《Java核心卷1》慢慢啃！读第3，4章

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提醒：全文约6000字，是一份比较单纯的学习笔记，知识点基本采用条目的形式列出，起到查漏补缺和备忘录的作用，而对内容之间的逻辑结构并未进行仔细梳理。本文内容包括：

Java的基本程序设计结构
面向对象程序设计

文章目录

- 第三章 Java的基本程序设计结构
- - 1、变量与运算
  - 2、字符串
  - 3、输入输出
  - 4、控制流程
  - 5、大数
  - 6、数组
- 第四章面向对象程序设计
- - 1、概述
  - 2、使用预定义的类
  - 3、自定义类
  - 4、静态字段与静态方法
  - 5、方法参数
  - 6、对象构造
  - 7、记录
  - 8、包
  - 9、JAR文件
  - 10、文档注释
  - 11、类的设计技巧

第三章 Java的基本程序设计结构

1、变量与运算

标准命名：驼峰命名法，类名的每个单词首字母大写，如HelloWrold。
回车不是语句的结束标志，;才是。
静态成员函数 [p27]
注释：//单行注释，/* */多行注释
基本类型：4整（int, short, long, byte），2浮（float, double），1 布尔（boolean）
十六进制表示浮点字面量 [p30]
NaN不是一个数
浮点不适用于无法接收舍入误差的金融计算，可以用 BigDecimal 类。
char：可以用转义序列\u0000~\uffff表示char值，\u转移序列会在解析代码前处理，相当于文本替换。Java处理Unicode字符集，2个代码单元。[p32] ?
boolean：不能与整型互转。
变量：Java变量命名不止英文字母 [p33]；var 可以根据初始值自动进行变量类型推断，但使用时需注意java的版本。
final：常量关键字，final int a = 5 ；public static fanal int a = 5相当于一个全局变量。
枚举：enum Size {SMALL, MID, BIG} ;
精度与可移植性 [p36]
println与sqrt：前者会处理System.out对象；而后者是静态方法，不处理任何对象。
静态导入：import static java.lang.Math.* ，没看懂干嘛。
类型转换：合法转换 [p38]，强制转换 [p39]，小数转整数采用截断而不是舍入。
赋值：是个表达式，可以嵌套，如int y = x += 4 。
条件表达式：如x < y ? x : y；switch也有表达式用法，相对于前者仅提供两个选择的情况，它可以提供多个选择。[p41]
位运算：and(&)，or(|)，not(~)；逻辑运算符采用短路规则，而位运算不会。左移(<<)，右移(>>)。

注：>>>用 0 填充高位，而>>用符号位填充高位。运算符的优先级见 [p43]

2、字符串

取子串：substring()；
拼接：1）+（其它类型自动转换为字符串类型）；2）以分隔符连接，String.join；3）复制同一个字符串repeat(x)；[p45]
不可变：字符串是不可变的对象，要修改字符串，应通过提取子串 --> 拼接的方式。不过，编译器有字符串共享的优化机制。但是，只有字符串字面量才能共享。
比较：s.equals(t)；[p46] 注意不能使用==比较两个字符串是否相等。注意空串与null不相同。
码点：String是个char值（码点）的序列，length()、charAt()返回的都是代码单元，而有些码点是占两个代码单元。应避免使用char [p48]
构建字符串：String builder类，可以避免每次拼接都创建一个新的字符串。[p53]
文本块：使用一对"""包围，用于多行的字符串，且会自动取出公共缩进。

3、输入输出

读取输入：使用Scanner对象，然后采用in.next()方式提取数据。

读密码：使用Console类，输入时不会以明文显示。[p57]
格式化输出：1）C语言风格，System.out.printf(); 2）创建格式化字符串，String.fromat(); 3）s.formatted();，在java15中。 [p60]
文件：1）输入， Scanner(Path p, String encoding); 2）输出，PrintWriter(String filename, String encoding); [p61]

问题：如何控制文件输入的读、写、追加等模式？

4、控制流程

switch，表达式 / 语句，有直通 / 无直通；一共有四种组合。[p73]
中断控制：break和continue，都可以通过标签而用于嵌套循环。

问题：switch说明情况会触发多个分支？

5、大数

大整数：BigInteger类。
大浮点数：BigDecimal类，创建时建议使用字符串参数，因为传入double参数很容易产生舍入误差。

这两个大数类都只能通过调用方法来进行四则运算，而无法使用+，-，*，/等运算符。

6、数组

初始化：int[] a = new int[100]；int[] a与int a[]的用法都是可以的。

允许数组的长度为 0，但不同于 null，就像空字符串一样。

匿名数组？
遍历：使用for each循环可以遍历，其中被遍历者应当时有 Iterable 接口的类对象。
拷贝：Java的数组是实现在堆上的，=进行数组的赋值，将引用同一个数组。拷贝所有值应当使用Arrays.copyOf()；[p83]
命令行参数：main 方法的参数String[] args，args可以接收从命令行传递的参数。如java Message -g cruel world，则 args[0] 为 -g，args[1] 为 cruel，args[2] 为 world。
排序：Arrays.sort；是优化过的快速排序。
多维数组：double a = new a[3][4];

Java中没有实际上的多维数组（与c++不同），而是数组的数组，因此，我们可以构造出不规则数组。[p89] 即多维数组并不是一个连续的内存块去存放每个元素。

// for-each进行数组的循环遍历
for (int element : a){
    System.out.println(element);
}

第四章面向对象程序设计

关于对象、对象变量、不可变对象的理解很关键。

1、概述

面向对象比面向过程更适合规模较大的问题。

类的封装：不让其它类直接访问本类的实例，目的是减少类之间的耦合。
类的继承：通过一个类扩展另一个类。
类之间的关系：1）uses-a；2）has-a；3）is-a；

2、使用预定义的类

有的类只封装了功能，而不必隐藏数据，因为根本没有数据。如Math类。
为什么使用类而不是像int一样的内置类型来表示日期？因为不同地区可能有不同的表示，使用类方便了改进和替换。
toString()方法，用于生成一个类的字符串描述。
对象，对象变量：对象变量并不实际包含一个对象，它只是引用一个对象。对象本身是在堆中的。
关于历法的故事：《Calendrical Calculations》[p99]
静态工厂方法：通过LocalDate.now()这样的形式来生成一个对象。
“当然，封装的意义就在于内部的表示并不重要”，可是，人们学习的时候又经常会说去读源代码呢。
更改器方法：会更改对象状态。

访问器方法：只访问对象，不改变对象状态。

3、自定义类

公共类：一个源文件中只能有一个公共类，但是可以有多个普通类。
一次编译多个类：1）使用通配符，如javac Employee*.java；2）只编译一个类，编译器自动搜索用到的其它类。[p107]
字段：建议类的所有字段都使用 private ，保持封装性。
构造器：它的调用总与 new 相关联，而不能对已经存在的对象调用构造器。
命名：局部变量不要与实例字段同名，因为前者会“遮蔽”后者，有时会导致比较隐秘的bug。
声明：可以使用var关键字生命局部变量（对象）。但一般不用于数值类型，以免需要注意0，0L，0.0之间的这种区别。而参数或实例字段，则必须声明类型，而不能用var。
null的处理：可以利用 Objects 类，如name=Objects.requireNonNull(n, "The name can not be null")；有严格 / 宽松处理的区别。[p110]
隐式参数：一个类方法，除了参数列表传入的参数，还有类的实例字段作为隐式参数。可以用this关键字指示隐式参数，当没有命名冲突时，也可以不写该关键字。
内联方法？ [p111]
字段public --> 访问器方法：好处是可以改变类的内部实现，而不影响其它类对该类的使用（就类似数据库的三级模式结构的效果）。此外，通过更改器方法对实例字段赋值，还可以在方法中进行错误检查。

注意：不要编写返回可变对象引用的访问器方法，这将破坏类的封装性。
一个类的方法可以直接访问该类的所有对象的私有属性。
私有方法：一些内部使用的辅助方法不应该成为公共接口的一部分。[p114]
final关键字：常用于修饰基本类型，或不可变对象。因为 final 仅保证对象变量不变（即一个变量不会转而引用其它对象），但无法阻止关于对象本身的更改，即用于修饰可变对象通常没啥意义。

有的 final 修饰的变量也是可以修改的，如System.out，因为它不是用 java 编写，从而绕过了 java 的规则。

4、静态字段与静态方法

静态字段：属于类，而不属于单个对象。
术语”静态“的历史。[p117]
工厂方法：从一个类中得到不同样式的格式化对象。[p117]
main方法：可以给每个类都增加一段演示代码。

问题：对于工厂方法不太理解。

5、方法参数

C++ 中有传值和传引用两种方法参数传递方式，而 Java 总是传值的，即方法会得到所有参数值的一个副本。这里同样需要注意对象和对象变量的区别，你可以在方法中修改对象的状态，而无法改变对象变量的值（即你在方法中让一个对象变量指向另一个对象，但对于调用者而言，这个对象变量仍然指向原来的那个对象）。

6、对象构造

重载：Java 中允许重载任何方法，包括构造器。但方法的返回类型不是方法签名的一部分。[p126]
默认字段初始化：在无构造器 / 空构造器的情况下进行。例如整型会被初始化为 0，对象变量会被初始化为 null；
在构造器中，可以使用this(...)来调用本类的另一个构造器（重载的）。因此，可以只需要一次公共构造代码？ [p129]
初始化字段：
1. 在声明字段时就赋值，如private int i = 0;
2. 在构造器中赋值。
3. 使用初始化块。在类中用一对花括号包裹起来。
静态初始化块：在初始化块前面加上static关键字，它将在类的第一次加载时执行，而不是在每次创建对象的时候都执行。

public class A {
    private static int i;
    static {
        i = 0;
    }
}

生成随机数？[p131]
析构：Java 中会自动进行垃圾回收（例如当一个对象变成不可达时），而不需要向 c++ 一样显式地调用析构函数。但有时程序会使用内存之外的资源，如文件、句柄等，此时还是需要主动进行释放的。[p133]

感受：你可能会觉得在声明字段时赋值，与使用初始化块的作用是如此的相似，为何要有初始化块这种机制呢？其实我也感觉有些奇怪。可能要到实际的代码练习中才能体会到了。

7、记录

有时候，数据只是数据，而面向对象程序设计提供的数据隐藏有些碍事。

记录：状态不可变，而且公共可读。
- 相当于一个类自动定义了：1）实例字段（组件）；2）构造器；3）访问器；4）三个方法：toString，equals，hashCode；[p135]
- 不能添加非静态的实例字段。（保持状态不可变）
- 特点：更易读、高效，在并发中更加安全（为啥？）。

record Point(double x, double y) {
    ...
}

构造器：
1. 标准构造器：默认有的，可以用于设置所有的实例字段。
2. 自定义构造器：可以设置参数列表，以多进行一些处理，最后还是要调用标准构造器。
3. 简洁构造器：没有参数，纯纯标准构造器的前奏处理。

8、包

从编译器的视角来看，嵌套的包之间是没有任何关系的。
编译器会在包中定位类，而生成的字节码中总是通过完整的包名引用其它类。
对比：package, import 就类似 c++ 中的namespace, using ；
将类放入包：将包名写在类的源文件的开头。且源文件必须放到与完整包名所匹配的路径中。

// .../hello/world/A.java
package hello.world;
public class A {
    ...
}

编译器处理文件，而解释器（虚拟机）处理类。存在编译成功而无法运行的情况。[p141]
类的访问：
- public：本类可以被任意类使用。
- 不指定，默认：本类可以由同一包中的所有类使用（注意嵌套的包之间是没有关系的）。
- private：仅由该类内部访问。
包的静态导入：可以使用类的静态方法和静态字段，而不必加类名前缀。[p140]

import static java.lang.System.*;
out.println("hello"); // 而不再需要加System前缀

从基目录编译类：编译器处理文件，使用/；解释器加载类，使用. ；

javac com/mycompany/PayrollApp.java // 编译
java com.mycompany.PayrollApp // 运行

类路径：包含所有类文件的路径的集合。需要包含：1）基目录？ 2）当前目录；3）jar文件。

设置类路径：1）java -classpath 2）设置CLASSPATH环境变量。

9、JAR文件

将应用程序打包，将目录结构的文件夹变成一个 zip 格式的压缩文件。

jar 命令行程序选项，见 [p147]
清单文件：描述归档文件（jar包）的特殊特性，在META-INF/MANIFEST.MF ；
执行：1）打包，并指定程序的入口点 [p148]；2）启动java -jar Myprogram.jar。

在windows中，双击 jar 文件关联启动的是 javaw -jar 命令，它不会打开 shell 窗口。
包装器：用于将 jar 文件变成平台的可执行文件，如 exe。[p149]
多版本jar文件：是基于某个特定 java 版本的程序 / 库可以使用不同版本的 jdk 运行。

感受：这一节看起来也感觉比较抽象，日后有机会再慢慢去理解吧。

10、文档注释

将代码和注释放在一个地方可以更好地保持一致性。JDK 包含了一个工具叫做 javadoc，可以由源文件生成一个 html 文档。java 的联机 API 文档就是对标准 java 类库的源代码运行 javadoc生成的。

文档注释使用/**...*/ ，包含标记和后面的自由格式文本。标记以@开始，自由格式文本中可以使用 html 标签。

常用注释：可以对类、方法、字段等进行注释，直接将注释写在代码前面即可。
包注释：如果想生成包注释，就需要在每一个包目录中添加一个单独的文件，包括两种：1）package-info.java的 java 文件；2）package.html文件。
注释提取：从代码的注释中提取文档。[p155]