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
}
}
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。