转-Java基础全面解析——Java语言基础

Posted 2020-10-07

转自CSDN博客，u010425776，http://m.blog.csdn.net/u010425776/article/details/46854199

高级编程语言的组成：关键字、标识符、注释、常量与变量、语句、函数、数组，下面一一介绍各个组成元素。

 

a)  关键字

i.  定义：关键字是一些英文单词，但在java中有特殊含义，自定义的变量不能和关键字重名。

ii.注：关键字一般都小写。

 

b)  标识符

i.  定义：标识符就是自定义的变量名

ii.规则：26个字母大小写、0-9、_、$组成

iii.注1：不能以数字开头

iv.注2：不能含有关键字（其中const和goto被保留但未被使用）

 

c)  注释

i.  注释在编译时全被删除。

ii.作用：注解程序和调试程序。

iii.    注释能用JDK/bin中的javadoc工具去提取成软件说明书。

 

d)  常量和变量运算符

i.  类型转换原则：占用内存小的类型向占用内存大的类型进行转换，这样能保证不丢失精度。

ii.注：只要是整数就是int型！！！浮点数默认为double！赋值运算会进行自动强转，纯算数运算也会自动强转，但算数运算且含有变量时不会自动强转。

iii.注：JVM的自动强制类型转化只是针对需要强制类型转化的语句，如：byte b = 4;若是自动类型提升，JVM根本不会检查什么，直接提升就行了，如：byte b = 4;int a = b +10;

1.  Bytea = 4;实际上JVM首先会检查4这个int型的数字是否超过byte的长度，若没超过则自动进行强制转化，若超过了就报错。

2.  Bytea = 4+5;

     JVM发现4、5都是int型，那么进行自动检查，看一下9转换成byte后是否丢失精度，发现不丢失，则直接自动进行强制类型转化。但，

     byte a = 4,b = 5;

      Byte c = a + b;//此时会报错！

第一句话JVM也会首先检查4和5能否转化成byte类型，发现可以，就自动强转；但第二句话，JVM也会自动检查，但发现等号后面出现变量，即使该变量是的int类型能转化为byte，但此时也会报错！

3、整型和浮点型
类型              存储需求      bit数    取值范围      备注
boolean        1字节          1*8      false、true

char             2字节          2*8
short            2字节           2*8    －32768～32767

int                4字节           4*8 
long             8字节           8*8

float              4字节           4*8                  float类型的数值有一个后缀F(例如：3.14F)
double          8字节           8*8                   没有后缀F的浮点数值(如3.14)默认为double

  

综上：

a)  只要是数字就是int型

b)  强制类型转化：所占内存大的类型赋值给所占内存小的类型

c)  自动类型提升：所占内存小的类型赋值给所占内存大的类型

d)  但大内存类型赋值给小内存类型的时候若不使用强转，JVM会自动判断大内存类型转换后是否会丢失精度，若不丢失精度，则自动强制类型转换，否则会报错。但这种赋值方法只适用于等号右侧是具体的值，不能使变量。

i.  Bytea = 10;//进行一次自动的强制类型转化

Ii. Byteb = 10;

    Byte a = b;//右侧是int型的变量，无法进行自动的强转

iii. Byteb = 10;

   Int a = b;//这是自动类型提升，不是强制类型转化，肯定不会丢失精度，这时候等号右侧是变量无所谓。

iv.自动类型提升：将所占内存小的类型——>所占内存空间大的类型

1.  Int a = 3;

2.  Byte b = 5;

3.  a =a + b;//发生一次自动类型提升

v.  强制类型转换：将所占内存小的类型——>所占内存大的类型

1.  byte c = 3;//强制类型转换

2.  c = c + 5;//报错：这里的5是int型四个字节，3是byte型一个字节，最后的结果要求是byte型，如果不进行强制类型转换就会报错。

3.c = (byte)(c + 5);//强制类型转换：只截取int型最低位一个字节，若一个数的二进制高于四位，那么经过强制类型转化后也只有4为，就会丢失精度。

vi.ASKII码表：二进制与字符对应表。

1.  0-48

2.  a-97

3.  A-65

vii.    Unicode国际标准码表：java使用的是Unicode码表，该表兼容任何国家的语言。

viii.  Char与int转化

1.        System.out.println(‘a‘);//输出a

2.        System.out.println(97);//输出97

3.        System.out.println((char)(97));//强制类型转化int—>char

4.  注：char比int短，所以char转int要强制类型转化，而int转char只需自动类型提升。

e)  语句

i.  运算符共五种：算数运算符、赋值运算符、比较运算符、逻辑运算符、位运算符

ii.算数运算符 + -* / %(求余/取模) ++ --

1.  取模：正负只与前面那个数有关

2.  任何数%2结果都是0/1，可以实现开关交替运算

3.  a =i++运算过程

a)  Temp= i ;

b)  i =i+1;

c)  a = temp;

例：

Int i = 3;

I = i++;

System.out.println(“i=”+i);//i为3

Temp = i; //temp = 3;

I = i+1;//i=4;

I = temp;//i=3;

iii.    赋值运算符=、+=、-=、*=、/=、%=

1.  将左右两边运算后的值赋给左边

2.  例：

Short  s = 3;

S += 4;

S = s + 4;

问： S += 4;S = s + 4;这两句话有什么区别？

答：Short s = 3;这是讲int转换成short，需要进行强制类型转化，用自动类型提升的方法赋值时，JVM自动检查了一下，发现3这个int型值转化成short后不会发生精度丢失，因此就自动默默地转化了；但执行S = s + 4时，由于等号右侧有int型还有变量，JVM不会自动强转，报错！而S += 4不会报错，因为他是赋值运算，和Short s = 3一样，只要不丢失精度JVM都会做自动强转。

 

iv.比较运算符==、!=、>、<、>=、<=、instanceof

比较运算符结果是boolean

“Hello”instanceof String 判断Hello是否是String类的对象

 

v.  逻辑运算符&、|、^、!、&&、||

1.  ^：异或

只有真真=假，其余和或|一模一样

2.  &与&&的异同

a)  同：他们的运算结果都是一样的

b)  异：a>0&a<10两条式子都要运算

a>0&&a<10左边一旦为false，右边不计算了，结果就是false

c)  &&优点：&&比&效率高了一点点

3.  |与||的异同

a)  同：他们的运算结果都是一样的

b)  异：a>0|a<10两条式子都要运算

a>0||a<10左边一旦为true，右边不计算了，结果就是true

c)  ||优点：||比|效率高了一点点

vi.位运算符>>、<<、>>>、&、|、^、~

1.  位运算符是针对二进制进行的

2.  与运算&

Java中只要是数字就是int型。

一个int四个字节（4bit），一个比特=8个二进制位。

然后上下两行分别作与运算，得出的结果转化为十进制就是6&3的值。

3.  异或运算^

a)  特点：对同一个二进制异或两次得到原始二进制。因此可用于对二进制文件加密解密。

4.  取反运算~

a)  取二进制数的反码。

5.  左移运算<<

将二进制向左移动两位，高位丢掉，低位补足。

左移运算的运用：A左移几位就是A*2的几次方。

                              3<<10就是：3*2的10次方

6.  右移运算>>

               3>>10就是：3 / 2的10次方

    注：>>、<<运算都可以带正负，正负根据第一个数字的正负。

    因此，二进制的最高位是符号位，右移之后最高位应当说原二进制的最高位。

 

7.  无符号右移运算>>>

与>>一样，只不过没有正负，因此，向右移动之后最高位用0补。

 

8.  三元运算符（条件表达式）？表达式1：表达式2

条件为true，执行表达式1；

条件为false，执行表达式2。

 

vii.  局部代码块

1.  局部代码块中声明的变量只在该代码块中有用，出了代码块该变量内存空间就被释放。

2.  局部代码块可以让程序员决定变量的生命周期，主动地释放变量内存，从而节省空间，提高性能！平时编程要注重这个！

3.  局部代码块中的局部变量生命周期：在局部代码块中被创建，到“}”时结束。

注：函数中的其他局部变量只有当函数执行完后，函数从方法区中消失，紧接着函数中所有的局部变量从栈内存中消失。

 

viii.  判断语句if-else

ix.选择语句switch-case

switch(表达式)//表达式只支持：short、int、byte、char、String、枚举

{

case 取值1：

执行语句；

break；

case 取值1：

执行语句；

break；

default：

执行语句；

break；

}

注：switch-case语句中只有一个大括号。

注：default可以随便放，不管放哪儿都是最后一个执行。

注：按照case的摆放顺序执行，若都不满足最后找default。

注：switch两种结束方式：

1.执行到break结束

2.全部执行一遍后结束，因此最后一个case或default的break可以不写！

注：

int x =3;

switch(x)

{

default:

System.out.println(“c”);

case 1:

System.out.println(“a”);

case 2:

System.out.println(“b”);

}

x=3先判断case1、case2发现都不匹配，就执行default，此时已经找到了一个满足条件的东西了，而且那个里面没有break，此时不会再判断case是否满足条件，而是依次执行，直到遇到break或执行完一遍switch-case。因此现在输出：cab

注：提高switch-case复用性

case 3:

case 4:

case 5:

System.out.println(“lala”);

break;

x=3、4、5都执行同一条语句。

3.switch可以判断String（其实是转化为了hash值），和c不同（只能是整数）

 switch (status) {

            case "killed":

                break;

            case "alive":

                break;

            default:

                break;

            }

 

 

x.  转义字符

1.  用于字符串中“hello\nworld”，且转义字符都是针对\后的字符进行的。

a)  \n:回车

b)  \t:制表符

c)  \b:退格

d)  \r:按下回车键

i.  windows中回车符： \r\n

ii.linux中回车符： \n

e)  \”:在字符串中使用双引号

f)  \\:\

 

xi.break

1.  break:跳出（终止）

2.  break运用范围：switch、循环语句（for、while、do-while）。

3.  break后不能再写语句了，写了会报错，因为break后语句永远也执行不到。

4.  for(inti = 0 ; i<3 ; i++){

if(i>1)

break;//break只作用于循环或switch，不作用于if，因此跳出for循环

}

5.  若有多层循环，break只跳出离他最近的循环。

6.  跳出指定循环

for(int i = 0 ;i<3 ; i++){

for(int j = 0 ;j<3 ; j++){

break;//默认跳出最内层循环

}

}

wangcai:for(inti = 0 ; i<3 ; i++){

xiaoqiang:for(intj = 0 ; j<3 ; j++){

Break wangcai;//跳出指定循环

}

}

 

xii.    continue

1.  continue：退出本次循环，进入下一次循环。continue后的语句不执行了。

2.  作用范围：循环（for、while、do-while）

3.  continue单独存在时后面不能有任何语句，否则会报错，因为continue后的语句永远也执行不到，但continue在if中，if外可以紧跟其他的语句，如：

for(int i = 0 ;i<5:i++){

continue;//错！！！

System.out.println(“xxx”);

} 

for(int i = 0 ;i<5:i++){

if(i%2==0)

continue;//正确！

System.out.println(“xxx”);

}

4.  结束本次循环，进入指定的循环

wangcai:for(inti = 0 ; i<3 ; i++){

xiaoqiang:for(intj = 0 ; j<3 ; j++){

Continue wangcai;//进入指定的循环

}

}

 

 

f)  函数

i.  编译和运行的过程

javac XXX.java：启动了java的编译器，将xxx.java编译成xxx.class文件；java xxx：启动了java虚拟机，运行xxx这个java程序。-运行时，JVM首先找main函数，找不到报NoSuchMethedError，找到将main函数入系统栈，执行到add方法时，再将add方法入栈，计算完结果返回给main函数，add出栈，这时候再执行main函数。

ii.函数重载

1.  同一个类+函数名相同+（参数类型不同or参数个数不同）+返回值类型不同

2.  函数重载有个原则，函数重载是根据函数名和形参类型寻找合适的函数，若符合这两个条件却找到了两个函数，会报错。因此，不能出现有相同函数名和形参的函数。

 

 

g)  数组

i.  定义

1.  第一种定义方式int[] a = new int[3];

ii.JVM内存的划分

 

根据《Java虚拟机规范》的规定，运行时数据区通常包括这几个部分：程序计数器(Program Counter Register)、Java栈(VM Stack)、本地方法栈(Native Method Stack)、方法区(Method Area)、堆(Heap)。

 

 

 

1.  程序计数器

2.  本地方法区：调用操作系统的方法。

3.  方法区（数据共享区）

a)  方法区分为静态方法区、非静态方法区

b)  静态方法区存放静态函数、静态成员变量

c)  非静态方法区存放非静态函数、类

4.  栈内存

a)  存储局部变量，变量所属的作用域运行结束，该变量就自动释放空间。（for、while、do-while、函数、局部代码块中的变量都是局部变量）

5.  堆内存

a)  存储数组和对象和成员变量（其实数组就是对象）

b)  每一个对象都有首地址。

c)  publicstatic void main(String[] args){

int[] arr = new int[3];

}

执行main函数前JVM为main函数开辟一块内存空间，执行int[] arr时在main函数的栈内存中新建一个int类型的引用；接着执行new int[3]，在堆内存中开辟一块连续的内存空间，堆内存中的对象都有首地址，=即为把堆内存的首地址赋给arr这个int类型的引用，从而建立起了从引用名到对象间的联系。

arr[2]=80即把堆内存中数组的值改为80。

arr = null即把arr所对应的地址去掉变为null，即把箭头删掉，此时堆内存中的对象没有变量引用它，就变成了垃圾，等待JVM自动回收。

public static void main(String[] args){

int[] x = new int[3];

int[] y = new int[3];

x[0]=9;

y[0]=34;

}

进一步：x = y;   y = null;

x、y指向了同一个对象。

 

6.  第二种定义方式int[] a = new int[]{89,20,300};

7.  第三种定义方式int[] a = {89,20,300};

8.  选择第一种定义方式：需要一个容器，知道容器的大小，但不明确容器中的数据。

选择第二、三中定义方式：需要一个容器，而且数据已知。

  三种方式左侧都不变。

 

h)  二维数组

i.  定义方法一：int[][] a = new int[3][2];

ii.内存分配过程

二维数组本质：一个大一维数组+n个小一维数组，大数组存放n个小数组的首地址，小数组存放数字。

首先执行main函数，JVM为main函数分配栈内存空间，执行int[][]a时在main方法栈中为局部变量a开辟一块内存空间初始化值为null。接着执行new int[3][2]，首先在堆内存中开辟3个连续的空间，并且在这个三个空间中存放小数组的起始地址；紧接着分别开辟三个一维数组，并将起始地址赋给大数组，最后将大数组的起始地址赋给栈内存中的a。

iii.    定义方法二

1.  先给大数组初始化，在分别给小数组初始化

int[][] arr =new arr[3][];//只给大数组分配3个连续空间

arr[0] = newint[2];

arr[1] = newint[1];

arr[2] = newint[3];

2.  注：二维数组中每个小数组长度可以不一样。

iv.定义方法三

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

 

v.  数组的输出

1.  int[]arr = new int[3];

System.out.println(arr);//输出：[@c1f3fe

注：输出的是这个一维数组的首地址，[表示它是一维数组，@后面的是地址的哈希值。

System.out.println(arr[0]);//输出：值

2.  int[][]arr = new int[3][2];

System.out.println(arr);//输出：[[@c1f3fe

注：[[表示二维数组

System.out.println(arr[0]);//输出：[@f7s8d

System.out.println(arr[0][0]);//输出值

3.  int[][]arr = new int[3][];

System.out.println(arr);//输出：[[@c1f3fe

注：[[表示二维数组

System.out.println(arr[0]);//输出：null

System.out.println(arr[0][0]);//发生空指针异常！

注：int[][] arr = new int[3][]这种定义方式只给大数组分配内存，未给小数组分配内存，因此访问小数组时出现空指针异常！

 

 

 

 

 

 

 

练习

1.高效计算2*8

乘法其实是二级制相乘，并且和十进制乘法法则一样。

2*8效率低，因为在底层进行了多次相乘和相加。

2 * 8 = 2 * 2的三次方，就是2<<3。这种方式效率高，不进行相乘相加操作，只要向左移位即可。

 

2.将两个值互换，不借助第三个变量

法一：

int a = 3,b = 4;

a = a+b;

b = a-b;

a = a-b;

弊端：若两个int长度过大，相加之后会超出int长度，从而精度丢失。

 

法二：

int a =3,b=4;

a = a^b; //

b=a^b;//a^b^b

a=a^b;//a^b^a

注：异或具有交换律：a^b^b = b^a^b=a