Java SE 总结

Java SE（Standard Edition）是Java编程语言的标准版本，提供了基础的编程环境和API，适用于开发和运行Java应用程序。下面是Java SE的几个重要方面的知识回顾与总结。

1. Java环境基础

具体可参考这里对三者的介绍传送门

1.1 JVM, JRE 和 JDK

JVM（Java Virtual Machine）: 是 Java 虚拟机，负责执行 Java 字节码。JVM 提供了平台无关性，使得 Java 程序可以在不同操作系统上运行。

JRE（Java Runtime Environment）: 是 Java 运行时环境，包括 JVM 和 Java 类库。JRE 是执行 Java 程序所需的基本软件包。

JDK（Java Development Kit）: 是 Java 开发工具包，包含 JRE 和开发工具（如编译器 javac、Java 文档生成工具 javadoc 等）。用于开发和编译 Java 程序。

1.2 编译原理

Java 源代码文件（.java）通过 JDK 中的编译器转换为字节码文件（.class）。这个过程使用 JIT（即时编译器）在 JVM 中将字节码转换为机器码，以实现跨平台运行。

// 示例代码：编写 Java 程序
public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}
// 编译命令：javac HelloWorld.java
// 运行命令：java HelloWorld

2. 运算符

具体可以参考这篇传送门

Java 包含多种运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等。例如：

算术运算符: +, -, *, /, %
关系运算符: ==, !=, >, <, >=, <=
逻辑运算符: &&, ||, !
位运算符：& | ^ ~ >> << >>>

byte byteValue = 100;           // 1字节
short shortValue = 10000;      // 2字节
int intValue = 100000;         // 4字节
long longValue = 100000L;      // 8字节
float floatValue = 10.5f;      // 4字节
double doubleValue = 20.99;    // 8字节
char charValue = 'A';          // 2字节
boolean booleanValue = true;    // 1字节

int a = 5;  // 二进制：0101
int b = 3;  // 二进制：0011
System.out.println(a & b); // 输出 1  (二进制：0001)
System.out.println(a | b); // 输出 7  (二进制：0111)
System.out.println(a ^ b); // 输出 6  (二进制：0110)
System.out.println(~a);     // 输出 -6 (二进制：...11111010)
System.out.println(a << 1); // 输出 10  (二进制：1010)
System.out.println(a >> 1); // 输出 2   (二进制：0010)

3. 面向对象

3.1 三大特性

封装: 将数据和方法包装在类中，通过访问控制符控制访问权限。

继承: 子类继承父类的属性和方法。

多态: 允许对象以多种形式存在，通常通过方法重载和重写实现。

示例代码：

class Animal {
    void sound() {
        System.out.println("Animal sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    void sound() {
        System.out.println("Bark");
    }
}

3.2 重写和重载的区别

重写: 子类对父类方法的实现进行修改，方法名、参数列表相同。

重载: 同一个类中，方法名相同但参数列表不同。

示例代码：

class MathUtil {
    // 方法重载
    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
}

3.3 抽象类与接口

抽象类: 使用 abstract 关键字声明，不能实例化，可以包含抽象方法和实现的方法。

接口: 通过 interface 关键字声明，完全抽象，不能包含实现的方法（Java 8 之后可以包含默认方法）。

示例代码:

abstract class Shape {
    abstract void draw();
}

interface Drawable {
    void draw();
}

3.4 访问控制符的区别

public: 公开，任何类都可以访问。
protected: 保护，仅限同一包和子类访问。
default: 默认，仅限同一包访问。
private: 私有，仅限类内部访问。

4. 集合框架

可以参考这里传送门

Java 集合框架提供了多种数据结构的实现，主要包括：

List: 有序可重复集合，如 ArrayList 和 LinkedList。
Set: 无序不可重复集合，如 HashSet 和 TreeSet。
Map: 键值对集合，如 HashMap 和 TreeMap。
Stack:栈（后进先出）
Queue：队列（先进先出）

4.1 继承关系

Collection 接口是所有集合的根接口。
List 和 Set 继承自 Collection。
Map 和 Collection 平行存在。

4.2 equals 与 == 的区别

== 比较的是对象的引用（内存地址）。
equals() 方法比较的是对象的内容。

示例代码：

String str1 = new String("Java");
String str2 = new String("Java");

System.out.println(str1 == str2); // false
System.out.println(str1.equals(str2)); // true

4.3 hashCode 的作用

可以参考这里传送门

hashCode() 方法返回对象的哈希码，用于哈希表中存储和查找对象。

5. IO流框架

Java IO流用于数据的输入输出操作，主要分为字节流和字符流。

具体可以参考这篇传送门

5.1 字节流与字符流

字节流: 处理原始二进制数据，InputStream 和 OutputStream 是字节流的基类。
字符流: 处理文本数据，Reader 和 Writer 是字符流的基类。

5.2 序列化

Java 对象可以被序列化为字节流并通过流传输。实现 Serializable 接口即可。

示例代码：

import java.io.*;

class Person implements Serializable {
    String name;
    int age;

    Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

// 序列化对象
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.ser"));
oos.writeObject(new Person("John", 30));
oos.close();

// 反序列化对象
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("person.ser"));
Person person = (Person) ois.readObject();
ois.close();

6. Java中的常用类

Random: 用于生成随机数。
System: 包含系统级别功能，如输入输出。
时间类: LocalDate, LocalTime, LocalDateTime 处理时间和日期。
String: 处理不可变字符串。
Arrays: 提供数组操作的方法。
Collection: 提供集合的操作方法。
包装类: 包装基本数据类型，例如 Integer, Double。
常量池: 字符串常量池用于提高内存利用率。

示例代码：

int randomNum = new Random().nextInt(100); // 生成 0-99 的随机数
String str = "Hello, World!";
String[] splitStr = str.split(", "); // 分割字符串

7. 异常处理机制

Java 提供异常处理机制，使用 try, catch, finally.

7.1 自定义异常类

class MyException extends Exception {
    public MyException(String message) {
        super(message);
    }
}

try {
    throw new MyException("自定义异常");
} catch (MyException e) {
    System.out.println(e.getMessage());
}

8. 多线程编程

Java 支持多线程，通过 Thread 类和 Runnable 接口实现。

8.1 线程安全的三大特性

原子性
可见性
有序性

8.2 线程锁与关键字

使用 synchronized 关键字实现同步，确保线程安全。

class Counter {
    private int count = 0;

    synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

9. 网络编程

Java 提供了强大的网络编程支持，主要使用 Socket 和 ServerSocket 类。

9.1 端口与监听

端口: 用于区分不同的网络应用程序。
监听: 服务器通过 ServerSocket 监听特定端口的连接请求。

示例代码

// 服务器端
try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)) {
    Socket socket = serverSocket.accept();
    // 处理客户端请求
}

// 客户端
try (Socket socket = new Socket("localhost", 8888)) {
    // 发送请求
}

10. GUI图形界面编程

Java 提供 AWT 和 Swing 用于图形用户界面开发。

/*
 * Created by JFormDesigner on Sun Sep 29 17:23:34 CST 2024
 */

package com.ffyc.homework;

import java.awt.*;
import javax.swing.*;

/**
 * @author 20526
 */
public class UserLogin extends JFrame {
    private JButton loginButton;
    private JButton registerButton;
    private JPasswordField passwordField;
    private JTextField usernameField;
    private JLabel usernameLabel;
    private JLabel passwordLabel;

    public UserLogin() {
        super("用户登录界面");
        this.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        initComponents();
        this.setVisible(true);

        // 添加按钮的事件监听器
        loginButton.addActionListener(e -> System.out.println("登录成功！"));
        registerButton.addActionListener(e -> System.out.println("注册成功！"));
    }

    private void initComponents() {
        // 初始化组件
        loginButton = new JButton("登录");
        registerButton = new JButton("注册");
        passwordField = new JPasswordField();
        usernameField = new JTextField();
        usernameLabel = new JLabel("用户名");
        passwordLabel = new JLabel("密码");

        // 设置颜色
        Color backgroundColor = new Color(245, 245, 245);
        Color buttonColor = new Color(70, 130, 180);
        Color buttonHoverColor = new Color(100, 149, 237);

        // 设置内容面板
        Container contentPane = getContentPane();
        contentPane.setLayout(null);
        contentPane.setBackground(backgroundColor);

        // 设置按钮样式
        loginButton.setBackground(buttonColor);
        loginButton.setForeground(Color.WHITE);
        registerButton.setBackground(buttonColor);
        registerButton.setForeground(Color.WHITE);

        loginButton.setOpaque(true);
        loginButton.setBorderPainted(false);
        registerButton.setOpaque(true);
        registerButton.setBorderPainted(false);

        // 鼠标进入时改变按钮颜色
        loginButton.addMouseListener(new java.awt.event.MouseAdapter() {
            public void mouseEntered(java.awt.event.MouseEvent evt) {
                loginButton.setBackground(buttonHoverColor);
            }
            public void mouseExited(java.awt.event.MouseEvent evt) {
                loginButton.setBackground(buttonColor);
            }
        });

        registerButton.addMouseListener(new java.awt.event.MouseAdapter() {
            public void mouseEntered(java.awt.event.MouseEvent evt) {
                registerButton.setBackground(buttonHoverColor);
            }
            public void mouseExited(java.awt.event.MouseEvent evt) {
                registerButton.setBackground(buttonColor);
            }
        });

        // 设置组件位置和大小
        usernameLabel.setBounds(200, 170, 55, 40);
        usernameField.setBounds(275, 165, 200, 50);
        passwordLabel.setBounds(200, 230, 55, 40);
        passwordField.setBounds(275, 225, 200, 45);
        loginButton.setBounds(280, 295, 80, 30);
        registerButton.setBounds(400, 295, 75, registerButton.getPreferredSize().height);

        // 将组件添加到面板
        contentPane.add(usernameLabel);
        contentPane.add(usernameField);
        contentPane.add(passwordLabel);
        contentPane.add(passwordField);
        contentPane.add(loginButton);
        contentPane.add(registerButton);

        // 设置窗口大小和位置
        contentPane.setPreferredSize(new Dimension(770, 620));
        pack();
        setLocationRelativeTo(getOwner());
    }

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

运行结果演示