01- Java概述

news2025/1/16 17:44:32

第1章 Java概述

1.1 Java语言发展历史（记关键点）

Java诞生于SUN（Stanford University Network），09年SUN被Oracle（甲骨文）收购。

Java之父是詹姆斯.高斯林(James Gosling)。

1996年发布JDK1.0版。大约26年。

目前最新的版本是Java21。

1.2 Java语言特点（后面需要关注和体会）

（1）优点

  • 面向对象：Java语言支持封装、继承、多态，面向对象编程，让程序更好达到高内聚，低耦合的标准。

  • 支持分布式：Java语言支持Internet应用的开发，在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。Java的RMI（远程方法激活）机制也是开发分布式应用的重要手段。

  • 健壮型：Java的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是Java的明智选择。

  • 安全性高：Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。如：安全防范机制（类ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查。

  • 跨平台性：Java程序（后缀为java的文件）在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为class的文件），然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。

（2）缺点

  • 语法过于复杂，严谨，对程序员的约束比较多，与python和php等相比入门相对较难。但是一旦学会了，就业岗位需求量大，而且薪资待遇节节攀升。

  • 一般适用于大型网站开发，整个架构会比较重，对于初创公司开发和维护人员的成本比较高（即薪资高），选择用Java语言开发网站或应用系统的需要一定的经济实力。

1.3 Java语言跨平台原理

1、Java语言跨平台原理

很多时候，我们写的程序可能要在**多个**操作系统运行，这个时候就要求我们的程序需要在尽可能**不改动**的情况下完实现这个目标。不同的语言实现**跨平台**的方式不同。Java语言实现跨平台是建立在“**虚拟机**”基础之上的。
​
Java设计了一套简洁的虚拟指令集，也就是**字节码**。如果我们想要在一台机器上运行Java程序，只需要将Java程序**编译**成字节码就可以了。**编写**一个将Java程序翻译成Java字节码的**编译器**，比起编写一个将Java程序翻译成x86_64指令集的编译器来说，要简单得多。可是这里产生了一个问题，难道我们的机器可以直接执行字节码这样的虚拟指令集吗？当然是不能的。我们需要针对不同的指令集，开发对应的字节码解释器。这个工作同样比较简单。

Java虚拟机（JVM，Java Virtual Machine）是由软件技术**模拟**出计算机运行的一个**虚拟**的计算机，它负责解释执行字节码指令集。也就是说，只要一台机器可以运行Java的虚拟机，那么就能运行Java语言编写的程序。而不同的平台，需要安装不同的**Java虚拟机程序**。那么我们**编写**完Java程序之后，需要先将.java的源文件**编译**为.class的字节码文件，然后在Java虚拟机中来**执行**这些字节码文件。

Java虚拟机的设计不仅仅解决了Java程序跨平台的问题，同时解决了很多语言的跨平台问题。

  • .NET（C#，VB等语言）也有虚拟机，也能实现跨平台，但是只能在Windows操作系统下安装.NET环境。

  • C++不受虚拟机的限制，但是需要用不同平台的编译器重新编译一次。需要编写n个版本的编译器。

  • Java虚拟机可以配置在MacOS，Windows（PC操作系统）,Linux等上，但是不能配置在WP（Windows Phone），IOS（移动操作系统）上，只能配置在android（移动操作系统）。Java程序可以实现一次编译处处运行。

2、JVM、JRE、JDK的关系

  • JVM（Java Virtual Machine ）：Java虚拟机，是运行所有Java程序的假想计算机，是Java程序的运行环境之一，也是Java 最具吸引力的特性之一。我们编写的Java代码，都运行在JVM 之上。

  • JRE (Java Runtime Environment) ：是Java程序的运行时环境，包含JVM 和运行时所需要的核心类库。

  • JDK (Java Development's Kit)：是Java程序开发工具包，包含JRE 和开发人员使用的工具。

我们想要运行一个已有的Java程序，那么只需安装JRE 即可。

我们想要开发一个全新的Java程序，那么必须安装JDK ，其内部包含JRE。

1.4 Java语言开发环境

1、JDK的下载

  • 下载网址：www.oracle.com

2、JDK的安装

  • 安装步骤：

    • 双击jdk-8u202-windows-x64.exe文件，并单击下一步，如图所示：

    • 取消独立JRE的安装，单击公共JRE前的下拉列表，选择此功能将不可用如图所示：

    • 修改安装路径，单击更改，如图所示：

    • 将安装路径修改为D:\develop\Java\jdk1.8.0_202\，并单击确定，如图所示：

    • 单击下一步，如图所示：

    • 稍后几秒，安装完成，如图所示：

    • 目录结构，如图所示：

3、配置环境变量

为什么配置path？

希望在命令行使用javac.exe等工具时，任意目录下都可以找到这个工具所在的目录。

例如：我们在C:\Users\Irene目录下使用java命令，结果如下：

我们不可能每次使用java.exe，javac.exe等工具的时候都进入到JDK的安装目录下，太麻烦了。我们希望在任意目录下都可以使用JDK的bin目录的开发工具，因此我们需要告诉操作系统去哪里找这些开发工具，这就需要配置path环境变量。

配置 JAVA_HOME+Path

  • 步骤：

    • 打开桌面上的计算机，进入后在左侧找到计算机，单击鼠标右键，选择属性，如图所示：

    • 选择高级系统设置，如图所示：

    • 在高级选项卡，单击环境变量，如图所示：

    • 在系统变量中，单击新建 ，创建新的环境变量，如图所示：

    • 变量名输入JAVA_HOME，变量值输入安装路径 D:\develop\Java\jdk1.8.0_202 ，并单击确定，如图所示：

    • 选中Path 环境变量，双击或者点击编辑 ,如图所示：

    • 点击新建，键入%JAVA_HOME%\bin，最后点击确定 。如图所示：

    • 环境变量配置完成，重新开启DOS命令行，在任意目录下输入javac 命令，运行成功。

1.5 HelloWorld

1.5.1 开发说明

1、程序开发步骤说明

JDK安装完毕，可以开发我们第一个Java程序了。

Java程序开发三步骤：编写、编译、运行。

2、编写Java源程序保存.java源文件

  1. 在电脑中目录新建文本文件，完整的文件名修改为HelloWorld.java，其中文件名为HelloWorld，后缀名必须为.java。

  2. 用vscode文本编辑器打开（虽然是记事本也可以，但是不够没有关键字颜色标识，不利于初学者学习）

  3. 在文件中输入如下代码，并且保存：

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

友情提示：

每个字母和符号必须与示例代码一模一样。

第一个HelloWord 源程序就编写完成了，但是这个文件是程序员编写的，JVM是看不懂的，也就不能运行，因此我们必须将编写好的Java源文件 编译成JVM可以看懂的字节码文件 ，也就是.class文件。

3、编译Java源文件生成.class字节码文件

在DOS命令行中，进入 目录，使用javac 命令进行编译。

方式一：使用文件资源管理器打开目录，然后在地址栏输入cmd。

方式二：在vscode软件的文件菜单-->在集中终端中打开-->命令行

命令：

javac Java源文件名.后缀名

举例：

javac HelloWorld.java

编译成功后，命令行没有任何提示。打开D:\atguigu\javaee\JavaSE20190624\code\day01_code目录，发现产生了一个新的文件 HelloWorld.class，该文件就是编译后的文件，是Java的可运行文件，称为字节码文件，有了字节码文件，就可以运行程序了。

Java源文件的编译工具javac.exe

4、运行Java程序

在DOS命令行中，在字节码文件目录下，使用java 命令进行运行。

命令：

java 主类名

主类是指包含main方法的类，main方法是Java程序的入口：

public static void main(String[] args){
    
}

举例：

java HelloWorld

友情提示：

java HelloWord 不要写 不要写 不要写 .class

Java字节码文件的运行工具：java.exe

1.5.2 常见错误

1、书写错误

  • 单词拼写问题

    • 正确：class 错误：Class

    • 正确：String 错误：string

    • 正确：System 错误：system

    • 正确：main 错误：mian Java语言是一门严格区分大小写的语言 标点符号使用问题

    • 不能用中文符号，英文半角的标点符号（正确）

    • 括号问题，成对出现

2、Java程序的结构与格式

结构：

类{
    方法{
        语句;
    }
}

格式：

（1）每一级缩进一个Tab键

（2）{}的左半部分在行尾，右半部分单独一行，与和它成对的"{"的行首对齐

3、字符编码问题

当cmd命令行窗口的字符编码与.java源文件的字符编码不一致，如何解决？

解决方案一：

在vscode编辑器中，修改源文件的字符编码

解决方案二：

在使用javac命令式，可以指定源文件的字符编码

javac -encoding utf-8 HelloWorld.java
4、大小写问题

（1）源文件名：

在Windows操作系统中.java的源文件名不区分大小写，我们建议大家养成区分大小写的习惯。

（2）字节码文件名与类名

严格区分大小写

（3）代码中

严格区分大小写
5、源文件名与类名一致问题？

（1）源文件名是否必须与类名一致？public呢？

如果这个类不是public，那么源文件名可以和类名不一致。但是不便于代码维护。

如果这个类是public，那么要求源文件名必须与类名一致。否则编译报错。

我们建议大家，不管是否是public，都与源文件名保持一致，而且一个源文件尽量只写一个类，目的是为了好维护。

（2）一个源文件中是否可以有多个类？public呢？

一个源文件中可以有多个类，编译后会生成多个.class字节码文件。

但是一个源文件只能有一个public的类。

（3）main方法必须在public的类中吗？

不是。

但是后面写代码时，基本上main方法（主方法）习惯上都在public类中。

第2章 Java基础语法

2.1 注释

  • 注释：就是对代码的解释和说明。其目的是让人们能够更加轻松地了解代码。为代码添加注释，是十分必须要的，它不影响程序的编译和运行。

  • Java中有单行注释、多行注释和文档注释

    • 单行注释以 //开头，以换行结束，格式如下：

      // 注释内容

    • 多行注释以 /*开头，以*/结束，格式如下：

      /*
    注释内容
 */

    • 文档注释以/**开头，以*/结束，Java特有的注释，结合

      /**
    注释内容
 */
//单行注释
/*
多行注释
*/
/**
文档注释演示
@author Lee
*/
public class Comments{
    
    /**
    Java程序的入口
    @param String[] args main方法的命令参数
    */
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("hello");
    }
}

常见的几个注释：

  • @author 标明开发该类模块的作者，多个作者之间使用,分割

  • @version 标明该类模块的版本

  • @see 参考转向，也就是相关主题

  • @since 从哪个版本开始增加的

  • @param 对方法中某参数的说明，如果没有参数就不能写（后面再学）

  • @return 对方法返回值的说明，如果方法的返回值类型是void就不能写（后面再学）

  • @throws/@exception 对方法可能抛出的异常进行说明 ，如果方法没有用throws显式抛出的异常就不能写（后面再学）

使用javadoc工具可以基于文档注释生成API文档。

用法: javadoc [options] [packagenames] [sourcefiles] [@files]

例如：

javadoc -author -d doc HelloWorld.java

2.2 关键字

关键字：是指在程序中，Java已经定义好的单词，具有特殊含义。

  • HelloWorld案例中，出现的关键字有 public 、class 、 static 、 void 等，这些单词已经被Java定义好

  • 关键字的特点：全部都是小写字母。

  • 关键字比较多，不需要死记硬背，学到哪里记到哪里即可。

关键字一共50个，其中const和goto是保留字。

true,false,null看起来像关键字，但从技术角度，它们是特殊的布尔值和空值。

2.3 标识符

简单的说，凡是程序员自己命名的部分都可以称为标识符。

即给类、变量、方法、包等命名的字符序列，称为标识符。

1、标识符的命名规则（必须遵守的硬性规则）

（1）Java的标识符只能使用26个英文字母大小写，0-9的数字，下划线_，美元符号$

（2）不能使用Java的关键字（包含保留字）和特殊值

（3）数字不能开头

（4）不能包含空格

（5）严格区分大小写

2、标识符的命名规范（建议遵守的软性规则，否则容易被鄙视和淘汰）

（1）见名知意

（2）类名、接口名等：每个单词的首字母都大写，形式：XxxYyyZzz，

例如：HelloWorld，String，System等

（3）变量、方法名等：从第二个单词开始首字母大写，其余字母小写，形式：xxxYyyZzz，

例如：age,name,bookName,main

（4）包名等：每一个单词都小写，单词之间使用点.分割，形式：xxx.yyy.zzz，

例如：java.lang

（5）常量名等：每一个单词都大写，单词之间使用下划线_分割，形式：XXX_YYY_ZZZ，

例如：MAX_VALUE,PI

更多细节详见《Java开发手册（泰山版）》

2.4 初识数据类型

Java的数据类型分为两大类：

  • 基本数据类型：包括 整数、浮点数、字符、布尔。

  • 引用数据类型：包括数组、 类、接口、枚举、注解。

2.5 常量值

  • 常量值：在程序执行的过程中，其值不可以发生改变

  • 常量值的分类：

    类型举例
    整数常量值12，-23, 1567844444557L
    浮点常量值12.34F，12.34
    字符常量值‘a’，'0'，‘尚’
    布尔常量值true，false
    字符串常量值”HelloWorld“

  • 整数常量值，超过int范围的必须加L或l（小写L）

  • 小数常量值，无论多少，不加F，就是double类型。要表示float类型，必须加F或f

  • char常量值，必须使用单引号

  • String字符串常量值，必须使用双引号

/*
常量值：
	代码里面写死的，固定不变的。
	一目了然的值。
整数常量值：1	 或 1L
小数常量值：1.5	或 1.5F
单字符常量值：'a'
布尔型常量值：true,false
字符串常量值："hello"
*/
public class ConstantValue{
	public static void main(String[] args){
		System.out.println(1);//识别为int
		System.out.println(1L);//识别为long，数字后面加L或l
		System.out.println(1.5);//识别为double
		System.out.println(1.5F);//识别为float类型，数字后面加F或f
		System.out.println('a');//识别为char类型，单引号
		System.out.println(true);//识别为boolean类型
		System.out.println(false);//识别为boolean类型
		System.out.println("helloworld");//识别为String类型，双引号
		System.out.println("1");//识别为String类型，双引号
		
	}
}

2.6 变量

2.6.1 变量的概念

变量：在程序执行的过程中，其值可以发生改变的量

变量的作用：用来存储数据，代表内存的一块存储区域，这块内存中的值是可以改变的。

2.6.2 变量的声明

数据类型  变量名;
例如：
//存储一个整数类型的年龄
int age; 

//存储一个小数类型的体重
double weight;

//存储一个单字符类型的性别 
char gender;

//存储一个布尔类型的婚姻状态
boolean marry;

//存储一个字符串类型的姓名
String name;

//声明多个同类型的变量
int a,b,c; //表示a,b,c三个变量都是int类型。

注意：变量的数据类型可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型。

2.6.3 变量的赋值

给变量赋值，就是把“值”存到该变量代表的内存空间中。

1、变量赋值的语法格式

变量名 = 值;

  • 给变量赋值，变量名必须在=左边，值必须在=右边

  • 给变量赋的值类型必须与变量声明的类型一致或兼容（<=）

2、可以使用合适类型的常量值给变量赋值

int age = 40;
double weight = 126.4;
char gender = '女';
boolean marry = true;
String name = "小明";

long类型：如果赋值的常量整数超过int范围，那么需要在数字后面加L。

float类型：如果赋值为常量小数，那么需要在小数后面加F。

char类型：使用单引号''

String类型：使用双引号""

3、可以使用其他变量或者表达式给变量赋值

int m = 1;
int n = m;
        
int x = 1;
int y = 2;
int z = 2 * x + y;

2.6.4 变量值的输出

//输出变量的值
System.out.println(age);
​
//输出变量的值
System.out.println("年龄：" + age);
System.out.println("age：" + age);
System.out.println("name" + name + ",age = " + age + "，gender = " + gender + ",weight = " + weight + ",marry = " + marry);

如果()中有多项内容，那么必须使用 + 连接起来

如果某些内容想要原样输出，就用""引起来，而要输出变量中的内容，则不要把变量名用""引起来

2.6.5 变量可以反复赋值

  • 变量的第一次赋值称为初始化；

  • 变量的再赋值称为修改变量的值；

//先声明，后初始化
char gender;
gender = '女';
​
//声明的同时初始化
int age = 18;
System.out.println("age = " + age);///age = 18
​
//给变量重新赋值，修改age变量的值
age = 19;
System.out.println("age = " + age);//age = 19

2.6.6 变量的三要素

1、数据类型

  • 变量的数据类型决定了在内存中开辟多大空间

  • 变量的数据类型也决定了该变量可以存什么值

2、变量名

  • 见名知意非常重要

  • 给这块内存区域赋值，例如：我们现在在”XX科技园“，我们住的校区叫做”新芒果春天“

3、值

  • 基本数据类型的变量：存储数据值

  • 引用数据类型的变量：存储地址值，即对象的首地址。例如：String类型的变量存储的是字符串对象的首地址（关于对象后面章节再详细讲解）

2.6.7 变量的使用应该注意什么？

1、先声明后使用

如果没有声明，会报“找不到符号”错误

2、在使用之前必须初始化

如果没有初始化，会报“未初始化”错误

3、变量有作用域

如果超过作用域，也会报“找不到符号”错误

4、在同一个作用域中不能重名

5、变量值的类型必须与变量声明的类型一致或兼容（<=）

一致：一样
int age = 18;  18是int类型的常量值，age也是int类型
int = int
    
兼容：可以装的下，=右边的值要 小于等于 =左边的变量类型
long bigNum =18; 18是int类型的常量值，bigNum是long类型
int < long
​
int age = 18L; 错误  18L是long类型的常量值，age是int类型
long > int

2.6.8 练习

public class MyInfo{
    public static void main(String[] args){
        //存储姓名用String类型
        //=左边是变量名，右边是常量值，给变量赋值
        String name = "好谷";
    
        System.out.println("name");//原样显示字符串常量值"name"
        System.out.println(name);//把变量name中的值输出
        
        int age = 40;
        char gender = '女';
        double weight = 148.5;
        boolean marry = true;
        System.out.println(age);
        System.out.println(gender);
        System.out.println(weight);
        System.out.println(marry);
        
        System.out.println("----------------");
        // + 表示拼接，把"姓名："字符串常量 和name字符串变量的值，拼接起来，构成一个字符串值
        System.out.println("姓名：" + name);
        System.out.println("name=" + name);
        //System.out.println("姓名：",name);//错误
        
        System.out.println("----------------");
        System.out.println("name" + name + ",age = " + age + "，gender = " + gender + ",weight = " + weight + ",marry = " + marry);
        
    }
}

2.7 最终变量/常量（final）

最终变量习惯上也称为常量，因为它是通过在声明变量的数据类型前面加final的方式实现的，所以叫最终变量。加final修饰后，这个变量的值就不能修改了，一开始赋值多少，就是多少，所以此时的变量名通常称为常量名。常量名通常所有字母都大写，每一个单词之间使用下划线分割，从命名上和变量名区分开来。

这样做的好处，就是可以见名知意，便于维护。

public class FinalVariableDemo {
    public static void main(String[] args){
        //定义常量
        final int FULL_MARK = 100;//满分
       // FULL_MARK = 150;//错误，final修饰的变量，是常量，不能重新赋值
        
        //输出常量值
        System.out.println("满分：" + FULL_MARK);
        
        //小好的成绩比满分少1分
        int hao = FULL_MARK - 1;
        //小谷得了满分
        int gu = FULL_MARK;
        //小李得了一半分
        int lee = FULL_MARK/2;
        
        //输出变量值
        System.out.println("小好成绩：" + hao);
        System.out.println("小古成绩：" + gu);
        System.out.println("小李成绩：" + lee);
    }
}

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非常实用的区间预测！基于QR-BiGRU的时间序列分位数区间预测程序，电池寿命、轴承寿命、负荷预测、光伏、风速、电价、碳价预测

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适用平台&#xff1a;Matlab2022版及以上 本程序参考中文EI期刊《电工技术学报》2024年1月30日网络首发文献&#xff1a;《基于QR-BiGRU神经网络与区间抗差增广状态估计的线路参数区间追踪估计》&#xff0c;提出基于QR-BiGRU双向门控循环单元网络的时间序列分位数区间预测程序…
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解读 PICO 全新无灯环手柄背后的技术突破

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从上世纪70年代的雅达利游戏机开始到后来的PS&#xff0c;Xbox和Switch等&#xff0c;按钮式控制器一直是团队输入的主要方式&#xff0c;并将继续在相当长的时间里继续作为重要的交互方式。这种控制器同样在新兴的XR系统中扮演着关键的角色&#xff0c;通过熟悉的按钮布局和物…
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Scala--01--简介、环境搭建

Scala--01--简介、环境搭建

提示&#xff1a;文章写完后&#xff0c;目录可以自动生成&#xff0c;如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 1. Scala简介1.1 Scala是什么&#xff1f;官网&#xff1a; [https://scala-lang.org/](https://scala-lang.org/)官方文档&#xff1a; [https://docs.scala-lang.…
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Unity中的网格创建和曲线变形

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Unity中的网格创建和曲线变形 3D贝塞尔曲线变形贝塞尔曲线基础线性公式二次方公式三次方公式 Unity 实现3D贝塞尔曲线变形准备工作脚本概述变量定义 变量解析函数解析 获取所有子节点GetAllChildren 获取所有子节点UpdateBezierBend 控制点更新CalculateBezier Bezier 曲线公式…
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解锁基于LLMS的咒语：通过上下文学习重新思考对齐

解锁基于LLMS的咒语：通过上下文学习重新思考对齐

一、写作动机&#xff1a; 最近的一项研究&#xff0c;LIMA&#xff0c;表明仅使用1K个示例进行SFT也可以实现显著的对齐性能&#xff0c;这表明对齐微调的效果可能是“表面的”。&#xff08;知识和推理能力来源于预训练&#xff0c;而不是必须通过对齐微调获得的。&#xff…
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掌握未来数据管理：Tidb数据库学习网站全攻略！

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介绍&#xff1a;TiDB是一个开源的分布式关系型数据库&#xff0c;由PingCAP公司设计和研发。以下是对TiDB的详细介绍&#xff1a; HTAP支持&#xff1a;TiDB能够同时处理在线事务处理&#xff08;OLTP&#xff09;和在线分析处理&#xff08;OLAP&#xff09;&#xff0c;这使…
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50、东北大学、阿尔伯塔大学：Hi-GCN从2个层次角度进行图学习，用来诊断脑部疾病[你这和MVS-GCN套娃呢？]

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本文由东北大学医学图像智能计算教育部重点实验室&#xff0c;加拿大阿尔伯塔大学于2020年10.24日发表于<Computers in Biology and Medicine> JCR\IF: Q1\7.7 Abstract&#xff1a; 目的:近年来&#xff0c;脑连接网络已被用于神经系统疾病的分类&#xff0c;如自闭症…
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