Java 教程

• Java 是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的高級程序設(shè)計語言。
• Java 可運行于多個平臺，如 Windows, Mac OS 及其他多種 UNIX 版本的系統(tǒng)。

我的第一個 JAVA 程序

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

Java 簡介

Java 是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的 Java 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言和 Java 平臺的總稱。由 James Gosling和同事們共同研發(fā)，并在 1995 年正式推出。

后來 Sun 公司被 Oracle （甲骨文）公司收購，Java 也隨之成為 Oracle 公司的產(chǎn)品。

Java分為三個體系：

• JavaSE（J2SE）（Java2 Platform Standard Edition，java平臺標準版）
• JavaEE(J2EE)(Java 2 Platform,Enterprise Edition，java平臺企業(yè)版)
• JavaME(J2ME)(Java 2 Platform Micro Edition，java平臺微型版)。

2005 年 6 月，JavaOne 大會召開，SUN 公司公開 Java SE 6。此時，Java 的各種版本已經(jīng)更名，以取消其中的數(shù)字 "2"：J2EE 更名為 Java EE，J2SE 更名為Java SE，J2ME 更名為 Java ME。

主要特性

• Java 語言是簡單的：
  Java 語言的語法與 C 語言和 C++ 語言很接近，使得大多數(shù)程序員很容易學(xué)習(xí)和使用。另一方面，Java 丟棄了 C++ 中很少使用的、很難理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重載、多繼承、自動的強制類型轉(zhuǎn)換。特別地，Java 語言不使用指針，而是引用。并提供了自動分配和回收內(nèi)存空間，使得程序員不必為內(nèi)存管理而擔(dān)憂。

• Java 語言是面向?qū)ο蟮模?br> Java 語言提供類、接口和繼承等面向?qū)ο蟮奶匦裕瑸榱撕唵纹鹨?，只支持類之間的單繼承，但支持接口之間的多繼承，并支持類與接口之間的實現(xiàn)機制（關(guān)鍵字為 implements）。Java 語言全面支持動態(tài)綁定，而 C++語言只對虛函數(shù)使用動態(tài)綁定?？傊?，Java語言是一個純的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言。

• Java語言是分布式的：
  Java 語言支持 Internet 應(yīng)用的開發(fā)，在基本的 Java 應(yīng)用編程接口中有一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程接口（java net），它提供了用于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程的類庫，包括 URL、URLConnection、Socket、ServerSocket 等。Java 的 RMI（遠程方法激活）機制也是開發(fā)分布式應(yīng)用的重要手段。

• Java 語言是健壯的：
  Java 的強類型機制、異常處理、垃圾的自動收集等是 Java 程序健壯性的重要保證。對指針的丟棄是 Java 的明智選擇。Java 的安全檢查機制使得 Java 更具健壯性。

• Java語言是安全的：
  Java通常被用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，為此，Java 提供了一個安全機制以防惡意代碼的攻擊。除了Java 語言具有的許多安全特性以外，Java 對通過網(wǎng)絡(luò)下載的類具有一個安全防范機制（類 ClassLoader），如分配不同的名字空間以防替代本地的同名類、字節(jié)代碼檢查，并提供安全管理機制（類 SecurityManager）讓 Java 應(yīng)用設(shè)置安全哨兵。

• Java 語言是體系結(jié)構(gòu)中立的：
  Java 程序（后綴為 java 的文件）在 Java 平臺上被編譯為體系結(jié)構(gòu)中立的字節(jié)碼格式（后綴為 class 的文件），然后可以在實現(xiàn)這個 Java 平臺的任何系統(tǒng)中運行。這種途徑適合于異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和軟件的分發(fā)。

• Java 語言是可移植的：
  這種可移植性來源于體系結(jié)構(gòu)中立性，另外，Java 還嚴格規(guī)定了各個基本數(shù)據(jù)類型的長度。Java 系統(tǒng)本身也具有很強的可移植性，Java 編譯器是用 Java 實現(xiàn)的，Java 的運行環(huán)境是用 ANSI C 實現(xiàn)的。

• Java 語言是解釋型的：
  如前所述，Java 程序在 Java 平臺上被編譯為字節(jié)碼格式，然后可以在實現(xiàn)這個 Java 平臺的任何系統(tǒng)中運行。在運行時，Java 平臺中的 Java 解釋器對這些字節(jié)碼進行解釋執(zhí)行，執(zhí)行過程中需要的類在聯(lián)接階段被載入到運行環(huán)境中。

• Java 是高性能的：
  與那些解釋型的高級腳本語言相比，Java 的確是高性能的。事實上，Java 的運行速度隨著 JIT(Just-In-Time）編譯器技術(shù)的發(fā)展越來越接近于 C++。

• Java 語言是多線程的：
  在 Java 語言中，線程是一種特殊的對象，它必須由 Thread 類或其子（孫）類來創(chuàng)建。通常有兩種方法來創(chuàng)建線程：其一，使用型構(gòu)為 Thread(Runnable) 的構(gòu)造子類將一個實現(xiàn)了 Runnable 接口的對象包裝成一個線程，其二，從 Thread 類派生出子類并重寫 run 方法，使用該子類創(chuàng)建的對象即為線程。值得注意的是 Thread 類已經(jīng)實現(xiàn)了 Runnable 接口，因此，任何一個線程均有它的 run 方法，而 run 方法中包含了線程所要運行的代碼。線程的活動由一組方法來控制。Java 語言支持多個線程的同時執(zhí)行，并提供多線程之間的同步機制（關(guān)鍵字為 synchronized）。

• Java 語言是動態(tài)的：
  Java 語言的設(shè)計目標之一是適應(yīng)于動態(tài)變化的環(huán)境。Java 程序需要的類能夠動態(tài)地被載入到運行環(huán)境，也可以通過網(wǎng)絡(luò)來載入所需要的類。這也有利于軟件的升級。另外，Java 中的類有一個運行時刻的表示，能進行運行時刻的類型檢查。

Java 開發(fā)工具

Java 語言盡量保證系統(tǒng)內(nèi)存在 1G 以上，其他工具如下所示：

• Linux 系統(tǒng)、Mac OS 系統(tǒng)、Windows 95/98/2000/XP，WIN 7/8系統(tǒng)。
• Java JDK 7、8……
• vscode 編輯器或者其他編輯器。
• IDE：Eclipse、 IntelliJ IDEA、NetBeans 等。

Java 開發(fā)環(huán)境配置

搭建Java開發(fā)環(huán)境

• Windows 上安裝開發(fā)環(huán)境
• Linux 上安裝開發(fā)環(huán)境
• 安裝 Eclipse 運行 Java

Java 基礎(chǔ)語法

一個 Java 程序可以認為是一系列對象的集合，而這些對象通過調(diào)用彼此的方法來協(xié)同工作。下面簡要介紹下類、對象、方法和實例變量的概念。

• 對象：對象是類的一個實例，有狀態(tài)和行為。例如，一條狗是一個對象，它的狀態(tài)有：顏色、名字、品種；行為有：搖尾巴、叫、吃等。
• 類：類是一個模板，它描述一類對象的行為和狀態(tài)。
• 方法：方法就是行為，一個類可以有很多方法。邏輯運算、數(shù)據(jù)修改以及所有動作都是在方法中完成的。
• 實例變量：每個對象都有獨特的實例變量，對象的狀態(tài)由這些實例變量的值決定。

基本語法

編寫 Java 程序時，應(yīng)注意以下幾點：

• 大小寫敏感：Java 是大小寫敏感的，這就意味著標識符 Hello 與 hello 是不同的。
• 類名：對于所有的類來說，類名的首字母應(yīng)該大寫。如果類名由若干單詞組成，那么每個單詞的首字母應(yīng)該大寫，例如 MyFirstJavaClass 。
• 方法名：所有的方法名都應(yīng)該以小寫字母開頭。如果方法名含有若干單詞，則后面的每個單詞首字母大寫。
• 源文件名：源文件名必須和類名相同。當(dāng)保存文件的時候，你應(yīng)該使用類名作為文件名保存（切記 Java 是大小寫敏感的），文件名的后綴為 .java。（如果文件名和類名不相同則會導(dǎo)致編譯錯誤）。
• 主方法入口：所有的 Java 程序由 public static void main(String[] args) 方法開始執(zhí)行。

Java 標識符

Java 所有的組成部分都需要名字。類名、變量名以及方法名都被稱為標識符。
關(guān)于 Java 標識符，有以下幾點需要注意：

• 所有的標識符都應(yīng)該以字母（A-Z 或者 a-z）,美元符（$）、或者下劃線（_）開始
• 首字符之后可以是字母（A-Z 或者 a-z）,美元符（$）、下劃線（_）或數(shù)字的任何字符組合
• 關(guān)鍵字不能用作標識符
• 標識符是大小寫敏感的
• 合法標識符舉例：age、$salary、_value、__1_value
• 非法標識符舉例：123abc、-salary

Java修飾符

像其他語言一樣，Java可以使用修飾符來修飾類中方法和屬性。主要有兩類修飾符：

• 訪問控制修飾符 : default, public , protected, private
• 非訪問控制修飾符 : final, abstract, static, synchronized

Java 變量

Java 中主要有如下幾種類型的變量

• 局部變量
• 類變量（靜態(tài)變量）
• 成員變量（非靜態(tài)變量）

Java 數(shù)組

數(shù)組是儲存在堆上的對象，可以保存多個同類型變量。

Java 枚舉

Java 5.0引入了枚舉，枚舉限制變量只能是預(yù)先設(shè)定好的值。使用枚舉可以減少代碼中的 bug。
例如，我們?yōu)楣暝O(shè)計一個程序，它將限制果汁為小杯、中杯、大杯。這就意味著它不允許顧客點除了這三種尺寸外的果汁。

實例

class FreshJuice {
   enum FreshJuiceSize{ SMALL, MEDIUM , LARGE }
   FreshJuiceSize size;
}
 
public class FreshJuiceTest {
   public static void main(String[] args){
      FreshJuice juice = new FreshJuice();
      juice.size = FreshJuice.FreshJuiceSize.MEDIUM  ;
   }
}

注意：枚舉可以單獨聲明或者聲明在類里面。方法、變量、構(gòu)造函數(shù)也可以在枚舉中定義。

Java 關(guān)鍵字

下面列出了 Java 關(guān)鍵字。這些保留字不能用于常量、變量、和任何標識符的名稱。

注意：Java 的 null 不是關(guān)鍵字，類似于 true 和 false，它是一個字面常量，不允許作為標識符使用。

繼承

在 Java 中，一個類可以由其他類派生。如果你要創(chuàng)建一個類，而且已經(jīng)存在一個類具有你所需要的屬性或方法，那么你可以將新創(chuàng)建的類繼承該類。
利用繼承的方法，可以重用已存在類的方法和屬性，而不用重寫這些代碼。被繼承的類稱為超類（super class），派生類稱為子類（subclass）。

接口

在 Java 中，接口可理解為對象間相互通信的協(xié)議。接口在繼承中扮演著很重要的角色。
接口只定義派生要用到的方法，但是方法的具體實現(xiàn)完全取決于派生類。

Java 對象和類

Java作為一種面向?qū)ο笳Z言。支持以下基本概念：

多態(tài)
繼承
封裝
抽象
類
對象
實例
方法
重載

• 對象：對象是類的一個實例，有狀態(tài)和行為。例如，一條狗是一個對象，它的狀態(tài)有：顏色、名字、品種；行為有：搖尾巴、叫、吃等。
• 類：類是一個模板，它描述一類對象的行為和狀態(tài)。

男孩（boy）、女孩（girl）為類（class），而具體的每個人為該類的對象（object）。
汽車為類（class），而具體的每輛車為該汽車類的對象（object），對象包含了汽車的顏色、品牌、名稱等。

Java中的對象

現(xiàn)在讓我們深入了解什么是對象?？纯粗車鎸嵉氖澜?，會發(fā)現(xiàn)身邊有很多對象，車，狗，人等等。所有這些對象都有自己的狀態(tài)和行為。
拿一條狗來舉例，它的狀態(tài)有：名字、品種、顏色，行為有：叫、搖尾巴和跑。
對比現(xiàn)實對象和軟件對象，它們之間十分相似。
軟件對象也有狀態(tài)和行為。軟件對象的狀態(tài)就是屬性，行為通過方法體現(xiàn)。
在軟件開發(fā)中，方法操作對象內(nèi)部狀態(tài)的改變，對象的相互調(diào)用也是通過方法來完成。

Java 中的類

類可以看成是創(chuàng)建 Java 對象的模板。

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通過上圖創(chuàng)建一個簡單的類來理解下 Java 中類的定義：

public class Dog {
    String breed;
    int size;
    String colour;
    int age;
 
    void eat() {
    }
 
    void run() {
    }
 
    void sleep(){
    }
 
    void name(){
    }
}

一個類可以包含以下類型變量：

局部變量：在方法、構(gòu)造方法或者語句塊中定義的變量被稱為局部變量。變量聲明和初始化都是在方法中，方法結(jié)束后，變量就會自動銷毀。
成員變量：成員變量是定義在類中，方法體之外的變量。這種變量在創(chuàng)建對象的時候?qū)嵗?。成員變量可以被類中方法、構(gòu)造方法和特定類的語句塊訪問。
類變量：類變量也聲明在類中，方法體之外，但必須聲明為 static 類型。

構(gòu)造方法

每個類都有構(gòu)造方法。如果沒有顯式地為類定義構(gòu)造方法，Java 編譯器將會為該類提供一個默認構(gòu)造方法。
在創(chuàng)建一個對象的時候，至少要調(diào)用一個構(gòu)造方法。構(gòu)造方法的名稱必須與類同名，一個類可以有多個構(gòu)造方法。
下面是一個構(gòu)造方法示例：

public class Puppy{
    public Puppy(){
    }
 
    public Puppy(String name){
        // 這個構(gòu)造器僅有一個參數(shù)：name
    }
}

創(chuàng)建對象

對象是根據(jù)類創(chuàng)建的。在Java中，使用關(guān)鍵字 new 來創(chuàng)建一個新的對象。創(chuàng)建對象需要以下三步：
聲明：聲明一個對象，包括對象名稱和對象類型。
實例化：使用關(guān)鍵字 new 來創(chuàng)建一個對象。
初始化：使用 new 創(chuàng)建對象時，會調(diào)用構(gòu)造方法初始化對象。
下面是一個創(chuàng)建對象的例子：

public class Puppy {
   public Puppy(String name) {
      // 這個構(gòu)造器僅有一個參數(shù)：name
      System.out.println("小狗的名字是 : " + name ); 
   }
   public static void main(String[] args) {
      // 下面的語句將創(chuàng)建一個Puppy對象
      Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );
   }
}

編譯并運行上面的程序，會打印出下面的結(jié)果：

小狗的名字是 : tommy

訪問實例變量和方法

通過已創(chuàng)建的對象來訪問成員變量和成員方法，如下所示：

/* 實例化對象 */
Object referenceVariable = new Constructor();
/* 訪問類中的變量 */
referenceVariable.variableName;
/* 訪問類中的方法 */
referenceVariable.methodName();

實例

下面的例子展示如何訪問實例變量和調(diào)用成員方法：

public class Puppy {
   int puppyAge;
   public Puppy(String name) {
      // 這個構(gòu)造器僅有一個參數(shù)：name
      System.out.println("小狗的名字是 : " + name ); 
   }
 
   public void setAge( int age ) {
       puppyAge = age;
   }
 
   public int getAge( ) {
       System.out.println("小狗的年齡為 : " + puppyAge ); 
       return puppyAge;
   }
 
   public static void main(String[] args) {
      /* 創(chuàng)建對象 */
      Puppy myPuppy = new Puppy( "tommy" );
      /* 通過方法來設(shè)定age */
      myPuppy.setAge( 2 );
      /* 調(diào)用另一個方法獲取age */
      myPuppy.getAge( );
      /*你也可以像下面這樣訪問成員變量 */
      System.out.println("變量值 : " + myPuppy.puppyAge ); 
   }
}

編譯并運行上面的程序，產(chǎn)生如下結(jié)果：

小狗的名字是 : tommy
小狗的年齡為 : 2
變量值 : 2

源文件聲明規(guī)則

源文件的聲明規(guī)則。當(dāng)在一個源文件中定義多個類，并且還有import語句和package語句時，要特別注意這些規(guī)則。

• 一個源文件中只能有一個 public 類
• 一個源文件可以有多個非 public 類
• 源文件的名稱應(yīng)該和 public 類的類名保持一致。例如：源文件中 public 類的類名是 Employee，那么源文件應(yīng)該命名為Employee.java。
• 如果一個類定義在某個包中，那么 package 語句應(yīng)該在源文件的首行。
• 如果源文件包含 import 語句，那么應(yīng)該放在 package 語句和類定義之間。如果沒有 package 語句，那么 import 語句應(yīng)該在源文件中最前面。
• import 語句和 package 語句對源文件中定義的所有類都有效。在同一源文件中，不能給不同的類不同的包聲明。

類有若干種訪問級別，并且類也分不同的類型：抽象類和 final 類等。
除了上面提到的幾種類型，Java 還有一些特殊的類，如：內(nèi)部類、匿名類。

Java 包

包主要用來對類和接口進行分類。當(dāng)開發(fā) Java 程序時，可能編寫成百上千的類，因此很有必要對類和接口進行分類。

import 語句

在 Java 中，如果給出一個完整的限定名，包括包名、類名，那么 Java 編譯器就可以很容易地定位到源代碼或者類。import 語句就是用來提供一個合理的路徑，使得編譯器可以找到某個類。
例如，下面的命令行將會命令編譯器載入 java_installation/java/io 路徑下的所有類

import java.io.*;

一個簡單的例子

在該例子中，我們創(chuàng)建兩個類：Employee 和 EmployeeTest。
Employee 類有四個成員變量：name、age、designation 和 salary。該類顯式聲明了一個構(gòu)造方法，該方法只有一個參數(shù)。

Employee.java 文件代碼：

import java.io.*;
 
public class Employee {
   String name;
   int age;
   String designation;
   double salary;
   // Employee 類的構(gòu)造器
   public Employee(String name) {
      this.name = name;
   }
   // 設(shè)置age的值
   public void empAge(int empAge) {
      age =  empAge;
   }
   /* 設(shè)置designation的值*/
   public void empDesignation(String empDesig) {
      designation = empDesig;
   }
   /* 設(shè)置salary的值*/
   public void empSalary(double empSalary) { 
      salary = empSalary;
   }
   /* 打印信息 */
   public void printEmployee() {
      System.out.println("名字:"+ name );
      System.out.println("年齡:" + age );
      System.out.println("職位:" + designation );
      System.out.println("薪水:" + salary);
   }
}

程序都是從main方法開始執(zhí)行。為了能運行這個程序，必須包含main方法并且創(chuàng)建一個實例對象。
下面給出EmployeeTest類，該類實例化2個 Employee 類的實例，并調(diào)用方法設(shè)置變量的值。
將下面的代碼保存在 EmployeeTest.java文件中。

EmployeeTest.java 文件代碼：

import java.io.*;

public class EmployeeTest {
 
   public static void main(String[] args) {
      /* 使用構(gòu)造器創(chuàng)建兩個對象 */
      Employee empOne = new Employee("RUNOOB1");
      Employee empTwo = new Employee("RUNOOB2");
 
      // 調(diào)用這兩個對象的成員方法
      empOne.empAge(26);
      empOne.empDesignation("高級程序員");
      empOne.empSalary(1000);
      empOne.printEmployee();
 
      empTwo.empAge(21);
      empTwo.empDesignation("菜鳥程序員");
      empTwo.empSalary(500);
      empTwo.printEmployee();
   }
}

編譯這兩個文件并且運行 EmployeeTest 類，可以看到如下結(jié)果：

名字:RUNOOB1
年齡:26
職位:高級程序員
薪水:1000.0
名字:RUNOOB2
年齡:21
職位:菜鳥程序員
薪水:500.0