进收藏夹吃灰系列——Java基础快速扫盲

Posted 2020-12-16 noneplus

建议看完目录后扔进收藏夹吃灰，需要用的时候再翻出来。（手动狗头）

本文主要包括Java入门的一些知识，包括JDK环境安装，常用语法以及面向对象编程等。

【目录结构】

目录

• Java基础
  • 1，Java语言的特点
  • 2，配置开发环境
  • 3，经典HelloWorld
    • 3.1 命令行运行Java程序
    • 3.2 使用IDEA 运行Java程序
  • 4，数据类型&变量
    • 4.1 为什么要设计不同种类的数据类型？
    • 4.2 数据变量&类型的定义
    • 4.3 基本数据类型
    • 4.4 自动类型转换&强制类型转换
    • 4.5 包装类
• 面向对象
  • 1，灵魂拷问，什么是面向对象？
  • 2，如何实现面向对象？——封装，继承，多态
    • 2.1 封装
    • 2.2 继承
    • 2.3 多态
  • 3，关键字盘点
    • 3.1 static
    • 3.2 final

Java基础

1，Java语言的特点

• 基于JVM的跨平台语言
• 具有垃圾回收机制
• 生态强大

2，配置开发环境

JDK版本多样，主要包括Oracle JDK 和OpenJDK

支持国产的话可以考虑阿里的dragonwell：https://cn.aliyun.com/product/dragonwell

【win10安装JDK的常用步骤】

• jdk8下载地址：

https://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/jdk8-downloads-2133151.html

【下载的这个安装包主要包含JDK，JRE，JavaFx包】（JavaFX主要用于桌面端开发）

• 设置jdk安装路径

• 设置jre安装路径

• 设置环境变量

  • 找到jdk安装的bin目录，复制安装路径

  

  • 右键电脑选择属性

    

添加刚刚复制的路径到path里：

点击三个确定。

• 查看是否安装成功

  java -version
  

  java
  

  javac
  

3，经典HelloWorld

3.1 命令行运行Java程序

• 新建文件，命名为HelloWorld.java

  用记事本打开，输入

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

• 打开命令行，定位到HelloWorld.java所在位置

  javac HelloWorld.java     //编译
  

  

      java HelloWorld     //运行
  

3.2 使用IDEA 运行Java程序

• 安装IDEA

  https://www.jetbrains.com/idea/

• 配置JDK

  

• 创建Java程序

  

• 输出HelloWorld

  

package com.company;

public class Main {

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

• 运行程序

  

  

4，数据类型&变量

4.1 为什么要设计不同种类的数据类型？

以结果为导向来分析：Java的整数类型分为4种：byte，short，int，long。四种的区别在于占用的存储空间不一样。

byte占用1个字节，short占用2个字节，int占用4个字节，而long占用8个字节。

1字节等于8位而八位可以表示数-128 - 127。这是byte类型的表示范围。那如果想用计算机计算1000加上1000，byte明显是不可用的。因为byte表示不了1000这个数值。

而short类型的存储空间为2个字节，也就是16位。对于short数据类型来说，能表示多大的数呢？根据8位的表示范围推算：

-2^15 = 2^15-1   -32768--32767

以此类推，int为4个字节，long为8个字节，能表示的数更大。

Java通过定义变量的类型来规定变量的内存空间大小，通过阶梯式的定义，既有满足小数值运行的byte类型，也有支持大数值运算的long类型。这样不仅满足运算的最大支持（long），同时也能节省系统内存资源（byte）。

【总结】

数据类型的区分是一种系统资源分配优化的方案。

【字节和位的关系】

字节是一种存储单位的度量。1个字节等于8位。

位可以理解为计算机的最小单位：0或者是1。也就是是说1个字节是8个0和1的排列组合：

比如说：00000000,00000001,00000011,......11111111。

【理论上1个字节可以表示多大的数呢？】

• 在无符号位的情况下：

  00000000转换为十进制依然是0,11111111转换为十进制是255。

  转换工具：https://tool.lu/hexconvert/

  也就是说，一个字节最大可以表示255而最小1可以表示0。

• 在有符号位的情况下：

  如果8位表示正数和负数，那么8位可以表示的范围是多大呢？

  通常情况下，用第一位来表示正负【0为正，1为负】，这样算下来8位可以表示的范围是-127到+127。

【实际上1个字节可以表示多大的数呢？补码登场】

上述引入符号位的8位二进制数可以理解为原码。对于正数来说，原码就是补码，而对于负数来说，符号位不变，其他原码按位取反加1所得即为补码。

为什么需要补码？

补码的出现使得加减法只有加法，简化了计算结构，提高运算速度。（减法变成了加一个负数）

【为什么8位二进制数补码表示的范围是-128-127？】

无符号位原码：0000 0000 - 1111 1111 表示范围0 - 255

有符号位原码：1111 1111 - 0111 1111 表示范围-127 - 127

补码：符号位不变，在原码的基础上按位取反加1，理论上最大的数0111 1111 = 127 ，最小的数 1111 1111 = -127

但是特殊情况：原码0000 0000 理论上表示正数，也就是+0，原码1000 0000理论上表示负数，变为补码后去掉最高为也是0000 0000。

[+0]原码=0000 0000， [-0]原码=1000 0000
[+0]反码=0000 0000， [-0]反码=1111 1111
[+0]补码=0000 0000， [-0]补码=0000 0000

+0的补码和-0的补码都是0000 0000。但8位二进制数的补码可以表示2^8也就是256个数1-127，-1-（-127）一共数254个数。

所以计算机将补码-0（1000 000）特殊设为-128。这个数没有原码和反码。

（就是多了一个表示的数，计算机就特殊处理了）

4.2 数据变量&类型的定义

变量是内存中的一个存储区域。而数据类型的定义决定了这块存储区域的大小。

比如 int x ；其中x变量在内存中占有一定空间，而int决定这个空间是4个字节。

【关于变量的描述】

• 变量是内存中的一个存储区域。【程序运行的时候，变量是放在内存里的】

• 存储区域的数据可以在同一类型范围里不断变化【所以叫变量，就是能变嘛】

• 变量包括：例如【int x = 3】 变量类型int 变量名x 变量的值3

• 变量必须先声明后使用

  int x = 10; (√)

  x = 10; (×)

  声明：变量必须得先指定具体的数据类型才能使用。

4.3 基本数据类型

4类8种：4种整数型，2种浮点型，1种字符型，一种布尔型

byte	1字节	默认值
short	2字节	0
int	4字节	0
long	8字节	0L
float	4字节	0f
double	8字节	0d
char	2字节	‘u000’
boolean	4字节	false

4.4 自动类型转换&强制类型转换

自动类型转换：由表示范围小的自动转换为表示范围大的。

强制类型转换：反向转换

4.5 包装类

包装类是Java设计之初提出的，主要解决基本数据类型无法面对对象编程的问题。

装箱：基本数据类型 to 包装类

拆箱：包装类 to 基本数据类型

        //int与Integer之间的转换
        int x = 5;
        Integer y = new Integer(x);
        System.out.println("int转换为Integer,y="+y);

        int z = y.intValue();
        System.out.println("Integer转换为int,z="+z);

        System.out.println("=======================");

        //Integer与String转换
        String s1 = "666";
        Integer i1 = Integer.parseInt(s1);
        System.out.println("String转换为Integer，i1="+i1);

        String s2 = i1.toString();
        System.out.println("Integer转换为String，s2="+s2);

        System.out.println("=======================");


        //int与String转换
        int xx = 2;
        String ss1 = String.valueOf(xx);
        System.out.println("int转换为String，ss1="+ss1);

        int yy = Integer.parseInt(ss1);
        System.out.println("String转换为int,yy="+yy);

        System.out.println("=======================");


        //JDK1.5后Java采取自动装箱和自动拆箱功能
        //自动装箱，编译器执行了Integer x1 = Integer.valueOf(x)
        Integer x1 = x;
        System.out.println("自动装箱，x1="+x1);

        //自动拆箱，编译器执行了 int y1 = y.intValue()
        int y1 = y;
        System.out.println("自动拆箱，y1="+y1);

面向对象

1，灵魂拷问，什么是面向对象？

百度的解释：

面向对象(Object Oriented)是软件开发方法。面向对象的概念和应用已超越了程序设计和软件开发，扩展到如数据库系统、交互式界面、应用结构、应用平台、分布式系统、网络管理结构、CAD技术、人工智能等领域。面向对象是一种对现实世界理解和抽象的方法，是计算机编程技术发展到一定阶段后的产物。
面向对象是相对于面向过程来讲的，面向对象方法，把相关的数据和方法组织为一个整体来看待，从更高的层次来进行系统建模，更贴近事物的自然运行模式。

网上有一个生动的例子来说明面向对象的特点：

我要用洗衣机洗衣服，只需要按一下开关和洗涤模式就可以了。有必要了解洗衣机内 部的结构吗？有必要碰电动机吗？有必要了解如何通电的吗？

这是一个很“真实”的例子，没有人会为了使用洗衣机去学一下电学的组成原理，但我们却方便使用者洗衣机，手机，电脑等各种各样的事物却并不了解它们的原理。这是好事还是坏事？洗衣机可以洗脏衣服，手机可以和亲朋好友打电话，电脑可以帮助我们方便的处理难以解决的各种问题。但这个世界上并不是没有人不懂洗衣机的原理，手机的制造，电脑的组装。我们不懂其内部结构却正常的使用着这些设备，并不是单纯科技的进步，而是人类对于事物的处理思路发生了变化，究其根本是为了更高的效率！设计手机的人也许用着别人制造的洗衣机，敲着键盘的人是另一个领域的创造者，社会分工明确，整体效率极大提升，你只需专注一项，就可获得所有的便利。

回到面向对象的问题上来，什么是面向对象呢？

个人认为：如果摒弃软件开发的范畴，这是一种通过明确社会分工而提高效率的方法。在软件开发的范围内，就是通过抽象出系统功能而实现最大化代码复用的开发模式。

面向对象的延伸：

面向对象是软件开发的名词，但其中蕴含的是这个世界的发展规律。

比如，住房子不一定自己建，也可以买；吃饭不一定自己做，也可以出去吃或者叫外卖；至于洗衣机，电脑冰箱这些更不用提了。你只需要做好自己的事，剩下的，交给其他人就好了。

在软件开发的范畴内，除了编写代码上运用了面向对象的思想，使用第三方框架等同样是面向对象的延伸，从底层的操作系统，JVM虚拟机，包括Java语言，我们并不需要重新再发明一遍，站在巨人的肩膀上，我们能做的事更多。

2，如何实现面向对象？——封装，继承，多态

2.1 封装

• 什么是封装？

  核心：通过隐藏实现，暴露接口，一来实现代码解耦，二来通过访问修饰符保证数据安全。

• 如何保证数据安全

  比如说设置年龄，可以在set中加个if强制不能超过30岁。（同理，不能为空等等可以保证数据安全）
  
  public void setAge(int age) {
  		if(age>=30){
  			this.age=18;
  		}else{
  			this.age = age;
  		}
  	}
  

参考这位女司机豪横：https://zhuanlan.zhihu.com/p/37853346

2.2 继承

核心目的：实现代码复用。

• 继承规则

  • 子类具有父类非private的属性和方法
  • 子类可以扩展自己的属性和方法

• 构造器会被继承吗？

  • 构造器是不会被子类继承的，但子类的对象在初始化时会默认调用父类的无参构造器。

    子类会继承父类的数据，所以必须要看父类是如何对数据进行初始化的；故子类在进行对象初始化时，会先调用父类的构造函数。

  • 当父类显式写了有参构造器，且没有无参构造器。子类继承父类的时候必须显式的调用父类的有参构造器。调用的方式可以使用super(a,b)来调用。

• 子类，父类初始化顺序

  原则：静态优于非静态，父类优于子类
  
  - 父类静态变量，静态语句块
  - 子类静态变量，静态语句块
  
  - 父类非静态代码块，构造器
  - 子类非静态代码块，构造器
  

  class Base {
      // 1.父类静态代码块
      static {
          System.out.println("Base static block!");
      }
      // 3.父类非静态代码块
      {
          System.out.println("Base block");
      }
      // 4.父类构造器
      public Base() {
          System.out.println("Base constructor!");
      }
  }
  
  public class Derived extends Base {
      // 2.子类静态代码块
      static{
          System.out.println("Derived static block!");
      }
      // 5.子类非静态代码块
      {
          System.out.println("Derived block!");
      }
      // 6.子类构造器
      public Derived() {
          System.out.println("Derived constructor!");
      }
      public static void main(String[] args) {
          new Derived();
      }
  }
  

  Base static block!
  Derived static block!
  Base block
  Base constructor!
  Derived block!
  Derived constructor!
  

• 继承之父——Object类

  Object类是所有Java类的根父类 ，如果在类的声明中未使用extends关键字指明其父类，则默认父类 为java.lang.Object类（任何类都可以调用Object的方法）

  【Object的主要组成】

  • public native int hashCode(); 取得hash码

    hash码是根据一定的规则将与对象相关的信息（比如对象的存储地址，对象的字段等）映射成一个数值，这个数值称作为散列值。主要作用是为了配合基于散列的集合一起正常运行，这样的散列集合包括HashSet、HashMap以及HashTable。

    当集合要添加新的对象时，先调用这个对象的hashCode方法，得到对应的hashcode值，如果table中没有该hashcode值，它就可以直接存进去，不用再进行任何比较了；如果存在该hashcode值，就调用它的equals方法与新元素进行比较，相同的话就不存了，不相同就散列其它的地址。

  • equals（Object obj） 比较对象

  • clone（） 可用于复杂对象的深拷贝

2.3 多态

• 什么是多态？

  一类事物的多种表现形态。（比如手机有各种各样的品牌，但都属于手机这一类事物）

• 多态的体现方式：重载，重写

  方法重载：同一个类中，方法名相同，参数或者参数的个数不同

  方法重写：类产生了继承关系，子类重写父类方法（方法名，参数，返回类型必须与父类一致）

• 向上转型

  将子类对象转化为父类对象，目的：调用父类的公共方法

  规则：可以访问父类独有的方法和子类重写父类的方法，无法访问子类扩展的方法

  [假如有100个类继承了同一个父类，父类的方法可以被这100个类使用，相比于在子类中逐个定义，在父类中定义具有更好的代码复用性]

  Father是父类，Son类继承自Father。
  
  Father f1 = new Son(); //（向上转型)
  
  Son s1 = (Son)f1; //(向下转型，父类转换为子类)
  

• 向下转型

  将父类对象转换为子类对象，目的：调用子类独有的方法（为什么不直接new一个子类对象？？？）

  规则：可以调用父类的方法，子类重写父类的方法，子类扩展的方法

  Father是父类，Son类继承自Father。
  
  Father f1 = new Son();
  
  Son s1 = (Son)f1; //(向下转型，父类转换为子类，注：父类对象无法直接转换为子类对象，向下转型前必须先向上转型)
  
  

3，关键字盘点

3.1 static

static可以修饰方法，变量，代码块，类，前两种应用更加常见。

• static修饰方法

  static修饰的方法称为静态方法，也称类方法，可以直接通过类名.方法名直接访问，不需要实例化对象访问。

  规则：

  • 非static方法可以访问static方法.
  • static方法不能访问非static方法

• static修饰变量

  static修饰的变量称为静态变量，也称类变量，全局变量，可以直接通过类名.变量名直接访问，不需要实例化对象访问。

• static的继承问题

  子类是不会继承父类被static修饰的方法和变量，但是可以调用。

• static修饰代码块

  代码块的作用：对类或对象进行初始化。

  静态代码块【static修饰】
  - 不可以对非静态的属性初始化。即：不可以调用非静态的属性和方法。
  - 静态代码块的执行要先于非静态代码块。
  - 静态代码块随着类的加载而加载，且只执行一次
  
  非静态代码块
  - 除了调用非静态的结构外，还可以调用静态的变量或方法。 
  - 每次创建对象的时候，都会执行一次。且先于构造器执行。
  

3.2 final

final关键字可以修饰类，方法，变量。

• final修饰类

  不能被继承

• final修饰方法

  方法不能被子类重写

• final修饰变量

  修饰基本数据类型的变量，想当于定义了一个常量。

  final int x =5;
  x=6;//报错
  

  修饰引用类型的变量，固定栈，不固定堆，也就是引用变量的地址是不可变的，但是引用地址指向的堆中的内容是可变的。

  final StringBuffer s  = new StringBuffer("hello");
  s.append("world");