前言

做了這么久的Java開(kāi)發(fā)，也非常喜歡這門語(yǔ)言，卻對(duì)它本身了解不多。而我又報(bào)名參加了2020年的藍(lán)橋杯Java組，并且打算參加軟件杯和C4，為了能把這些比賽打好，在下學(xué)期的Java程序設(shè)計(jì)課里拿個(gè)高分（雖然能不能選上這門課還不一定），也為了能對(duì)Java語(yǔ)言有一個(gè)更深入、系統(tǒng)的了解，不在以后的開(kāi)發(fā)中對(duì)語(yǔ)言本身感到困惑，所以打算寫這個(gè)系列，從零開(kāi)始重新學(xué)習(xí)Java基礎(chǔ)知識(shí)，并對(duì)第一次學(xué)習(xí)掌握得不好的部分重新記錄。

參考資料

《Java核心技術(shù)》
Java300集及其資料

菜鳥(niǎo)教程

javac和java命令做了什么？

我們?cè)诎惭b好JDK之后開(kāi)始寫HelloWorld程序時(shí)，都會(huì)用到javac和java兩條命令。那么這兩條命令為我們做了些什么呢？

javac命令啟動(dòng)了一個(gè)Java編譯器，它把后綴名為.java的Java源碼文件編譯成了后綴名為.class的字節(jié)碼文件。java命令則啟動(dòng)了JRE——Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境（Java Runtime Environment）和JVM——Java虛擬機(jī)（Java Virtual Machine），裝載剛才編譯好的.class文件并以解釋的方式執(zhí)行其中的字節(jié)碼。

（圖片來(lái)自Java300集）

所以，我們可以很清楚地看出為什么Java是半編譯半解釋的語(yǔ)言——因?yàn)樵创a需要先編譯成字節(jié)碼，字節(jié)碼在JVM中又是解釋執(zhí)行的。

這里如果展開(kāi)了說(shuō)還會(huì)涉及到Java語(yǔ)言、JVM的底層原理，比如JVM是怎么加載這個(gè)類，怎么執(zhí)行其中的字節(jié)碼，還有JIT即時(shí)編譯、雙委派模型之類的，這里先不考慮這些細(xì)節(jié)，在后面學(xué)習(xí)JVM基礎(chǔ)知識(shí)的部分再去詳細(xì)展開(kāi)。

JDK、JRE和JVM的關(guān)系

JRE并不等于JVM。

除了JVM之外，JRE其實(shí)還包含一些庫(kù)函數(shù)和必須的文件，所以JRE其實(shí)是包含JVM的。

JDK則在JRE的基礎(chǔ)上又增加了編譯器、調(diào)試器等開(kāi)發(fā)需要的東西。

JDK的目錄結(jié)構(gòu)

• bin：二進(jìn)制文件，比如java、javac之類的，也就是我們用到的命令
• db：存放一些數(shù)據(jù)
• include：一些需要包含的頭文件
• jre：就是JRE
• lib：庫(kù)目錄，存放了一些jar包
• src.zip：JDK源碼，不過(guò)為啥我macOS版的Java11沒(méi)這個(gè)呢？

標(biāo)識(shí)符

標(biāo)識(shí)符其實(shí)就是一個(gè)名字，用來(lái)給變量、包、類等命名。

標(biāo)識(shí)符有一定的規(guī)則——

• 所有的標(biāo)識(shí)符都應(yīng)該以字母（A-Z 或者 a-z）,美元符（$）、或者下劃線（_）開(kāi)始
• 首字符之后可以是字母（A-Z 或者 a-z）,美元符（$）、下劃線（_）或數(shù)字的任何字符組合
• class等Java關(guān)鍵字不能用作標(biāo)識(shí)符

注意：Java使用的是Unicode標(biāo)準(zhǔn)字符集，所以可以用中文命名變量。

數(shù)據(jù)類型

在Java中，一共有8種基本類型(primitive type)，其中有4種整型、2種浮點(diǎn)類型、1種用于表示Unicode 編碼的字符單元的字符類型char和1種用于表示真值的boolean類型。

除此之外，都是引用數(shù)據(jù)類型。它們占四個(gè)字節(jié)，用來(lái)表示一個(gè)對(duì)象的地址（類似于C++的指針）。

注意：Java有一個(gè)能夠表示任意精度的算術(shù)包，通常被稱為大數(shù)值（BigDecimal），但它并不是一種新的Java類型，而是一個(gè)Java對(duì)象。

變量的類型、長(zhǎng)度與范圍

整數(shù)類型

注意：

長(zhǎng)整型數(shù)值有一個(gè)后綴 L 或 l (如 4000000000L) 十六進(jìn)制數(shù)值有一個(gè)前綴 0x 或 0X ( 如 0xCAFEL 八進(jìn)制有一個(gè)前綴0，例如，010 對(duì)應(yīng)八進(jìn)制中的 8。 很顯然， 八進(jìn)制表示法比較容易混淆， 所以建議最好不要使用八進(jìn)制常數(shù)。并且，由于l容易和數(shù)字1、大寫的I混淆，所以一般都使用大寫的L表示長(zhǎng)整型數(shù)。

從 Java 7 開(kāi)始， 加上前綴 0b 或 0B 就可以寫二進(jìn)制數(shù)。 例如， 0b1001就是 9。 另外， 同樣是 從Java7開(kāi)始，還可以為數(shù)字字面量加下劃線，如用1_000_000表示一百萬(wàn)，不會(huì)影響到編譯結(jié)果。

關(guān)于boolean的長(zhǎng)度問(wèn)題

Java規(guī)范中并沒(méi)有明確地指出boolean類型的長(zhǎng)度。但是，并不能說(shuō)boolean的長(zhǎng)度就不確定了：

在《Java虛擬機(jī)規(guī)范》一書(shū)中的描述：“雖然定義了boolean這種數(shù)據(jù)類型，但是只對(duì)它提供了非常有限的支持。在Java虛擬機(jī)中沒(méi)有任何供boolean值專用的字節(jié)碼指令，Java語(yǔ)言表達(dá)式所操作的boolean值，在編譯之后都使用Java虛擬機(jī)中的int數(shù)據(jù)類型來(lái)代替，而boolean數(shù)組將會(huì)被編碼成Java虛擬機(jī)的byte數(shù)組，每個(gè)元素boolean元素占8位”。也就是說(shuō)JVM規(guī)范指出boolean當(dāng)做int處理，也就是4字節(jié)，boolean數(shù)組當(dāng)做byte數(shù)組處理，這樣我們可以得出boolean類型占了單獨(dú)使用是4個(gè)字節(jié)，在數(shù)組中是確定的1個(gè)字節(jié)。
from: https://blog.csdn.net/YuanMxy/article/details/74170745

雖說(shuō)單獨(dú)使用的boolean是跟int一樣占用四個(gè)字節(jié)，但是boolean和int不能相互轉(zhuǎn)換。

浮點(diǎn)類型

浮點(diǎn)數(shù)不僅可以用小數(shù)點(diǎn)表示，也可以用科學(xué)計(jì)數(shù)法來(lái)表示，例如314e2、314E2。

注意：float類型的數(shù)值有一個(gè)后綴F或f (例如，3.14F) 沒(méi)有后綴F的浮點(diǎn)數(shù)值(如3.14) 默 認(rèn)為 double 類型。當(dāng)然， 也可以在浮點(diǎn)數(shù)值后面添加后綴 D 或 d ( 例如，3.14D)。

注意2：Java中有三個(gè)特殊的浮點(diǎn)數(shù)值，它們可以用一些特殊的常量來(lái)表示：

• 正無(wú)窮大——Double.POSITIVE_INFINITY
• 負(fù)無(wú)窮大——Double.NEGATIVE_INFINIT
• NaN（不是一個(gè)數(shù)字）——Double.NaN

可以用Double.isXxx方法，例如Double.isNaN來(lái)檢測(cè)需要檢測(cè)的數(shù)是不是這三個(gè)常數(shù)。

注意3:與C/C++一樣，浮點(diǎn)數(shù)類型在計(jì)算時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生誤差，因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)并不是精確存儲(chǔ)的，可能產(chǎn)生舍入誤差，所以也最好不要比較兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)。如果業(yè)務(wù)要求不能產(chǎn)生誤差或者必須要比較兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，需要使用BigInteger（整數(shù)）或者BigDecimal（浮點(diǎn)數(shù)）類。

注意4:Java提供了PI與E的近似值常量——Math.PI、Math.E。

字符類型

char類型可以表示的字符范圍為\u0000到\uffff。

注意：Unicode轉(zhuǎn)義序列會(huì)在解析代碼之前被處理，所以必須小心注釋中的\u，它們可能會(huì)引起一些意想不到的錯(cuò)誤。

自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換

下圖為Java不同數(shù)值類型之間的合法轉(zhuǎn)換（實(shí)線代表不會(huì)損失精度，虛線代表會(huì)損失精度。圖片來(lái)自《Java核心技術(shù)》）：

強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

Java的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換與C/C++基本相同，但是在面向?qū)ο蟛糠郑行┣闆r下不可以使用強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，這一點(diǎn)在后面復(fù)習(xí)面向?qū)ο髸r(shí)再詳細(xì)總結(jié)。

變量

變量的本質(zhì)

變量的本質(zhì)其實(shí)就是內(nèi)存中的一個(gè)可操作、固定長(zhǎng)度的存儲(chǔ)空間（不過(guò)據(jù)說(shuō)boolean的長(zhǎng)度是不確定的），在內(nèi)存中的地址是確定的，但是里面放置什么值是由程序運(yùn)行決定的。我們可通過(guò)變量名來(lái)訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間，從而操縱這個(gè)存儲(chǔ)空間里存儲(chǔ)的值。

Java是一種強(qiáng)類型語(yǔ)言，聲明變量必須在變量名前先聲明其類型，但是在Java11中，能自動(dòng)推斷出類型的可以不顯示指定類型而使用var關(guān)鍵字指定，非常方便。

變量在使用前必須聲明, 只有在變量聲明以后，才能為其分配相應(yīng)長(zhǎng)度的存儲(chǔ)空間，所以在使用變量之前必須聲明。

注意：使用沒(méi)有初始化局部的變量會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是聲明了變量不使用則不會(huì)報(bào)錯(cuò)（這跟Go語(yǔ)言不一樣）。

變量的分類

Java的變量與C++一樣，分為三種：

• 局部變量
• 靜態(tài)變量
• 成員變量/實(shí)例變量

成員變量的初值

成員變量從屬于對(duì)象，生命周期伴隨對(duì)象始終。

成員變量如果沒(méi)有初始化，會(huì)有一個(gè)默認(rèn)值：

靜態(tài)變量

靜態(tài)變量（使用static聲明的變量）從屬于類，是生命周期最長(zhǎng)的，生命周期為從類的加載到類的卸載。

常量

與C/C++不同，常量使用final關(guān)鍵字聲明，一旦有值，其值就不能發(fā)生變化。

final關(guān)鍵字除了用于常量（不能修改的變量）之外，還有以下作用：

1. 使用final修飾的類不能被繼承
2. 使用final修飾的方法不能被重寫

這在后面復(fù)習(xí)面向?qū)ο蟮臅r(shí)候再詳細(xì)學(xué)習(xí)。

雖然Java不使用const修飾常量，但是const是Java的一個(gè)保留關(guān)鍵字，不能使用。

運(yùn)算符

Java中有以下運(yùn)算符（圖片來(lái)自Java300集）：

算術(shù)運(yùn)算符

除了++和--以外都屬于二元運(yùn)算符，二元運(yùn)算符運(yùn)算時(shí)遵守以下規(guī)則：

1. 如果兩個(gè)操作數(shù)有一個(gè)為L(zhǎng)ong, 則結(jié)果也為long。
2. 沒(méi)有l(wèi)ong時(shí)，結(jié)果為int。即使操作數(shù)全為short，byte，結(jié)果也是int。
3. 如果兩個(gè)操作數(shù)有一個(gè)為double，則結(jié)果為double。
4. 只有兩個(gè)操作數(shù)都是float，則結(jié)果才為float。
5. 取模操作其操作數(shù)可以為浮點(diǎn)數(shù)，但是一般使用整數(shù)。結(jié)果是“余數(shù)”，“余數(shù)”符號(hào)和左邊操作數(shù)相同，如：7%3=1，-7%3=-1，7%-3=1。

++與--的運(yùn)算規(guī)則與C/C++等語(yǔ)言相同。

賦值運(yùn)算與結(jié)合賦值運(yùn)算

Java一共有以下幾種結(jié)合賦值運(yùn)算符：

• +=
• -=
• *=
• \=
• %=

用法與C/C++相同。

注意：如果整數(shù)除以0會(huì)拋出一個(gè)異常，而浮點(diǎn)數(shù)除以0則會(huì)得到無(wú)窮大或者是NaN。

關(guān)系運(yùn)算符

Java的關(guān)系運(yùn)算符一共有以下幾種：

• ==
• !=
• >
• <
• >=
• <=

用法同樣與C/C++相同。

邏輯運(yùn)算符

Java 沿用了 C++ 的做法，使用&&表示邏輯“與”運(yùn)算符，使用||表示邏輯“或”運(yùn)算符。從 != 運(yùn)算符可以想到，感嘆號(hào)!就是邏輯非運(yùn)算符。&&和||運(yùn)算符是按照“短路”方式來(lái)求值的： 如果第一個(gè)操作數(shù)已經(jīng)能夠確定表達(dá)式的值，第二個(gè)操作數(shù)就不必計(jì)算了。

位運(yùn)算符

Java中的位運(yùn)算符與C/C++的基本相同，個(gè)人感覺(jué)這些東西在實(shí)際開(kāi)發(fā)中很難用到，除非是在性能要求非常高的地方。

（圖片來(lái)自Java300集）

運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)

Java運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)也與C/C++基本相同。在實(shí)際使用中一般很少會(huì)遇到需要考慮優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題，一般都使用小括號(hào)來(lái)解決運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)帶來(lái)的問(wèn)題，因?yàn)樾±ㄌ?hào)的優(yōu)先級(jí)最高。

（圖片來(lái)自Java300集）