋值，将右边的数据值，赋值交给左边的变量
❗️注意：
- 变量赋值：定义的变量，不赋值不能使用（变量定义的时候可以没有初始值，使用的时候必须给 初始值）
- 前面没有数据类型时不属于变量的定义，属于变量的使用
- 变量名称：在同一个大括号范围内，变量的名字不可以相同
- 变量的作用域：只在变量所在的大括号内有效，大括号中的代码一旦执行完毕，其内部所定义的变量就会从内存中消失
- 如果使用byte或者short类型的变量，那么要注意右侧的数据值不能超过左侧类型的范围
可以通过一个语句来创建多个变量（需要通过逗号分割），但是一般情况不推荐这么写
// 同时创建了三个全都是int类型的变量
int a, b, c;
// 各自分别赋值
a = 10;
b = 20;
c = 30;
// 同时创建三个int变量，并且同时各自赋值
int x = 100, y = 200, z = 300;
4.4 数据类型
4.4.1 数据的存储形式
计算机底层都是一些数字电路(理解成开关)，用开表示0、关表示1，这些01的形式就是二进制。
数据在计算机底层都是采用二进制存储的。
那二进制是如何表示数据的呢？
在计算机中认为一个开关表示的0或1称为1位（b），每8位称为一个字节（B）， 所以1B=8b。
字节 是计算机中数据的最小单位
4.4.2 数据类型的分类
Java的数据类型分为两大类：
- 基本数据类型：包括 数值型（整数 、 浮点数 、 字符） 和 非数值型（ 布尔 ）
- 引用数据类型：包括 类 、 数组 、 接口
四类八种基本数据类型：
❗️注意：
- Java中的 默认 类型：整数类型是
int、浮点类型是doublelong类型：建议数据后加L表示，float类型：建议数据后加F表示，但是打印输出时并不会有L或Fe+38表示是乘以10的38次方，同样，e-45表示乘以10的负45次方。
✨ 拓展：ASCII编码表
在计算机的内部都是二进制的0、1数据，将所有的英文字母，数字，符号都和十进制进行了对应，计算机可以直接识别人类文字
常用的字符ASCII编码
4.4.3 数据类型转换
1️⃣ 自动类型转换（隐式转换）
自动转换：将取值范围小的类型自动提升为取值范围大的类型。
❗️注意：
- 小的数据类型和大的数据类型运算，小的会提升为大的之后再进行计算，表达式的最终结果类型由表达式中的最高类型决定
byte/short/char这三种类型在运算的时候，不管是否有更高的数据类型，都会被首先提升成为int类型，然后再计算float为4字节，但其范围比8字节的long要大
举个栗子：
public static void main(String[] args) {
byte b1 = 1;
byte b2 = 2;
// 正确语句
byte b3 = 1 + 2;
// 错误语句
byte b4 = b1 + b2;
// 解决办法
// byte b4 = byte(b1+b2)
System.out.println(b3); // 3
System.out.println(b4);
}
分析：
b3 = 1 + 2，1和2是常量，为固定不变的数据。Java存在 常量优化机制，在编译的时候就会让1和2相加，然后会自动判断1+2的结果没有超过byte类型的取值范围，可以赋值给变量b3，因此b3=1 + 2是正确的。 反之，b4 = b1 + b2，b1和b2是byte类型，计算时会直接提升为int，因此会将结果以int类型进行处理，所以int类型不能赋值给byte类型，因此编译失败。
2️⃣ 强制类型转换（显式转换）
强制转换：将取值范围大的类型强制转换成取值范围小的类型
比较而言，自动转换是Java自动执行的，而强制转换需要我们自己手动执行
转换格式：
数据类型 变量名 = （数据类型）被转数据值；
// double类型数据强制转成int类型，直接去掉小数点后面的数字。
int i = (int)1.9; // i的值为1
❗️注意：
- 浮点转成整数，直接去掉小数点后面的数字，可能造成数据损失精度。
int强制转成short砍掉2个字节，可能造成数据丢失boolean类型不能发生数据类型转换
4.5 关键字、标识符
4.5.1 关键字
关键字是指在程序中，Java已经定义好的单词，具有特殊含义。
HelloWorld案例中，出现的关键字有 public 、 class 、 static 、 void 等，这些单词已经被 Java 定义好，全部都是小写字母，notepad++中颜色特殊。
❗️ 注意：
- 关键字很多，我们不用刻意去记
- 我们不能用关键字作为类名或者变量名称，否则报错
4.5.2 标识符
标识符：是指在程序中，我们自己定义内容。比如类的名字、方法的名字和变量的名字等等，都是标识符。
HelloWorld案例中，出现的标识符有类名字 HelloWorld
命名规则： 硬性要求
- 标识符可以包含
英文字母26个(区分大小写) 、0-9数字、$（美元符号） 和_（下划线） - 标识符不能以数字开头
- 标识符不能是关键字
命名规范： 软性建议
- 类名规范：首字母大写，后面每个单词首字母大写（大驼峰式）
- 变量名规范： 首字母小写，后面每个单词首字母大写（小驼峰式）
4.6 运算符
4.6.1 算数运算符
❗️注意：
- Java中，整数使用以上运算符，无论怎么计算，也不会得到小数，要想得到小数，必须有浮点数参与运算（特别是
/，在Java中两个整数相除结果还是整数，因为最高类型是整数）- 变量在独立运算时，
前++和后++没有区别，和其他变量放在一起，前++和后++就产生了不同，前++先自增再拿变量进行操作，后++先拿变量进行操作再自增。前--和后--同理。- 一旦运算当中有不同类型的数据，那么结果将会是数据类型范围大的那种。
- 只有对于整数的除法来说，取模运算符才有余数的意义
- 对于字符串String（首字母大写，并不是关键字）来说，
+代表字符串连接操作。任何数据类型和字符串进行连接的时候，结果都会变成字符串
public static void main(String[] args) {
int i = 1234;
System.out.println(i/1000*1000); // 1000
System.out.println(10/3); // 3
System.out.println(10.0/3); //3.33333333……
// 字符串“+”操作,此时“+”为字符串连接符，而不是算术运算【能算则算，不能算就在一起】
String str = "Java";
System.out.println(str + 20 + 30); // Java2030
System.out.println(str + (20 + 30)); // Java50
System.out.println(20 + 30 + str); // 50Java
System.out.println("5+5="+5+5);//输出5+5=55
// 字符“+”操作
int a = 1;
char b = 'a';
System.out.println(a+b); // 98
// ++操作（不能对常量进行操作）
int c = 123;
System.out.println(c++); //123，先把c的值取出来进行打印操作后再加1
System.out.println(c); //124
}
举个栗子： 数值拆分案例
键盘录入一个三位数，将其拆分为个位，十位，百位，打印在控制台
import java.util.Scanner;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 1：使用Scanner键盘录入一个三位数
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入一个三位数");
int num = sc.nextInt();
// 2：个位的计算：数值 % 10
int ge = num % 10;
// 3：十位的计算：数值 / 10 % 10
int shi = num / 10 % 10;
// 4：百位的计算：数值 / 100
int bai = num / 100;
// 5：将个位, 十位, 百位拼接上正确的字符串, 打印即可
System.out.println("整数"+num+"个位为:" + ge);
System.out.println("整数"+num+"十位为:" + shi);
System.out.println("整数"+num+"百位为:" + bai);
}
}
✨ 拓展：数值拆分公式总结
- 个位：数值%10
- 十位：数值/10%10
- 百位：数值/10/10%10
- 千位：数值/10/10/10%10
- ……
4.6.2 赋值运算符
✨ 拓展：
- 复合赋值运算符底层会自带强制类型转换功能
public static void main(String[] args) {
short s = 1;
// int + int = int,将int赋值给short需要强转，故该程序会报错
s = s + 1; // 会报错，解决办法： 改为：s = (short)(s+1);
System.out.println(s);
short ss = 1;
// ss = (short)(ss+1) 复合赋值运算符底层会自带强转功能
ss += 1;
System.out.println(ss); // 2
}
分析：
s += 1逻辑上看作是s = s + 1，计算结果被提升为int类型，再向short类型赋值时发生错误，因为不能将取值范围 大的类型赋值到取值范围小的类型。但是，s=s+1进行两次运算 ，+=是一个运算符，只运算一次，并带有强制转换的特点， 也就是说s += 1就是s = (short)(s + 1)，因此程序没有问题编译通过，运行结果是2
4.6.3 比较（关系）运算符
比较运算符，是两个数据之间进行比较的运算，运算结果都是布尔值 true 或者 false
4.6.4 逻辑运算符
逻辑运算符，是用来连接两个布尔类型结果的运算符，运算结果都是布尔值 true 或者 false
- 逻辑与
&，无论左边真假，右边都要执行。 - 逻辑或
|，无论左边真假，右边都要执行。
-
短路与
&&，如果左边为真，右边执行；如果左边为假，右边不执行。（一假即假） -
短路或
||，如果左边为假，右边执行；如果左边为真，右边不执行。（一真即真）
int x = 3;
int y = 4;
System.out.println((x++ > 4) & (y++ > 5)); // 两个表达都会运算
System.out.println(x); // 4
System.out.println(y); // 5
System.out.println((x++ > 4) && (y++ > 5)); // 左边已经可以确定结果为false，右边不参与运算
System.out.println(x); // 4
System.out.println(y); // 4
❗️注意：
- 在Java中，如果进行多次判断，不能连着写，在Python中可以
System.out.println(1 < x < 3); // 错误写法！编译报错！不能连着写。
4.6.5 三元运算符
三元运算符格式：
数据类型 变量名 = 布尔类型表达式？表达式1:表达式2
三元运算符计算方式：
- 布尔类型表达式结果是true，三元运算符整体结果为表达式1，赋值给变量
- 布尔类型表达式结果是false，三元运算符整体结果为表达式2，赋值给变量
❗️注意：
- 必须同时保证表达式1和表达式2都符合左侧数据类型的要求。
- 三元运算符的结果必须被使用
举个栗子：三元运算符案例
一座寺庙里住着三个和尚，已知他们的身高分别为150cm、210cm、165cm，请用程序实现获取这三个和尚的最高身高。
public static void main(String[] args) {
//1：定义三个变量用于保存和尚的身高，单位为cm，这里仅仅体现数值即可。
int a = 150;
int b = 210;
int c = 165;
//2：用三元运算符获取前两个和尚的较高身高值，并用临时身高变量保存起来。
int temp = a > b ? a : b;
//3：用三元运算符获取临时身高值和第三个和尚身高较高值，并用最大身高变量保存。
int result = temp > c ? temp : c;
//4：输出结果
System.out.println("maxHeight:" + result);
// int result = temp > c ? temp : c;
// temp = a > b ? a : b 带入上式得：
// int result = a > b ? a : b > c ? a > b ? a : b : c;// 可行，但不推荐，不易阅读
}
4.6.6 运算符的优先级
