Java基础讲解

前言

C语言的学习暂时结束了，本篇将正式开始Java篇，本篇将带着大家认识Java并学习Java中的数据类型和运算符。

1.Java介绍

这一节将简单介绍一下Java，并介绍Java中的注释、标识符和关键字。

1.1 Java是什么及其特点

Java 是一种广泛使用的编程语言和计算平台，具有如下特点：

1. 面向对象：Java 是一种面向对象的编程语言，支持类和对象的概念，促进代码的重用和模块化。
2. 跨平台：Java 具有“编写一次，运行到处”的特性。Java 程序编译成字节码后，可以在任何安装了 Java 虚拟机（JVM）的设备上运行。
3. 安全性：Java 提供了强大的安全机制，适用于网络环境中的应用程序开发。
4. 多线程：Java 内置了多线程支持，可以轻松地开发并发应用程序。
5. 垃圾回收：Java 具有自动垃圾回收机制，帮助开发者管理内存，减少内存泄漏的风险。

1.2 Java用途

Java 是一种功能强大且灵活的编程语言，适用于各种类型的应用程序开发

1. 企业级应用：Java 广泛用于开发企业级应用程序，如银行系统、电子商务平台和企业资源规划（ERP）系统。
2. 移动应用：Java 是 Android 应用开发的主要编程语言。
3. Web 应用：Java 可以用于开发动态 Web 应用程序，常用的框架包括 Spring、Struts 和 JavaServer Faces（JSF）。
4. 大数据：Java 在大数据领域也有广泛应用，如 Hadoop 和 Apache Spark 等大数据处理框架。
5. 嵌入式系统：Java 也用于开发嵌入式系统，如智能卡和物联网设备。

1.3 Java的发展

1991 年：起源
项目名称：Java 的开发始于一个名为“Green Project”的项目，由 Sun Microsystems 的 James Gosling 和他的团队启动。
初衷：最初的目标是为消费电子设备（如电视机顶盒和遥控器）创建一种便携、跨平台的编程语言。

1995 年：正式发布
Java 1.0：Java 语言的第一个正式版本发布，标志着 Java 的诞生。Sun Microsystems 宣布了“编写一次，运行到处”的口号。
浏览器支持：Netscape Navigator 浏览器开始支持 Java 小程序（Applets），使得 Java 在 Web 开发中迅速流行。

1996 年：Java 1.0.2
JDK 1.0.2：Java 开发工具包（JDK）1.0.2 发布，这是第一个稳定的 Java 开发工具包。

1997 年：Java 1.1
增强功能：Java 1.1 引入了许多新特性，包括内部类、JavaBeans、反射和 JDBC（Java 数据库连接）。

1998 年：Java 2（J2SE 1.2）
重大更新：Java 2 平台（J2SE 1.2）发布，带来了显著的改进和新特性，如 Swing GUI 工具包、集合框架和 Java 插件。

2000 年：J2SE 1.3 和 J2SE 1.4
性能提升：J2SE 1.3 和 J2SE 1.4 版本发布，重点在于性能提升和稳定性改进。
新特性：引入了 Java Web Start、正则表达式和日志记录 API。

2004 年：Java 5（J2SE 5.0）
语言增强：Java 5 带来了许多语言增强特性，如泛型、增强的 for 循环、自动装箱/拆箱、枚举类型和可变参数。
平台名称变更：Java 2 平台更名为 Java 平台，标准版（Java SE）。

2006 年：Java 6（Java SE 6）
性能优化：Java SE 6 进一步优化了性能，并引入了脚本语言支持（JSR 223）和新的桌面 API。

2011 年：Java 7（Java SE 7）
语言改进：Java SE 7 引入了 Project Coin（小语言改进），如 switch 语句支持字符串、try-with-resources 语句和二进制字面量。
Fork/Join 框架：引入了 Fork/Join 框架，用于并行处理任务。

2014 年：Java 8（Java SE 8）
重大更新：Java SE 8 是一个重要的版本，引入了 Lambda 表达式、流 API、默认方法和新的日期时间 API（java.time）。
Nashorn：引入了新的 JavaScript 引擎 Nashorn。

2017 年：Java 9（Java SE 9）
模块化系统：Java SE 9 引入了模块化系统（Project Jigsaw），使得 Java 平台更加模块化和可扩展。
JShell：引入了交互式编程工具 JShell。

2018 年：Java 10 和 Java 11
快速发布周期：Oracle 宣布 Java 进入快速发布周期，每六个月发布一个新版本。
局部变量类型推断：Java 10 引入了局部变量类型推断（var 关键字）。
长期支持：Java 11 是一个长期支持（LTS）版本，带来了许多改进和新特性。
2019 年至今：Java 12 及后续版本
持续改进：Java 12 及后续版本继续引入新特性和改进，如 switch 表达式、文本块、记录类型和模式匹配。

Java 语言自诞生以来，经历了多次重大更新和改进，逐渐成为一种功能强大、跨平台、广泛应用的编程语言。

1.4 Java开发环境的安装

这个部分大家可以自行百度，有很多人发了方法。

1.5 Java的"Hello World"代码

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!"); // 输出 "Hello, World!"
    }
}

运行步骤：

1. 首先根据教程安装JDK，配置好环境变量
2. 编写代码：使用文本编辑器(记事本就可以)或集成开发环境（IDE）编写 Java 代码，并保存为 .java 文件。
3. 编译代码：使用 javac 命令编译 Java 代码，例如 javac HelloWorld.java。
4. 运行代码：使用 java 命令运行编译后的字节码，例如 java HelloWorld。

1.6 Java的注释

在 Java 编程中，注释是用于解释代码、提供文档和帮助开发者理解代码的文本。Java 支持三种类型的注释：

1. 单行注释
   单行注释以 // 开头，注释内容从 // 开始到行末结束。单行注释通常用于简短的说明或注释代码的一部分。

// 这是一个单行注释
int a = 5; // 变量 a 被赋值为 5

2. 多行注释
   多行注释以 /* 开头，以 */ 结束，可以跨越多行。多行注释通常用于较长的说明或注释大段代码。

/*
 * 这是一个多行注释
 * 可以跨越多行
 */
int b = 10;

3. 文档注释
   文档注释以 /** 开头，以 */ 结束，通常用于为类、方法和字段生成 API 文档。文档注释可以被 Javadoc 工具解析，生成 HTML 格式的文档。

/**
 * 这是一个文档注释
 * 用于描述类、方法或字段
 */
public class Example {

    /**
     * 这是一个方法的文档注释
     * @param x 参数 x 的描述
     * @return 返回值的描述
     */
    public int square(int x) {
        return x * x;
    }
}

注释是编写可读性高、易于维护代码的重要工具，合理使用注释可以显著提高代码的质量和可维护性。

此外，还要注意的几点，在注释时：

1. 保持同步：确保注释与代码保持同步，避免注释过时或误导。
2. 避免显而易见的注释：不要注释显而易见的代码，注释应提供额外的信息或解释复杂的逻辑。
3. 使用一致的风格：在整个项目中使用一致的注释风格和格式。
4. 注释意图：注释应描述代码的意图，而不仅仅是代码的功能。
5. 篇幅合理，注释不应该太过繁琐，也不能太过简单。

1.7 标识符

在编程语言中，标识符（Identifier）是用于命名变量、函数、类、方法、常量等编程元素的名称。标识符使得程序员可以通过有意义的名称来引用这些元素，从而提高代码的可读性和可维护性。写代码时，main方法就可以说是一个标识符。

1.7.1 标识符命名规则

1. 字母、数字和下划线：标识符可以包含字母（大写或小写）、数字和下划线（_）。
2. 不能以数字开头：标识符不能以数字开头，必须以字母或下划线开头。
3. 区分大小写：标识符是区分大小写的。例如，myVariable 和 myvariable 是两个不同的标识符。
4. 不能是关键字：标识符不能是语言的关键字或保留字。例如，在 Java 中，class、public 和 void 等都是关键字，不能用作标识符。
5. 此外，在Java中美元符号（‘$’）也是合法的，可以放在任何位置

示例：

// 合法的标识符
int myVariable;
double _price;
String firstName;
boolean isAvailable;
final int MAX_COUNT = 100;

// 非法的标识符
int 1stNumber; // 不能以数字开头
String class; // 关键字
boolean is-available; // 包含非法字符 -

1.7.2 Java中标识符的一些命名约定

1. 变量和方法：使用小写字母开头，后续单词首字母大写（驼峰命名法）。

int myVariable;
void calculateTotal();

2. 类和接口：使用大写字母开头，后续单词首字母大写（帕斯卡命名法）。

public class MyClass {
    // 类的内容
}

public interface MyInterface {
    // 接口的内容
}

3. 常量：使用全大写字母，单词之间用下划线分隔。

public static final int MAX_COUNT = 100;
public static final String DEFAULT_NAME = "Unknown";

1.8 关键字

Java 中的关键字（Keywords）是编程语言保留的单词，具有特定的含义和用途。关键字不能用作标识符（变量名、类名、方法名等）。以下是 Java 中的关键字列表及其简要说明：
访问控制关键字
private：声明私有的成员，只有在同一个类中可以访问。
protected：声明受保护的成员，可以在同一个包中或子类中访问。
public：声明公共的成员，可以在任何地方访问。
类、方法和变量修饰符
abstract：声明抽象类或抽象方法，不能实例化。
class：声明一个类。
extends：表示类的继承关系。
final：声明最终类、方法或变量，不能被继承、重写或修改。
implements：声明一个类实现一个接口。
interface：声明一个接口。
native：声明本地方法，用于调用非 Java 代码。
new：创建一个新的对象实例。
static：声明静态成员，属于类而不是实例。
strictfp：限制浮点计算的精度和舍入行为。
synchronized：声明同步方法或代码块，确保线程安全。
transient：声明瞬态变量，不会被序列化。
volatile：声明易失变量，确保变量的可见性和有序性。
控制语句
break：跳出循环或 switch 语句。
case：定义 switch 语句中的一个分支。
continue：跳过当前循环的剩余部分，进入下一次循环。
default：定义 switch 语句中的默认分支。
do：定义 do-while 循环。
else：定义 if 语句的 else 分支。
for：定义 for 循环。
if：定义条件语句。
instanceof：测试对象是否为特定类的实例。
return：从方法中返回。
switch：定义 switch 语句。
while：定义 while 循环。
异常处理
catch：捕获异常。
finally：定义异常处理的最终执行块。
throw：抛出异常。
throws：声明方法可能抛出的异常。
try：定义异常处理块。
基本类型
boolean：布尔类型，值为 true 或 false。
byte：字节类型，8 位整数。
char：字符类型，16 位 Unicode 字符。
double：双精度浮点类型，64 位。
float：单精度浮点类型，32 位。
int：整数类型，32 位。
long：长整数类型，64 位。
short：短整数类型，16 位。
其他关键字
assert：用于断言，调试时检查程序逻辑。
const：保留关键字，未使用。
enum：定义枚举类型。
goto：保留关键字，未使用。
import：导入其他包中的类。
package：定义包。
super：引用父类的成员。
this：引用当前对象的成员。
void：声明方法无返回值。

2. 数据类型，变量

2.1 字面常量

在 Java 中，字面常量（Literal）是指在代码中直接表示固定值的常量。字面常量可以是整数、浮点数、字符、字符串、布尔值等。它们在程序运行时不会改变。
字符常量包括以下几类：

1. 整数字面常量
   整数字面常量用于表示整数值，可以是十进制、八进制、十六进制或二进制。
2. 浮点数字面常量
   浮点数字面常量用于表示小数或科学计数法表示的数值。
3. 字符字面常量
   字符字面常量用于表示单个字符，使用单引号括起来。
4. 字符串字面常量
   字符串字面常量用于表示一串字符，使用双引号括起来。
5. 布尔字面常量
   布尔字面常量用于表示布尔值，只有两个值：true 和 false。
6. 空字面常量
   空字面常量 null 用于表示空引用。

public class LiteralExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 整数字面常量
        int decimal = 42; //（十进制）
        int octal = 052; // 42 in octal （八进制）
        int hex = 0x2A; // 42 in hex （十六进制）
        int binary = 0b101010; // 42 in binary （二进制）

        // 浮点数字面常量
        double pi = 3.14159;
        double avogadro = 6.022e23; // 6.022 × 10^23

        // 字符字面常量
        char letter = 'A';
        char newline = '\n'; // 转义字符

        // 字符串字面常量
        String greeting = "Hello, World!";

        // 布尔字面常量
        boolean isJavaFun = true;
        boolean isFishTasty = false;

        // 空字面常量
        String noValue = null;

        // 输出字面常量
        System.out.println("Decimal: " + decimal);
        System.out.println("Octal: " + octal);
        System.out.println("Hex: " + hex);
        System.out.println("Binary: " + binary);
        System.out.println("Pi: " + pi);
        System.out.println("Avogadro: " + avogadro);
        System.out.println("Letter: " + letter);
        System.out.println("Greeting: " + greeting);
        System.out.println("Is Java fun? " + isJavaFun);
        System.out.println("Is fish tasty? " + isFishTasty);
        System.out.println("No value: " + noValue);
    }
}

2.2 数据类型

在 Java 中，数据类型（Data Types）用于定义变量的类型和存储的值。Java 提供了两种主要的数据类型：基本数据类型（Primitive Data Types）和引用数据类型（Reference Data Types）。

2.2.1基本数据类型

基本数据类型是 Java 中最基本的数据类型，直接存储值。Java 提供了八种基本数据类型。

1. 整数类型
   byte：8 位有符号整数，范围为 -128 到 127。
   short：16 位有符号整数，范围为 -32,768 到 32,767。
   int：32 位有符号整数，范围为 -2^31 到 2^31-1。
   long：64 位有符号整数，范围为 -2^63 到 2^63-1。
2. 浮点类型
   float：32 位单精度浮点数。
   double：64 位双精度浮点数。
3. 字符类型
   char：16 位 Unicode 字符，范围为 ‘\u0000’ (0) 到 ‘\uffff’ (65,535)。
4. 布尔类型
   boolean：表示布尔值，只有两个取值：true 和 false。

2.2.2引用数据类型

引用数据类型用于引用对象。引用数据类型包括类、接口和数组。
类和接口这里大家还不熟悉，先不做解释。
数组
数组是存储相同类型元素的容器。数组的大小在创建时确定，不能改变。

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
Arr[] names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};

java中String就是一个引用数据类型。

2.3 变量

在 Java 中，变量是用于存储数据的命名内存位置。变量可以存储不同类型的数据，并且可以在程序运行时改变其值，简单点来说，就是会经常改变的量，就像身高，体重。
Java中变量和C语言的形式差不多，不再过多介绍。

2.4 字符串类型

字符串类型是一个引用数据类型，用String来进行定义。字符串在 Java 中是一个非常重要且常用的类型。Java 提供了丰富的字符串操作方法，使得字符串处理变得非常方便。
下面将对字符串进行简单的介绍，详细的内容在后面会进行详细解释。
定义：

String str1 = "Hello";
String str2 = "World";
System.out.println(str1);
System.out.println(str2);
System.out.println(str1+str2);//这里＋表示将两个字符串拼接起来

有时候，字符串和整形数字需要相互转换：
这里是整形转字符串

int num = 123;
String str = num + "";
System.out.println("int to String: " + str);

字符串转整形：

String str = "123";
int num = Integer.parseInt(str);
System.out.println("String to int: " + num);

3.运算符

这里运算符的具体和C语言大差不差，不做具体介绍，这里主要介绍C语言中没有的运算符。
在C语言中，位移运算有两个：<<和>>。分别代表左移和右移。
在java中，除了这两个，还有一个：>>>。
这里>>>代表无符号右移，往右移后无论符号位是什么，都补0。

总结

以上就是Java的一些基础内容了，希望大家能对Java有了最基础的了解，如有错误，欢迎大家来纠正。