JAVA基础(一)

本文详细介绍了Java语言的基础知识,包括其跨平台性、JVM(Java虚拟机)、垃圾收集机制、JDK与J2SE的区别,以及Java程序的运行过程。讲解了变量、数据类型、字符串、进制转换等内容,并探讨了注释、错误解析和类型转换。此外,还提到了Java的版本(J2SE、J2EE、J2ME)及其在不同场景的应用。

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JAVA知识图谱

Java语言运行机制及运行过程

Java语言的特点:跨平台性

因为有了JVM,同一个Java程序在三个不同的操作系统中都可以执行。这样就实现了Java程序的跨平台性

Java版本

JDK与J2SE的区别

 JAVA就是指JDK开发工具,所以我们可以理解为JAVA等价于JDK。JAVA有3个版本:J2SE J2EE J2ME,而J2SE桌面级应用,J2ME移动端应用,J2EE企业级应用

Java两种核心机制

      Java虚拟机(JVM)

                JVM是一个虚拟的计算机,具有指令集并使用不同的存储区域。负责执行指令,管理数 据、内存、寄存器。                 

                对于不同的平台,有不同的虚拟机

                只有某平台提供了对应的java虚拟机,java程序才可在此平台运行

                Java虚拟机机制屏蔽了底层运行平台的差别,实现了“一次编译,到处运行”

     垃圾收集机制

                不在使用的内存空间应回收——垃圾回收

                C/C++等语言中,由程序员负责回收无用内存

                Java 语言消除了程序员回收无用内存空间的责任,它提供一种系统级线程跟踪存储空间的分配情况。并在JVM空闲时,检查并释放那些可被释放的存储空间                   

                垃圾回收在Java程序运行过程在自动进行,程序员无法精确控制和干预

                Java程序还会出现内存泄漏和内存溢出问题吗?

                是的

JDK(Java Development Kit Java开发工具包)

JDK是提供给Java开发人员使用的,其中包含了java的开发工具,也包括了JRE。

开发工具:编译工具(javac.exe)打包工具(jar.exe)等

JRE(Java  Runtime Environment Java运行环境)

包括Java虚拟机(JVM Java Virtual Machine)和Java程序所需的核心类库等,如果想要运行一个开发好的Java程序,计算机中只需要安装JRE即可 

JDK、JRE、JVM的关系

 JDK = JRE + 开发工具集(例如Javac编译工具等)

JRE = JVM + Java SE标准类库

报错解析

        错误: 找不到或无法加载主类 HelloWorld.class

        将java HelloWorld.class改为

           java HelloWorld

若有多个类,则会生成多个字节码文件,但只能运行含有main方法的文件

注释

用于注解说明解释程序的文字就是注释

Java中注释的类型

        单行注释

        多行注释

        文档注释

提高了代码的阅读性;测试程序的重要方法

单行注释

// xxxxxxxxxxxx

多行注释

/* xxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

xxx*/

文档注释

文档注释:java独有,可被JDK提供的工具javadoc解析,生成一套以网页形式体现的该程序的说明文档。

使用:/**

@author 指定java程序的作者

@version 指定源文件的版本

内容

*/

注释内容可以被JDK提供的工具javadoc所解析,生成一套以网页文件形式体现的该程序的说明文档

命令:

javadoc -d 生成文件名 -author -version 解析文件名.java

public

在一个java源文件中可以声明多个class。但是,最多有一个类声明为public,且该类名必须和文件名一致

main

程序的入口是main方法。格式是固定的

public static void main (String[] args){

}

public static void main (String[] a){

}

public static void main (String a[]){

}

输出语句

System.out.print();        //只输出不换行

System.out.println();        //先输出后换行

关键字与保留字

关键字的定义和特点

定义:被Java语言赋予了特殊含义,用做专门用途的字符串

特点:关键字中所有字母都为小写

 

 保留字

Java保留字:现有Java版本尚未使用,但以后版本可能会作为关键字使用,自己命名标识符时要避免使用这些保留字

goto、const

标识符

标识符:

        Java对各种变量、方法和类等要素命名时使用的字符序列称为标识符

        凡是自己可以起名字的地方都叫标识符

定义合法标识符规则

        由26格英文字母大小写,0-9,或_或$组成

        不可以以数字作为开头

        不可以使用关键字和保留字,但能包含关键字和保留字。

        Java在严格区分大小写,长度无限制。_

        标识符不能包含空格

标识符命名规范

包名:多单词组成时所有单词都小写:xxxyyyzzz

类名、接口名:多单词组成时,所有单词的首字母大小写:XxxYyyZzz

变量名、方法名:多单词组成时,第一个单词首字母小写,第二个单词开始每个单词首字母大小xxxYyyZzz

常量名:所有字母都大写,多单词时每个单词用下划线连接:XXX_YYY_ZZZ

在起名字时,为了提高阅读性,要尽量有意义,“见名知意”

java采用unicode字符集,因此标识符也可以使用汉字声明,但不推荐使用

变量

变量的概念

        内存中的一个存储区域

        该区域的数据可以在同一类型范围内不断变化

        变量是程序中最基本的存储单元,包含变量类型、变量名和存储的值

变量的作用

        用于在内存中保存数据

使用变量注意

        Java中每个变量必须先声明,后使用

        使用变量名来访问这块区域的数据

        变量的作用域:起定义所在的一对{}内

        变量只有在其作用域内才有效

        同一个作用域内,不能定义重名的变量

        java定义变量的格式:数据类型  变量名  =  变量值;

变量的分类

        

整型

整型类型:byte、short、int、long

Java各整数类型有固定的表数范围和字段长度,不受OS的影响,以保证java程序的可移植性。

java的整型常量默认为int型,声明long型常量须后加  'l'  或  'L'

java程序中变量通常声明为int型,除非不足以表示较大的数,才使用long

浮点型

                                                        浮点类型:float 、double

        与整数类型类似,Java浮点类型也有固定的表数范围和字段长度,不受具体操作系统的影响

        浮点型常量有两种表示形式:

               十进制形式:如 5.12        512.0f        .512(必须有小数点)

               科学计数法形式:如 5.12e2        512E2        100E-2

        float:单精度,尾数可以精确到7位有效数字。很多情况下,精度很难满足需求。

        double:双精度,精度是float的两倍。通常采用此类型

        Java的浮点型常量默认位double类型,声明float型常量,须后加  'f'  或  'F'

        

字符型

                                                               字符类型:char        

char型数据用来表示通常意义上的“字符”(2字节)

Java中所有字符都使用Unicode编码,故一个字符可以存储一个字母、汉字,或其他书面语的一个字符

字符串变量的三种表现形式:

        字符串常量是用单引号('')括起来的单个字符。

        Java中还运行使用转义字符 '\'来将其后的字符转变为特殊字符型常量。

        直接使用Unicode 值来表示字符串常量:'\uXXXX'。其中,XXXX代表一个十六进制整数

        甚至可以这样

char c = 97;
System.out.println(c); //97

char类型是可以进行运算的,因为它都对应有Unicode码。

了解:ASCII码

         • 在计算机内部,所有数据都使用二进制表示。每一个二进制位(bit)有 0 和 1 两种状态, 因此 8 个二进制位就可以组合出 256 种状态,这被称为一个字节(byte)。一个字节一 共可以用来表示 256 种不同的状态,每一个状态对应一个符号,就是 256 个符号,从 0000000 到11111111。

        • ASCII码:上个世纪60年代,美国制定了一套字符编码,对英语字符与二进制位之间的 关系,做了统一规定。这被称为ASCII码。ASCII码一共规定了128个字符的编码,比如空格“SPACE”是32(二进制00100000),大写的字母A是65(二进制01000001)。这 128个符号(包括32个不能打印出来的控制符号),只占用了一个字节的后面7位,最前面的1位统一规定为0。

缺点:

        不能表示所有字符

        相同的编码表示的字符不一样。比如,130在法语编码中代表了é,在希伯来语编码中却代表 了字母Gime(ג)

了解:Unicode编码

        • 乱码:世界上存在着多种编码方式,同一个二进制数字可以被解释成不同的符号。因此,要想打开一个文本文件,就必须知道它的编码方式,否则用错误的编码方式解读, 就会出现乱码。

        • Unicode:一种编码,将世界上所有的符号都纳入其中。每一个符号都给予一个独一 无二的编码,使用 Unicode 没有乱码的问题。

        • Unicode的缺点:Unicode 只规定了符号的二进制代码,却没有规定这个二进制代码 应该如何存储:无法区别 Unicode 和 ASCII:计算机无法区分三个字节表示一个符号 还是分别表示三个符号。另外,我们知道,英文字母只用一个字节表示就够了,如果 unicode统一规定,每个符号用三个或四个字节表示,那么每个英文字母前都必然有 二到三个字节是0,这对于存储空间来说是极大的浪费。

 了解:UTF-8

  • UTF-8 是在互联网上使用最广的一种 Unicode 的实现方式。

  • UTF-8 是一种变长的编码方式。它可以使用 1-6 个字节表示一个符号,根据 不同的符号而变化字节长度。

 • UTF-8的编码规则:

        > 对于单字节的UTF-8编码,该字节的最高位为0,其余7位用来对字符进行编码(等同                       于 ASCII码)。

        > 对于多字节的UTF-8编码,如果编码包含 n 个字节,那么第一个字节的前 n 位为1,第一                 个字节的第 n+1 位为0,该字节的剩余各位用来对字符进行编码。在第一个字节之后的                   所有的字节,都是最高两位为"10",其余6位用来对字符进行编码。

布尔型

boolean类型用来判断逻辑条件,一般用于流程控制:

        if条件语句

        while循环控制语句

        do-while循环控制语句

        for循环控制语句

boolean类型数据值允许取值true和false,无null

        不可以使用0或非0的整数替代false和true

        Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令,Java语言表达所操作的boolean值,          在编译之后都使用java虚拟机中的int数据类型来代替:true用1表示,false用0表示

基本数据类型转换

自动类型转换:容量小的类型自动转换位容量大的数据类型。数据类型按容量大小排序为:

多种类型的数据混合运算时,系统首先自动将所有数据转换成容量最大        的那种数据类型,然后再进行计算。

byte,short,char之间不会相互转换,他们三者再计算时首先转换位int类型。

boolean不能与其他数据类型运算。

当把任何数据类型的值和字符串进行连接运算(+),基本数据类型的值将自动转化位字符串类型。

        byte b1 = 2;
		int i1 = 129;
		//编译不通过
		byte b2 = b1 + i1;	
 
//错误: 不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失

强制类型转换

自动类型转换的逆过程,将容量大的数据类型转换位容量小的数据类型。使用时要加上强制转换符:(),但可能造成精度降低或溢出,格外要注意。

通常,字符串不能直接转换位基本类型,但通过基本类型对应的包装类则可以实现把字符串转换成基本类型。

boolean不可以转换位其他数据类型

例:double转int

        double d1 = 12.3;
		int i1 = (int)d1;    //截断操作
		System.out.println(i1);

特殊情况:

long l = 123123;    //long型变量没加l,视作int型,若超出int范围会报错

System.out.println(l);

//但float类型无法转换,会报错

易错案例 

byte b = 12;
byte b1 = b + 1;
//编译失败,常量 1 为int型

float f1 = b + 12.3; 
//同理,常量 12.3 为double型

//整型常量,默认类型为int型
//浮点型常量,默认类型为double型

字符串类型

字符串类型:String

String不是基本数据类型,属于引用数据类型

使用方法与基本数据类型一致。

一个字符串可以串接另一个字符串,也可以直接串接其他类型的数据。

注意:

        char型变量不可以为空,但String型可以

        String可以和8种数据类型做运算,且运算只能是连接运算:+,运算结果仍然是String类型

        String不能强制转换为整型

连接运算

class VariableTest3 {
	public static void main(String[] args){
		
		int number = 1001;
		String numberStr = "学号:";
		String info = numberStr + number;
		
		System.out.println(info);
	}
}

例题:输出*        *(间隔一个tab键)

class VariableTest3 {
	public static void main(String[] args){
		System.out.println("*	*");		    //正确
		System.out.println('*' + '\t' + '*');	//93,char类型相加转化为ASCLL码对应的值 
                                                //进行相加
		System.out.println('*' + "\t" + '*');	//正确,字符串"\t"同样能表示制表符
		System.out.println('*' + '\t' + "*");	//51*,char类型相加转化为ASCLL码对应的 
                                                //值进行相加
		System.out.println('*' + ('\t' + "*"));	//正确
	}
}

进制 

所有数字再计算机底层都以二进制形式存在

对于整数,有四种表示方式:

        二进制(binary):0,1,满2进1,以0b或0B开头

        十进制(decimal):0-9,满10进1。

        八进制(octal):0-7,满8进1,以数字0开头表示

        十六进制(hex):0-9及A-F,满16进1,以0x或0X开头表示。A-F不区分大小写

 不管是几进制,输出后的结果都为十进制

二进制

Java整数常量默认是int类型,当用二进制定义整数时,其32位是符号位;当是long类型时,二进制默认占64位,第64位是符合位

二进制的整数有如下三种形式:

        原码:直接将一个数值换成二进制数。最高位是符号位

        负数的反码:是对原码按位取反,只是最高位(符号位)确定为1。

        负数的补码:其反码+1

计算机以二进制补码的形式保存所有的整数

        正数的原码、反码、补码都相同

        二进制转十进制:如图

 

 负数的反码与补码计算:如图

计算机底层都以补码的形式来存储数据 !

补码换算为原码:如图

十进制转换为2进制

除二取余

 

 将十进制数一直除2,并记录下每次得到的余数,直到该数为0

13 / 2 = 6 —— 1

  6 / 2 = 3 —— 0

  3 / 2 = 1 —— 1

  1 / 2 = 0 —— 1

将余数取逆,这里为1101,往前补0

则该数为(8位二进制):0000 1101

二进制转八进制与十六进制

因有一位二进制只有两种状态,三位二进制就是八种状态,正好每一个八进制数码就需要三位二进制来表示。同理十六进制。

 

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