Java系列基础教程

Java系列基础教程目录Java语言概述Java基础语法Java面向对象编程Java常用类库与APIJava异常处理与调试Java多线程编程01Java语言概述Chapter1991年，SunMicrosystems的JamesGosling等人开始开发Oak语言，这是Java的前身。随着互联网的发展，Java逐渐在Web开发领域占据重要地位，成为企业级应用的首选语言。Java不断发展和完善，至今已经发布了多个版本，包括JavaSE、JavaEE和JavaME等。1995年，SunMicrosystems正式推出Java语言，并发布了JDK1.0。Java语言的历史与发展Java内置对多线程的支持，可以方便地实现并发编程。Java是一种纯面向对象的编程语言，支持类和对象的概念。Java采用“编译一次，到处运行”的方式，具有良好的跨平台性。Java提供了垃圾回收机制、异常处理和安全管理器等，确保程序的稳定性和安全性。面向对象跨平台性安全性多线程Java语言的特点与优势01020304Java在Web开发领域具有广泛应用，如Servlet、JSP和Spring等框架。Web开发JavaEE提供了丰富的企业级应用解决方案，如EJB、JMS和JPA等。企业级应用JavaME专为移动设备和嵌入式系统开发而设计。移动开发Java在大数据处理领域也有广泛应用，如Hadoop、Spark等大数据处理框架。大数据处理Java语言的应用领域02Java基础语法Chapter数据类型Java中的数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。基本数据类型包括整型、浮点型、字符型和布尔型；引用数据类型包括类、接口和数组。变量定义在Java中，变量必须先声明后使用，声明时需要指定变量类型。变量命名Java中的变量名必须遵循标识符命名规则，即首字母可以是字母、美元符号或下划线，后续字符可以是字母、数字、美元符号或下划线。变量与数据类型123Java中的运算符包括算术运算符、赋值运算符、比较运算符、逻辑运算符和位运算符等。运算符由运算符和操作数组成的式子称为表达式。Java中的表达式可以包含常量、变量、方法调用等。表达式Java中的运算符有不同的优先级，优先级高的运算符会先进行计算。可以使用括号来改变运算顺序。运算符优先级运算符与表达式Java中的条件语句包括if语句和switch语句。if语句用于根据条件执行不同的代码块；switch语句用于根据表达式的值执行不同的代码块。条件语句Java中的循环语句包括for循环、while循环和do-while循环。这些循环语句用于重复执行一段代码，直到满足特定条件为止。循环语句Java中的跳转语句包括break和continue。break用于跳出当前循环或switch语句；continue用于跳过本次循环的剩余部分，进入下一次循环。跳转语句控制语句Java中的数组是一种引用数据类型，用于存储同一类型的多个元素。数组可以是一维的或多维的，可以通过下标访问数组中的元素。Java中的字符串是一种特殊的类类型，用于表示文本数据。字符串是不可变的，即一旦创建就不能修改其内容。可以使用String类提供的方法对字符串进行操作，如连接、截取、替换等。数组字符串数组与字符串03Java面向对象编程Chapter访问修饰符public、protected、private和默认（无修饰符）四种访问修饰符，用于控制类、变量、方法和构造函数的访问权限。类的定义类是对象的模板，定义了一类对象的共同属性和方法。对象的创建使用new关键字创建对象，分配内存空间，并调用构造函数初始化对象。成员变量与局部变量成员变量定义在类中，局部变量定义在方法中。成员变量随着对象的创建而分配内存空间，局部变量随着方法的调用而分配内存空间。类与对象继承与多态继承的概念子类继承父类的属性和方法，实现代码复用。多态的概念同一操作作用于不同的对象，可以产生不同的结果。多态通过方法重写和方法重载实现。方法重写（Override）子类重写父类的方法，实现自己的业务逻辑。要求方法名、参数列表和返回类型必须与父类方法一致。方法重载（Overload）在同一个类中，方法名相同但参数列表不同的方法，构成方法重载。编译器根据参数列表的不同来区分不同的方法。接口的定义01接口是一种引用类型，用于定义一组相关方法的集合。接口中只包含方法的声明，不包含方法的实现。抽象类的定义02抽象类是一种特殊的类，不能被实例化。抽象类中可以包含抽象方法和非抽象方法。抽象方法没有方法体，需要由子类实现。接口与抽象类的区别03接口只能包含方法的声明，不能包含方法的实现；抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法。一个类可以实现多个接口，但只能继承一个抽象类。接口与抽象类封装的应用将类的属性和方法封装在类内部，通过访问修饰符控制访问权限，提高代码的安全性和可维护性。同时，封装还可以隐藏类的内部实现细节，只对外提供必要的接口。继承的应用通过继承实现代码复用和扩展功能。子类可以继承父类的属性和方法，并添加新的属性和方法，实现更丰富的功能。同时，继承还可以实现多态，提高代码的灵活性和可扩展性。多态的应用多态可以提高代码的灵活性和可扩展性。通过方法重写和方法重载实现多态，使得同一操作可以作用于不同的对象，产生不同的结果。同时，多态还可以降低代码的耦合度，提高代码的可维护性和可重用性。封装、继承与多态的应用04Java常用类库与APIChapterJava核心类库包括`java.lang`、`java.util`、`java.io`等包，提供了Java语言核心功能，如字符串处理、日期和时间、数学运算等。Java网络编程类库包括``和``等包，支持TCP/IP、UDP、HTTP等协议，用于实现网络通信。JavaGUI编程类库如Swing和AWT（AbstractWindowToolkit），用于构建图形用户界面。Java并发编程类库位于`java.util.concurrent`包下，提供了一套丰富的并发编程工具类，如线程池、并发集合、原子类等。Java常用类库介绍01020304API文档查阅通过在线或离线API文档，了解Java类库提供的接口、方法及其使用说明。创建对象并调用方法根据API文档，创建相应类的对象，并调用其方法实现所需功能。导入相关类库在Java程序中，使用`import`关键字导入所需的类库。异常处理在使用API时，注意捕获并处理可能抛出的异常。JavaAPI的使用集合框架概述Java集合框架提供了一套预定义的类和接口，用于存储和操作对象组。包括`Collection`、`List`、`Set`、`Queue`、`Deque`等，定义了不同类型的集合应具有的通用方法。如`ArrayList`、`LinkedList`、`HashSet`、`TreeSet`等，实现了相应的集合接口，提供了具体的存储和操作功能。使用迭代器（Iterator）或for-each循环遍历集合中的元素。主要集合接口常用集合类迭代器与for-each循环Java集合框架JavaI/O流与文件操作I/O流概述JavaI/O流提供了一种处理输入输出的机制，可以读取和写入数据。字节流与字符流字节流以字节为单位处理数据，主要用在处理二进制文件；字符流以字符为单位处理数据，主要用在处理文本文件。文件操作类如`File`、`FileInputStream`、`FileOutputStream`等，用于文件的创建、读取和写入等操作。缓冲流与数据流缓冲流（BufferedInputStream/BufferedOutputStream）可以提高I/O效率；数据流（DataInputStream/DataOutputStream）用于读写Java基本数据类型。05Java异常处理与调试Chapter异常的概念异常是程序在运行时出现的非正常情况，如除数为零、数组越界等。Java通过异常处理机制来处理程序中的这些特殊情况。异常的分类Java中的异常可分为两大类，即检查型异常（CheckedExceptions）和非检查型异常（UncheckedExceptions）。检查型异常在编译时必须处理，而非检查型异常则是由程序运行时抛出。异常的概念与分类finally语句finally语句块无论是否发生异常都会被执行，通常用于释放资源或执行清理操作。throw语句throw语句用于显式地抛出一个异常。一旦执行了throw语句，程序的控制流将立即跳转到合适的catch块。try-catch语句Java使用try-catch语句来捕获并处理异常。try块包含可能抛出异常的代码，而catch块则用于捕获并处理这些异常。异常的捕获与处理可以通过继承Exception或RuntimeException类来创建自定义异常类。自定义异常类通常包含描述异常信息的构造函数和成员变量。在程序中，可以通过throw语句抛出自定义的异常对象，并在合适的catch块中捕获并处理这些异常。自定义异常类使用自定义异常类创建自定义异常类Java调试工具的使用调试工具简介Java提供了多种调试工具，如JDB、Eclipse、IntelliJIDEA等，用于帮助开发者定位和修复程序中的错误。单步执行与步入/步出调试工具支持单步执行代码，以及步入（stepinto）和步出（stepout）方法调用，方便开发者跟踪程序的执行流程。设置断点在调试工具中，可以设置断点来暂停程序的执行，并查看程序的状态和变量值。查看变量值与表达式求值在调试过程中，可以查看变量的值和表达式的求值结果，帮助开发者理解程序的运行状态。06Java多线程编程Chapter线程的概念与创建线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。线程的概念在Java中，可以通过继承Thread类或者实现Runnable接口来创建线程。其中，Thread类代表了线程和线程的属性、方法，可以通过继承该类并重写run()方法定义线程的任务；而Runnable接口则定义了一个无返回值的run()方法，可以通过实现该接口来定义线程的任务。线程的创建方式VSJava线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡五个状态。当一个线程被创建后，它将进入新建状态；当线程对象调用了start()方法后，线程进入就绪状态，等待获取CPU执行权；当线程获取CPU执行权后，进入运行状态；在某些情况下，线程会进入阻塞状态，等待特定条件满足后才能继续执行；当线程执行完毕后或者因异常退出时，线程进入死亡状态。线程的状态转换Java线程的状态转换主要发生在就绪、运行和阻塞三个状态之间。例如，当线程调用sleep()方法或者等待I/O操作时，会进入阻塞状态；当阻塞状态结束或者等待的条件满足时，线程会重新进入就绪状态；当线程获取CPU执行权后，由就绪状态进入运行状态。线程的生命周期线程的生命周期与状态转换Java中提供了多种同步机制来确保多个线程对共享资源的访问正确性。其中，synchronized关键字可以用于方法或者代码块上，确保同一时刻只有一个线程能够访问被synchronized修饰的资源。此外，还可以使用ReentrantLock等锁机制来实现更灵活的同步控制。互斥是指多个线程在访问共享资源时，必须保证同一时刻只有一个线程在访问该资源。Java中的synchronized关键字和ReentrantLock等锁机制都可以实现线程的互斥访问。此外，还可以通过使用信号量（Semaphore）等机制来控制多个线程对共享资源的访问。线程的同步线程的互斥线程的同步与互斥线程池的概念线程池是一种多线程处理形式，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池线程都是后台