Java编程基础篇

计算机、程序和Java概述

计算机组成

• 中央处理器（cpu）
• 内存（主存）
• 存储设备
• 输入设备
• 输出设备
• 通信设备
  
  
  
  

基本程序设计

标识符

标识符必须遵循一下规则：

• 标识符是由字母，数字，下划线（_）和美元符号（$）构成的字符序列
• 标识符必须以字母，下划线和美元符号开头，不能以数字作为开头
• 标识符不能是保留字
• 表示符不能是 true，false 和 null
• 标识符的长度可以为任意

数值数据类型

类型名名称	范围	存储大小
byte	-27(-128) ~ 27-1(127)	8位带符号数
short	-215(-32 768) ~ 215-1(32 767)	16位带符号数
int	-231(-2 147 483 648) ~ 231-1(2 147 483 647)	32位带符号数
long	-263(-9 223 372 036 854 775 808) ~ 263-1(9 223 372 036 854 775 807)	64位带符号数
float	负数范围：-3.4028235E+38 ~ -1.4E-45 正数范围： 1.4E-45 ~ 3.4028235E+38	32位，标准IEEE745
double	负数范围：-1.7976931348623157E+308 ~ -4.9E-324 正数范围： 4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E+308	64位，标准IEEE745

格式化控制台输出

输出宽度最少为10，如果不够10位则在前面加对应的空格，如：
126.041631654
%.2f 取小数点后两位，126.04
目前长度为6，则在输出的126.04前添加4个空格

double number = 126.041631654
System.out.printf("This is number: %10.2f",number);

// 输出
This is number:     126.04

// 正数表示右对齐
System.out.printf("%10s%10s%10s%10s\n","name","sex","age","id_num");
// 负数表示左对齐
System.out.printf("%-10s%-10s%-10s%-10s","name","sex","age","id_num");

// 输出
      name       sex       age    id_num
name      sex       age       id_num 

输入输出重定向

• Redirection .java

import java.util.Scanner;
public class Redirection {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        int data = scanner.nextInt();

        int sum = 0;

        while (data != 0){
            sum += data;

            data = scanner.nextInt();
        }

        System.out.println("The sum is: " + sum);
    }
}

• input.txt

1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 0

输入重定向

javac Redirection.java
java Redirection < input.txt

# 输出
The sum is: 55

输出重定向

java Redirection > output.txt

# 将结果写入到output.txt中
The sum is: 55

输入输出重定向

java Redirection < input.txt > output.txt

# 读取input.txt中的内容，然后将结果写入到output.txt中
The sum is: 55

方法重载

• 在同一个类中
• 具有相同的方法名
• 参数列表不同（类型，个数，顺序不同），与返回值无关

变量的范围

• 局部变量

数组

声明数组变量

elementType[] arrayRefVar;

创建数组

arrayRefVar = new elementType[arraySize];

初始化数组

elementType[] arrayRefVar = {value0,value1,value2,.......,valueN};

可边长参数

typeName... parameterName

二维数组

int[][] matrix;
matrix = new int[5][5];

静态变量、常量和方法

静态变量被类中的所有对象共享，静态方法不能访问类中的实例成员

静态变量

静态变量将变量存储在一个公共的内存地址

限定字符串

String类型的对象是不可变得，如果两个直接字符量相同的话，他们都会指向同一个String类型的对象中，这个独特的对象称之为限定字符串对象

StringBuilder和StringBuffer

• String与StringBuilder和StringBuffer的区别
  String是不可变的字符串，而StringBuilder和StringBuffer都是可边的字符串，相比String它们二者更加灵活

• StringBuilder和StringBuffer的区别
  两者基本是一样的，除了StringBuffer中修改缓冲区的方法是同步的，这就意味着如果是并发访问的话，StirngBuffer可以同步防止程序崩溃

继承

super关键字

1. 调用父类的构造方法（调用构造方法的时候，必须放在子类构造方法的第一行）
2. 调用父类的方法

方法重写：需要在子类中使用和父类一样的签名，以及相同的返回值类型进行定义

静态方法：静态方法可以被继承，但是不能够被重写，如果子类中定义了相同的方法，那么父类的静态方法将会隐藏起来，可以使用superClassName.staticMethonName调用隐藏的静态方法

方法重载和重写

重载意味着使用同样的名字但是不同的签名来定义多个方法。
重写意味者在子类中提供一个对方法的新的实现。

多态

多态意味着父类的变量可以指向子类对象

动态绑定

访问修饰符

异常处理和文本I/O

File类

使用Try-with-resource自动关闭资源

try(需要打开的资源;) {操作}

// try-with-resource
        try(
        	PrintWriter printWriter = new PrintWriter(file);
        ) {
            printWriter.print("John T Smith ");
            printWriter.println(90);
            printWriter.print("Eric K Jones ");
            printWriter.println(85);
        }
        
// 上下等价
		PrintWriter printWriter = new PrintWriter(file);
		
		printWriter.print("John T Smith ");
		printWriter.println(90);
		printWriter.print("Eric K Jones ");
		printWriter.println(85);
		
		printWriter.close();

抽象类和接口

抽象类

抽象类不可用于创建对象。抽象类可以包含抽象方法，这些方法将在具体的子类中实现

• 抽象方法不能包含在非抽象类中。如果抽象父类的子类不能实现所有的抽象方法，那么子类也必须定义为抽象的。换句话说，在抽象类扩展的非抽象子类中，必须实现所有的抽象方法。还要注意到，抽象方法是非静态的
• 抽象类是不能使用 new 操作符来初始化的。但是，仍然可以定义它的构造方法，这个构造方法在它的子类的构造方法中调用
• 包含抽象方法的类必须是抽象的。但是，可以定义一个不包含抽象方法的抽象类。在这种情况下，不能使用 new 操作符创建该类的实例。这种类是用来定义新子类的基类的
• 子类可以覆盖父类的方法并将它定义为 abstract。这是很少见的，但是它在当父类的方法实现在子类中变得无效时是很有用的。在这种情况下，子类必须定义为abstract
• 即使子类的父类是具体的，这个子类也可以是抽象的。例如，Object 类是具体的，但是它的子类如 CeometricObject 可以是抽象的
• 不能使用 new 操作符从一个抽象类创建一个实例，但是抽象类可以用作一种数据类型

接口

接口是一种与类相似的结构，只包含常量和抽象方法

• 接口定义

修饰符 interface 接口名{
	/** 常量声明 */
	/** 方法签名 */
}

• 接口的继承
  利用关键字 extends, 接口可以继承其他接口。这样的接口称为子接口（subinterface)。

public interface NewInterface extends Interface1,Interface2,...InterfaceN{}

接口与抽象类的比较

类的设计原则

• 内聚性
  类应该描述一个单一的实体，而所有的类操作应该在逻辑上相互配合，支持一个一致的目的。例如：可以设计一个类用于学生，但不应该将学生与教职工组合在同一个类中，因为学生和教职工是不同的实体

• 一致性
  遵循标准 Java 程序设计风格和命名习惯。为类、数据域和方法选取具有信息的名字。通常的风格是将数据声明置于构造方法之前，并且将构造方法置于方法之前

• 封装性
  一个类应该使用 private 修饰符隐藏其数据，以免用户直接访问它。这使得类更易于维护

• 清晰性
  为使设计清晰，内聚性、一致性和封装性都是很好的设计原则。除此之外，类应该有一个很清晰的合约，从而易于解释和理解

• 完整性
  类是为许多不同用户的使用而设计的。为了能在一个广泛的应用中使用，一个类应该通过属性和方法提供多种方案以适应用户的不同需求

• 实例和静态
  依赖于类的具体实例的变量或方法必须是一个实例变量或方法。如果一个变量被类的所有实例所共享，那就应该将它声明为静态的

• 继承与聚合
  继承和聚合之间的差异，就是 is-a (是一种）和 has-a (具有）之间的关系

• 接口和抽象类
  接口比抽象类更加灵活，因为一个子类只能继承一个父类，但是却可以实现任意个数的
  接口

小结

1. 抽象类和常规类一样，都有数据和方法，但是不能用 new 操作符创建抽象类的实例
2. 非 抽 象 类 中 不 能 包 含 抽 象 方 法。如果抽象类的子类没有实现所有被继承的父类抽象方法，就必须将该子类也定义为抽象类
3. 包含抽象方法的类必须是抽象类。但是，抽象类可以不包含抽象的方法
4. 即使父类是具体的，子类也可以是抽象的
5. 接口是一种与类相似的结构，只包含常量和抽象方法。接口在许多方面与抽象类很相近，但抽象类除了包含常量和抽象方法外，还可以包含变量和具体方法
6. 在 Java中，接口被认为是一种特殊的类。就像常规类一样，每个接口都被编译为独立的字节码文件
7. 接口 java.lang.Comparable 定义了 compareTo 方法。Java 类库中的许多类都实现了 Comparable
8. 接口 java.lang.Cloneable 是一个标记接口。实现 Cloneable 接口的类的对象是可克隆的
9. 个类仅能继承一个父类，但一个类却可以实现一个或多个接口
10. — 个接口可以继承一个或多个接口

内部类

内部类，或者称为嵌套类，是一个定义在另外一个类范围中的类。内部类对于定义处理器类非常有用

内部类特征

• — 个内部类被编译成一个名为 OuterClassName$InnerClassName 的类
• 一个内部类可以引用定义在它所在的外部类中的数据和方法。所以，你没有必要将外部类对象的引用传递给内部类的构造方法。基于这个原因，内部类可以使得程序更加精简
• 一个内部类可以使用可见性修饰符所定义，和应用于一个类中成员的可见性规则一样
• 一个内部类可以被定义为 static。一个 static 的内部类可以使用外部类的名字所访问。一个 static 的内部类不能访问外部类中非静态的成员
• 内部类对象通常在外部类中所创建。但是你也可以从另外一个类中来创建一个内部类的对象。如果内部类是非静态的，你必须先创建一个外部类的实例，然后使用以下语法来创建一个内部类的对象：

OuterClass.InnerClass innerObject = outerObject.new InnerClass();

ControlCircle controlCircle = new ControlCircle();
ControlCircle.CirclePane circlePane = controlCircle.new CirclePane();

• 如果内部类是静态的，使用以下语法来创建一个内部类对象:

OuterClass.InnerClass innerObject = new OuterClass.InnerClass();

匿名内部类

一个匿名内部类是一个没有名字的内部类。他将一步实现定义一个内部类以及创建一个内部类的实例

new SuperClassName/InterfaceNameO { 
// Implement or override methods in superclass or interface

// Other methods if necessary
}

匿名内部类的特征

• — 个匿名内部类必须总是从一个父类继承或者实现一个接口，但是它不能有显式的extends 或者 implements 子句
• 一个匿名内部类必须实现父类或者接口中的所有抽象方法
• — 个匿名内部类总是使用它父类的无参构造方法来创建一个实例。如果一个匿名内
  部类实现一个接口，构造方法是 Object()
• 一个匿名内部类被编译成一个名为 OuterClassNameSn.class 的类。例如，如果外部类 Test 有两个匿名的内部类，它们将被编译成 Test$1.class 和 Test$2.class

二进制I/O

二进制I/O类（字节流）

FileInputStream & FileOutputStream

FilelnputStream 类和 Fi1eOutputStream 类用于从/向文件读取/写人字节。它们的所有方法都是从I叩utStream 类和 OutputStream 类继承的

• FileInputStream构造方法
  
• FileOutputStream构造方法

DataInputStream & DataOutputStream

DatalnputStream 从数据流读取字节，并且将它们转换为合适的基本类型值或字符串。DataOutputStream 将基本类型的值或字符串转换为字节，并且将字节输出到数据流。

• DataInputStream
  
• DataOutputStream
  

BufferedInputStream & BufferedOutputStream

BufferedlnputStream 类和 BufferedOutputStream 类可以通过减少磁盘读写次数来提髙输人和输出的速度。使用 Bufferdl叩utStream 时，磁盘上的整块数据一次性地读入到内存中的缓冲区中。然后从缓冲区中将个别的数据传递到程序中

• BufferedInputStream构造方法
  
• BufferedOutputStream构造方法
  

ObjectInputStream & ObjectOutputStream

ObjectlnputStream 类和 ObjectOutputStream 类除了可以实现基本数据类型与字符串的输人和输出之外，还可以实现对象的输人和输出

• ObjectInputStream
  

• ObjectOutputStream
  

随机访问文件

Java 提供了 RandomAccessFile 类，允许在文件的任意位置上进行读写。使用 RandomAccessFile 类打开的文件称为随机访问文件

注:当创建一个 RandomAccessFile 时，可以指定两种模式（ “r”或"rw") 之一。模式"r"表
明这个数据流是只读的，模式"rw"表明这个数据流既允许读也允许写

RandomAccessFile raf = new RandomAccessFi1e("test.dat", "rw"):

递归

递归方法就是直接或间接调用自身的方法