Java 语言基础 (初识Java语言, 变量和数据类型, 运算符, 流程控制语句, 数组)

开篇

达成入门级软件开发工程师

• 语言基础: 比较杂, 记忆为主
• 面向对象编程: 是核心, 理解为主
• 核心类库: 内容多, 实用练习为主

初始 Java 语言

Java SE -- Java Platform, Standard Edition 是 Java 平台的基础

• Java SE 以前称为 J2SE, 可以编写桌面应用和基于 web 的应用程序
• JDK > JRE > JVM
• Javac.exe -- 编译器, 主要用于将高级 Java 源代码翻译成字节码文件
• Java.exe -- 解释器, 主要用于启动 JVM 对字节码文件进行解释并执行
• 不同的操作系统提供了 JVM 规范的实现, 达成跨平台的目的
• JVM 解释 Java 字节码文件为具体平台能够执行的机器指令

Java EE -- Java Platform, Enterprise Edition

• J2EE 是 1999 年到 2003 年 Java EE 的抽象规范的版本名称
• Java EE 构建在 Java SE 基础之上, 用于构建企业级应用
• Java EE 是一个抽象的规范, 具体实现称为应用服务器
• EJB 遵循 Java EE 的规范, 所以 EJB 属于 Java EE

Java ME -- Java Platform, Micro Edition 已经被 Android 平台淘汰了

Java 语言的注释

• // 单行注释
• /* 多行注释 */
• /** 多行或文档注释, 支持提取的注释 */

变量和数据类型

变量

• Java 是强类型语言, 变量在使用前必须声明来指明其数据类型
• 变量在使用之前必须初始化
• 变量不能重复声明
• 尽量随用随声明, 尽量减少重复的代码

标识符命名

• 由数字, 字母, 下划线以及$等等组成, 不能数字开头
• 不能使用 Java 语言的关键字
• 区分大小写, 长度没有限制但不宜过长
• 支持中文, 但不推荐使用
• 标识符可以给 类/变量/属性/方法/包 起名字

数据类型

• 基本类型: byte, short, int, long, float, double, boolean, char
• 引用类型: 数组, 类, 接口, 枚举, 标注

进制转换

• 负十进制转换为二进制: 1.十进制绝对值转化为二进制; 2.按位取反; 3.再加一
• 负二进制转换为十进制: 1.先减一; 2.按位取反; 3.转为十进制并加负号

单个字节

• 非负数所能表示的整数范围: 0000 0000 ~ 0111 1111 => 0 ~ 127
• 负数所能表示的整数范围: 1000 0000 ~ 1111 1111 => -128 ~ -1
• 单个字节表示的整数范围: -128 ~ 127

整数类型

• byte, short, int, long, 默认int 类型
• byte 类型在内存占 1 个字节, 表示范围 -2^7 ~ 2^7-1
• short 类型在内存占 2 个字节, 表示范围 -2^15 ~ 2^15-1
• int 类型在内存占 4 个字节, 表示范围 -2^31 ~ 2^31-1
• long 类型在内存占 8 个字节, 表示范围 -2^63 ~ 2^63-1
• 需要表达比 int 更大的量, 在直接量后面加上 l 或 L

浮点类型

• float, double, 默认 double
• float 类型在内存占 4 个字节, 单精度浮点数, 可以表示 7 位有效数字
• double 类型在内存占 8 个字节, 双精度浮点数, 可以表示 15 位有效数字
• 需要表达比 double 精度小的量, 在直接量后面加上 f 或者 F
• 浮点类型基本运算可能会有误差, 若需要精确计算, 使用 java.math.BigDecimal

布尔类型

• boolean, 只有 true 或 false, 赋别的值会报错
• 布尔类型在内存空间所占大小没有明确规定, 可以认为是一个字节

字符类型

• 描述单个字符的数据类型 char, 如: 'a', '人'
• 占 2 个字节并且没有符号位, 表示范围 0 ~ 65535
• 开发中更多的使用由多个字符串起来的字符串, 使用 String 类型加以描述
  • 需要掌握的 ASCII: '\n'-10 SPACE-32 '0'-48 'A'-65 'a'-97
• Java 字符类型采用 Unicode 字符集编码, 为定长字符集, 所有字符都是 16 位
  • 需要掌握的转义字符: {'\0', '\t', '\n', '\r', '\"', '\'', '\\'}

基本数据类型之间的转换

• 自动类型转换
  • 从小到大类型的转换byte->short,char->int->long->float->double
• 强制类型转换
  • 从大到小类型的转换target_type variable_name = (target_type) source_varable_name

运算符

算术运算符

• + - * / %
  • 若希望保留小数部分
  • 使用强制类型转换将其中一个操作数转换为 double
  • 使用1.0乘以其中一个操作数
• 异常

  5/0 -> 算数异常;

  5/0.0 -> Infinity;

  0/0.0 -> NaN, Not a Number;

字符串连接符

• 只要 + 两边的操作数有一个是字符串类型, 则该 + 变为字符串连接符

a=1, b=1, c=1;
a+b+c->3;
a+b+c+""->3;
a+b+""+c->21;
a+""+b+c->111;
""+a+b+c->111;
""+(a+b+c)->3;

关系/比较运算符

• > < >= <= == !=
  • 推荐格式: 常量 == 变量

自增减运算符

• ++ --
  • 只能用于变量, 常数不可以
• a++: 先让 a 的数值作为整个表达式的最终结果, 然后让 a 自增
• ++a: 先让 a 自增, 然后让 a 的新值作为整个表达式的最终结果
• a++ + ++a; -> x+y where x=a, y=a+1+1 -> 2a+2

逻辑运算符

• && || !
• 短路特性: 前面的不成立, 后面的判断会跳过执行

(false) && (++a == 5); -> (++a == 5) will not be executed
(true)  || (++b == 5); -> (++b == 5) will not be executed

条件/三目运算符

• variable = Expression1 ? Expression2 : Expression3;

赋值运算符

• = += -= *= /=
  • a=b=1 -> b=1, a=b; a+=3 -> a=a+3; a-=3 -> a=a-3;
• 复合赋值运算符与简单赋值运算符有区别

byte b = 1;
b = b + 3         -> error: incompatible type;
b = b + (byte)3   -> 报错, 编译器优化导致最终还是 int;
b = (byte)(b + 3) -> 4;
b += 3            -> b = (byte)(b + 3) -> 4;

移位运算符 -- 了解即可

• "<<" 左移运算符, 将数据的二进制位向左移动, 右边使用 0 补充

byte b1 = 13, byte b2 = (byte)(b1 << 1) -> 26;
13 << 1 -> 0000 1101 << 1 -> 0001 1010 -> 26;
-13 << 1 -> 1111 0011 << 1 -> 1110 0110‬ -> -26;

• ">>" 右移运算符, 将数据的二进制位向右移动, 左边使用符号位补充

-13 >> 1 -> 1111 0011 >> 1 -> 1111 1001 -> -7;

• ">>>" 逻辑右移运算符, 将数据的二进制位向右移动, 右边使用 0 补充

-13 >>> 1 -> 0111 ... 1111 1001 -> 2147483641‬ // 默认32位

位运算符 -- 了解即可

• & 表示按位'与'运算符, 按照二进制位进行与运算, 同 1 为 1, 一 0 为 011 & 13 -> 0000 1011 & 0000 1101 -> 0000 1001 -> 9
• | 表示按位'或'运算符, 按照二进制位进行或运算, 同 0 为 0, 一 1 为 111 | 13 -> 0000 1011 | 0000 1101 -> 0000 1111 -> 15
• ^ 表示按位"异或"运算符, 按照二进制位进行异或运算, 同为 0, 不同为 111 ^ 13 -> 0000 1011 ^ 0000 1101 -> 0000 0110 -> 6-11 ^ -13 -> 1111 0101 ^ 1111 0011 -> 0000 0110 -> 6
• ~ 表示按位"取反"运算符, 按照二进制位进行取反运算, 1 为 0, 0 为 1~ 11 -> ~ 0000 1011 -> 1111 0100 -> -12

运算符的优先级

• "括号"的优先级最高, "等号"优先级最低
• 只有"等号"的结合性 (Associativity) 是从右到左, 其他都是从左到右

流程控制语句

局部变量 -- 作用范围是从声明开始一直到方法体结束

块变量 -- 作用访问是从声明开始一直到当前语句块结束

顺序结构 -- sequential structure

分支结构 -- branch structure

if () {}
if () {} else {}
if () {} else if () {} else {}
switch (Type) {
    // Type 支持的数据类型:
    // byte, short, char, int,
    // jdk 1.5 开始支持枚举类型,
    // jdk 1.7 开始支持 String 类型
    case 0:
    case 1:
        Statement1;
        break;
    case 2:
        statement2;
        break;
    default:
        statement;
        // 放在最后可以省略 break, 否则要加上
        // break;
}

循环结构 -- loop structure

    //适合于明确循环次数的场合, 也可以成为死循环
for (initialization; condition; iteration) {
    body;
}

//do while 循环格式: 最后要加分号
//do while 循环主要用于至少执行一次循环体的场合
do {
    body;
} while (condition);

// while循环适合于明确循环条件, 但不明确循环次数的场合
while (condition) {
    body;
}

continue // 语句, 结束本次循环开始下次循环

break // 关键字, 退出当前语句块, 在循环体中用于退出循环

//如果要退出外层循环, 使用标号
outer: for(...) {
       for(...) {
              break outer;
   }
}

数组

常见异常

ArrayIndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常ArithmeticException 算术异常

内存结构之栈区

用于存放程序运行过程中所有的局部变量

内存结构之堆区

用于存储使用 new 关键字创建的数组和对象

一维数组

• DataType[] array = new DataType[array.length]
• 数组名的内存空间中存放的是数据在堆区中的内存地址信息
• 通过下标访问数组每一个元素, 从 0 开始 到 array.length - 1
• 初始化方式
  • DataType[] array = new DataType[]{value0, value1, value2}
  • DataType[] array = {value0, value1, value2} // simplified
  • byte, short, char, int, long 为 0;
  • float, double 为 0.0; boolean 为 false;
  • 基本类型数组初始值:
  • 可以在数组声明的同时进行初始化:
• 是相同数据类型的多个元素的容器
  • 本质上是在空间中申请一段连续的存储单元
  • 在 Java 语言中体现为一种引用数据类型
• 优缺点
  • 可以通过下标快速访问指定位置的元素
  • 要求所有元素的类型相同
  • 要求内存空间连续, 并且长度一旦确定就不能修改
  • 增加和删除效率低
• 变长数组: 主要指变量可以作为数组的长度, 但绝不是数组的长度可以改变

数据工具类

• java.util.Arrays 类可以实现对数组中元素的遍历, 查找, 排序等操作
• 常用方法
  • Arrays.toString(array);
  • Arrays.fill(array, val);
  • Arrays.equals(array1, array2);
  • Arrays.sort(array);
  • Arrays.binarySearch(array, val);

二维数组

• DataType[][] array = new DataType[row][col];
• 本质上由多个一维数组摞在一起的数组
• 每个元素都是一维数组, 而一维数组中的每个元素才是数据内容
• 初始化方式

DataType[][] array = {{element0, element1, ...}, ...};
int[][] arr = new int[3][]; // 每一行列数不一样
    arr[0] = new int[3];
    arr[1] = new int[4];
    arr[2] = new int[5];