单元2 Java语言基础

2.1 Java 程序结构

2.1.1 包(package)

1. 包的作用

• 管理类：防止命名冲突，避免命名冲突
• 控制访问：通过访问控制权限来控制对类、接口、字段、方法的访问
• 组织类：对类进行分类管理

2. 包的声明(创建)

• 声明包：package 包名;
• 导入包：import 包名; 或 import 包名.*;，··* 表示导入包中的所有类，如：import java.util.*; 导入 java.util 包中的所有类

另外，也可以使用 import static 导入类的静态成员，>如：

import static java.lang.Math.*;

//说明： 导入 java.lang.Math 类中的所有静态成员

还可以在程序中直接使用 java.lang 包中的类，如：

System.out.println("Hello World!");

因为 java.lang 包是 Java 的核心包，默认导入

• 注意：包名应该全部小写，如 java.lang，java.util，com.baidu

3. 包的命名规则（）

• 全部小写字母：如 java.lang
• 域名倒置：如 com.baidu
• 类名：如 com.baidu.util.DateUtil
• 扩展阅读：
  阿里巴巴JAVA开发手册
  史上最全的Java命名规范参考！
  Java包（package）的作用、命名规范，以及包命名注意事项

3. Java 中常用的标准包

1. java.lang：包含Java语言的核心类，如String、Math、System和Thread，无需显式导入，自动导入
2. java.util：包含Java工具类库，如集合框架、日期时间类和随机数生成器
3. java. io：包含Java输入/输出类库，如文件读写、网络通信等
4. java. net：包含Java网络编程类库，如URL、Socket等
5. java.sql：包含Java数据库编程类库，如JDBC接口
6. java.awt：包含Java图形用户界面编程类库，如窗口、按钮、文本框等

2.1.2 主函数及其参数

1. 主函数

主函数是Java程序的入口点，格式如下：

public static void main(String[] args)

2. main方法中的参数

args是一个字符串数组，用于接收命令行参数。在运行程序时，可以通过命令行传递参数给主函数。例如，假设有一个名为HelloWorld.java的Java程序，可以在命令行中运行以下命令：

java HelloWorld arg1 arg2 arg3

其中，arg1、arg2和arg3是传递给主函数的参数。在程序中，可以通过args数组来访问这些参数。例如，可以使用以下代码来打印出传递给主函数的所有参数：

for (String arg : args) {
    System.out.println(arg);
}

2.1.3 代码块

代码块是一组由大括号{}包围的语句。代码块可以用于定义一个作用域，其中声明的变量只在代码块内可见。代码块可以嵌套使用，即一个代码块可以包含另一个代码块。

代码块可以分为：普通代码块、静态代码块、构造代码块和同步代码块。下面进行前3种讲解：

1. 普通代码块

普通代码块是定义在方法体内的代码块，可以包含任意数量的语句。普通代码块可以用于定义一个作用域，其中声明的变量只在代码块内可见。例如：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        {
            int x = 10;
            System.out.println(x);
        }
        // x 在这里不可见
    }
}

在上面的例子中，x变量只在第一个代码块内可见。

2. 静态代码块

静态代码块是定义在类中的代码块，使用static关键字修饰。静态代码块在类加载时执行，并且只执行一次。静态代码块可以用于初始化静态变量或执行其他静态初始化操作。例如：

public class HelloWorld {
    
    static int x;

    static {
        x = 10;
        System.out.println("静态代码块执行");
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(x);
    }
}

在上面的例子中，静态代码块在类加载时执行，并初始化静态变量x。

3. 构造代码块

构造代码块是定义在类中的代码块，没有static关键字修饰。构造代码块在每次创建对象时都会执行，并且先于构造函数执行。构造代码块可以用于初始化实例变量或执行其他初始化操作。例如：

public class HelloWorld {

    int x;

    {
        x = 10;
        System.out.println("构造代码块执行");
    }

    public HelloWorld() {
        System.out.println("构造函数执行");
    }

    public static void main(String[] args) {
        HelloWorld obj = new HelloWorld();
        System.out.println(obj.x);
    }
}

在上面的例子中，构造代码块在每次创建对象时都会执行，并初始化实例变量x。

4. 同步代码块

同步代码块是定义在方法体内的代码块，使用synchronized关键字修饰。同步代码块可以用于保证在多线程环境下，同一时刻只有一个线程可以执行代码块中的代码。例如：

public class HelloWorld {

    private int x = 0;

    public synchronized void increment() {
        x++;
    }
}

在上面的例子中，increment方法使用了synchronized关键字修饰，保证了在多线程环境下，同一时刻只有一个线程可以执行该方法中的代码。

5. try-with-resources语句

try-with-resources语句是Java 7引入的一种语法，用于自动关闭实现了AutoCloseable接口的资源。例如：

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))) {
            String line = br.readLine();
            System.out.println(line);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上面的例子中，BufferedReader对象在try-with-resources语句中创建，并在语句结束时自动关闭。

6. lambda表达式

lambda表达式是Java 8引入的一种语法，用于简化匿名内部类的编写。例如：

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
        list.forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

在上面的例子中，forEach方法接受一个lambda表达式作为参数，用于对列表中的每个元素执行操作。

7. Stream API

Stream API是Java 8引入的一种语法，用于处理集合数据。例如：

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
        list.stream()
            .filter(s -> s.startsWith("a"))
            .forEach(System.out::println);
    }
}

在上面的例子中，stream方法将列表转换为流，filter方法对流中的元素进行过滤，forEach方法对流中的每个元素执行操作。

8. Optional

Optional是Java 8引入的一种容器类，用于表示可能为空的对象。例如：

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        Optional<String> optional = Optional.of("Hello");
        optional.ifPresent(System.out::println);
    }
}

在上面的例子中，Optional.of方法创建一个包含指定值的Optional对象，ifPresent方法在Optional对象包含值时执行操作。

9. 接口默认方法

接口默认方法是在Java 8中引入的一种语法，允许在接口中定义默认方法。例如：

public interface MyInterface {
    default void myMethod() {
        System.out.println("Hello");
    }
}

在上面的例子中，myMethod方法是一个默认方法，可以在实现该接口的类中直接调用。

10. 方法引用

方法引用是Java 8引入的一种语法，用于简化lambda表达式的写法。例如：

public class HelloWorld {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
        list.forEach(System.out::println);
    }
}

在上面的例子中，System.out::println是一个方法引用，用于调用System.out对象的println方法。

2.2 基本数据类型

2.2.1 基本数据类型

Java中的基本数据类型包括以下几种：

• 整型：byte、short、int、long
• 浮点型：float、double
• 布尔型：boolean
• 字符型：char

2.2.2 基本数据类型的默认值

Java中基本数据类型的默认值如下：

• 整型：0
• 浮点型：0.0
• 布尔型：false
• 字符型：'\u0000'
• 引用类型：null

2.2.3 基本数据类型的转换

Java中基本数据类型的转换包括以下几种：

• 自动类型转换：将较小的数据类型转换为较大的数据类型，例如将byte转换为int。
• 强制类型转换：将较大的数据类型转换为较小的数据类型，例如将int转换为byte。
• 隐式类型转换：将基本数据类型转换为对应的包装类，例如将int转换为Integer。
• 显式类型转换：将包装类转换为基本数据类型，例如将Integer转换为int。
• 类型提升：将较小的数据类型提升为较大的数据类型，例如将byte和int相加时，byte会被提升为int。

2.2.4 基本数据类型的范围

Java中基本数据类型的范围如下：

• byte：-128到127
• short：-32,768到32,767
• int：-2^31到231-1
• long：-2^63到263-1
• float：大约±3.40282347E+38F（有效位数为6-7位）
• double：大约±1.79769313486231570E+308（有效位数为15位）
• char：0到65535
• boolean：true或false

2.2.5 基本数据类型的常量

Java中基本数据类型的常量包括以下几种：

• 整型常量：例如10、-20、0x1A等。
• 浮点型常量：例如3.14、-0.5、1.23E-4等。
• 布尔型常量：true和false。
• 字符型常量：例如'a'、'b'、'\u0000'等。
• 说明：
• 字符型常量可以使用转义字符表示特殊字符，例如'\n'表示换行符，'\t'表示制表符。
• '\u0000'表示一个空白字符，即在单引号之间没有任何字符。之所以能这样表示是因为，Java采用的是Unicode字符集，Unicode字符以\u开头，空白字符在Unicode码表中对应的值为'\u0000'。

2.2.6 基本数据类型的运算

Java中基本数据类型的运算包括以下几种：

• 算术运算：加、减、乘、除、取余等。
• 关系运算：大于、小于、等于、不等于、大于等于、小于等于等。
• 逻辑运算：与、或、非、异或等。
• 位运算：与、或、非、异或、左移、右移、无符号右移等。

2.3 变量与常量

2.3.1 标识符和关键字

1.标识符和关键字

Java中的标识符是指用来标识变量、类、方法等的名称，关键字是Java语言中具有特殊含义的保留字。Java中的标识符必须以字母、下划线或美元符号开头，后面可以跟字母、数字、下划线或美元符号。Java中的关键字不能用作标识符。

（1）标识符的命名规则

Java中的标识符必须以字母、下划线或美元符号开头，后面可以跟字母、数字、下划线或美元符号。Java中的标识符不能包含空格，不能包含特殊字符，不能包含Java关键字。

（2）关键字

Java中的关键字包括以下几种：

• 基本数据类型关键字：int、float、double、boolean、char、byte、short、long。
• 控制流程关键字：if、else、switch、case、default、for、while、do、break、continue、return、try、catch、finally。
• 类与对象关键字：class、interface、extends、implements、new、this、super、instanceof。
• 访问控制关键字：public、protected、private。
• 其他关键字：void、null、true、false、import、package、abstract、final、native、static、strictfp、synchronized、transient、volatile。
  表 Java常用关键字表

2.关键字的特点

Java中的关键字具有以下特点：

• 关键字都是小写的。
• 关键字不能用作标识符。
• 关键字具有特殊的含义，不能随意使用。