【后端开发】01-Java基础语法

Java基础语法

1. 概述

Java是SUN公司于1995年开发的一门高级程序设计语言

1.1. 语言特性

优点

• 跨平台——核心特点，JVM
• 面向对象
• 健壮性
• 安全性
• 简单性
• 高性能——即时编译，JIT

缺点

• 语法复杂、严谨
• 架构比较重，适用于大型网站开发
• 并非适用于所有领域

1.2. 开发平台

• Java SE(J2SE)——桌面级应用
• Java EE(J2EE)——服务器端应用
• Java ME(J2ME)——移动终端应用

1.3. 开发环境

• JDK：Java程序开发工具包，包含JRE和开发人员使用的工具
• JRE：Java程序运行时环境，包含JVM和运行时所需的核心类库

JDK = JRE + 开发工具集

JRE = JVM + Java SE标准类库

1.4. 开发步骤

1. 编码：编写Java代码，并保存到.java格式的源文件中

2. 编译：使用javac.exe对源代码进行编译，生成一个或多个字节码文件.class（每个对应一个Java类，文件名与类名相同）

   javac <src_name>.java
   

3. 执行：使用java.exe运行字节码文件

   java <class_name>
   

注意

• 一个源文件可以声明多个类，但最多有一个使用public关键字且该类名必须与源文件名相同

1.5. 注释

• 单行注释：//及该行中其后的内容

  // 这是单行注释
  

• 多行注释：/*和*/之间的所有内容

  /*
      这是多行注释
      ...
      注释不参与编译
  */
  

• 文档注释（Java特有）：/**和*/之间的所有内容

  /**
      这是文档注释
      
      @author vinchell
      @version 1.0.0
  */
  

说明

• 文档注释可被javadoc工具解析，生成网页文件形式的说明文档，命令格式为

  javadoc -d <out_dir> -version -author <src_name>.java
  

2. 变量与运算符

2.1. 关键字/保留字

Java语言中具有专门用途的字符序列（单词），全部由小写字母组成

概览（50个）

2.2. 标识符

Java中变量、方法、类等要素命名时使用的字符序列

命名规则

• 由大小写英文字母a-zA-Z、数字0-9、下划线_、美元符$组成
• 以字母、下划线、美元符开头，不能以数字开头
• 不能使用关键字和保留字，但可以包含关键字和保留字
• 严格区分大小写，无长度限制

命名规范

• 包名：所有字母都使用小写
• 类名、接口名（大驼峰）：所有单词的首字母使用大写
• 变量名、方法名（小驼峰）：除第一个外，所有单词的首字母使用大写
• 常量名：所有字母都是用大写，单词之间用下划线连接

2.3. 变量

变量是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

• 三要素：数据类型、变量名、存储的值

说明

• 变量只在其作用域内有效
• 同一作用域内变量不能重名

声明语法

// 声明
type varName;

// 声明和初始化
type varName = value;

2.4. 常用数据类型

2.4.1. 基本数据类型（8种）

• 整形（4种）

  类型	长度	表数范围
  byte	1字节	-128~127
  short	2字节	-32768~32767
  int(默认)	4字节	-231~231-1 (约21亿)
  long	8字节	-263~263-1

  说明

  • Java默认的整数类型为int
  • long类型的字面量（值）末尾需加上l或L

• 浮点型（2种）

  类型	长度	表数范围
  float	4字节	-3.403×1038~3.403×1038 (小数点后7位)
  double	8字节	-1.798×10308~1.798×10308 (小数点后15~16位)

  说明

  • 浮点型字面量的两种表示形式：十进制数、科学计数法表示
  • Java默认的浮点数类型为double
  • float类型的字面量（值）末尾需加上f或F

• 字符型（char，2字节）

  • 字符型字面量的四种表示形式：单引号('')括起来的单个字符、Unicode码('\uxxxx')、转义字符、ASCII码

• 布尔型（boolean，4字节）

  • 字面量只有true和false
  • Java中0和非0数不能转换为true和false

2.4.2. 引用数据类型

类(class)、数组(array)、接口(interface)、枚举(enum)、注解(annotation)、记录(record)

常用引用数据类型

• 字符串（String）

  字符串是指内存中连续分布的零个或多个字符

  说明

  • 字符串字面量是由双引号（""）括起来的零个或多个字符
  • 字符串与基本数据类型只能进行连接（+）运算，结果为字符串

• 数组（Array）

  数组是多个类型相同的数据按照一定顺序排列的集合

  说明

  • 数组的元素可以是任何一种数据类型
  • 数组在内存中占据连续的存储空间，且长度确定
  • 数组名引用存储空间的首地址，下标（索引）指定元素的相对地址

2.4.3. 数据类型转换

隐式转换

• 规则：表数范围小的类型转换为表数范围大的类型（非存储空间大小）
• 顺序：byte、short、char --> int --> long --> float --> double
• 特例：算术运算中byte、short、char类型自动转换为int类型（避免溢出）

显式转换

• 规则：表数范围大的类型转换为表数范围小的类型（可能造成精度损失）

• 语法

  type varName = (type) value;
  

2.5. 运算符

2.5.1. 算术运算符（7个）

+、-、*、/、%、++、--

说明

• %余数的符号与被模数相同
• ++、--不改变变量的数据类型
• 前置++、--先运算再取值；后置++(--)先取值再运算

2.5.2. 关系运算符（6个）

>、>=、<、<=、==、!=、instanceof

说明

• 关系运算符的结果都是boolean类型
• ==、!=适用于基本数据类型和引用数据类型

2.5.3. 逻辑运算符（6个）

&、|、!、^、&&、||

说明

• 逻辑运算符的操作数都是boolean类型，结果也是boolean类型
• &&、||为短路运算，即左操作数能确定结果时不运算右操作数

2.5.4. 位运算符（7个）

&、|、^、~、<<、>>、>>>

说明

• 位运算符的运算过程基于补码进行
• 无符号右移运算符>>>移位后左侧的空位补0（无论正负）

2.5.5. 赋值运算符（12个）

=、+=、-=、*=、/=、%=、&=、|=、^=、>>=、<<=、>>>=

说明

• =两侧数据类型不一致时，需要隐式或显示类型转换
• +=、-=、*=、/=、%=不改变变量的数据类型

2.5.6. 条件运算符（1个）

?:

语法

condExpr?trueExpr:falseExpr

说明

• 如果运算后赋值给变量，则trueExpr和falseExpr的类型应相同或能自动转换
• 条件表达式可以改为if-else结构；反之，不成立
• 条件表达式的执行效率略高于if-else结构

2.5.7. 优先级

3. 流程控制

流程控制就是用来控制程序中各语句的执行顺序，从而将其组合成能完成一定功能的逻辑模块

• 三种流程结构：顺序结构、分支结构、循环结构

3.1. 顺序结构

程序从上到下逐行执行，没有任何判断和跳转

3.2. 分支结构

程序根据条件选择性地执行某段代码

3.2.1. if-else

单分支结构

• 语法格式

  if (condExpr) {
      statements
  }
  

• 执行流程

  计算条件表达式condExpr：值为true，则执行语句statements；否则，不执行

• 流程图

  

双分支结构

• 语法格式

  if (condExpr) {
      statements1
  } else {
      statements2
  }
  

• 执行流程

  计算条件表达式condExpr：值为true，则执行语句statements1；否则，执行语句statements2

• 流程图

  

多分支结构

• 语法格式

  if (condExpr1) {
      statements1
  }
  else if (condExpr2) {
      statements2
  }
  ...
  else {
      statementsN+1
  }
  

• 执行流程

  1. 计算条件表达式condExpr1：值为true，则执行语句statements1；否则，执行下一步
  2. 计算条件表达式condExpr2：值为true，则执行语句statements2；否则，执行下一步
  3. ……
  4. 计算条件表达式condExprN：值为true，则执行语句statementsN；否则，执行下一步
  5. 执行语句statementsN+1

• 流程图

  

• 说明

  • 多分支结构中，else分支可以有0个或1个，else if分支可以有任意个

3.2.2. switch-case结构

• 语法结构

  switch (expr) {
      case const1: statements1;
      case const2: statements2;
      ...
      default: statementsN+1;
  }
  

• 执行流程

  1. 根据表达式expr的值，依次匹配各个case后的常量
  2. 如果表达式的值等于constM，则从语句statementsM向下执行，直到遇到break或结构结束

• 流程图

  

• 说明

  • 表达式expr只能是byte、short、char、int、String或枚举类型
  • case分支必须是常量且互不相同，不能是变量、表达式
  • default分支可以有0个或1个，case分支可以有任意个
  • default分支可以在任意位置

3.2.3. 分支嵌套

分支嵌套是指一个分支结构的某个（些）分支中包含另一个（些）分支结构

3.3. 循环结构

程序根据循环条件重复性地执行某段代码

• 循环四要素：循环初始化、循环条件、循环体、循环控制

3.3.1. for循环

• 语法结构

  for (loopInit; loopCond; loopCtrl) {
      loopBody
  }
  

• 执行流程

  1. 执行循环初始化
  2. 判断循环条件是否满足：满足则执行下一步；否则，跳出循环
  3. 执行循环体
  4. 执行循环控制语句，并跳回步骤2

• 流程图

  

• 说明

  • loopInit可以初始化多个变量，中间适用,分隔
  • loopCtrl可以更新多个变量，中间使用,分隔

3.3.2. while循环

• 语法结构

  loopInit
  while (loopCond) {
      loopBody
      loopCtrl
  }
  

• 执行流程

  1. 执行循环初始化
  2. 判断循环条件是否满足：满足则执行下一步；否则，跳出循环
  3. 执行循环体和循环控制，并跳回步骤2

• 流程图

  

3.3.3. do-while循环

• 语法结构

  loopInit
  do {
      loopBody
      loopCtrl
  } while (loopCond);
  

• 执行流程

  1. 执行循环初始化
  2. 执行循环体和循环控制
  3. 判断循环条件是否满足：满足则跳回步骤2；否则，跳出循环

• 流程图

  

3.3.4. 循环嵌套

循环嵌套是指一个循环结构A的循环体中包含另一个循环结构B，习惯上将循环结构A称为外层循环，循环结构B称为内层循环

3.4. 关键字break和continue

3.4.1. break

结束当前循环或switch结构，即跳出循环或switch结构

语法格式

// 无标签：结束最近的循环或switch结构
break;

// 有标签：结束标签指定的循环或switch结构
break label;

3.4.2. continue

结束本次循环，开始下一次循环

语法格式

// 无标签：结束最近循环结构的本次循环，开始下一次循环
continue;

// 有标签：结束标签指定循环结构的本次循环，开始下一次循环
continue label;

4. 数组

数组是多个类型相同的数据按照一定顺序排列的集合

说明

• 数组的元素可以是任何一种数据类型
• 数组在内存中占据连续的存储空间且长度不可更改
• 数组占用空间的大小取决于其长度和元素类型
• 数组中的元素在内存中是依次紧密排列的，即有序的
• 数组名引用存储空间的首地址，下标（索引）指定元素的相对地址

4.1. 一维数组

4.1.1. 声明和初始化

// 静态初始化
type[] arrName = new type[]{value0, value1...};  // 推荐
type arrName[] = new type[]{value0, value1...};
type[] arrName = {value0, value1...};  // 类型推断

// 动态初始化
type[] arrName = new type[nElem];  // 推荐
type arrName[] = new type[nElem];

说明

• 数组变量和数组元素的初始化操作同时进行，称为静态初始化；数组变量和数组元素的初始化操作分开进行，则称为动态初始化
• 静态初始化的数组长度由静态数组的个数决定；动态初始化则需要指定数组元素的个数

4.1.2. 元素访问

arrName[index]

说明

• 数组的长度为arrName.length
• 数组元素的下标范围为0~length-1

4.2. 二维数组

4.2.1. 声明和初始化

// 静态初始化
type[][] arrName = new type[][]{{value0, value1...}, {value0, value1...}...};  // 推荐
type arrName[][] = new type[][]{{value0, value1...}, {value0, value1...}...};
type[] arrName[] = new type[][]{{value0, value1...}, {value0, value1...}...};
type[][] arrName = {{value0, value1...}, {value0, value1...}...};  // 类型推断

// 动态初始化
type[][] arrName = new type[nElem1][nElem2];  // 推荐
type arrName[][] = new type[nElem1][nElem2];
type[] arrName[] = new type[nElem1][nElem2];
type[][] arrName = new type[nElem1][]; // 缺省最后一维

4.2.2. 元素访问

// 访问外层元素
arrName[index1]
    
// 访问内层元素
arrName[index1][index2]

4.3. 默认值

4.4. 说明

• 高维数组本质上是低维数组的嵌套，即高维数组的元素是低维数组的引用
• 各维度数组元素的长度可以相同，也可以不同
• 当前维度数组的长度为arrName.length，其数组元素的长度为arrName[index].length
• 维度不同、元素类型的数组视为不同的引用类型，不能相互转换

5. 常用API

5.1. 输入输出

5.1.1. 输入

1. 导包java.util.Scanner

   import java.util.Scanner;
   

2. 实例化Scanner类

   Scanner scanner = new Scanner(System.in);
   

3. 调用nextXxx方法

   xxx input = scanner.nextXxx();
   

4. 关闭资源

   scanner.close();
   

5.1.2. 输出

// 控制台输出并换行
System.out.println(output);

// 控制台输出不换行
System.out.print(output);

5.2. 常用类

5.2.1. java.lang.Math

5.2.2. java.lang.System

5.2.3. java.util.Arrays

6. 扩展

6.1. Java虚拟机的内存划分

7. 参考资料

1. 尚硅谷Java零基础全套视频教程(宋红康2023版，java入门自学必备)_哔哩哔哩_bilibili

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