Java面向对象

基本类型包装类

包装类介绍

Java提供的基本类型包装类，使得Java能够更好的体现面向对象的思想，同时也使得基本类型能够支持对象操作

包装类实际上就是将我们的基本数据类型，封装成一个类（运用了封装的思想）

自动装箱/拆箱：

Integer i = 10;
    int a = i;

本质上就是：

Integer i =  Integer.valueOf(10);//自动装箱
    int a = i.intValue();  //自动拆箱

包装类对象比较：

public static void main(String[] args) {
    Integer a = new Integer(10);
    Integer b = new Integer(10);
    System.out.println(a == b);    //虽然a和b的值相同，但是并不是同一个对象，所以说==判断为假
}

public static void main(String[] args) {
    Integer a = 10, b = 10;
    System.out.println(a == b);//true
}

通过自动装箱转换的Integer对象，如果值相同，得到的会是同一个对象：IntegerCache会默认缓存-128~127之间的所有值，将这些值提前做成包装类放在数组中存放，这是为了提升效率，因为小的数使用频率非常高，有些时候并不需要创建那么多对象，创建对象越多，内存也会消耗更多。同样的，Long、Short、Byte类型的包装类也有类似的机制。

字符串常用方法：

Integer i = Integer.valueOf("5555");//字符串转Integer
Integer i = Integer.decode("0xA6");//十六进制和八进制的字符串进行解码
 System.out.println(Integer.toHexString(166));//十进制的整数转换为8进制

特殊包装类

用于计算超大数字的BigInteger

BigInteger i = BigInteger.valueOf(Long.MAX_VALUE);
i = i.multiply(BigInteger.valueOf(Long.MAX_VALUE));   //即使是long的最大值乘以long的最大值，也能给你算出来
i = i.pow(100);   //long的最大值来个100次方吧
i = i.divide(BigDecimal.valueOf(3), 100, RoundingMode.CEILING);
//计算10/3的结果，精确到小数点后100位
//RoundingMode是舍入模式，就是精确到最后一位时，该怎么处理，这里CEILING表示向上取整

数组

一维数组

数组是相同类型数据的有序集合，数组可以代表任何相同类型的一组内容（包括引用类型和基本类型）其中存放的每一个数据称为数组的一个元素

数组类型比较特殊，它本身也是类，但是编程不可见（底层C++写的，在运行时动态创建）即使是基本类型的数组，也是以对象的形式存在的，并不是基本数据类型。

public static void main(String[] args) {
    int[] array = new int[10];   //在创建数组时，需要指定数组长度，也就是可以容纳多个int变量的值
  	Object obj = array;   //因为同样是类，肯定是继承自Object的，所以说可以直接向上转型
}

数组每个位置上都有默认值，如果是引用类型，就是null，如果是基本数据类型，就是0，或者是false

数组的下标是从0开始的，不是从1开始的

int[] array = new int[10];
array[0] = 888;   //就像使用变量一样，是可以放在赋值运算符左边的，我们可以直接给对应下标位置的元素赋值

数组本身也是一个对象，数组对象也是具有属性的

int[] array = new int[10];
System.out.println("当前数组长度为："+array.length);   //length属性是int类型的值，表示当前数组长度，长度是在一开始创建数组的时候就确定好的

由于基本数据类型和引用类型不同，所以说int类型的数组时不能被Object类型的数组变量接收的；如果是引用类型的话，是可以的

String[] arr = new String[10];
Object[] array = arr;    //数组同样支持向上转型	
Object[] arr = new Object[10];
String[] array = (String[]) arr;   //也支持向下转型

可变长参数

可变长参数本质就是一个数组：

public void test(String... strings){   //strings这个变量就是一个String[]类型的
    for (String string : strings) {
        System.out.println(string);   //遍历打印数组中每一个元素
    }
}

字符串

String类

每个用双引号括起来的字符串，都是String类型的一个实例对象

String str = "Hello World!";
String str = new String("Hello World!");  //这种方式就是创建一个新的对象

直接使用双引号创建的字符串，如果内容相同，为了优化效率，那么始终都是同一个对象：

String str1 = "Hello World";
String str2 = "Hello World";
System.out.println(str1 == str2);

如果我们使用构造方法主动创建两个新的对象，那么就是不同的对象了：

String str1 = new String("Hello World");
String str2 = new String("Hello World");
System.out.println(str1 == str2);

String常用方法：

System.out.println(str.length());   //length方法可以求字符串长度，这个长度是字符的数量
//双引号括起来的字符串本身就是一个实例对象
System.out.println("Hello World".length());   //虽然看起来挺奇怪的，但是确实支持这种写法
String sub = str.substring(0, 3);   //分割字符串，并返回一个新的子串对象
String[] strings = str.split(" ");   //使用split方法进行字符串分割，比如这里就是通过空格分隔，得到一个字符串数组
char[] chars = str.toCharArray();  //字符数组和字符串之间转换
char[] chars = new char[]{'奥', '利', '给'};
String str = new String(chars);

StringBuilder

StringBuilder类型，实际上是专门用于构造字符串的，我们可以使用它来对字符串进行拼接、裁剪等操作，弥补了字符串不能修改的不足：

StringBuilder builder = new StringBuilder();   //一开始创建时，内部什么都没有
builder.append("AAA");   //我们可以使用append方法来讲字符串拼接到后面
builder.append("BBB");
System.out.println(builder.toString());   //当我们字符串编辑完成之后，就可以使用toString转换为字符串了
builder.delete(2, 4);   //删除2到4这个范围内的字符

正则表达式

正则表达式(regular expression)描述了一种字符串匹配的模式（pattern），可以用来检查一个串是否含有某种子串、将匹配的子串替换或者从某个串中取出符合某个条件的子串等

限定符表如下：

字符	描述
*	匹配前面的子表达式零次或多次。例如，zo* 能匹配 “z” 以及 “zoo”。***** 等价于 {0,}。
+	匹配前面的子表达式一次或多次。例如，zo+ 能匹配 “zo” 以及 "zoo"，但不能匹配 “z”。+ 等价于 {1,}。
?	匹配前面的子表达式零次或一次。例如，do(es)? 可以匹配 “do” 、 “does”、 “doxy” 中的 “do” 。? 等价于 {0,1}。
{n}	n 是一个非负整数。匹配确定的 n 次。例如，o{2} 不能匹配 “Bob” 中的 o，但是能匹配 “food” 中的两个 o。
{n,}	n 是一个非负整数。至少匹配n 次。例如，o{2,} 不能匹配 “Bob” 中的 o，但能匹配 “foooood” 中的所有 o。o{1,} 等价于 o+。o{0,} 则等价于 o*。
{n,m}	m 和 n 均为非负整数，其中 n <= m。最少匹配 n 次且最多匹配 m 次。例如，o{1,3} 将匹配 “fooooood” 中的前三个 o。o{0,1} 等价于 o?。请注意在逗号和两个数之间不能有空格。

多种字符匹配：

字符	描述
[ABC]	匹配 […] 中的所有字符，例如 [aeiou] 匹配字符串 “google runoob taobao” 中所有的 e o u a 字母。
[^ABC]	匹配除了 […] 中字符的所有字符，例如 [^aeiou] 匹配字符串 “google runoob taobao” 中除了 e o u a 字母的所有字母。
[A-Z]	[A-Z] 表示一个区间，匹配所有大写字母，[a-z] 表示所有小写字母。
.	匹配除换行符（\n、\r）之外的任何单个字符，相等于 [^\n\r]
[\s\S]	匹配所有。\s 是匹配所有空白符，包括换行，\S 非空白符，不包括换行。
\w	匹配字母、数字、下划线。等价于 [A-Za-z0-9_]

内部类

成员内部类

成员内部类和成员方法、成员变量一样，是对象所有的，而不是类所有的

成员内部类也可以使用访问权限控制

public class Test {
    public class Inner {   //内部类也是类，所以说里面也可以有成员变量、方法等，甚至还可以继续套娃一个成员内部类
        public void test(){
            System.out.println("我是成员内部类！");
        }
    }
}
public static void main(String[] args) {
    Test test = new Test();
    Test.Inner inner = test.new Inner();
    inner.test();
}

在成员内部类中，是可以访问到外层的变量的：

public class Test {
    private final String name;
    
    public Test(String name){
        this.name = name;
    }
    public class Inner {
        public void test(){
            System.out.println("我是成员内部类："+name);
         		//成员内部类可以访问到外部的成员变量
          	//因为成员内部类本身就是某个对象所有的，每个对象都有这样的一个类定义，这里的name是其所依附对象的
        }
    }
}

静态内部类

静态内部类就像静态方法和静态变量一样，是属于类的

不需要依附任何对象，我们可以直接创建静态内部类的对象

静态内部类由于是静态的，所以相对外部来说，整个内部类中都处于静态上下文（注意只是相当于外部来说）是无法访问到外部类的非静态内容的

public class Test {
    private final String name;

    public Test(String name){
        this.name = name;
    }

    public static class Inner {
        public void test(){
            System.out.println("我是静态内部类！");
        }
    }
}

局部内部类

局部内部类就像局部变量一样，可以在方法中定义。

既然是在方法中声明的类，那作用范围也就只能在方法中了。

public class Test {
    public void hello(){
        class Inner{   //局部内部类跟局部变量一样，先声明后使用
            public void test(){
                System.out.println("我是局部内部类");
            }
        }
        
        Inner inner = new Inner();   //局部内部类直接使用类名就行
        inner.test();
    }
}

匿名内部类

匿名内部类是我们使用频率非常高的一种内部类，它是局部内部类的简化版。

在抽象类和接口中都会含有某些抽象方法需要子类去实现，不能直接通过new的方式去创建一个抽象类或是接口对象，但是我们可以使用匿名内部类。

在方法中使用匿名内部类，将其中的抽象方法实现，并直接创建实例对象。

public static void main(String[] args) {
    Student student = new Student() {   //在new的时候，后面加上花括号，把未实现的方法实现了
        @Override
        public void test() {
            System.out.println("我是匿名内部类的实现!");
        }
    };
    student.test();
}

匿名内部类中同样可以使用类中的属性（因为它本质上就相当于是对应类型的子类）

接口也可以通过这种匿名内部类的形式，直接创建一个匿名的接口实现类

public static void main(String[] args) {
    Study study = new Study() {
        @Override
        public void study() {
            System.out.println("我是学习方法！");
        }
    };
    study.study();
}

Lambda表达式

如果一个接口中有且只有一个待实现的抽象方法，那么我们可以将匿名内部类简写为Lambda表达式

public static void main(String[] args) {
    Study study = () -> System.out.println("我是学习方法！");   //是不是感觉非常简洁！
  	study.study();
}

Lambda表达式的具体规范：

• 标准格式为：([参数类型 参数名称,]...) ‐> { 代码语句，包括返回值 }
• 和匿名内部类不同，Lambda仅支持接口，不支持抽象类
• 接口内部必须有且仅有一个抽象方法（可以有多个方法，但是必须保证其他方法有默认实现，必须留一个抽象方法出来）

方法引用

方法引用就是将一个已实现的方法，直接作为接口中抽象方法的实现（当然前提是方法定义得一样才行）

public interface Study {
    int sum(int a, int b);   //待实现的求和方法
}
public static void main(String[] args) {
    Study study = (a, b) -> a + b;
}

Integer.sum的参数和返回值，跟我们在Study中定义的完全一样，所以说我们可以直接使用方法引用：

public static void main(String[] args) {
    Study study = Integer::sum;    //使用双冒号来进行方法引用，静态方法使用 类名::方法名 的形式
    System.out.println(study.sum(10, 20));
}

如果是普通从成员方法，我们同样需要使用对象来进行方法引用：

public static void main(String[] args) {
    Main main = new Main();
    Study study = main::lbwnb;   //成员方法因为需要具体对象使用，所以说只能使用 对象::方法名 的形式
}

public String lbwnb(){
    return "卡布奇诺今犹在，不见当年倒茶人。";
}

public static void main(String[] args) {
    Study study = String::new;    //没错，构造方法也可以被引用，使用new表示
}

异常机制

程序运行出现我们没有考虑到的情况时，就有可能出现异常或是错误

异常的类型

每一个异常也是一个类，他们都继承自Exception类

异常类型本质依然类的对象，但是异常类型支持在程序运行出现问题时抛出也可以提前声明，告知使用者需要处理可能会出现的异常

运行时异常：在编译阶段无法感知代码是否会出现问题，只有在运行的时候才知道会不会出错

编译时异常：编译时异常明确指出可能会出现的异常，在编译阶段就需要进行处理（捕获异常）必须要考虑到出现异常的情况

还有一种类型是错误，错误比异常更严重：比如OutOfMemoryError就是内存溢出错误

自定义异常

异常其实就两大类，一个是编译时异常，一个是运行时异常

编译时异常只需要继承Exception就行了

运行时异常只需要继承RuntimeException就行了

还有一种类型是Error，它是所有错误的父类，同样是继承自Throwable的

抛出异常

手动抛出一个异常来终止程序继续运行下去，同时告知上一级方法执行出现了问题

public static int test(int a, int b) {
    if(b == 0)
        throw new RuntimeException("被除数不能为0");  //使用throw关键字来抛出异常
    return a / b;
}

异常对象携带了我们抛出异常时的一些信息，比如是因为什么原因导致的异常，在RuntimeException的构造方法中我们可以写入原因

如果我们在方法中抛出了一个非运行时异常，那么必须告知函数的调用方我们会抛出某个异常，函数调用方必须要对抛出的这个异常进行对应的处理才可以

异常的处理

出现异常时默认会交给JVM来处理，JVM发现任何异常都会立即终止程序运行，并在控制台打印栈追踪信息

己处理出现的问题，让程序继续运行下去，就需要对异常进行捕获

将代码编写到try语句块中，只要是在这个范围内发生的异常，都可以被捕获，使用catch关键字对指定的异常进行捕获

catch中捕获的类型只能是Throwable的子类，也就是说要么是抛出的异常，要么是错误，不能是其他的任何类型

public static void main(String[] args) {
    try {    //使用try-catch语句进行异常捕获
        Object object = null;
        object.toString();
    } catch (NullPointerException e){   //因为异常本身也是一个对象，catch中实际上就是用一个局部变量去接收异常

    }
    System.out.println("程序继续正常运行！");
}

如果某个方法明确指出会抛出哪些异常，除非抛出的异常是一个运行时异常，否则我们必须要使用try-catch语句块进行异常的捕获，不然就无法通过编译

如果我们确实不想在当前这个方法中进行处理，那么我们可以抛给上一级

public static void main(String[] args) throws IOException {  //继续编写throws往上一级抛
    test(10);
}
private static void test(int a) throws IOException {
    throw new IOException();
}

如果已经是主方法了，那么就相当于到顶层了，此时发生异常再往上抛出的话，就会直接交给JVM进行处理，默认会让整个程序终止并打印栈追踪信息。

当代码可能出现多种类型的异常时，我们希望能够分不同情况处理不同类型的异常，就可以使用多重异常捕获：

try {
  //....
} catch (RuntimeException e){  //父类型在前，会将子类的也捕获

} catch (NullPointerException e) {   //永远都不会被捕获

} catch (IndexOutOfBoundsException e){   //永远都不会被捕获

}

程序运行时，无论是否出现异常，都会在最后执行任务，可以交给finally语句块来处理：

try {
    //....
}catch (Exception e){
            
}finally {
  	System.out.println("lbwnb");   //无论是否出现异常，都会在最后执行
}

try语句块至少要配合catch或finally中的一个

断言表达式

可以使用断言表达式来对某些东西进行判断，如果判断失败会抛出错误，只不过默认情况下没有开启断言，我们需要在虚拟机参数中手动开启一下：

断言表达式需要使用到assert关键字，如果assert后面的表达式判断结果为false，将抛出AssertionError错误。

可以在表达式的后面添加错误信息：

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    assert a > 10 : "我是自定义的错误信息";
}

常用工具类介绍

数学工具类

public static void main(String[] args) {
  	//Math也是java.lang包下的类，所以说默认就可以直接使用
    System.out.println(Math.pow(5, 3));   //我们可以使用pow方法直接计算a的b次方
  
  	Math.abs(-1);    //abs方法可以求绝对值
  	Math.max(19, 20);    //快速取最大值
  	Math.min(2, 4);   //快速取最小值
  	Math.sqrt(9);    //求一个数的算术平方根
    Math.sin(Math.PI / 2);     //求π/2的正弦值，这里我们可以使用预置的PI进行计算
    Math.cos(Math.PI);       //求π的余弦值
    Math.tan(Math.PI / 4);    //求π/4的正切值

    Math.asin(1);     //三角函数的反函数也是有的，这里是求arcsin1的值
    Math.acos(1);
    Math.atan(0);
    Math.log(Math.E);    //e为底的对数函数，其实就是ln，我们可以直接使用Math中定义好的e
    Math.log10(100);     //10为底的对数函数
    //利用换底公式，我们可以弄出来任何我们想求的对数函数
    double a = Math.log(4) / Math.log(2);   //这里是求以2为底4的对数，log(2)4 = ln4 / ln2
   	ath.ceil(4.5);    //通过使用ceil来向上取整
    Math.floor(5.6);   //通过使用floor来向下取整
}

随机数的生成：

public static void main(String[] args) {
    Random random = new Random();   //创建Random对象
    for (int i = 0; i < 30; i++) {
        System.out.print(random.nextInt(100)+" ");  //nextInt方法可以指定创建0 - x之内的随机数
    }
}

数组工具类

打印数组，可以直接通过toString方法转换字符串：

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[]{1, 4, 5, 8, 2, 0, 9, 7, 3, 6};
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

支持将数组进行排序：

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[]{1, 4, 5, 8, 2, 0, 9, 7, 3, 6};
    Arrays.sort(arr);    //可以对数组进行排序，将所有的元素按照从小到大的顺序排放
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

数组中的内容也可以快速进行填充：

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[10];
    Arrays.fill(arr, 66);
    System.out.println(Arrays.toString(arr));
}

快速地对一个数组进行拷贝：

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
    int[] target = Arrays.copyOfRange(arr, 3, 5);   //也可以只拷贝某个范围内的内容
    System.out.println(Arrays.toString(target));
    System.out.println(arr == target);
}

将一个数组中的内容拷贝到其他数组中：

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
    int[] target = new int[10];
    System.arraycopy(arr, 0, target, 0, 5);   //使用System.arraycopy进行搬运
    System.out.println(Arrays.toString(target));
}

有序的数可以使用二分搜索：

public static void main(String[] args) {
    int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
    System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 5));   //二分搜索仅适用于有序数组
}

多维数组打印：

public static void main(String[] args) {
    int[][] array = new int[][]{{2, 8, 4, 1}, {9, 2, 0, 3}};
    System.out.println(Arrays.deepToString(array));    //deepToString方法可以对多维数组进行打印
}

Arrays也为一维数组和多维数组提供了相等判断的方法：

public static void main(String[] args) {
    int[][] a = new int[][]{{2, 8, 4, 1}, {9, 2, 0, 3}};
    int[][] b = new int[][]{{2, 8, 4, 1}, {9, 2, 0, 3}};
    System.out.println(Arrays.equals(a, b));   //equals仅适用于一维数组
    System.out.println(Arrays.deepEquals(a, b));   //对于多维数组，需要使用deepEquals来进行深层次判断
}

binarySearch(arr, 5)); //二分搜索仅适用于有序数组
}

多维数组打印：

~~~java
public static void main(String[] args) {
    int[][] array = new int[][]{{2, 8, 4, 1}, {9, 2, 0, 3}};
    System.out.println(Arrays.deepToString(array));    //deepToString方法可以对多维数组进行打印
}

Arrays也为一维数组和多维数组提供了相等判断的方法：

public static void main(String[] args) {
    int[][] a = new int[][]{{2, 8, 4, 1}, {9, 2, 0, 3}};
    int[][] b = new int[][]{{2, 8, 4, 1}, {9, 2, 0, 3}};
    System.out.println(Arrays.equals(a, b));   //equals仅适用于一维数组
    System.out.println(Arrays.deepEquals(a, b));   //对于多维数组，需要使用deepEquals来进行深层次判断
}