《Java 面向对象程序设计》第一章到第六章的综合复习总结

《Java 面向对象程序设计》第一章到第六章的综合复习总结

作者： 钟广俊

一、第1章：初识 Java 与面向对象程序设计

1.1 Java 概述

核心概念和知识点

• 介绍计算机编程语言的发展历程，包括从机器语言、汇编语言到高级语言的演变。
• Java 语言的发展历史，由 Sun Microsystems 公司开发，旨在解决跨平台编程问题。
• Java 语言的特点：简单、面向对象、分布式、健壮、安全、体系结构中立、可移植、解释型、高性能、多线程、动态等。
• Java 跨平台原理：Java 程序先编译成字节码（.class 文件），然后通过 Java 虚拟机（JVM）在不同平台上运行字节码。

个人理解与学习心得

• 这部分是 Java 的宏观介绍，理解 Java 的跨平台特性是关键。通过了解编程语言的发展，能更好地体会 Java 的设计初衷和优势。在学习过程中，没有遇到太大的难点。

1.2 面向对象程序设计思想

核心概念和知识点

• 面向过程程序设计：以过程为中心，将问题分解为一系列步骤。
• 面向对象程序设计：以对象为中心，将问题分解为多个对象，对象之间通过消息传递交互。
• 对比面向对象与面向过程程序设计：面向对象具有更好的可维护性、可扩展性和可复用性。

个人理解与学习心得

• 理解面向对象和面向过程的区别是学习 Java 的重要基础。刚开始可能对面向对象的概念有些模糊，通过一些简单的示例，如用面向对象和面向过程分别实现一个简单的学生管理系统，能够更好地理解两者的差异。

1.3 Java 开发环境搭建

核心概念和知识点

• JDK（Java Development Kit）与 JRE（Java Runtime Environment）的区别：JDK 是 Java 开发工具包，包含 JRE 和开发工具；JRE 用于运行 Java 程序。
• JDK 的安装：从 Oracle 官网下载适合操作系统的 JDK 版本并安装。
• 环境变量配置：配置PATH和JAVA_HOME环境变量，使系统能找到 JDK 的安装路径。

个人理解与学习心得

• 搭建开发环境是开始 Java 编程的第一步。在配置环境变量时可能会遇到一些问题，例如路径设置错误。解决方法是仔细检查路径，确保JAVA_HOME指向 JDK 的安装目录，并且在PATH变量中添加%JAVA_HOME%\bin。可以通过在命令行输入java -version来验证环境是否配置成功。

1.4 第一个 Java 程序：HelloWorld!

核心概念和知识点

• 显示文件扩展名：确保能看到文件的扩展名，便于编写 Java 源文件（.java）。
• 编写代码：例如public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println(“Hello, World!”); } }。
• 编译与执行：使用javac HelloWorld.java编译生成字节码文件（.class），再用java HelloWorld执行程序。
• 代码解析：理解public、class、static、void、main等关键字的含义。
• 代码的注释：掌握单行注释（//）和多行注释（/…/）的用法。

个人理解与学习心得

• 编写HelloWorld程序是 Java 编程的入门实践。通过这个简单的程序，可以初步了解 Java 程序的基本结构和编译执行过程。在编写过程中，需要注意代码的大小写和语法规范。

1.5 Java 常用开发工具

核心概念和知识点

• Eclipse 的安装与使用：Eclipse 是开源集成开发环境（IDE），下载安装包后解压即可使用，支持项目管理、代码编辑、调试等功能。
• Intellij IDEA 的安装与使用：IDEA 是功能强大的商业 IDE，提供智能代码补全、版本控制集成等高级功能，安装时需选择适合的版本（社区版或旗舰版）。

个人理解与学习心得

• 开发工具可以提高编程效率。Eclipse 适合初学者，因其简单易用。而 IDEA 功能更丰富，但可能需要一些时间来熟悉操作。在选择开发工具时，可以根据个人需求和习惯进行选择。

1.6 本章小结

本章开启了 Java 学习之旅，先是介绍 Java 语言，它具备跨平台、面向对象等诸多优势，在各领域应用广泛。随后着重阐述面向对象程序设计理念，以对象、类为核心，封装让数据更安全，继承实现代码复用与层次构建，多态使同一行为呈现多样表现。通过对比面向过程编程，凸显出面向对象的灵活性与可维护性优势，为后续深入学习 Java 编程打下了思想基础，让我们初步构建起对 Java 语言及面向对象这一编程范式的整体认知轮廓。

二、第2章：Java 编程基础

2.1 变量与常量

核心概念和知识点

• 关键字和保留字：Java 中的关键字有特定含义，如class、public等；保留字是可能在未来被用作关键字的词。
• 标识符与命名规范：标识符用于命名变量、类等，需遵循一定规则，如以字母、_或$开头，后续可以是字母、数字、_或$。
• 数据类型：包括基本数据类型（如int、double、char、boolean等）和引用数据类型（如类、接口、数组等）。
• 变量的定义与赋值：例如int num = 10;定义了一个int类型的变量num并赋值为 10。
• 常量：使用final关键字定义常量，如final double PI = 3.14159。
• 变量的类型转换：有自动类型转换（小类型到大类型，如int到double）和强制类型转换（大类型到小类型，如double到int，可能会导致精度损失）。

public class VariableExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 定义一个整数类型变量
        int num;
        num = 10;
        System.out.println("num的值为：" + num);
    }
}

个人理解与学习心得

• 变量与常量是编程的基础。在定义变量和常量时，要注意数据类型的选择和类型转换的问题。特别是强制类型转换可能会导致数据丢失，需要谨慎处理。通过一些简单的算术运算练习，可以更好地掌握这部分内容。

2.2 运算符与表达式

核心概念和知识点

• 算术运算符：包括+、-、*、/、%，例如int sum = 5 + 3;。
• 赋值运算符：如=、+=、-=等，例如int a = 10; a += 5;等价于a = a + 5;。
• 关系运算符：用于比较大小，如>、<、>=、<=、==、!=，结果为boolean类型。
• 逻辑运算符：包括&&（逻辑与）、||（逻辑或）、!（逻辑非），用于连接多个条件判断。
• 位运算符：如&、|、^、~、<<、>>、>>>，用于对二进制位进行操作。
• 三元运算符：格式为条件表达式? 表达式1 : 表达式2，根据条件选择执行表达式 1 或表达式 2。
• 运算符的优先级：不同运算符有不同的运算优先级，例如先乘除后加减。

public class ArithmeticOperatorExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        int a = 10;
        int b = 3;
        // 加法
        int sum = a + b;
        // 减法
        int difference = a - b;
        // 乘法
        int product = a * b;
        // 除法
        int quotient = a / b;
        // 取余
        int remainder = a % b;
        System.out.println("和：" + sum);
        System.out.println("差：" + difference);
        System.out.println("积：" + product);
        System.out.println("商：" + quotient);
        System.out.println("余数：" + remainder);
    }
}

个人理解与学习心得

• 运算符是实现程序逻辑的重要工具。逻辑运算符和位运算符相对较难理解，通过实际的二进制操作练习可以更好地掌握位运算符。在编写复杂表达式时，要注意运算符的优先级，必要时可以使用括号来明确运算顺序。

2.3 选择结构

核心概念和知识点

• if 语句：根据条件判断执行不同的代码块，如if (condition) { // 代码块 }。
• if - else 语句：有条件地执行两个代码块中的一个，如if (condition) { // 代码块1 } else { // 代码块2 }。
• switch 语句：根据表达式的值选择执行多个case中的一个，如switch (expression) { case value1: // 代码块1; break; case value2: // 代码块2; break;… default: // 默认代码块; }。
• 选择结构的嵌套：在一个选择结构中嵌套另一个选择结构，实现更复杂的逻辑判断。
• 两种选择结构的对比：if - else结构适用于条件判断范围较广的情况，switch结构适用于等值判断。

public class IfStatementExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        int score = 80;
        if (score >= 60) {
   
            System.out.println("及格了");
        } else {
   
            System.out.println("不及格");
        }
    }
}

个人理解与学习心得

• 选择结构用于实现程序的条件分支。在使用switch语句时，要特别注意case后的break语句，避免出现穿透现象。对于复杂的条件判断，可以通过嵌套选择结构来实现，但要注意代码的可读性和可维护性。

2.4 循环结构

核心概念和知识点

• for 语句：用于已知循环次数的情况，格式为for (初始化; 条件; 迭代) { // 代码块 }，例如for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i); }。
• while 语句：根据条件判断是否执行循环体，格式为while (condition) { // 代码块 }，例如int j = 0; while (j < 5) { System.out.println(j); j++; }。
• do - while 语句：先执行一次循环体，再根据条件判断是否继续循环，格式为do { // 代码块 } while (condition);，例如int k = 0; do { System.out.println(k); k++; } while (k < 3);。
• break 和 continue 语句：break用于跳出当前循环或switch语句；continue用于跳过本次循环的剩余语句，继续下一次循环。
• 循环语句的嵌套：在一个循环语句中嵌套另一个循环语句，例如嵌套的for循环可以用于打印二维数组。
• 三种循环结构的应用场景：for循环常用于遍历数组、集合等；while循环适用于循环次数不确定的情况；do - while循环适用于至少需要执行一次循环体的情况。

public class ForLoopExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
   
            System.out.println("这是第" + i + "次循环");
        }
    }
}

个人理解与学习心得

• 循环结构是程序中实现重复操作的关键。在使用循环时，要注意循环条件的设置，避免出现死循环。break和continue语句可以控制循环的执行流程，但过度使用可能会使代码逻辑变得复杂。通过编写一些简单的循环程序，如打印九九乘法表，可以更好地掌握循环结构的应用。

2.5 方法

核心概念和知识点

• 方法介绍：方法是一组语句的集合，用于执行特定任务。
• 方法声明与调用：方法声明包括返回类型、方法名、参数列表和方法体，例如public int add(int a, int b) { return a + b; }，调用时使用int result = add(3, 5);。
• 方法重载：在同一个类中，多个方法具有相同的名字但参数列表不同，例如public int add(int a, int b)和public int add(int a, int b, int c)。
• 方法递归：方法在自身内部调用自身，例如计算阶乘的递归方法public int factorial(int n) { if (n == 0 || n == 1) return 1; else return n * factorial(n - 1); }。

public class MethodExample {
   
    // 定义一个方法
    public static int add(int a, int b) {
   
        return a + b;
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        int result = add(3, 5);
        System.out.println("3加5的结果是：" + result);
    }
}

个人理解与学习心得

• 方法是代码模块化的重要手段。方法重载可以提高代码的可读性和易用性，但要注意参数列表的区分。方法递归是一个较难理解的概念，通过绘制递归调用的栈图可以帮助理解递归的执行过程。在编写递归方法时，要确保有递归终止条件，否则会导致栈溢出错误。

2.6 数组

核心概念和知识点

• 数组概述：数组是一种数据结构，用于存储相同类型的数据。
• 数组的常见操作：包括数组的声明（如int[] arr = new int[5];）、初始化（如int[] arr = {1, 2, 3};）、访问（通过下标，如arr[0]）、遍历（使用循环）等。
• 数组排序算法：如冒泡排序（比较相邻元素并交换，重复多次直到排序完成）、选择排序（每次选择最小元素放到已排序序列末尾）等。
• 二分查找法：用于在有序数组中查找元素，通过不断将数组分成两半并比较中间元素来缩小查找范围。
• 方法中的可变参数：使用…表示可变参数，例如public void printArgs(int… args) { for (int arg : args) { System.out.println(arg); } }。
• 二维数组：数组的数组，例如int[][] matrix = new int[3][4];用于表示二维矩阵。
• Arrays 工具类：提供了对数组操作的实用方法，如排序（Arrays.sort()）、查找（Arrays.binarySearch()）等。

public class ArrayExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 定义一个整数数组
        int[] numbers = {
   1, 2, 3, 4, 5};
        for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
   
            System.out.println("数组中的第" + (i + 1) + "个元素是：" + numbers[i]);
        }
    }
}

个人理解与学习心得

• 数组是存储和处理批量数据的重要工具。在操作数组时，要注意下标越界的问题，确保下标在合法范围内。数组排序算法和二分查找法是算法学习的基础，通过手动实现这些算法可以加深对数组操作的理解。Arrays 工具类提供了便捷的数组操作方法，可以提高开发效率。

2.7 JVM 中的堆内存与栈内存

核心概念和知识点

• 堆和栈：栈用于存储局部变量和方法调用信息，堆用于存储对象实例。
• 数据类型传递：基本数据类型是值传递，引用数据类型是引用传递。
• 方法中的数据交换：在方法中交换两个基本数据类型变量的值时，需要通过返回值或包装类来实现。

public class HeapAndStackMemoryExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 基本数据类型变量，在栈内存中直接存储值
        int num = 10;
        // 引用数据类型变量，在栈内存中存储对象的引用（地址），对象本身在堆内存中创建
        Person person = new Person("Alice", 25);

        // 调用方法，方法中的参数传递等操作会涉及栈内存的压栈、弹栈操作
        changeValue(num, person);

        System.out.println("在main方法中，num的值：" + num);
        System.out.println("在main方法中，person的年龄：" + person.getAge());
    }

    public static void changeValue(int n, Person p) {
   
        // 在方法内部修改基本数据类型参数的值，不会影响到外部的变量，因为是值传递，相当于复制了一份在栈内存中操作
        n = 20;
        // 修改引用数据类型对象的属性值，会影响到外部对象，因为传递的是对象的引用，通过引用可以找到堆内存中的对象并修改其属性
        p.setAge(30);

        // 在方法内部创建新的Person对象，这个对象在堆内存中开辟新空间，与外部传入的对象是不同的实例
        Person newPerson = new Person("Bob", 35);
        // 将方法内的引用变量指向新创建的对象，不会影响到外部传入的引用变量
        p = newPerson;

        System.out.println("在changeValue方法中，n的值：" + n);
        System.out.println("在changeValue方法中，p指向对象的年龄：" + p.getAge());
    }
}

class Person {
   
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
   
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
   
        return name;
    }

    public int getAge() {
   
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
   
        this.age = age;
    }
}

个人理解与学习心得

• 理解堆内存和栈内存的区别对于掌握 Java 的内存管理机制很重要。通过分析简单程序的内存分配情况，可以加深对数据类型传递和内存操作的理解。在处理对象引用时，要注意避免出现空指针异常。

2.8 本章小结

在此章中，我们学习了 Java 编程的基石内容。掌握了基本的数据类型划分，明晰变量如何定义与运用，以及各类运算符的运算规则。控制语句方面，顺序、选择、循环结构的学习，让程序执行流程可按需定制。同时，了解了数组的创建、初始化及元素访问等操作。这些基础语法知识如同搭建大厦的砖块，让我们有能力去书写简单的 Java 代码，实现基本逻辑，为后续面向对象相关知识的融合运用做好了语法储备，是迈向更复杂编程的关键一步。

三、第3章：面向对象程序设计 (基础)

3.1 面向对象的概念

核心概念和知识点

• 什么是面向对象：将问题分解为多个对象，对象具有属性和行为，通过对象之间的交互解决问题。

// 简单的类定义来体现面向对象
class Car {
   
    // 汽车有颜色属性
    String color;
    // 汽车有行驶方法
    public void drive() {
   
        System.out.println("The car is driving.");
    }
}

• 面向对象的特性：包括封装、继承、多态。
• 类和对象：类是对象的模板，定义了对象的属性和行为；对象是类的实例。

个人理解与学习心得

• 这部分是面向对象编程的核心概念。理解类和对象的关系是关键。通过一些实际的示例，如创建学生类和学生对象，可以更好地体会面向对象的思想。

3.2 面向对象编程

核心概念和知识点

• 类的定义：使用class关键字定义类，在类中声明成员变量和成员方法，例如class Car { String brand; void start() { System.out.println(“The car starts.”); } }。

class Dog {
   
    // 狗有名字属性
    String name;
    // 狗有叫的方法
    public void bark() {
   
        System.out.println(name + " is barking.");
    }
}

• 对象的创建与使用：使用new关键字创建对象，如Car myCar = new Car(); myCar.start();。

class Dog {
   
    String name;
    public void bark() {
   
        System.out.println(name + " is barking.");
    }
}

public class Main {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 创建狗对象
        Dog myDog = new Dog();
        myDog.name = "Buddy";
        myDog.bark();
    }
}

• 成员变量默认值：不同数据类型的成员变量有不同的默认值，如int类型默认值为 0，boolean类型默认值为false。

public class MemberVariableDefaults {
   
    // 定义一个int类型的成员变量
    int num;
    // 定义一个boolean类型的成员变量
    boolean flag;
    // 定义一个引用类型（这里以String为例）的成员变量，初始为null
    String str;

    public static void main(String[] args) {
   
        MemberVariableDefaults obj = new MemberVariableDefaults();

        // 输出int类型成员变量的默认值，会输出0
        System.out.println("int类型成员变量默认值：" + obj.num);

        // 输出boolean类型成员变量的默认值，会输出false
        System.out.println("boolean类型成员变量默认值：" + obj.flag);

        // 输出String类型成员变量的默认值，会输出null
        System.out.println("String类型成员变量默认值：" + obj.str);
    }
}

• 对象内存分析：理解对象在内存中的存储方式，包括对象的引用和对象本身在堆内存中的存储。

public class ObjectMemoryAnalysis {
   
    private int value;

    public ObjectMemoryAnalysis(int value) {
   
        this.value = value;
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        // 在栈内存中创建一个变量obj，它保存的是对象在堆内存中的地址引用
        ObjectMemoryAnalysis obj1 = new ObjectMemoryAnalysis(10);

        // 再创建一个变量obj2，同样指向堆内存中刚才创建的那个对象
        ObjectMemoryAnalysis obj2 = obj1;

        System.out.println("obj1的值：" + obj1.value);
        System.out.println("obj2的值：" + obj2.value);

        // 通过obj2修改对象的值
        obj2.value = 20;

        System.out.println("修改后obj1的值：" + obj1.value);
        System.out.println("修改后obj2的值：" + obj2.value);

        // 创建一个新的对象，obj3指向新的对象在堆内存中的地址
        ObjectMemoryAnalysis obj3 = new ObjectMemoryAnalysis(30);

        System.out.println("obj3的值：" + obj3.value);

        // 将obj3赋值给obj1，此时obj1指向了obj3所指向的新对象
        obj1 = obj3;

        System.out.println("重新赋值后obj1的值：" + obj1.value);
        System.out.println("obj2的值（不受影响）：" + obj2.value);
    }
}

• 匿名对象：没有名字的对象，通常用于只调用一次方法的情况，如new Car().start();。

class Car {
   
    public void start() {
   
        System.out.println("汽车启动了");
    }
}

public class AnonymousObjectExample {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 创建匿名对象并直接调用其start方法，匿名对象用完即丢弃，不需要再通过变量来引用它
        new Car().start();

        // 以下代码展示连续使用匿名对象调用方法的情况
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
   
            new Car().start();
        }
    }
}

个人理解与学习心得

• 在定义类和创建对象时，要注意成员变量的初始化和方法的调用。对象内存分析是一个难点，通过绘制内存示意图可以帮助理解对象在内存中的创建和销毁过程。

3.3