Java简介

什么是Java语言

Java是与1995年由Sun公司推出的面向对象的程序设计语言，Java之父詹姆斯·高斯林。

Java最初的名字是OAK，1995年被重命名为Java，正式发布。

Java是一种通过解释方式来执行的语言，Java是一种跨平台的程序设计语言。实现了“一次编写，到处运行”。

Java语言编写的程序即是解释型，又是编译型。代码经过编译后转换成字节码文件，Java虚拟机（JVM）将对字节码文件进行解释执行。编译只进行一次，而解释在每次运行程序时都会进行。

Java的应用领域

• l  桌面应用程序
• l  嵌入式系统
• l  电子商务
• l  企业应用
• l  分布式
• l  Web应用

Java开发环境搭建

安装JDK

在Oracle官网下载系统对应版本的JDK进行安装

配置环境变量

配置JAVA_HOME环境变量

配置Path环境变量

在命令行中执行javac进行测试

Java语言基础

Java主类结构

Java程序的基本组成单元是类，类中有包括属性和方法两部分。每一个应用程序都包含一个main()方法，含有main()方法的类称之为主类。

注意：Java是严格区分大小写的，并且所有的标点符号都是英文的。

基本数据类型

Java有8种基本数据类型

整数类型

整数类型用来存储整数数值，整数类型有3重表示形式，分别是十进制、八进制和十六进制。

十进制：由1、2、3、4、5、6、7、8、9组成，逢十进一。

八进制：以0开头，由1、2、3、4、5、6、7组成，逢八进一。

十六进制：以0x开头，由0~9和A、B、C、D、E、F组成，逢十六进一

进制之间的转换

十进制转换二进制

方法为：十进制数除2取余法，即十进制数除2，余数为权位上的数，得到的商值继续除2，依此步骤继续向下运算直到商为0为止。

二进制转十进制

方法为：把二进制数权展开，相加即得十进制数。

二进制转八进制

方法为：3位二进制数按权展开相加得到1位八进制数。（注意事项，3位二进制转成八进制是从右到左开始转换，不足时补0）。

八进制转换二进制

方法为：八进制数通过除2取余法，得到二进制数，对每个八进制为3个二进制，不足时在最左边补零。

二进制转十六进制

方法为：与二进制转八进制方法近似，八进制是取三合一，十六进制是取四合一。（注意事项，4位二进制转成十六进制是从右到左开始转换，不足时补0）。

十六进制转二进制

方法为：十六进制数通过除2取余法，得到二进制数，对每个十六进制为4个二进制，不足时在最左边补零。

十进制转八进制或者十六进制有两种方法

第一：间接法—把十进制转成二进制，然后再由二进制转成八进制或者十六进制。

第二：直接法—把十进制转八进制或者十六进制按照除8或者16取余，直到商为0为止。

八进制或者十六进制转成十进制

方法为：把八进制、十六进制数按权展开、相加即得十进制数。

原码、反码和补码

计算机内，有符号数由3种表示法：原码、反码和补码，所有数据的运算都是采用补码进行的。

正数的原码、反码和补码都相同。

负数的原码：就是二进制定点表示法，即最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负，其余位表示数字的大小。

反码：负数的反码就是对其原码取反，但符号位除外。

补码：负数的补码是在其反码的末位加1。

浮点类型

浮点类型表示有小数部分的数字。浮点类型分为单精度浮点类型（float）和双精度浮点类型（double），取值范围不同。

float              32位

double          64位

默认情况下，小数都被看作double型，若使用float型，须在小数后面添加F或f来声明。

注意：如果声明float型时不加后缀，默认是double型。

字符类型

1.     char型

字符型（char）用于存储单个字符占用16位（两个字节）的存储空间。

注意：char型用单引号声明，双引号声明的是字符串。

Java可以把字符作为整数对待。由于unicode编码采用无符号编码，可以存储65536个字符（0x0000~0xffff），所以Java 中的字符几乎可以处理所有国家的语言文字。若要得到0~65536之间的数代表的unicode表中相应位置上的字符，必须使用char型显示转换。

2.     转义字符

转义字符是一个特殊的字符变量，它以反斜杠“\“开头，后跟一个或多个字符。

将转义字符赋值给字符变量时，与字符常量一样需要使用单引号。

布尔类型

布尔类型又称逻辑类型，通过boolean来定义布尔类型变量，只有ture和false两个值。布尔值不能与整数类型进行转换。通常被用在流程控制中作为判断条件。

变量与常量

在程序执行过程中，其值不能被改变的量称为常量，其值能被改变的量称为变量。

标识符和关键字

1.     标识符

标识符可以简单的理解为一个名字，用来标识类名、变量名、方法名、数组名文件名的有效字符序列。

标识符由字母、数字、下划线（_）、美元符（$）组成，其中数字不能开头。标识符不能是Java关键字和保留字。标识符严格区分大小写。

2.     关键字

关键字是Java赋予特定含义的一些单词。

声明变量

声明变量时可以不赋值，也可以直接赋值。

声明常量

在程序运行时一直不会改变的量称为常量，也成为“final变量“，常量在整个程序中只能被赋值一次。

常量名通常使用大写字母，但这并不是必须的。（约定成俗）

当定义的常量属于“成员变量”时，必须在定义时就设定它的初的值。

变量的有效范围

变量的有效范围是指程序代码能够访问该变量的区域，若超出该区域，则在编译时会出现错误。

在程序中，一般根据变量的“有效范围”将变量分为“成员变量”和“局部变量”。

1、 成员变量

在类中定义的变量称为成员变量，成员变量的作用域是整个类。类的成员变量又分为两种，即静态变量和实例变量。

int x = 45;
static int y = 90;

在成员变量的前面加上static，这样的成员变量称为静态变量。静态变量的有效范围可以跨类，甚至可达到整个应用程序之内。除了可以直接在类内存取，还能直接以“类名.静态变量”的方式在其他类中使用。

2、 局部变量

在类的方法体中定义的变量（方法内部定义，“{”与“}”之间的代码中声明的变量），称为局部变量。

在类的方法中声明的变量，包括方法的参数，都属于局部变量。局部变量只在当前的方法中有效。局部变量的生命周期取决于方法，当方法被调用时，JVM为方法中的局部变量分配内存空间，当该方法的调用结束后，则会释放方法中局部变量占用的内存空间，局部变量也将被销毁。

局部变量可与成员变量的名字相同，此时成员变量将被隐藏，即这个成员变量在这个方法中暂时失效。

static int times = 3;

public static void main(String[] args){
    int times = 4;
    System.out.print("times的值为："+times);
}

运算符

运算符是一些特殊的符号，主要用于数学函数、赋值和逻辑比较方面。Java中提供了丰富的运算符。

赋值运算符

赋值运算符以“=”表示，它是一个二级运算符（对两个操作数做处理）。

int a = 100;

       左边的操作数必须是一个变量，而右边操作数则可以是任何表达式。

int a = 10;
int b = 5;
int c = a + b;

遵循赋值运算符的运算规则，先计算后赋值。如果含有两个以上的“=”，后从最有方开始处理。

算术运算符

Java中的算数运算符主要有加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、取余（%），它们都是二元运算符。

注意：在进行运算时，0不能作为除数。

自增自减运算符

自增自减运算符是单目运算符，可以放在操作元之前，或之后。操作元必须是一个最终整型或浮点型变量。

++a;(--a)//表示在使用a之前，加一
a++;(a--)//表示在使用a之后，加一

比较运算符

比较运算符属于二元运算符，用于程序中的变量间或其他类型间的比较。比较运算符的结果都是boolean型。

逻辑运算符

返回类型为boolean值的表达式，如比较运算符。逻辑运算符的操作元必须是boolean型数据。

除了“！”是一元运算符之外，其他都是二元运算符。

“&&”与“&”都表示逻辑与，那么有什么区别？

       “&&”是逻辑与，又称为短路与，表示当左边的的表达式结果为true时，计算右边的表达式结果，当左边的表达式为false时，右边的表达式不进行计算。

       “&”是逻辑与，又称为非短路与，表示左边的表达式不管为true还是false右边的表达式都进行计算。

位运算符

在Java中存在着这样一类操作符，是针对二进制进行操作的。它们各自是&、|、^、~、>>、<<、>>>几个位操作符。不管是初始值是依照何种进制，都会换算成二进制进行位操作。位运算符除了“按位与”和“按位或”运算符外，其他只能用于处理整数。（位运算的实质都是先将十进制数转化为二进制在进行位运算）。

java中使用补码来表示二进制数，在补码表示中，最高位是符号位：0-正数，1-负数，补码规则为：正数最高位是0，其余的各位表示其数值本身；负数是该数值的绝对值的补码安慰取反+1所得。

eg：1

 对应二进制为：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

按位取反为：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110

+1后为：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

所以-1 的二进制为：1111 1111 1111 11111111 1111 1111

 1111

同理，5的二进制为：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

按位取反为：

1111 1111

 1111 1111 11111111 1111 1010

+1后为：

1111 1111

 1111 1111 11111111 1111 1011

所以-5的二进制为：1111

 1111 1111 11111111 1111 1111 1011

在java中，int类型占32位，有正负之分，正数转化为二进制后，最高位是0.负数转化为二进制后最高位是1，所以，当右移时，高位的补位遵守“正数补0，负数补1”，而无符号右移的话，不论正负，均用0补齐。之所以没有无符号左移，是因为低位都用0补齐。

1. 左移（<<），eg:

 5<<2

首先将5转化为二进制：

0000

 0000 0000 00000000 0000 0000 0101

然后左移两位，低位用0补齐：

0000

 0000 0000 00000000 0000 0001 0100

转化为十进制数：20

 。 所以， 5<<2 = 20。

2. 右移（>>）, eg: 5>>2（原理同左移一样，之一高位的符号位补齐方法）

首先将5转化为二进制：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

然后右移两位，高位用0补齐：

0000 0000

 0000 0000 00000000 0000 0001

转化为十进制数：1 。 所以5>>2

 = 1。

3. 无符号右移（>>>），eg: 5>>3，-5>>3，-5>>>3

5的二进制：

0000

 0000 0000 00000000 0000 0000 0101

右移三位：

0000

 0000 0000 00000000 0000 0000 0000 （值位0）

-5的二进制：

1111

 1111 1111 11111111 1111 1111 1011

右移三位：

1111

 1111 1111 11111111 1111 1111 1111 （负数，高位用1补齐，值为-1）

无符号右移三位：

0001

 1111 1111 11111111 1111 1111 1111 （高位用1补齐，值为536870911）

4. 位与（&）、位或（|）、位异或（^）、位非（~）：

都是先转化为二进制，然后二进制按位进行与、或、异或、非运算。

a. 位与：按位进行与运算（同1为1，否则为0），eg：5&3

5的二进制：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3的二进制：

00000000 0000

 0000 0000 00000000 0011

------------------------------------------------------

按位与运算：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 （值为1）

所以，5&3

 = 1

b. 位或：按位进行或运算（同0为0，否则为1），eg： 5|3

5的二进制：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3的二进制：

00000000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

------------------------------------------------------

按位或运算：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 （值为7）

所以，5|3

 = 7

c.

 位异或：按位异或（同位相同为0，相反为1），eg：5^3

5的二进制：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

3的二进制：

00000000

 0000 0000 00000000 0000 0011

------------------------------------------------------

按位异或运算：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110

 （值为6）

所以，5^3

 = 6

d.

 位非：按位进行非运算，即按位取反，一元操作符。

5的二进制：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0101

位非：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 （值为-6）

所以，~5 = -6。

3的二进制：

00000000 0000 0000 0000 0000 0000 0011

位非：

1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1100 （值为-4）

所以，~3 = -4。

三元运算符

三元运算符又称三目运算符，一般用于逻辑判断。

三元运算符的格式为：

       三元运算符的规则为：若条件式的值为true，则取值1，否则取值2。

   boolean b = 20 < 45 ? true : false;

     运算符的优先级

Java中的表达式就是使用运算符连接起来的符合Java规则的式子。运算符的优先级决定了表达式中运算执行的先后顺序。

• l  增量和减量运算
• l  算术运算
• l  比较运算
• l  逻辑运算
• l  赋值运算

注意：在编写程序时尽量使用括号运算符来限定运算次序，以免产生错误的运算顺序。

数据类型转换

类型转换是将一个值从一个类型更改为另一个类型的过程。如果从低精度数据类型向高精度数据类型转换，则不会溢出；而把高精度数据类型向低精度类型转换则必然会丢失精度。

数据类型转换有两种方式，即隐式类型与显式类型。

隐式类型转换

从低级类型向高级类型的转换，系统将自动执行。这种类型的转换称为隐式类型转换。基本数据类型会涉及数据的转换，不包括逻辑类型和字符类型。按精度从低到高排序：byte<short<int<long<float<double。

显式类型转换

把高精度变量的值赋给低精度的变量时，必须使用显式类型转换（又称强制类型转换）。

语法：(类型名)要转换的值

注意：显式类型转换时可能会出现精度的丢失。

参考文献《Java从入门到精通》

参考文献：https://blog.csdn.net/set_one_name/article/details/76902050