Java基础
一、基础语法
一个Java程序可以认为是一系列对象的集合，而这些对象通过调用彼此的方法来协同工作。下面简要介绍下类、对象、方法和实例变量的概念。
- 对象：对象是类的一个实例，有状态和行为。例如，一条狗是一个对象，它的状态有：颜色、名字、品种；行为有：摇尾巴、叫、吃等。
- 类：类是一个模板，它描述一类对象的行为和状态。
- 方法：方法就是行为，一个类可以有很多方法。逻辑运算、数据修改以及所有动作都是在方法中完成的。
- 实例变量：每个对象都有独特的实例变量，对象的状态由这些实例变量的值决定。
1. 基本语法
编写Java程序时，应注意以下几点：
- 大小写敏感：Java是大小写敏感的，这就意味着标识符Hello与hello是不同的。
- 类名：对于所有的类来说，类名的首字母应该大写。如果类名由若干单词组成，那么每个单词的首字母应该大写，例如 MyFirstJavaClass 。
- 方法名：所有的方法名都应该以小写字母开头。如果方法名含有若干单词，则后面的每个单词首字母大写。
- 源文件名：源文件名必须和类名相同。当保存文件的时候，你应该使用类名作为文件名保存（切记Java是大小写敏感的），文件名的后缀为.java。（如果文件名和类名不相同则会导致编译错误）。
- 主方法入口：所有的Java 程序由**
public static void main(String\**[]\** args)** 方法开始执行。
2. 标识符
Java所有的组成部分都需要名字。类名、变量名以及方法名都被称为标识符。
关于Java标识符，有以下几点需要注意：
- 所有的标识符都应该以字母（A-Z或者a-z）,美元符（$）、或者下划线（_）开始
- 首字符之后可以是字母（A-Z 或者 a-z）,美元符（$）、下划线（_）或数字的任何字符组合
- 关键字不能用作标识符
- 标识符是大小写敏感的
- 合法标识符举例：age、$salary、_value、__1_value
- 非法标识符举例：123abc、-salary
3. 修饰符
像其他语言一样，Java可以使用修饰符来修饰类中方法和属性。主要有两类修饰符：
- 访问控制修饰符 :
default,public,protected,private - 非访问控制修饰符 :
final,abstract,static，synchronized和volatile
3. 变量
变量就是系统为程序分配的一块内存单元，用来存储各种类型的数据。由于该存储单元中的数据可以发生改变，因此得名为"变量"。
按所属的数据类型划分：
基本数据类型变量
引用数据类型变量
按被声明的位置划分：
局部变量：方法或语句块内部定义的变量
成员变量：方法外部、类的内部定义的变量
成员变量又可以划分为类变量和实例变量，未被static修饰的成员变量也叫实例变量，它存储于对象所在的堆内存中，生命周期与对象相同，被static修饰的成员变量也叫类变量，它存储于方法区中，生命周期与当前类相同。
特别注意：类的外面不能有变量的声明
成员变量与局部变量的区别？
- 语法形式 ：从语法形式上看，成员变量是属于类的，而局部变量是在代码块或方法中定义的变量或是方法的参数；成员变量可以被
public,private,static等修饰符所修饰，而局部变量不能被访问控制修饰符及static所修饰；但是，成员变量和局部变量都能被final所修饰。 - 存储方式 ：从变量在内存中的存储方式来看,如果成员变量是使用
static修饰的，那么这个成员变量是属于类的，如果没有使用static修饰，这个成员变量是属于实例的。而对象存在于堆内存，局部变量则存在于栈内存。 - 生存时间 ：从变量在内存中的生存时间上看，成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在，而局部变量随着方法的调用而自动生成，随着方法的调用结束而消亡。
- 默认值 ：从变量是否有默认值来看，成员变量如果没有被赋初始值，则会自动以类型的默认值而赋值（一种情况例外:被
final修饰的成员变量也必须显式地赋值），而局部变量则不会自动赋值。
5. 关键字
Java 中有一些赋予特定的含义，有专门用途的字符串称为关键字（keyword），全部是小写。
| 分类 | 关键字 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 访问控制 | private | protected | public | ||||
| 类，方法和变量修饰符 | abstract | class | extends | final | implements | interface | native |
| new | static | strictfp | synchronized | transient | volatile | enum | |
| 程序控制 | break | continue | return | do | while | if | else |
| for | instanceof | switch | case | default | assert | ||
| 错误处理 | try | catch | throw | throws | finally | ||
| 包相关 | import | package | |||||
| ·基本类型 | boolean | byte | char | double | float | int | long |
| short | |||||||
| 变量引用 | super | this | void | ||||
| 保留字 | goto | const |
标识符和关键字的区别是什么？
在我们编写程序的时候，需要大量地为程序、类、变量、方法等取名字，于是就有了 标识符 。简单来说， 标识符就是一个名字 。
有一些标识符，Java 语言已经赋予了其特殊的含义，只能用于特定的地方，这些特殊的标识符就是 关键字 。简单来说，关键字是被赋予特殊含义的标识符 。比如，在我们的日常生活中，如果我们想要开一家店，则要给这个店起一个名字，起的这个“名字”就叫标识符。但是我们店的名字不能叫“警察局”，因为“警察局”这个名字已经被赋予了特殊的含义，而“警察局”就是我们日常生活中的关键字。
6. Java注释
类似于C/C++，Java也支持单行以及多行注释。注释中的字符将被Java编译器忽略。
Java 中的注释有三种：
- 单行注释 ：
//开头，通常用于解释方法内某单行代码的作用。 - 多行注释 ：
/开头，/结尾，通常用于解释一段代码的作用。 - 文档注释 ：以
/**开头，*/结尾，123通常用于生成 Java 开发文档。
二、数据类型
由于变量记录的数据内容大小不同, 导致所需的存储单元大小不同，在 Java 语言中使用数据类型的概念加以描述。
| 数据类型 | 大小 | 描述 |
|---|---|---|
| 字节型（byte） | 1 字节 | 存储从 -128 到 127 的整数 |
| 短整数型（short） | 2 字节 | 存储从 -32,768 到 32,767 的整数 |
| 整数型（int） | 4 字节 | 存储从 -2,147,483,648 到 2,147,483,647 的整数 |
| 长整数型（long） | 8 字节 | 存储从 -9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807 的整数 |
| 浮点型（float） | 4 字节 | 存储小数。 足以存储 6 到 7 个十进制数字 |
| 双 精 度 型（double） | 8 字节 | 存储小数。 足以存储 15 位十进制数字 |
| 布尔型（boolean） | 1 字节 | 存储 true 或 false 值 |
| 字符型（char） | 2 字节 | 存储单个字符/字母或 ASCII 值 |
字节是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，作为一个单位来处理的一个二进制数字串，是构成信息的一个小单位。Java中的字节是八位的字节，即它包含八位的二进制数。
类型转换
boolean 类型不能转换成任何其它数据类型。
**自动类型转换：**容量小的类型自动转换成容量大的数据类型
byte,short,int -> float ->long ->double
byte,short,int 不会互相转换，它们三者在计算时会转换成 int 类型
**强制类型转换：**容量大的类型转换成容量小的数据类型时，要加上强制转换符
long l = 100L;
int i = (int)l;
有可能造成精度降低或数据溢出，使用时要小心。
三、运算符
1. 算术运算符
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| + | 加法 - 相加运算符两侧的值 | A + B 等于 30 |
| - | 减法 - 左操作数减去右操作数 | A – B 等于 -10 |
| * | 乘法 - 相乘操作符两侧的值 | A * B等于200 |
| / | 除法 - 左操作数除以右操作数 | B / A等于2 |
| ％ | 取余 - 左操作数除以右操作数的余数 | B%A等于0 |
| ++ | 自增: 操作数的值增加1 | B++ 或 ++B 等于 21（区别详见下文） |
| -- | 自减: 操作数的值减少1 | B-- 或 --B 等于 19（区别详见下文） |
++： 如果是变量前缀：先对此变量加 1，再执行其他的操作。
如果是变量后缀：先执行当前语句的其他操作，再对此变量加 1
--： 如果是变量前缀：先对此变量减 1，再执行其他的操作。
如果是变量后缀：先执行当前语句的其他操作，再对此变量减 1
2. 关系运算符
| 运算符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| == | 检查如果两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。 | （A == B）为假。 |
| != | 检查如果两个操作数的值是否相等，如果值不相等则条件为真。 | (A != B) 为真。 |
| > | 检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是那么条件为真。 | （A> B）为假。 |
| < | 检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是那么条件为真。 | （A <B）为真。 |
| >= | 检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是那么条件为真。 | （A> = B）为假。 |
| <= | 检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是那么条件为真。 | （A <= B）为真。 |
3. 赋值运算符
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| = | 简单的赋值运算符，将右操作数的值赋给左侧操作数 | C = A + B将把A + B得到的值赋给C |
| + = | 加和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相加赋值给左操作数 | C + = A等价于C = C + A |
| - = | 减和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相减赋值给左操作数 | C - = A等价于C = C - A |
| * = | 乘和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相乘赋值给左操作数 | C * = A等价于C = C * A |
| / = | 除和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相除赋值给左操作数 | C / = A，C 与 A 同类型时等价于 C = C / A |
| （％）= | 取模和赋值操作符，它把左操作数和右操作数取模后赋值给左操作数 | C％= A等价于C = C％A |
| << = | 左移位赋值运算符 | C << = 2等价于C = C << 2 |
| >> = | 右移位赋值运算符 | C >> = 2等价于C = C >> 2 |
| ＆= | 按位与赋值运算符 | C＆= 2等价于C = C＆2 |
| ^ = | 按位异或赋值操作符 | C ^ = 2等价于C = C ^ 2 |
| | = | 按位或赋值操作符 | C | = 2等价于C = C | 2 |
4. 逻辑运算符
表列出了逻辑运算符的基本运算，假设布尔变量A为真，变量B为假
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| && | 称为逻辑与运算符。当且仅当两个操作数都为真，条件才为真。 | （A && B）为假。 |
| | | | 称为逻辑或操作符。如果任何两个操作数任何一个为真，条件为真。 | （A | | B）为真。 |
| ！ | 称为逻辑非运算符。用来反转操作数的逻辑状态。如果条件为true，则逻辑非运算符将得到false。 | ！（A && B）为真。 |
5. 位运算符
Java定义了位运算符，应用于整数类型(int)，长整型(long)，短整型(short)，字符型(char)，和字节型(byte)等类型。
位运算符作用在所有的位上，并且按位运算。假设a = 60，b = 13;它们的二进制格式表示将如下：
A = 0011 1100
B = 0000 1101
-----------------
A&B = 0000 1100
A | B = 0011 1101
A ^ B = 0011 0001
~A= 1100 0011
下表列出了位运算符的基本运算，假设整数变量 A 的值为 60 和变量 B 的值为 13：
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| ＆ | 如果相对应位都是1，则结果为1，否则为0 | （A＆B），得到12，即0000 1100 |
| | | 如果相对应位都是 0，则结果为 0，否则为 1 | （A | B）得到61，即 0011 1101 |
| ^ | 如果相对应位值相同，则结果为0，否则为1 | （A ^ B）得到49，即 0011 0001 |
| 〜 | 按位取反运算符翻转操作数的每一位，即0变成1，1变成0。 | （〜A）得到-61，即1100 0011 |
| << | 按位左移运算符。左操作数按位左移右操作数指定的位数。 | A << 2得到240，即 1111 0000 |
| >> | 按位右移运算符。左操作数按位右移右操作数指定的位数。 | A >> 2得到15即 1111 |
| >>> | 按位右移补零操作符。左操作数的值按右操作数指定的位数右移，移动得到的空位以零填充。 | A>>>2得到15即0000 1111 |
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */
int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
int c = 0;
c = a & b; /* 12 = 0000 1100 */
System.out.println("a & b = " + c );
c = a | b; /* 61 = 0011 1101 */
System.out.println("a | b = " + c );
c = a ^ b; /* 49 = 0011 0001 */
System.out.println("a ^ b = " + c );
c = ~a; /*-61 = 1100 0011 */
System.out.println("~a = " + c );
c = a << 2; /* 240 = 1111 0000 */
System.out.println("a << 2 = " + c );
c = a >> 2; /* 15 = 1111 */
System.out.println("a >> 2 = " + c );
c = a >>> 2; /* 15 = 0000 1111 */
System.out.println("a >>> 2 = " + c );
}
}
6. 字符串连接运算符
String s="He" + "llo"; 结果"Hello"
"+"除了可用于字符串相连接，也能将字符串与其它的数据类型相连成一个新的字符串。 如：String s="x" + 123; 结果"x123"
7. 三目运算符
X ? Y : Z
X 为 boolean 类型表达式，先计算 x 的值，若为 true，整个三目运算的结果为表达式 y 的值，否则整个运算结果为表达式 z 的值。
例：
int score = 75;
String type = score >=60 ? "及格" : "不及格";
四、循环结构
顺序结构的程序语句只能被执行一次。
如果您想要同样的操作执行多次，就需要使用循环结构。
Java中有三种主要的循环结构：
- while 循环
- do…while 循环
- for 循环
在 Java5 中引入了一种主要用于数组的增强型 for 循环。
1. while 循环
while是最基本的循环，它的结构为：
while( 布尔表达式 ) {
//循环内容
}
2. do…while 循环
对于 while 语句而言，如果不满足条件，则不能进入循环。但有时候我们需要即使不满足条件，也至少执行一次。do…while 循环和 while 循环相似，不同的是，do…while 循环至少会执行一次。
do {
//代码语句
}while(布尔表达式);
**注意：**布尔表达式在循环体的后面，所以语句块在检测布尔表达式之前已经执行了。 如果布尔表达式的值为 true，则语句块一直执行，直到布尔表达式的值为 false。
3. for循环
虽然所有循环结构都可以用 while 或者 do...while表示，但 Java 提供了另一种语句 —— for 循环，使一些循环结构变得更加简单。
for循环执行的次数是在执行前就确定的。语法格式如下：
for(初始化; 布尔表达式; 更新) {
//代码语句
}
关于 for 循环有以下几点说明：
- 最先执行初始化步骤。可以声明一种类型，但可初始化一个或多个循环控制变量，也可以是空语句。
- 然后，检测布尔表达式的值。如果为 true，循环体被执行。如果为false，循环终止，开始执行循环体后面的语句。
- 执行一次循环后，更新循环控制变量。
- 再次检测布尔表达式。循环执行上面的过程。
4. Java 增强 for 循环
Java5 引入了一种主要用于数组的增强型 for 循环。
Java 增强 for 循环语法格式如下:
for(声明语句 : 表达式)
{
//代码句子
}
**声明语句：**声明新的局部变量，该变量的类型必须和数组元素的类型匹配。其作用域限定在循环语句块，其值与此时数组元素的值相等。
**表达式：**表达式是要访问的数组名，或者是返回值为数组的方法。
5. break 关键字
break 主要用在循环语句或者 switch 语句中，用来跳出整个语句块。
break 跳出最里层的循环，并且继续执行该循环下面的语句。
6. continue 关键字
continue 适用于任何循环控制结构中。作用是让程序立刻跳转到下一次循环的迭代。
在 for 循环中，continue 语句使程序立即跳转到更新语句。
在 while 或者 do…while 循环中，程序立即跳转到布尔表达式的判断语句。
7. continue、break 和 return 的区别是什么？
在循环结构中，当循环条件不满足或者循环次数达到要求时，循环会正常结束。但是，有时候可能需要在循环的过程中，当发生了某种条件之后 ，提前终止循环，这就需要用到下面几个关键词：
continue：指跳出当前的这一次循环，继续下一次循环。break：指跳出整个循环体，继续执行循环下面的语句。
return 用于跳出所在方法，结束该方法的运行。return 一般有两种用法：
return;：直接使用 return 结束方法执行，用于没有返回值函数的方法return value;：return 一个特定值，用于有返回值函数的方法
思考一下：下列语句的运行结果是什么？
public static void main(String[] args) {
boolean flag = false;
for (int i = 0; i <= 3; i++) {
if (i == 0) {
System.out.println("0");
} else if (i == 1) {
System.out.println("1");
continue;
} else if (i == 2) {
System.out.println("2");
flag = true;
} else if (i == 3) {
System.out.println("3");
break;
} else if (i == 4) {
System.out.println("4");
}
System.out.println("xixi");
}
if (flag) {
System.out.println("haha");
return;
}
System.out.println("heihei");
}
运行结果：
0
xixi
1
2
xixi
3
haha
五、分支结构
顺序结构只能顺序执行，不能进行判断和选择，因此需要分支结构。
Java有两种分支结构：
if语句switch语句
1. if语句
一个if语句包含一个布尔表达式和一条或多条语句。
if语句包括：
- if...else 语句
- if...else if...else 语句
- 嵌套的 if…else 语句
If 语句的用语法如下：
if(布尔表达式)
{
//如果布尔表达式为true将执行的语句
}
如果布尔表达式的值为 true，则执行if语句中的代码块。否则执行 If 语句块后面的代码。
if...else 语句
if 语句后面可以跟 else 语句，当if语句的布尔表达式值为 false 时，else 语句块会被执行。
if…else 的用法如下：
if(布尔表达式){
//如果布尔表达式的值为true
}else{
//如果布尔表达式的值为false
}
if...else if...else 语句
if 语句后面可以跟 else if…else 语句，这种语句可以检测到多种可能的情况。
使用if，else if，else语句的时候，需要注意下面几点：
- if 语句至多有 1 个 else 语句，else 语句在所有的 else if 语句之后。
- If 语句可以有若干个 else if 语句，它们必须在 else 语句之前。
- 一旦其中一个 else if 语句检测为 true，其他的 else if 以及 else 语句都将跳过执行。
语法
if...else 语法格式如下:
if(布尔表达式 1){
//如果布尔表达式 1的值为true执行代码
}else if(布尔表达式 2){
//如果布尔表达式 2的值为true执行代码
}else if(布尔表达式 3){
//如果布尔表达式 3的值为true执行代码
}else {
//如果以上布尔表达式都不为true执行代码
}
嵌套的 if…else 语句
使用嵌套的 if-else 语句是合法的。也就是说你可以在另一个 if 或者 else if 语句中使用 if 或者 else if 语句。
嵌套的 if…else 语法格式如下：
if(布尔表达式 1){
////如果布尔表达式 1的值为true执行代码
if(布尔表达式 2){
////如果布尔表达式 2的值为true执行代码
}
}
你可以像 if 语句一样嵌套 else if...else。
2. switch 语句
switch 语句判断一个变量与一系列值中某个值是否相等，每个值称为一个分支。
switch 语法格式如下：
switch(expression){
case value :
//语句
break; //可选
case value :
//语句
break; //可选
//你可以有任意数量的case语句
default : //可选
//语句
}
switch 语句有如下规则：
- switch 语句中的变量类型只能为 byte、short、int 或者 char。从 Java SE 7 开始，switch 支持字符串 String 类型了，同时 case 标签必须为字符串常量或字面量。
- switch 语句可以拥有多个 case 语句。每个 case 后面跟一个要比较的值和冒号。
- case 语句中的值的数据类型必须与变量的数据类型相同，而且只能是常量或者字面常量。
- 当变量的值与 case 语句的值相等时，那么 case 语句之后的语句开始执行，直到break语句出现才会跳出 switch 语句。
- 当遇到 break 语句时，switch 语句终止。程序跳转到 switch 语句后面的语句执行。case 语句不必须要包含break 语句。如果没有 break 语句出现，程序会继续执行下一条 case 语句，直到出现 break 语句。
- switch 语句可以包含一个 default 分支，该分支必须是 switch 语句的最后一个分支。default 在没有 case 语句的值和变量值相等的时候执行。default 分支不需要 break 语句。
实例：
public class Test {
public static void main(String args[]){
//char grade = args[0].charAt(0);
char grade = 'C';
switch(grade)
{
case 'A' :
System.out.println("优秀");
break;
case 'B' :
case 'C' :
System.out.println("良好");
break;
case 'D' :
System.out.println("及格");
case 'F' :
System.out.println("你需要继续努力");
break;
default :
System.out.println("无效等级");
}
System.out.println("你的等级是 " + grade);
}
}
以上代码编译运行结果如下：
良好
你的等级是 C
六. 数组
数组是相同数据类型的多个数据的容器。这些元素按线性顺序排列。所谓线性顺序是指除第一个元素外，每一个元素都有唯一的前驱元素；除最后一个元素外，每一个元素都有唯一的后继元素。（“简单理解就是：一个跟一个顺序排列”）。
创建格式
格式 1. 数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[数组长度];
格式 2. 数据类型[] 数组名称 = {数组内容 1,数组内容 2,数组内容 3...数组内容 n};
格式 3. 数据类型[] 数组名;
格式 3 属于只创建了数组引用名， 并未在内存创建数组空间。
格式 4. 数据类型[] 数组名称 = new 数据类型[]{内容 1,内容 2,内容 3...内容 n};
下标
可以理解为数组中内容的数字序号，从 0 开始 ，对于长度为 n 的数组，下标的范围是 0~n-1。
可以通过下标的方式访问数组中的每一个元素。
例如： 创建 int 类型数组 arr ， 给数组 arr 的 5 下标赋值数据 ， 然后打印
int[] arr = new int[10];
arr[5] = 123;
System.out.println(arr[5]);
数组长度获取
数组名称.length
注意
使用数组不当， 会出现如下问题：
数组未赋值： 空指针异常
超出长度的下标操作： 数组越界异常
注意：数组的长度在创建时就固定了。
数组常用算法
冒泡排序
原理：
- 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
- 对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的
数。
- 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
- 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。
名字由来:
是因为最小（或最大）的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端（降序或升序），就如同水中的气泡最终会上浮到
顶端一样，故名“冒泡排序”。
升序排列的口诀:
N个数字来排队
两两相比小靠前,
外层 循环length-1
内层循环length-i-1
降序排序的口诀:
N个数字来排队
两两相比大靠前,
外层 循环length-1
内层循环length-i-1
二分查找 （折半查找）
概述
二分查找也称折半查找（Binary Search），它是一种效率较高的查找方法。但是，二分查找要求数组数据必须采用顺序存储结构有序排列。
原理
首先，假设数组中元素是按升序排列，将数组中间位置的数据与查找数据比较，如果两者相等，则查找成功；否则利用中间位置记录将数组分成前、后两个子数组，如果中间位置数据大于查找数据，则进一步查找前子数组，否则进一步查找后子数组。
重复以上过程，直到找到满足条件的数据，则表示查找成功，直到子数组不存在为止，表示查找不成功。
数组动态扩容
学习集合知识点时， 重点讲解。
