Java基础知识点汇总

平台无关性：Java的最大特点是平台无关性。这主要得益于Java虚拟机（JVM）的作用，JVM可以在任何支持的操作系统上运行Java字节码文件，从而实现跨平台运行。
面向对象：Java是一种纯面向对象的编程语言，支持封装、继承和多态等OOP特性，使得代码具有良好的可维护性和可扩展性。
安全性：Java提供了丰富的安全机制，包括字节码验证、类加载器、沙箱模型等，特别是在网络环境中，Java的安全性尤为突出。
多线程：Java内置了对多线程编程的支持，允许开发者轻松实现并发程序，这在处理大型、复杂的应用程序时尤为重要。

1.3 Java开发环境

要开始Java开发，需要安装JDK（Java Development Kit）。JDK包含了JRE（Java Runtime Environment）和一系列开发工具，如编译器（javac）和调试器（jdb）。配置好环境变量后，你可以在命令行中编译并运行Java程序。

第一个Java程序：Hello World

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello, World!"); } }

这个简单的程序展示了Java的基本结构，包括类定义、主方法和输出语句。

第2章 Java基础语法

2.1 数据类型与变量

Java提供了多种数据类型，可以分为两大类：基本数据类型和引用数据类型。

基本数据类型：包括四种整型（byte, short, int, long）、两种浮点型（float, double）、字符型（char）和布尔型（boolean）。基本数据类型直接存储数值，如：

int number = 10; float price = 19.99f; char letter = 'A'; boolean isTrue = true;
引用数据类型：包括类、接口、数组等，它们存储的是对象的引用（即内存地址），而不是对象本身。

String message = "Hello, Java!"; int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

2.2 运算符

Java提供了多种运算符以操作变量和数据：

算术运算符：包括加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)、取余(%)，用于数学运算。

int sum = 10 + 5; int remainder = 10 % 3;
关系运算符：用于比较两个数值，返回布尔值（true或false）。如等于(==)、不等于(!=)、大于(>)、小于(<)等。

boolean isEqual = (10 == 10); // true boolean isGreater = (10 > 5); // true
逻辑运算符：用于布尔逻辑运算，如与(&&)、或(||)、非(!)。

boolean result = (10 > 5) && (5 < 3); // false
赋值运算符：用于给变量赋值，如简单赋值(=)、加等赋值(+=)、减等赋值(-=)。

int x = 10; x += 5; // x = x + 5

2.3 控制流

Java的控制流语句用于控制程序的执行流程：

条件语句：根据条件的真假来执行不同的代码块。

if (x > 10) { System.out.println("x is greater than 10"); } else { System.out.println("x is less than or equal to 10"); } switch (day) { case 1: System.out.println("Monday"); break; case 2: System.out.println("Tuesday"); break; default: System.out.println("Other day"); break; }
循环语句：重复执行某段代码，直到条件为false。

for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("i = " + i); } while (x > 0) { x--; } do { x++; } while (x < 5);
跳转语句：用于跳过或终止循环。

for (int i = 0; i < 10; i++) { if (i == 5) { continue; // 跳过当前循环 } if (i == 8) { break; // 终止循环 } }

第3章面向对象编程（OOP）

3.1 类与对象

在Java中，类是对象的模板，而对象是类的实例。类定义了对象的属性和行为，而对象是类的实际表现。

类的定义：

public class Car { String brand; String model; int year; void start() { System.out.println(brand + " " + model + " is starting."); } }
对象的创建：

Car myCar = new Car(); myCar.brand = "Toyota"; myCar.model = "Corolla"; myCar.year = 2020; myCar.start();
构造方法：用于初始化对象。

public class Car { String brand; String model; int year; // 构造方法 public Car(String brand, String model, int year) { this.brand = brand; this.model = model; this.year = year; } void start() { System.out.println(brand + " " + model + " is starting."); } } Car myCar = new Car("Toyota", "Corolla", 2020); myCar.start();

3.2 继承与多态

继承允许新类基于已有类创建，增强了代码的复用性。多态性允许对象以多种形式存在。

继承的实现：

public class Vehicle { String brand; void start() { System.out.println("Vehicle is starting."); } } public class Car extends Vehicle { String model; void start() { System.out.println("Car " + brand + " " + model + " is starting."); } } Car myCar = new Car(); myCar.brand = "Toyota"; myCar.model = "Corolla"; myCar.start(); // 输出: Car Toyota Corolla is starting.
多态的实现：

Vehicle myVehicle = new Car(); // 父类引用指向子类对象 myVehicle.start(); // 输出: Car is starting.

3.3 封装与抽象

封装是指将对象的属性私有化，提供公共的访问方法。抽象则是通过抽象类和接口来隐藏实现细节，强调行为而非具体实现。

封装的实现：

public class Person { private String name; private int age; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } }
抽象类与接口：

abstract class Animal { abstract void makeSound(); } class Dog extends Animal { void makeSound() { System.out.println("Woof Woof"); } } interface Drivable { void drive(); } class Car implements Drivable { public void drive() { System.out.println("Car is driving"); } }

第4章异常处理

4.1 异常的概念

在Java中，异常是一种用于指示程序在运行时发生错误的机制。Java通过异常处理机制来捕获和处理这些错误，从而使程序能够在发生异常时采取适当的措施，而不是直接终止运行。

异常可以分为两大类：

检查异常（Checked Exception）：在编译时就必须处理的异常，如IOException、SQLException。
非检查异常（Unchecked Exception）：包括运行时异常（RuntimeException）和错误（Error），如NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException。

4.2 异常处理机制

Java提供了try-catch-finally语句来处理异常，使得代码更加健壮。

try-catch语句：

try { int result = 10 / 0; } catch (ArithmeticException e) { System.out.println("ArithmeticException caught: " + e.getMessage()); }

在这个例子中，try块中的代码尝试执行除以零的操作，这会抛出ArithmeticException异常。catch块捕获了该异常并进行了处理。
finally块：无论是否发生异常，finally块中的代码都会执行，通常用于释放资源。

try { // 打开资源 } catch (Exception e) { // 处理异常 } finally { // 关闭资源 }
throw与throws关键字： throw用于显式抛出异常，而throws则声明一个方法可能抛出的异常。

public void checkAge(int age) throws IllegalArgumentException { if (age < 18) { throw new IllegalArgumentException("Age must be 18 or above."); } }

4.3 自定义异常

Java允许开发者根据特定的应用需求自定义异常类，以更好地表示某些特定错误情况。

自定义异常类：

public class InsufficientFundsException extends Exception { public InsufficientFundsException(String message) { super(message); } }
使用自定义异常：

public void withdraw(double amount) throws InsufficientFundsException { if (balance < amount) { throw new InsufficientFundsException("Insufficient balance."); } balance -= amount; }

第5章 Java常用类库

5.1 字符串处理

Java中处理字符串的类主要有String、StringBuilder和StringBuffer。

String类： String是一个不可变类，一旦创建就不能修改。

String greeting = "Hello"; greeting = greeting + " World!"; System.out.println(greeting); // 输出: Hello World!
StringBuilder和StringBuffer：这两个类用于可变字符串操作，StringBuilder在单线程环境下使用，而StringBuffer是线程安全的。

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello"); sb.append(" World!"); System.out.println(sb.toString()); // 输出: Hello World!

5.2 集合框架

Java集合框架提供了多种数据结构，如List、Set、Map等，用于存储和操作数据。

List接口：有序集合，允许重复元素。常用实现类有ArrayList和LinkedList。

List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("apple"); list.add("banana"); list.add("apple");
Set接口：无序集合，不允许重复元素。常用实现类有HashSet、TreeSet。

Set<String> set = new HashSet<>(); set.add("apple"); set.add("banana");
Map接口：键值对映射，键不能重复。常用实现类有HashMap、TreeMap。

Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put("apple", 1); map.put("banana", 2);

5.3 输入输出流（I/O）

Java的I/O操作涉及到读取和写入数据的流。

File类：用于表示文件和目录路径名。

File file = new File("example.txt"); if (file.exists()) { System.out.println("File exists"); }
字节流与字符流：InputStream和OutputStream用于处理字节数据，而Reader和Writer用于处理字符数据。

FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt"); int data = fis.read(); while (data != -1) { System.out.print((char) data); data = fis.read(); } fis.close();
序列化与反序列化：通过ObjectOutputStream和ObjectInputStream可以实现对象的序列化与反序列化。

ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.dat")); oos.writeObject(new Person("John", 25)); oos.close(); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.dat")); Person person = (Person) ois.readObject(); ois.close();

第6章多线程编程

6.1 线程的基本概念

线程是程序执行的最小单元。Java中的每个线程都通过继承Thread类或实现Runnable接口来实现。

创建线程：

public class MyThread extends Thread { public void run() { System.out.println("Thread is running"); } } MyThread thread = new MyThread(); thread.start();

或者：

public class MyRunnable implements Runnable { public void run() { System.out.println("Runnable is running"); } } Thread thread = new Thread(new MyRunnable()); thread.start();

6.2 线程的生命周期

线程的生命周期包括以下状态：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、死亡（Dead）。

线程控制：
- sleep()：使线程暂停指定时间。
- join()：等待线程终止。
- yield()：让出CPU执行权给其他线程。
thread1.join();

6.3 线程同步与线程安全

在多线程环境下，如果多个线程同时访问同一个共享资源，可能会出现数据不一致的问题。Java提供了同步方法和同步代码块来保证线程安全。复制代码

public synchronized void increment() { count++; }
同步代码块：
public void increment() { synchronized(this) { count++; } }
线程通信：通过wait()、notify()、notifyAll()实现线程间的通信。
synchronized(this) { while(condition) { wait(); } // 执行某些操作 notifyAll(); }

第7章网络编程

7.1 网络基础

Java网络编程基于TCP/IP协议栈，可以通过Socket和ServerSocket类实现客户端和服务器之间的通信。

IP地址和端口号：IP地址用于标识网络中的设备，端口号用于标识应用程序。
TCP与UDP：TCP（传输控制协议）提供可靠的、面向连接的通信，而UDP（用户数据报协议）提供不可靠的、无连接的通信。

7.2 Java中的网络编程

Socket编程：用于实现客户端和服务器之间的双向通信。

// 客户端 Socket socket = new Socket("localhost", 8080); PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true); out.println("Hello, Server!"); // 服务器 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080); Socket clientSocket = serverSocket.accept(); BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream())); String message = in.readLine(); System.out.println("Received: " + message);
URL与URLConnection：用于通过HTTP协议访问网络资源。
URL url = new URL("http://example.com"); URLConnection conn = url.openConnection(); BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream())); String inputLine; while ((inputLine = in.readLine()) != null) { System.out.println(inputLine); } in.close();