【Java SE】JavaSE万字长文语法总结，吐血整理，最全面的语法总结！

1. 初始Java

1.1 main方法示例

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

Java程序的结构由如下三个部分组成：
1.源文件（扩展名为*.java)：源文件带有类的定义。类用来表示程序的一个组件，小程序或许只会有一个类。类的内容必须包含在花括号里面。
2.类：类中带有一个或多个方法。方法必须在类的内部声明。
3.方法：在方法的花括号中编写方法应该执行的语句。
总结：类存在于源文件里面；方法存在于类中；语句存在于方法中。

1.2 运行Java程序

1.3 关键字

关键字是由Java语言提前定义好的，有特殊含义的标识符，或者保留字

2. 数据类型与变量

2.1 字面常量

常量即程序运行期间，固定不变的量称为常量

字面常量的分类：
1. 字符串常量：由""括起来的，比如“12345”、“hello”、“你好”。
2. 整形常量：程序中直接写的数字(注意没有小数点)，比如：100、1000
3. 浮点数常量：程序中直接写的小数，比如：3.14、0.49
4. 字符常量：由单引号括起来的当个字符，比如：‘A’、‘1’
5. 布尔常量：只有两种true和false
6. 空常量：null(后面了讲)

2.2 数据类型

在Java中数据类型主要分为两类：基本数据类型和引用数据类型。

基本数据类型有四类八种：
1. 四类：整型、浮点型、字符型以及布尔型
2. 八种：

2.3 变量

Java 的 boolean 类型和 int 不能相互转换, 不存在 1 表示 true, 0 表示 false 这样的用法.

2.3.1 类型转换

Java 作为一个强类型编程语言, 当不同类型之间的变量相互赋值的时候, 会有较严格的校验.

int a = 10;
long b = 100L;
b = a; // 可以通过编译
a = b; // 编译失败

在Java中，当参与运算数据类型不一致时，就会进行类型转换。Java中类型转换主要分为两类：自动类型转换(隐式) 和强制类型转换(显式)。

自动类型转换(隐式)
自动类型转换即：代码不需要经过任何处理，在代码编译时，编译器会自动进行处理。特点：数据范围小的转为数据范围大的时会自动进行。

System.Out.println(1024); // 整型默认情况下是int
System.Out.println(3.14); // 浮点型默认情况下是double

int a = 100;
long b = 10L;
b = a; // a和b都是整形，a的范围小，b的范围大，当将a赋值给b时，编译器会自动将a提升为long类型，然后赋值
a = b; // 编译报错，long的范围比int范围大，会有数据丢失，不安全
float f = 3.14F;
double d = 5.12;
d = f; // 编译器会将f转换为double，然后进行赋值
f = d; // double表示数据范围大，直接将float交给double会有数据丢失，不安全
byte b1 = 100; // 编译通过，100没有超过byte的范围，编译器隐式将100转换为byte
byte b2 = 257; // 编译失败，257超过了byte的数据范围，有数据丢失

强制类型转换(显式)

强制类型转换：当进行操作时，代码需要经过一定的格式处理，不能自动完成。特点：数据范围大的到数据范围小的。

int a = 10;
long b = 100L;
b = a; // int-->long，数据范围由小到大，隐式转换
a = (int)b; // long-->int, 数据范围由大到小，需要强转，否则编译失败

float f = 3.14F;
double d = 5.12;
d = f; // float-->double，数据范围由小到大，隐式转换
f = (float)d; // double-->float, 数据范围由大到小，需要强转，否则编译失败

a = d; // 报错，类型不兼容
a = (int)d; // int没有double表示的数据范围大，需要强转，小数点之后全部丢弃

byte b1 = 100; // 100默认为int，没有超过byte范围，隐式转换
byte b2 = (byte)257; // 257默认为int，超过byte范围，需要显示转换，否则报错

boolean flag = true;
a = flag; // 编译失败：类型不兼容
flag = a; // 编译失败：类型不兼容

注意事项：
        1. 不同数字类型的变量之间赋值, 表示范围更小的类型能隐式转换成范围较大的类型
        2. 如果需要把范围大的类型赋值给范围小的, 需要强制类型转换, 但是可能精度丢失
        3. 将一个字面值常量进行赋值的时候, Java 会自动针对数字范围进行检查
        4. 强制类型转换不一定能成功，不相干的类型不能互相转换

2.3.2 类型提升

不同类型的数据之间相互运算时，数据类型小的会被提升到数据类型大的。

int与long之间：int会被提升为long

int a = 10;
long b = 20;
int c = a + b; // 编译出错: a + b==》int + long--> long + long 赋值给int时会丢失数据
long d = a + b; // 编译成功：a + b==>int + long--->long + long 赋值给long

byte与byte的运算

byte a = 10;
byte b = 20;
byte c = a + b;
System.out.println(c);
// 编译报错
Test.java:5: 错误: 不兼容的类型: 从int转换到byte可能会有损失
byte c = a + b;
^

结论: byte 和 byte 都是相同类型, 但是出现编译报错. 原因是, 虽然 a 和 b 都是 byte, 但是计算 a + b 会先将 a和 b 都提升成 int, 再进行计算, 得到的结果也是 int, 这是赋给 c, 就会出现上述错误.
由于计算机的 CPU 通常是按照 4 个字节为单位从内存中读写数据. 为了硬件上实现方便, 诸如 byte 和 short这种低于 4 个字节的类型, 会先提升成 int, 再参与计算.

正确的写法:

byte a = 10;
byte b = 20;
byte c = (byte)(a + b);
System.out.println(c);

【类型提升小结】
1. 不同类型的数据混合运算, 范围小的会提升成范围大的.
2. 对于 short, byte 这种比 4 个字节小的类型, 会先提升成 4 个字节的 int 再运算.

2.4 字符串类型

在Java中使用String类定义字符串类型，比如：

public static void main(String[] args) {
    String s1 = "hello";
    String s2 = " world";
    System.out.println(s1);
    System.out.println(s2);
    System.out.println(s1+s2); // s1+s2表示：将s1和s2进行拼接
}

在有些情况下，需要将字符串和整形数字之间进行转换：

int 转成 String：

int num = 10;
// 方法1
String str1 = num + "";
// 方法2
String str2 = String.valueOf(num);

String 转成 int：

String str = "100";
int num = Integer.parseInt(str);

3. 运算符

3.1 位运算符

位运算符主要有四个: & | ~ ^ ，除~ 是一元运算符外，其余都是二元运算符。

位操作表示按二进制位运算. 计算机中都是使用二进制来表示数据的(01构成的序列), 按位运算就是在按照二进制位的每一位依次进行计算.

①按位与 &: 如果两个二进制位都是 1, 则结果为 1, 否则结果为 0.

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a & b);

进行按位运算, 需要先把 10 和 20 转成二进制, 分别为 1010 和 10100

int a = 0xf;
System.out.printf("%x\n", ~a)

②按位或 |: 如果两个二进制位都是 0, 则结果为 0, 否则结果为 1.

int a = 10;
int b = 20;
System.out.println(a | b);

注意: 当 & 和 | 的操作数为整数(int, short, long, byte) 的时候, 表示按位运算, 当操作数为 boolean 的时候, 表示逻辑运算.

③按位取反 ~: 如果该位为 0 则转为 1, 如果该位为 1 则转为 0

int a = 0xf;
System.out.printf("%x\n", ~a)

④按位异或 ^: 如果两个数字的二进制位相同, 则结果为 0, 相异则结果为 1.

int a = 0x1;
int b = 0x2;
System.out.printf("%x\n", a ^ b);

注意：如果两个数相同，则异或的结果为0

3.2 移位运算符

①左移 1 位, 相当于原数字 * 2. 左移 N 位, 相当于原数字 * 2 的N次方.
②右移 1 位, 相当于原数字 / 2. 右移 N 位, 相当于原数字 / 2 的N次方.
③由于计算机计算移位效率高于计算乘除, 当某个代码正好乘除 2 的N次方的时候可以用移位运算代替.
④移动负数位或者移位位数过大都没有意义.

4. 程序逻辑控制

4.1 输出到控制台

System.out.println(msg); // 输出一个字符串, 带换行
System.out.print(msg); // 输出一个字符串, 不带换行
System.out.printf(format, msg); // 格式化输出

println 输出的内容自带 \n, print 不带 \n
printf 的格式化输出方式和 C 语言的 printf 是基本一致的.

4.2 从键盘输入

使用 Scanner 读取字符串/整数/浮点数

import java.util.Scanner; // 需要导入 util 包
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入你的姓名：");
String name = sc.nextLine();
System.out.println("请输入你的年龄：");
int age = sc.nextInt();
System.out.println("请输入你的工资：");
float salary = sc.nextFloat();
System.out.println("你的信息如下：");
System.out.println("姓名: "+name+"\n"+"年龄："+age+"\n"+"工资："+salary);
sc.close(); // 注意, 要记得调用关闭方法
// 执行结果
请输入你的姓名：
张三
请输入你的年龄：
18
请输入你的工资：
1000
你的信息如下：
姓名: 张三
年龄：18
工资：1000.0

注意事项: 当循环输入多个数据的时候, 使用 ctrl + z 来结束输入 (Windows 上使用 ctrl + z, Linux / Mac 上使用 ctrl+ d).

5. 方法的使用

5.1 方法概念及使用

方法就是一个代码片段. 类似于 C 语言中的 "函数"。

方法定义语法格式：

// 方法定义
修饰符 返回值类型 方法名称([参数类型 形参 ...]){
    方法体代码;
    [return 返回值];
}

示例一：实现一个函数，检测一个年份是否为闰年

public class Method{
    // 方法定义
    public static boolean isLeapYear(int year){
        if((0 == year % 4 && 0 != year % 100) || 0 == year % 400){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }
}

【注意事项】

修饰符：现阶段直接使用public static 固定搭配
返回值类型：如果方法有返回值，返回值类型必须要与返回的实体类型一致，如果没有返回值，必须写成void
方法名字：采用小驼峰命名
参数列表：如果方法没有参数，()中什么都不写，如果有参数，需指定参数类型，多个参数之间使用逗号隔开
方法体：方法内部要执行的语句
在java当中，方法必须写在类当中
在java当中，方法不能嵌套定义
在java当中，没有方法声明一说

5.2 方法重载

概念：

在自然语言中，一个词语如果有多重含义，那么就说该词语被重载了，具体代表什么含义需要结合具体的场景。在Java中方法也是可以重载的，在Java中，如果多个方法的名字相同，参数列表不同，则称该几种方法被重载了。

public class TestMethod {
    public static void main(String[] args) {
        add(1, 2); // 调用add(int, int)
        add(1.5, 2.5); // 调用add(double, double)
        add(1.5, 2.5, 3.5); // 调用add(double, double, double)
    }

    public static int add(int x, int y){
        return x + y;
    }
    public static double add(double x, double y){
        return x + y;
    }
    public static double add(double x, double y, double z){
        return x + y + z;
    }
}

注意：
①方法名必须相同
②参数列表必须不同(参数的个数不同、参数的类型不同、类型的次序必须不同)
③与返回值类型是否相同无关

如果两个方法如果仅仅只是因为返回值类型不同，是不能构成重载的

6. 数组的定义与使用

6.1 数组的基本概念

数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。

数组的创建

T[] 数组名 = new T[N]

T：表示数组中存放元素的类型; T[]：表示数组的类型; N：表示数组的长度

int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组

数组的初始化：

①动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数

int[] array = new int[10];

②静态初始化：在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定

语法格式： T[] 数组名称 = {data1, data2, data3, ..., datan};

int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = new String[]{"hell", "Java", "!!!"};

【注意事项】

静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。
静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
静态初始化可以简写，省去后面的new T[]。

// 注意：虽然省去了new T[], 但是编译器编译代码时还是会还原
int[] array1 = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
String[] array3 = {"hell", "Java", "!!!"};

如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值
如果数组中存储元素类型为基类类型，默认值为基类类型对应的默认值，比如：

如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null

数组的使用

数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。比如：

int[] arr = new int[] {10, 20, 30, 40, 50};
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[2]);
System.out.println(arr[3]);
System.out.println(arr[4]);

//也可以通过[]对数组中的元素进行修改
arr[0] = 100;
System.out.println(arr[0]);

【注意事项】
1. 数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
2. 下标从0开始，介于[0, N）之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常。

在数组中可以通过数组对象.length 来获取数组的长度

int[] arr = new int[] {10, 20, 30, 40, 50};
for(int i = 0; i < arr.length; i++){
    System.out.println(arr[i]);
}

也可以使用 for-each 遍历数组

int[] array = {1, 2, 3};
for(int x : array){
    System.out.println(x);
}

for-each 是 for 循环的另外一种使用方式. 能够更方便的完成对数组的遍历. 可以避免循环条件和更新语句写错.

6.2 数组是引用类型

初始JVM的内存分布

内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。比如：

程序运行时代码需要加载到内存
程序运行产生的中间数据要存放在内存
程序中的常量也要保存
有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁

如果对内存中存储的数据不加区分的随意存储，那对内存管理起来将会非常麻烦。

因此JVM也对所使用的内存按照功能的不同进行了划分：

虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。

本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的

堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。

基本类型变量与引用类型变量的区别:

基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；

而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。

public static void func() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int[] arr = new int[]{1,2,3};
}

在上述代码中，a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在方法对应的栈帧中分配。
a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。
array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。

从上图可以看到，引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单。

引用变量：

public static void func() {
  int[] array1 = new int[3];
  array1[0] = 10;
  array1[1] = 20;
  array1[2] = 30;

  int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};
  array2[0] = 100;
  array2[1] = 200;

  array1 = array2;
  array1[2] = 300;
  array1[3] = 400;
  array2[4] = 500;

  for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
      System.out.println(array2[i]);
  }
}

认识 null

null 在 Java 中表示 "空引用" , 也就是一个不指向对象的引用.

int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);

// 执行结果
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
  at Test.main(Test.java:6)

null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException.

6.3 数组练习

数组转字符串：

int[] arr = {10, 20, 30};
String newArr = Arrays.toString(arr);
System.out.println(newArr);
        
//执行结果
//[10, 20, 30]

使用这个方法后续打印数组就更方便一些.
Java 中提供了 java.util.Arrays 包, 其中包含了一些操作数组的常用方法.

数组拷贝：

public static void func(){
  // newArr和arr引用的是同一个数组
  // 因此newArr修改空间中内容之后，arr也可以看到修改的结果
  int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
  int[] newArr = arr;
  newArr[0] = 10;
  System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(arr));

  // 使用Arrays中copyOf方法完成数组的拷贝：
  // copyOf方法在进行数组拷贝时，创建了一个新的数组
  // arr和newArr引用的不是同一个数组
  arr[0] = 1;
  newArr = Arrays.copyOf(arr, arr.length);
  System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));

  // 因为arr修改其引用数组中内容时，对newArr没有任何影响
  arr[0] = 10;
  System.out.println("arr: " + Arrays.toString(arr));
  System.out.println("newArr: " + Arrays.toString(newArr));

  // 拷贝某个范围.
  int[] newArr2 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 4);
  System.out.pr