Java快速入门

Java简介

• Java介于编译型语言和解释型语言之间。编译型语言如C、C++，代码是直接编译成机器码执行，解释型语言如Python可以由解释器直接加载源码然后运行，代价就是运行效率太低。而Java是将代码编译成一种“字节码”，它类似于抽象的CPU指令，然后，针对不同平台编写虚拟机，不同平台的虚拟机负责加载字节码并执行，这样就实现了“一次编写，到处运行”的效果。
• java的三个不同版本
  
• java的学习路线
  
• 安装配置好java环境以后，可以在cmd命令行当中输入 java - version，如果出现下面情况，则表明一切正常
  
• 第一个java程序

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

在一个java程序当中总能找到一个类似于：

public class Hello {
    ...
}

上面这个定义被称之为class类，这里的类名就是Hello，大小写敏感，class用来定义一个类，public表示这个类是公开的，public、class都是Java的关键字，必须小写，Hello是类的名字，按照习惯，首字母H要大写。而花括号{}中间则是类的定义。

在类的定义中，我们定义了一个名为main的方法：

    public static void main(String[] args) {
        ...
    }

方法是可执行的代码块，一个方法除了方法名main，还有用()括起来的方法参数，这里的main方法有一个参数，参数类型是String[]，参数名是args，public、static用来修饰方法，这里表示它是一个公开的静态方法，void是方法的返回类型，而花括号{}中间的就是方法的代码。

方法中的代码的每一行用**;**结束，这里只有一行代码就是：

System.out.println("Hello, world!");

Java规定，某个类定义的public static void main(String[] args)是Java程序的固定入口方法，因此，Java程序总是从main方法开始执行。

• 如何运行Java程序
  
  注意点：
  
• IDE是集成开发环境：Integrated Development Environment的缩写。

Java程序基础

java程序基本结构

• 书写一个完整的java程序，基本结构如下所示：

/**
 * 可以用来自动创建文档的注释
 */
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        // 向屏幕输出文本:
        System.out.println("Hello, world!");
        /* 多行注释开始
        注释内容
        注释结束 */
    }
} // class定义结束

因为Java是面向对象的语言，一个程序的基本单位就是class，class是关键字，这里定义的class名字就是Hello：

public class Hello { // 类名是Hello
    // ...
} // class定义结束

类名要求：① 类名必须以英文字母开头，后接字母，数字和下划线的组合 ② 习惯以大写字母开头

几个要点：① public是访问修饰符，表示class是公开的 ② 不写public也可以正常编译， 但是这个类没有办法从命令行执行 ③ 在class内部，可以定义若干方法

public class Hello {
    public static void main(String[] args) { // 方法名是main
        // 方法代码...
    } // 方法定义结束
}

• 在方法的内部，语句才是真正的执行代码，Java的每一行语句必须以分号结束；
• java的三种注释
  ① 第一种是单行注释，以双斜线开头，直到这一行的结尾结束：

// 这是注释...

② 多行注释以/星号开头，以/结束，可以有多行：

/*
这是注释
blablabla...
这也是注释
*/

③ 还有一种特殊的多行注释，以/*开头，以/结束，如果有多行，每行通常以星号开头：

/**
 * 可以用来自动创建文档的注释
 * 
 * @auther liaoxuefeng
 */
public class Hello {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, world!");
    }
}

• 这种特殊的多行注释需要写在类和方法的定义处，可以用于自动创建文档。
• Java程序对格式没有明确的要求，多几个空格或者回车不影响程序的正确性，但是我们要养成良好的编程习惯，注意遵守Java社区约定的编码格式。
• Eclipse IDE提供了快捷键Ctrl+Shift+F（macOS是⌘+⇧+F）帮助我们快速格式化代码的功能，

变量和数据类型

• 什么是变量？
  变量就是初中数学的代数的概念，例如一个简单的方程，x，y都是变量：
  y = x + 1
• java中变量分为两种：基本类型的变量和引用类型的变量。

基本类型变量

• 变量必须先定义后使用，在定义变量的时候，可以给它一个初始值。例如：

int x = 1;

解释：上述语句定义了一个整型int类型的变量，名称为x，初始值为1。

• 不写初始值，就相当于给它指定了默认值。默认值总是0。
• 完整的定义变量，打印变量值的实例：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 100; // 定义int类型变量x，并赋予初始值100
        System.out.println(x); // 打印该变量的值
    }
}

• ！！！变量还有一个很重要的特点就是：可以重新赋值，对于变量x, 先赋值100，再赋值200，观察两次打印的结果。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 100; // 定义int类型变量x，并赋予初始值100
        System.out.println(x); // 打印该变量的值，观察是否为100
        x = 200; // 重新赋值为200
        System.out.println(x); // 打印该变量的值，观察是否为200
    }
}

注意：第一次定义变量x的时候，需要指定变量类型int，因此使用语句int x = 100;。而第二次重新赋值的时候，变量x已经存在了，不能再重复定义，因此不能指定变量类型int，必须使用语句x = 200;。

• 变量不但可以重新赋值，还可以赋值给其它变量，实例：

// 变量之间的赋值
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 100; // 定义变量n，同时赋值为100
        System.out.println("n = " + n); // 打印n的值

        n = 200; // 变量n赋值为200
        System.out.println("n = " + n); // 打印n的值

        int x = n; // 变量x赋值为n（n的值为200，因此赋值后x的值也是200）
        System.out.println("x = " + x); // 打印x的值

        x = x + 100; // 变量x赋值为x+100（x的值为200，因此赋值后x的值是200+100=300）
        System.out.println("x = " + x); // 打印x的值
        System.out.println("n = " + n); // 再次打印n的值，n应该是200还是300？
   }
}

• 变量可以反复赋值，注意：等号 = 是赋值语句，不是数学意义上的相等，否则无法解释 x = x + 100

基本数据类型
基本数据类型是CPU可以直接进行运算的类型。Java定义了以下几种基本数据类型：

1. 整数类型：byte，short，int，long
2. 浮点数类型：float，double
3. 字符类型：char
4. 布尔类型：boolean

Java定义的这些基本数据类型有没有什么区别？

想要知道区别，必须了解一下计算机内存的基本结构。计算机内存的最小存储单元是字节（byte），一个字节就是一个8位二进制数，即8个bit。它的二进制表示范围从00000000_{11111111，换算成十进制是0}255，换算成十六进制是00~ff。

依次介绍几种数据类型

整型
对于整型类型，Java只定义了带符号的整型，因此，最高位的bit表示符号位（0表示正数，1表示负数）。各种整型能表示的最大范围如下：

• byte：-128 ~ 127
• short: -32768 ~ 32767
• int: -2147483648 ~ 2147483647
• long: -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807

定义整型

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 2147483647;
        int i2 = -2147483648;
        int i3 = 2_000_000_000; // 加下划线更容易识别
        int i4 = 0xff0000; // 十六进制表示的16711680
        int i5 = 0b1000000000; // 二进制表示的512
        long l = 9000000000000000000L; // long型的结尾需要加L
    }
}

注意：同一个数的不同进制的表示是完全相同的，例如15=0xf＝0b1111。

浮点型
浮点类型的数就是小数，因为小数用科学计数法表示的时候，小数点是可以“浮动”的，如1234.5可以表示成12.345x102，也可以表示成1.2345x103，所以称为浮点数。

• 定义浮点数的例子：

float f1 = 3.14f;
float f2 = 3.14e38f; // 科学计数法表示的3.14x10^38
double d = 1.79e308;
double d2 = -1.79e308;
double d3 = 4.9e-324; // 科学计数法表示的4.9x10^-324

注意点：

• 对于float类型，需要加上f后缀。
• 浮点数可表示的范围非常大，float类型可最大表示3.4x10^38，
• double类型可最大表示1.79x10^308。

布尔类型
布尔类型boolean只有true和false两个值，布尔类型总是关系运算的计算结果：

boolean b1 = true;
boolean b2 = false;
boolean isGreater = 5 > 3; // 计算结果为true
int age = 12;
boolean isAdult = age >= 18; // 计算结果为false

• ava语言对布尔类型的存储并没有做规定，因为理论上存储布尔类型只需要1 bit，但是通常JVM内部会把boolean表示为4字节整数。

字符类型
字符类型char表示一个字符。Java的char类型除了可表示标准的ASCII外，还可以表示一个Unicode字符：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        char a = 'A';
        char zh = '中';
        System.out.println(a);
        System.out.println(zh);
    }
}

• char类型使用单引号’，且仅有一个字符，要和双引号"的字符串类型区分开。

引用类型
除了上述基本类型的变量，剩下的都是引用类型。例如，引用类型最常用的就是String字符串：

String s = "hello";

• 引用类型的变量类似于C语言的指针，它内部存储一个“地址”，指向某个对象在内存的位置

常量
定义变量的时候，如果加上final修饰符，这个变量就变成了常量：

final double PI = 3.14; // PI是一个常量
double r = 5.0;
double area = PI * r * r;
PI = 300; // compile error!

• 常量在定义时进行初始化后就不可再次赋值，再次赋值会导致编译错误。

• 常量的作用：有意义的变量名来避免魔术数字（Magic number），例如，不要在代码中到处写3.14，而是定义一个常量。如果将来需要提高计算精度，我们只需要在常量的定义处修改，例如，改成3.1416，而不必在所有地方替换3.14。

• 根据书写习惯，常量名通常全部大写。

var关键字
使用var定义变量，仅仅是少写了变量类型而已。

有些时候，类型的名字太长，写起来比较麻烦，例如：

StringBuilder sb = new StringBuilder();

这个时候如果想要省略变量类型，可以使用var关键字：

var sb = new StringBuilder();

编译器会根据赋值语句自动推断出变量sb的类型是StringBuilder。对编译器来说，语句：

var sb = new StringBuilder();

实际上会自动变成：

StringBuilder sb = new StringBuilder();

• 所以说， 使用var定义变量，仅仅是少写了变量类型而已。

变量的作用范围
在Java中，多行语句用{ }括起来。很多控制语句，例如条件判断和循环，都以{ }作为它们自身的范围，例如：

if (...) { // if开始
    ...
    while (...) { // while 开始
        ...
        if (...) { // if开始
            ...
        } // if结束
        ...
    } // while结束
    ...
} // if结束

要正确地嵌套这些{ }，编译器就能识别出语句块的开始和结束。而在语句块中定义的变量，它有一个作用域，就是从定义处开始，到语句块结束。超出了作用域引用这些变量，编译器会报错。举个例子：

{
    ...
    int i = 0; // 变量i从这里开始定义
    ...
    {
        ...
        int x = 1; // 变量x从这里开始定义
        ...
        {
            ...
            String s = "hello"; // 变量s从这里开始定义
            ...
        } // 变量s作用域到此结束
        ...
        // 注意，这是一个新的变量s，它和上面的变量同名，
        // 但是因为作用域不同，它们是两个不同的变量:
        String s = "hi";
        ...
    } // 变量x和s作用域到此结束
    ...
} // 变量i作用域到此结束

• 定义变量时，要遵循作用域最小化原则，尽量将变量定义在尽可能小的作用域，并且，不要重复使用变量名。

变量和数据类型小结

• Java提供了两种变量类型：基本类型和引用类型
• 基本类型包括整型，浮点型，布尔型，字符型。
• 变量可重新赋值，等号是赋值语句，不是数学意义的等号。
• 常量在初始化后不可重新赋值，使用常量便于理解程序意图。