JAVA基础（一）

摇光·

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分类专栏： java 文章标签： java 开发语言

于 2022-07-20 22:48:01 首次发布

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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){

}

或

public static void main (String[] a){

}

或

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：

有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。

例

        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
	}
}