Java系列基礎(chǔ)教程

Java系列基礎(chǔ)教程目錄Java語言概述Java基礎(chǔ)語法Java面向?qū)ο缶幊蘆ava常用類庫與APIJava異常處理與調(diào)試Java多線程編程01Java語言概述Chapter1991年，SunMicrosystems的JamesGosling等人開始開發(fā)Oak語言，這是Java的前身。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，Java逐漸在Web開發(fā)領(lǐng)域占據(jù)重要地位，成為企業(yè)級(jí)應(yīng)用的首選語言。Java不斷發(fā)展和完善，至今已經(jīng)發(fā)布了多個(gè)版本，包括JavaSE、JavaEE和JavaME等。1995年，SunMicrosystems正式推出Java語言，并發(fā)布了JDK1.0。Java語言的歷史與發(fā)展Java內(nèi)置對(duì)多線程的支持，可以方便地實(shí)現(xiàn)并發(fā)編程。Java是一種純面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，支持類和對(duì)象的概念。Java采用“編譯一次，到處運(yùn)行”的方式，具有良好的跨平臺(tái)性。Java提供了垃圾回收機(jī)制、異常處理和安全管理器等，確保程序的穩(wěn)定性和安全性。面向?qū)ο罂缙脚_(tái)性安全性多線程Java語言的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)01020304Java在Web開發(fā)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，如Servlet、JSP和Spring等框架。Web開發(fā)JavaEE提供了豐富的企業(yè)級(jí)應(yīng)用解決方案，如EJB、JMS和JPA等。企業(yè)級(jí)應(yīng)用JavaME專為移動(dòng)設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)而設(shè)計(jì)。移動(dòng)開發(fā)Java在大數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如Hadoop、Spark等大數(shù)據(jù)處理框架。大數(shù)據(jù)處理Java語言的應(yīng)用領(lǐng)域02Java基礎(chǔ)語法Chapter數(shù)據(jù)類型Java中的數(shù)據(jù)類型分為基本數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型?；緮?shù)據(jù)類型包括整型、浮點(diǎn)型、字符型和布爾型；引用數(shù)據(jù)類型包括類、接口和數(shù)組。變量定義在Java中，變量必須先聲明后使用，聲明時(shí)需要指定變量類型。變量命名Java中的變量名必須遵循標(biāo)識(shí)符命名規(guī)則，即首字母可以是字母、美元符號(hào)或下劃線，后續(xù)字符可以是字母、數(shù)字、美元符號(hào)或下劃線。變量與數(shù)據(jù)類型123Java中的運(yùn)算符包括算術(shù)運(yùn)算符、賦值運(yùn)算符、比較運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符和位運(yùn)算符等。運(yùn)算符由運(yùn)算符和操作數(shù)組成的式子稱為表達(dá)式。Java中的表達(dá)式可以包含常量、變量、方法調(diào)用等。表達(dá)式Java中的運(yùn)算符有不同的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的運(yùn)算符會(huì)先進(jìn)行計(jì)算?？梢允褂美ㄌ?hào)來改變運(yùn)算順序。運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)運(yùn)算符與表達(dá)式Java中的條件語句包括if語句和switch語句。if語句用于根據(jù)條件執(zhí)行不同的代碼塊；switch語句用于根據(jù)表達(dá)式的值執(zhí)行不同的代碼塊。條件語句Java中的循環(huán)語句包括for循環(huán)、while循環(huán)和do-while循環(huán)。這些循環(huán)語句用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼，直到滿足特定條件為止。循環(huán)語句Java中的跳轉(zhuǎn)語句包括break和continue。break用于跳出當(dāng)前循環(huán)或switch語句；continue用于跳過本次循環(huán)的剩余部分，進(jìn)入下一次循環(huán)。跳轉(zhuǎn)語句控制語句Java中的數(shù)組是一種引用數(shù)據(jù)類型，用于存儲(chǔ)同一類型的多個(gè)元素。數(shù)組可以是一維的或多維的，可以通過下標(biāo)訪問數(shù)組中的元素。Java中的字符串是一種特殊的類類型，用于表示文本數(shù)據(jù)。字符串是不可變的，即一旦創(chuàng)建就不能修改其內(nèi)容?？梢允褂肧tring類提供的方法對(duì)字符串進(jìn)行操作，如連接、截取、替換等。數(shù)組字符串?dāng)?shù)組與字符串03Java面向?qū)ο缶幊藽hapter訪問修飾符public、protected、private和默認(rèn)（無修飾符）四種訪問修飾符，用于控制類、變量、方法和構(gòu)造函數(shù)的訪問權(quán)限。類的定義類是對(duì)象的模板，定義了一類對(duì)象的共同屬性和方法。對(duì)象的創(chuàng)建使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建對(duì)象，分配內(nèi)存空間，并調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化對(duì)象。成員變量與局部變量成員變量定義在類中，局部變量定義在方法中。成員變量隨著對(duì)象的創(chuàng)建而分配內(nèi)存空間，局部變量隨著方法的調(diào)用而分配內(nèi)存空間。類與對(duì)象繼承與多態(tài)繼承的概念子類繼承父類的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。多態(tài)的概念同一操作作用于不同的對(duì)象，可以產(chǎn)生不同的結(jié)果。多態(tài)通過方法重寫和方法重載實(shí)現(xiàn)。方法重寫（Override）子類重寫父類的方法，實(shí)現(xiàn)自己的業(yè)務(wù)邏輯。要求方法名、參數(shù)列表和返回類型必須與父類方法一致。方法重載（Overload）在同一個(gè)類中，方法名相同但參數(shù)列表不同的方法，構(gòu)成方法重載。編譯器根據(jù)參數(shù)列表的不同來區(qū)分不同的方法。接口的定義01接口是一種引用類型，用于定義一組相關(guān)方法的集合。接口中只包含方法的聲明，不包含方法的實(shí)現(xiàn)。抽象類的定義02抽象類是一種特殊的類，不能被實(shí)例化。抽象類中可以包含抽象方法和非抽象方法。抽象方法沒有方法體，需要由子類實(shí)現(xiàn)。接口與抽象類的區(qū)別03接口只能包含方法的聲明，不能包含方法的實(shí)現(xiàn)；抽象類可以包含抽象方法和非抽象方法。一個(gè)類可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口，但只能繼承一個(gè)抽象類。接口與抽象類封裝的應(yīng)用將類的屬性和方法封裝在類內(nèi)部，通過訪問修飾符控制訪問權(quán)限，提高代碼的安全性和可維護(hù)性。同時(shí)，封裝還可以隱藏類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只對(duì)外提供必要的接口。繼承的應(yīng)用通過繼承實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和擴(kuò)展功能。子類可以繼承父類的屬性和方法，并添加新的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)更豐富的功能。同時(shí)，繼承還可以實(shí)現(xiàn)多態(tài)，提高代碼的靈活性和可擴(kuò)展性。多態(tài)的應(yīng)用多態(tài)可以提高代碼的靈活性和可擴(kuò)展性。通過方法重寫和方法重載實(shí)現(xiàn)多態(tài)，使得同一操作可以作用于不同的對(duì)象，產(chǎn)生不同的結(jié)果。同時(shí)，多態(tài)還可以降低代碼的耦合度，提高代碼的可維護(hù)性和可重用性。封裝、繼承與多態(tài)的應(yīng)用04Java常用類庫與APIChapterJava核心類庫包括`java.lang`、`java.util`、`java.io`等包，提供了Java語言核心功能，如字符串處理、日期和時(shí)間、數(shù)學(xué)運(yùn)算等。Java網(wǎng)絡(luò)編程類庫包括``和``等包，支持TCP/IP、UDP、HTTP等協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。JavaGUI編程類庫如Swing和AWT（AbstractWindowToolkit），用于構(gòu)建圖形用戶界面。Java并發(fā)編程類庫位于`java.util.concurrent`包下，提供了一套豐富的并發(fā)編程工具類，如線程池、并發(fā)集合、原子類等。Java常用類庫介紹01020304API文檔查閱通過在線或離線API文檔，了解Java類庫提供的接口、方法及其使用說明。創(chuàng)建對(duì)象并調(diào)用方法根據(jù)API文檔，創(chuàng)建相應(yīng)類的對(duì)象，并調(diào)用其方法實(shí)現(xiàn)所需功能。導(dǎo)入相關(guān)類庫在Java程序中，使用`import`關(guān)鍵字導(dǎo)入所需的類庫。異常處理在使用API時(shí)，注意捕獲并處理可能拋出的異常。JavaAPI的使用集合框架概述Java集合框架提供了一套預(yù)定義的類和接口，用于存儲(chǔ)和操作對(duì)象組。包括`Collection`、`List`、`Set`、`Queue`、`Deque`等，定義了不同類型的集合應(yīng)具有的通用方法。如`ArrayList`、`LinkedList`、`HashSet`、`TreeSet`等，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的集合接口，提供了具體的存儲(chǔ)和操作功能。使用迭代器（Iterator）或for-each循環(huán)遍歷集合中的元素。主要集合接口常用集合類迭代器與for-each循環(huán)Java集合框架JavaI/O流與文件操作I/O流概述JavaI/O流提供了一種處理輸入輸出的機(jī)制，可以讀取和寫入數(shù)據(jù)。字節(jié)流與字符流字節(jié)流以字節(jié)為單位處理數(shù)據(jù)，主要用在處理二進(jìn)制文件；字符流以字符為單位處理數(shù)據(jù)，主要用在處理文本文件。文件操作類如`File`、`FileInputStream`、`FileOutputStream`等，用于文件的創(chuàng)建、讀取和寫入等操作。緩沖流與數(shù)據(jù)流緩沖流（BufferedInputStream/BufferedOutputStream）可以提高I/O效率；數(shù)據(jù)流（DataInputStream/DataOutputStream）用于讀寫Java基本數(shù)據(jù)類型。05Java異常處理與調(diào)試Chapter異常的概念異常是程序在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的非正常情況，如除數(shù)為零、數(shù)組越界等。Java通過異常處理機(jī)制來處理程序中的這些特殊情況。異常的分類Java中的異?？煞譃閮纱箢?，即檢查型異常（CheckedExceptions）和非檢查型異常（UncheckedExceptions）。檢查型異常在編譯時(shí)必須處理，而非檢查型異常則是由程序運(yùn)行時(shí)拋出。異常的概念與分類finally語句finally語句塊無論是否發(fā)生異常都會(huì)被執(zhí)行，通常用于釋放資源或執(zhí)行清理操作。throw語句throw語句用于顯式地拋出一個(gè)異常。一旦執(zhí)行了throw語句，程序的控制流將立即跳轉(zhuǎn)到合適的catch塊。try-catch語句Java使用try-catch語句來捕獲并處理異常。try塊包含可能拋出異常的代碼，而catch塊則用于捕獲并處理這些異常。異常的捕獲與處理可以通過繼承Exception或RuntimeException類來創(chuàng)建自定義異常類。自定義異常類通常包含描述異常信息的構(gòu)造函數(shù)和成員變量。在程序中，可以通過throw語句拋出自定義的異常對(duì)象，并在合適的catch塊中捕獲并處理這些異常。自定義異常類使用自定義異常類創(chuàng)建自定義異常類Java調(diào)試工具的使用調(diào)試工具簡介Java提供了多種調(diào)試工具，如JDB、Eclipse、IntelliJIDEA等，用于幫助開發(fā)者定位和修復(fù)程序中的錯(cuò)誤。單步執(zhí)行與步入/步出調(diào)試工具支持單步執(zhí)行代碼，以及步入（stepinto）和步出（stepout）方法調(diào)用，方便開發(fā)者跟蹤程序的執(zhí)行流程。設(shè)置斷點(diǎn)在調(diào)試工具中，可以設(shè)置斷點(diǎn)來暫停程序的執(zhí)行，并查看程序的狀態(tài)和變量值。查看變量值與表達(dá)式求值在調(diào)試過程中，可以查看變量的值和表達(dá)式的求值結(jié)果，幫助開發(fā)者理解程序的運(yùn)行狀態(tài)。06Java多線程編程Chapter線程的概念與創(chuàng)建線程是操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單位，是進(jìn)程中的實(shí)際運(yùn)作單位。一條線程指的是進(jìn)程中一個(gè)單一順序的控制流，一個(gè)進(jìn)程中可以并發(fā)多個(gè)線程，每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)。線程的概念在Java中，可以通過繼承Thread類或者實(shí)現(xiàn)Runnable接口來創(chuàng)建線程。其中，Thread類代表了線程和線程的屬性、方法，可以通過繼承該類并重寫run()方法定義線程的任務(wù)；而Runnable接口則定義了一個(gè)無返回值的run()方法，可以通過實(shí)現(xiàn)該接口來定義線程的任務(wù)。線程的創(chuàng)建方式VSJava線程的生命周期包括新建、就緒、運(yùn)行、阻塞和死亡五個(gè)狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)線程被創(chuàng)建后，它將進(jìn)入新建狀態(tài)；當(dāng)線程對(duì)象調(diào)用了start()方法后，線程進(jìn)入就緒狀態(tài)，等待獲取CPU執(zhí)行權(quán)；當(dāng)線程獲取CPU執(zhí)行權(quán)后，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；在某些情況下，線程會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)，等待特定條件滿足后才能繼續(xù)執(zhí)行；當(dāng)線程執(zhí)行完畢后或者因異常退出時(shí)，線程進(jìn)入死亡狀態(tài)。線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換Java線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在就緒、運(yùn)行和阻塞三個(gè)狀態(tài)之間。例如，當(dāng)線程調(diào)用sleep()方法或者等待I/O操作時(shí)，會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)；當(dāng)阻塞狀態(tài)結(jié)束或者等待的條件滿足時(shí)，線程會(huì)重新進(jìn)入就緒狀態(tài)；當(dāng)線程獲取CPU執(zhí)行權(quán)后，由就緒狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。線程的生命周期線程的生命周期與狀態(tài)轉(zhuǎn)換Java中提供了多種同步機(jī)制來確保多個(gè)線程對(duì)共享資源的訪問正確性。其中，synchronized關(guān)鍵字可以用于方法或者代碼塊上，確保同一時(shí)刻只有一個(gè)線程能夠訪問被synchronized修飾的資源。此外，還可以使用ReentrantLock等鎖機(jī)制來實(shí)現(xiàn)更靈活的同步控制?；コ馐侵付鄠€(gè)線程在訪問共享資源時(shí)，必須保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程在訪問該資源。Java中的synchronized關(guān)鍵字和ReentrantLock等鎖機(jī)制都可以實(shí)現(xiàn)線程的互斥訪問。此外，還可以通過使用信號(hào)量（Semaphore）等機(jī)制來控制多個(gè)線程對(duì)共享資源的訪問。線程的同步線程的互斥線程的同步與互斥線程池的概念線程池是一種多線程處理形式，處理過程中將任務(wù)添加到隊(duì)列，然后在創(chuàng)建線程后自動(dòng)啟動(dòng)這些任務(wù)。線程池線程都是后臺(tái)