Java基础语法

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Wreckloud_雲之残骸 Lv4
  2024-03-30 19:04:12 2024-03-30 19:04:12 幽影初现   2025-01-25 12:32:59 2025-01-25 12:32:59 幽影变迁      4k 字  14 分钟  

Java 简介

Java 是一门面向对象编程语言, 其特点是:

面向对象三大特征: 封装 继承 多态
面向对象基本概念: 类 对象 方法 属性

常说的 Java 三大版本是:
Java SE(Standard Edition) 标准版, 面向桌面应用的开发环境.
Java EE(Enterprise Edition) 企业版, 面向企业级应用的开发环境.
Java ME(Micro Edition) 微型版, 面向移动终端的开发环境.

开发工具

开发 Java 程序必须先安装好 JDK, JDK 其中也包含了常见的开发工具, 以及 JRE

  • JDK(Java Development Kit): 开发工具包, 包含开发环境, 编译器, 类库, 工具等.
  • JRE(Java Runtime Environment): 运行环境, 包含 Java 虚拟机(JVM), 类库, 工具等.

在选择版本时, 选择官方指定的长期支持版 LTS 版本(Long Term Support)

官方下载地址

集成开发环境

集成开发环境(Intergrated Development Environment) IDE, 是集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化集成环境的开发软件.

目前 Java 开发最知名, 最常用的 IDE 就是 Jetbrain 公司出品的Intellij IDEA了.

IntelliJ IDEA 下载
IntelliJ IDEA 激活

IDEA 中有很多快捷键可以提高我们的开发效率，常见的有：

快捷键 功能说明
CTRL + D 复制一行
CTRL + Y 删除当前行
CTRL + ALT + L 格式化代码风格
ALT + SHIFT + ↑，ALT + SHIFT+ ↓ 上下移动当前代码
CTRL + /，CTRL + SHIFT + / 注释选中的代码

Java 程序结构

Java 程序通常由以下几部分组成：

  • 方法（Method）: 程序最基本的功能单位, 例如计算器上的 ‘+’ 就包含一个求和的方法.
  • 类（Class）: 功能相关联的方法放在一起, 就是一个 类.
  • 包（Package）: 将类按照功能模块划分到一个个不同目录中, 这些目录称为包.
  • 项目/工程（Project）: 最后再把所有的包放到一个目录中管理，整个目录称之为项目或工程.

特别注意程序的入口, main 方法.
程序启动后都会去执行 main 方法, 然后再通过 main 方法调用其它方法.

因此：任何程序都必须写一个main方法，而且 main 方法的写法是固定的：

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public static void main(String[] args){
}

Java 程序运行原理

作为程序员编写的, 是由很多英文单词和符号组成的源代码, 是方便人类读写的.
计算机目前无法直接理解这种语言, 它只能识别简单的指令.

Java 的解决方式是将 程序员写好的 .java 文件, 使用编译器转换为 .class 文件, 让虚拟机 JVM 转换为机器码以可在计算机上运行.

这种提前准备好的指令集, 一旦编译完成, 就可以在没有编译器的帮助下独立运行的语言类型, 我们称之为:

编译型语言

由于 Java 虚拟机的存在, Java 语言可以很轻易地运行在任意平台上.

在 CMD 中, 使用

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javac java文件.java

编译 .java 文件
接着使用:

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java java文件

将刚刚编译后生成的 .class 文件运行
这就是不使用集成开发环境手动编译和运行的过程.

注释

用于在源代码中解释代码, 不会被执行.

写注释是一个好习惯, 不然刚写完的代码只有自己和上帝能, 过几天就只剩上帝能看得懂了…
注释有三种写法:

  1. 单行注释
  2. 多行注释
  3. 文档注释
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// 这是一行单行注释

/*
	而这个就是多行注释,
	只要在这两个符号内的文字都会被认定为注释
	...
*/

/**
 * 这就是文档注释
 * 它可以用在类, 方法, 字段上 来解释其作用
 */

在 idea 中
快捷键 ctrl+/ 可以快速单行注释选中的代码.
快捷键 ctrl+shift+/ 可以快速多行注释.

变量与常量

变量

指向内存中的一片区域, 可以被读写, 修改.

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// 定义一个变量 数据类型 变量名 = 数据字面量;

int number = 10;

由于不同的数据类型所需的空间大小不一样的, 又由于 Java 是一种强类型语言,
强类型语言为了精确地分配变量在内存中的空间大小, 在使用变量前需要先定义它们的类型.
变量按数据类型可分为:

常量

与变量类似, 都是指向内存中的一片空间, 能够被读取.
不同的是, 常量中的数据不可以被改变.

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// 定义一个常量 final 数据类型 变量名 = 10;

final int NUMBER = 10;
// 为了区分, 常量一般全大写

标识符

  • 标识符: 自己定义的用来命名 变量, 方法, 类 等的字符.

由字母, 数字, 下划线 _ 或美元符号 $ 组成.
不能以 数字 开头, 必须以字母, 下划线 或 美元符号开头.
标识符不能与关键字或保留字相同.

  • 关键字: 被 Java 语言赋予特殊含义的单词, 不能作为标识符.
  • 保留字: 现在还未被 Java 语言使用, 但以后版本的 Java 语言可能会使用.

命名规范

为了遵循这些规则, 会有一套建议的标识符规范, 如下:

  • 包名: 全部小写, 单词之间用点分隔.
  • 类, 接口名: 首字母大写, 驼峰命名法.
  • 方法, 变量名: 首字母小写, 驼峰命名法.
  • 常量名: 全部大写, 下划线连接.

数据类型

基本数据类型:

  • 整数类型
类型 字节数 取值范围
byte 1 $-128$ 到 $127$
short 2 $-2^{15}$ 到 $2^{15}-1$
int 4 $-2^{31}$ 到 $2^{31}-1$
long 8 $-2^{63}$ 到 $2^{63}-1$

整数类型默认为 int, 如果要声明一个 long 类型的整数,
需要在值的末尾加上 L 注明其是 long 类型.

  • 浮点类型
类型 字节数 取值范围 精度
float 4 $3.4 \times 10^{-38}$ 到 $3.4 \times 10^{38}$ 7 位
double 8 $2.2 \times 10^{-308}$ 到 $2.2 \times 10^{308}$ 15 位

浮点类型默认是 double, 同理声明 float 类型时需加上 F

  • 布尔类型
类型 字节数 取值范围
boolean 1 true 或 false
  • 字符类型
类型 字节数 取值范围
char 2 $0$ 到 $65535$

字符类型声明赋值时, 值需要 ' ' (单引号) 包裹.

引用数据类型

不是以上基本数据类型的, 都称作引用数据类型.

  • String 类

String 不是一个基本类型.是一个真正的类 但是 java 语言对这个类有些特殊处理

String 可用 null 赋值.
String 类是典型的不可变类.

容量小的数据类型在计算时会自动转换为容量大的类型.
byte, short, char 之间不能转换, 他们三者在计算时会自动转换为 int.

Java 在处理 字符串 和 基本类型 时, + 号有特殊处理(方法的重载), 例如拼接字符串等.

从键盘录入

从键盘录入分为三步:

1. 导入 Scanner 类

在 Java 标准库中, 已经实现了从键盘录入的方法.
在 IDEA 等高级开发工具中, 当需要这个包时, 开发工具会自动添加这一行:

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import java.util.Scanner;

2.创建 Scanner 对象

创建这个对象才能使用:

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Scanner scanner = new Scanner(System.in);

后面会详细介绍对象相关.
这里括号内的 System.in 是指使用System.in作为输入源.

创建好对象后, 就可在此类中多次使用这个对象.

3.读取不同类型的数据

Scanner 类中有多种方法来读取不同类型的数据:

  • nextInt(): 读取下一个整数
  • nextDouble(): 读取下一个双精度浮点数
  • nextLine(): 读取输入行的剩余部分, 包括空格

例如, 如果你想读取一个整数，可以这样做:

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int number = scanner.nextInt();

注意, 当需要录入 char 类型时, Scanner 中并没有 .nextchar( ) 这个方法.
直接:

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String gender = scanner.next();

不录入 char 而是转为 String 类型 , 效果上是一样的.

运算符

算术运算符

类型 运算符 描述
加减乘除 + - * / 基本的四则运算符
取模 % 两数相除的的余数, 舍去整数部分.
自增 ++ 变量加 1
自增在前时先加 1, 再赋值.
自增在后时先赋值, 再加 1.
自减 -- 变量减 1, 与自增同理.

注意:
除法运算 / 在计算 int 类型时, 结果也会是 int , 会保留整数部分, 舍去余数,
其与取模是对立的.
如果想要精确的计算, 可以用 double 类型进行除法运算.

赋值运算符

类型 运算符 描述
赋值 = 简单的赋值运算符
四则赋值(包括取余) *=, /=, %=, +=, -= 先计算右操作数, 再赋值

关系运算符

类型 运算符 描述
等于 == 判断两边是否相等
不等于 != 判断两边是否不等
大于
小于		 > < 判断左边是否大于右边
判断左边是否小于右边
大于等于
小于等于		 >= <= 判断左边是否大于等于右边
判断左边是否小于等于右边

关系运算符不能直接比较 引用数据类型 (如字符串)
字符串比较, 需使用 .equals() . 面向对象部分会详细说明.

关系运算符的结果是 boolean 类型.

逻辑运算符

类型 运算符 描述
逻辑与 & 两边都为 true, 结果为 true
逻辑或 | 两边有一个为 true, 结果为 true
逻辑非 ! 取反, 若操作数为 true, 结果为 false, 若操作数为 false, 结果为 true
逻辑异或 ^ 两边结果相同 (都为 true 或都为 false), 结果为 true

逻辑运算符的结果也是 boolean 类型.

逻辑运算符还有两个更为智能的符号, 会在满足必定条件后, 忽略不必要的操作.
在实际开发中优先使用.

类型 运算符 描述
短路与 && 左边为 false ,右边则不执行判断.
短路或 || 左边为 true, 右边则不执行判断.

位运算符(了解)

在编程中使用较少, 但在底层有用.

类型 运算符 描述
按位与 & 两个操作数的对应位都为 1, 结果为 1
按位或 ` ` 两个操作数的对应位有一个为 1, 结果为 1
按位异或 ^ 两个操作数的对应位不同时为 1, 结果为 1
按位取反 ~ 反转操作数的每一位, 即 0 变 1, 1 变 0
左移 << 按位左移, 左操作数的各二进位全部左移若干位, 右操作数指定了移动的位数
右移 >> 按位右移, 左操作数的各二进位全部右移若干位, 右操作数指定了移动的位数
无符号右移 >>> 逻辑右移, 左操作数的各二进位全部右移若干位, 右操作数指定了移动的位数, 移动后高位丢弃, 低位补 0

类型转换

自动类型转换

只能由数值范围小的类型转换赋值给数值范围大的类型, 反之不行.

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byte x = 10;
int y = x;

注意

Java 的算数运算中, 参与运算的数据都会被子的类型转换为运算中最大的数据类型.

例如:

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byte x = 10;
int sum = x + 200;

由于 200 是 int 类型, 因此 x 会被自动转换为 int 类型进行计算.

强制类型转换

使用圆括号 () 规定类型, 能将一种数据类型强制转换为另一种数据类型.
在内存中, 强制转换会舍弃高位, 只保留低位.

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int x = 10;
byte y = (byte) x;

注意

在赋值运算符中, 存在一种强制转换:

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byte a = 10;
a += 5; // a = (byte)(a + 5)

一定要注意此类情况, 比较难以察觉.

控制语句

条件判断

if-else

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if (条件1) {
    执行代码
} else if (条件2) {
    执行代码
} else {
    执行代码
}

当需要在条件判断下执行的代码只有一行时, 可以省略大括号.
需要执行多行时, 不可省略大括号, 在其他控制语句中同样适用.

三目运算符

当 if-else 的执行代码是赋值表达式(直接将结果赋值给变量的语句)时, 可以使用三目运算符代替.

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int result = (判断条件) ? 表达式1 : 表达式2;

当条件表达式为 True 执行 表达式 1, 否则执行 表达式 2.

switch-case

当 if-else 的判断分支较多, 而且判断条件都是比较值是否相等, 就可以用 switch 代替.
switch 只会将表达式的值比较一次, 相比于 if-else 效率更高.

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switch (表达式) {
    case 值1:
        执行代码1
        break;
    case 值2:
        执行代码2
        break;
    default:
        执行代码3
}

switch-case 存在一种简化写法:

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switch (level){
	case 0 -> 执行代码0;
	case 1 -> 执行代码1;
	case 2 -> 执行代码2;
	default -> 执行代码3;
}

当两种条件所需执行的代码逻辑相同时, 可以合并 case;

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switch (表达式) {
    case 值1:
        执行代码1
        break;
    case 值2:
    case 值3:
        执行代码2
        break;
    default:
        执行代码3
}

简化写法( JDK11 后):

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switch (表达式){
	case 值0 -> 执行代码0;
	case 值1, 值2 -> 执行代码1;
	default -> 执行代码2;
}

JDK 17 后, switch 可以直接返回结果

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String goal = switch (bodyType) {
	case "值0" -> "结果1";
	case "值1", "值2" -> "结果2";
	default -> "结果3";
}

流程控制

循环结构

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for (初始化; 条件; 迭代) {
    // 语句
}

while (条件) {
    // 语句
}

do {
    // 语句
} while (条件);

Java 中提供了 break 和 continue 关键字来控制循环的执行.

  • break: 跳出循环
  • continue: 跳过本次循环

方法

是程序中最基本的功能单位, 是用来实现功能的代码块, 一个程序往往有很多方法组成.

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// 声明方法
int sum(int a, int b){
	return a + b;
}

void cleanMemory(){
	System.out.println(sum);
}

public static voud main(String[] args){
	// 调用有返回值的方法
	int sum = sum(10, 20);

	// 调用无返回值方法
	clearMemory();
}

选中一个方法, IDEA 会自动抽取方法, 选中后快捷键为 Ctrl + Alt + M

全部大写: Ctrl + Shift + U

数组

数组是一种存储多个相同类型元素的集合, 数组的声明格式如下:

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数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度];

数组遍历

for 循环与 while 循环 功能类似, 但语法更加简洁, 紧凑, 更适合用来遍历数据:

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for (0.初始化变量; 1.循环判断条件; 2.更新变量){
	3.执行方法
}
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for (int i = 0; i arr.length; i++){
	System.out.println(arr[i]);
}

二维数组

二维数组: 如果一个数组的元素类型是一维数组, 那么这个数组就是二维数组.

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int[][] arr = {
{1, 3, 5},
{2, 4, 6}
}

访问时也与一维类似:

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arr[0][0]; // 索引为0的数组内, 索引为0的数 -> 1
arr[1][1]; // 索引为1的数组内, 索引为1的数 -> 4

可变参数

当一个方法的参数类型确定, 但是参数个数不确定时, 可以使用可变参数:

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返回值 方法名(数据类型 ... 参数名){

}

例如实现一个任意数求和的方法:

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int add(int ... nums){
具体方法
}

int sum = add();
// 可以传入任意数量的参数
sum = add(10, 20);
sum = add(10, 20, 30, 40);

可变参数本质时一个数组, 可以用数组的方式来获取可变参数中的每一个值.

可变参数永远只能放在最后.

  • 标题: Java基础语法
  • 作者: Wreckloud_雲之残骸
  • 此记初现于 : 2024-03-30 19:04:12
  • 此记变迁于 : 2025-01-25 12:32:59
  • 链接: https://www.wreckloud.com/2024/03/30/猎识印记-领域/编程语言/Java入门-基础语法/
  • 版权声明: 本幽影记采用 CC BY-NC-SA 4.0 进行许可。
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Java基础语法
  1. Java 简介
    1. 开发工具
    2. 集成开发环境
    3. Java 程序结构
  • Java 程序运行原理
  • 注释
  • 变量与常量
    1. 变量
    2. 常量
    3. 标识符
  • 数据类型
    1. 基本数据类型:
    2. 引用数据类型
  • 从键盘录入
  • 运算符
    1. 算术运算符
    2. 赋值运算符
    3. 关系运算符
    4. 逻辑运算符
    5. 位运算符(了解)
  • 类型转换
  • 控制语句
    1. 条件判断
    2. 流程控制
  • 方法
  • 数组
    1. 数组遍历
    2. 二维数组
    3. 可变参数