JavaSE入门基础语法

向阳c
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一、输入、存储数据

引言

配置好Java开发环境，要编写Java程序就需要先学习Java基础语法。

Java基础语法由设计Java语言的人员规定的，在学习过程中，不需要了解为什么这样设计，应该关注每个语法格式、作用和应用场景。

学习Java语法应完成以下三个目标：

  • 记住语法格式
  • 掌握每个语法的作用
  • 掌握应用场景

以下内容，会从三个目标进行学习。

字面量

字面量:数据在程序中的输入格式。简单来说，计算机识别整数、小数、汉字、英文等数据的输入格式，下图是数据在程序中的输入格式。

数据生活中的写法程序的输入格式说明
整数123，-456123，-456写法一致
小数1.2，-2.11.2，-2.1写法一致
字符a，1，字'a'，'1'，'字符'程序中的字符必须使用单引号，只能有一个字符
字符串Java基础语法"Java基础语法"程序中的字符串必须使用双引号，可以没有内容
布尔值真，假true，false程序中只有两个布尔值：true表示真;false表示假
空值值为null程序中使用null表示空值

案例：控制台输出字面量。

//1.整数
System.out.println(123);

//2.小数
System.out.println(1.2);

//3.字符: 字符必须用单引号引起来
System.out.println('a');
System.out.println('1');
System.out.println('字');
System.out.println(' '); // 空格也算字符
//特殊字符：\t表示制表符 \n表示换行
System.out.println('\t'); // 制表符
System.out.println('\n'); // 换行符

//4.字符串
System.out.println("Java基础语法");

//5.布尔值
System.out.println(true);
System.out.println(false);

注释

注释:说明程序，方便他人阅读。

注释的语法格式

单行注释：//

多行注释：/* */

文档注释：/** */

字面量的作用

方便他人阅读，明白代码的含义。

字面量的应用场景

  • 类上使用文档注释，说明类是什么对象的抽象。

  • 变量使用单行注释，说明变量的用途和含义

  • 方法上使用多行文档注释，说明方法的功能。

变量

变量：内存中的一块区域，用于存储数据。可以把内存区域理解成成一个盒子，这个盒子存放一个字符串。

image.png

变量的语法格式

数据类型 变量名 = 数据;

解释语法格式

  • 数据类型：盒子里只能存放这种数据类型
  • 变量：单词首字母小写，从第二个单词开始首字母大写
  • 数据:数据的字面量格式

变量的作用

在内存中存储数据。

当执行String name = "张三";这句代码时，Java虚拟机在内存中申请一块区域，用于存储字符串类型的数据“张三”，这个区域名字叫name；

变量的应用场景

存储程序中会发生变化的数据。比如：银行卡余额、微信昵称。

作用域:变量的有效范围。变量定义在哪个{}中，只在哪个{}中有效。

案例：控制台输出姓名“张三”

{
    String name = "张三";
    System.out.println(name); 
}
System.out.println(name); // name的作用域只能在{}中，超出{}无效

关键字

关键字：Java语言中具有特殊含义的单词，不能当作标识符。常见关键字含义如下：

  • Byte：表示字节数据类型
  • short：表示短整数数据类型
  • int：表示整数数据类型
  • long：表示长整数数据类型
  • float：表示单精度浮点数数据类型
  • double：表示双精度浮点数数据类型
  • char：表示字符型数据类型
  • boolean：表示布尔(真或假) 数据类型
  • abstract：声明抽象类或抽象方法
  • new：表示创建一个实例
  • public：指定类、成员、方法可以在任何地方访问。
  • protected：指定类、成员、方法只能在类内部或子类中访问。
  • private：指定类、成员、方法只能在类内部访问。
  • static：用于表示成员（字段或方法）是静态的，该类不能被实例化。
  • final：表示不可更改的变量、方法或类。对于变量，表示常量。对于方法，该方法不可被子类重写。对于类，表示不可被继承。
  • synchronized：创建同步块，确保多个线程之间的协调执行。
  • void：表示方法不返回任何值。
  • class：用于声明一个类。
  • interface：声明接口
  • implements：实现接口。
  • import：引入其他类或包中的成员。
  • package：声明Java包。
  • if：表示条件语句，用于根据条件执行不同的代码块。
  • else：在条件语句中指定在条件不满足时执行的代码块
  • switch：创建开关语句，根据表达式的值执行不同的代码块。
  • case：在开关语句中匹配一个常量值。
  • continue：用于跳过循环中的当前迭代，继续下一次迭代。
  • break：用于跳出循环或开关语句。
  • default：在开关语句中用于指定默认情况。
  • for：创建for循环
  • while：创建while循环。
  • do：创建一个do-while循环。
  • try：创建异常处理块。
  • catch：捕获和处理异常。
  • finally：指定无论是否发生异常，都会执行的代码块。
  • throw：用于抛出异常。
  • throws：用于声明方法可能抛出的异常。
  • enum：声明枚举类型。
  • extends：表示类的继承关系。
  • super：访问父类的成员。
  • this：引用当前对象的引用。
  • return：从方法中返回一个值。
  • native：标记一个方法是用本地代码（通常是C或C++）实现的。

标识符

标识符:命名变量、函数、类、模块或其他用户定义的项目的名称。比如，之前内存空间存储字符串“张三”的变量名name。

标识符的命名规则

  • 由字母、数字、下划线和$组成
  • 不能由数字开头
  • 不能使用关键字

标识符的作用

为存储数据的内存空间取名，让该空间具有唯一的识别性。

标识符的应用场景

为类、成员、方法取名。应该遵循见名知意的命名规范。

  • 类名采用大驼峰命名方式，即首字母大写
  • 方法名采用小驼峰命名方式，即第一个单词首字母小写，其余单词首字母大。

休息一下吧~

二、数据和运算符

引言

前面学习了字面量、变量、知道了计算机使用变量存储数据。那么数据在计算机底层是以什么形式表示的呢？下面就学习一下数据在计算机中的底层原理。

存储原理

任何数据在计算机中都是以二进制表示的，由0和1组成。比如，整数8的二进制数是00001000。

我们已经知道了整数8的二进制数是00001000，为什么是00001000，而不是1000呢？原因是计算机中最小的存储单位是字节(Byte)，一个字节占8位(bit)，不足8位的数据也会用8位来存储。

随便找一张图片，图片大小也是用字节来存储。 image.png

字符的存储原理

计算机对照ASCII表，存储字符对应的二进制数值。

image.png

图片存储的存储原理

当放大图片至马赛克时，每一个小方格可以使用三原色表示，即RGB（红绿蓝），而RGB中每一种颜色可以用一个字节来存储。比如RGB（0,1,2）小方格二进制为00000000、00000001、00000010。

视频的存储原理

原理和存储图片是一样的，连续播放多张图片，一秒钟内连续播放30张以上，由于人眼感受不到画面切换的时间间隔，就认为是连续的视频了。

声音的存储原理

声音是以波的形式传播的。把声波表示在一个坐标系上，然后在坐标系上取一些点，把这些点的坐标值以二进制的形式存储到计算机中，这就是声音的存储原理。

image.png

数据类型

数据类型：规定变量存储数据的类型。 数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。

基本数据类型有4类8种，如下图所示。

image.png

注意事项

随便写一个小数或者整数，也是有默认数据类型的。

  • 比如11，它默认就为int类型；如果加上后缀L，则为long类型；
  • 比如1.1，它默认为double类型；如果加上后缀F，则为float类型;

数据类型转换

自动类型转换：数据范围小的变量可以直接赋值给数据范围大的变量

自动转换原理

在较小数据类型数据空位前面补上0。

案例：byte数据类型转换为short数据类型

byte a = 20;
short b = a;
System.out.println(b); 
//  a = 00010100
//  b = 00000000 00010100

除了byte能转成int，其他类型也可以转换，转换顺序表如下所示：

byte——>short——>int——>long——>float——>double

char——>int

注意事项

  1. 多种数据类型参与运算，结果会转换成最大的数据类型
  2. byte,short,char三种数据类型和其他类型数据运算时，都会转换为int类型再运算。

强制类型转换：强行将范围大的数据赋值给范围小的变量

强制类型转换的语法格式

目标数据类型 变量名 = (目标数据类型)被转换的数据

案例：int数据类型强制转换成byte数据类型

int a = 2; // 00000000 00000000 00000000 00000010
byte b = (byte)a;
System.out.println(b) // 00000010

强制转换的原理

只保留目标数据位数的二进制数

运算符

算数运算符：+ - * / %，其中*表示乘法，\表示除法，%表示取余。

符号作用说明
+加数学加法
-减数学减法
*乘与数学乘号×相同
/除与数学除号÷相同
%取余获得两个数据相除的余数

符号+除了能进行算数运算，还可以作为连接符，与字符串运算的时候用作连接符，结果是字符串。

自增自减运算符：自增++ 和 自减--

符号作用
自增：++放在变量前面或后面，对变量自身的值加1
自减：--放在变量前面或后面，对变量自身的值减1

自增自减只能对变量进行操作

赋值运算符：=。将右边的值赋值给左边。

案例：将10赋值给a，将a的值赋值给b。

int a = 10; // 将10赋值给a
int b = a; // 将a的值赋值给b

此外，赋值运算符还有扩展的运算符，如下表所示。

符号用法作用底层代码形式
+=a+=ba加b的值赋值给aa = (a的数据类型)(a+b);
-=a-=ba减b的值赋值给aa = (a的数据类型)(a-b);
*=a*=ba乘b的值赋值给aa = (a的数据类型)(a*b);
/=a/=ba除b的值赋值给aa = (a的数据类型)(a/b);
%=a%=ba除b的余数赋值给aa = (a的数据类型)(a%b);

关系运算符：>、>=、<、<=、==、!=。

符号例子作用结果
>a>b判断a是否大于b成立返回true，不成立返回false
>=a>=b判断a是否大于等于b成立返回true，不成立返回false
<a<b判断a是否小于b成立返回true，不成立返回false
<=a<=b判断a是否小于或者等于b成立返回true，不成立返回false
==a==b判断a是否等于b成立返回true，不成立返回false
!=a!=b判断a是否不等于b成立返回true，不成立返回false

在程序中，关系运算符常用于条件判断，根据条件判断的结果决定后续该执行哪些代码。

逻辑运算符:&、|、!、&&、||

符号叫法例子运算逻辑
&逻辑与3>2 & 2< 3全部条件为true，结果才是true；有一个为false，结果就是false
|逻辑或3>2 | 2< 3多个条件中，有一个为true，结果就是true
！逻辑非!3>2结果取反。3>2为true，结果为false
&&短路与3>2 && 2<3判断结果与“&”一样，区别在于：左边为false，右边不执行
||短路或3>2 || 2<3判断结果与“|”一样，区别在于：左边为true，右边不执行

三元运算符：

三元运算符的语法格式

关系表达式? 值1 : 值2

如果关系表达式的值为true，则返回值1；如果为false，则返回值2。

运算符优先级：

image.png

休息一下吧~

三、程序流程控制

引用

前面介绍了变量、数据存储原理和运算符，接下来介绍程序流程控制，结合运算符，可以做一些简单的案例。

程序流程控制分为三种：顺序结构、分支结构和循环结构。

顺序结构：从主方法开始，从上往下执行代码。

分支结构：根据条件表达式，选择性执行某些代码。Java提供了if和switch。

循环结构：根据条件表达式，循环执行某些代码。Java提供了for、while、do...while三种格式。

顺序结构

程序从主方法（main）开始，从上往下依次执行代码，直至程序运行结束。

分支结构

if分支：对条件进行判断，根据结果选择性执行代码

if语法格式1

if(条件表达式){

语句体

}

流程图如下： if语法格式1流程图 案例：如果number大于2，控制台输出“111”

    int number = 3;
    if(number>2){ 
        System.out.println("111");
    }

if语法格式2

if(条件表达式){

语句体1

}else{

语句体2

}

流程图如下： image.png

案例：如果number1大于number2，控制台输出“true”

    int number1 = 3;
    int number2 = 2;
    if(number1>number2){ 
        System.out.println("true");
    }else{
        System.out.println("false");
    }

if语法格式3

if(条件表达式1){

语句体1

}else if(条件表达式2){

语句体2

}

...

else{

语句体n

}

流程图如下：

image.png

案例：判断分数，控制台输出对应语句。

    int score = 90;
    if(score<60){ // 不符合条件
        System.out.println("score<60");
    }else if(score<70){ // 不符合条件
        System.out.println("score<70");
    }else if(score<80){ // 不符合条件
        System.out.println("score<80");
    }else{ // 当其他条件都不符合时，执行语句体
        System.out.println("score>80");
    }
    // 结果为System.out.println("score>80");

switch分支：通过比较值来决定执行哪条分支代码

switch分支的语法格式

switch(表达式){

case 值1:

语句1;

break;

case 值2:

语句2；

break;

case 值3;

语句3;

break;

...

case 值n-1;

break;

default:

语句n；

}

switch执行流程：

  1. 获取表达式的值，匹配case后的值。
  2. 匹配成功后，执行case对应的语句，遇到break后退出分支
  3. 如果全部匹配失败，则执行default的语句。

if和switch应用场景

如果判断范围，建议使用if分支结构

如果比较值，建议使用switch分支结构

注意事项:

  1. 表达式类型只能是byte、short、int、char
  2. case给出的值不允许重复，且只能是字面量
  3. 如果没有写break，则会出现穿透现象。

循环结构

for循环：判断循环条件是否为true，为true循环执行循环体语句，为false结束循环。

for循环语法格式

for (初始化语句; 循环条件; 迭代语句) {

循环体语句;

}

for循环执行流程：

image.png

for循环的作用

循环执行语句

for循环的应用场景

需要重复执行的语句，都可以用循环结构。

案例：求1~100之间的所有整数和

int sum = 0;
for(int i = 1;i<100;i++){
    sum+=i;
}
System.out.println(sum) // 5050

/* 分析执行流程
i=1 sum=0+1 sum=1
i=2 sum=1+2 sum=3
i=3 sum=3+3 sum=6
...
i=100 sum=4950 sum=5050 */

while循环：判断循环条件是否为true，为true循环执行循环体语句，为false结束循环。

while循环的语法格式：

while (循环条件) {

循环体语句;

迭代条件;

}

案例：求1~100之间的所有整数和

int num = 1;
int sum = 0;
while(num<=100){
    sum+=num++;
}
/* 分析执行流程
num=1 sum=0+1 sum=1
num=2 sum=1+2 sum=3
num=3 sum=3+3 sum=6
...
num=100 sum=4950+100 sum=5050 */

do...while循环：先执行循环体语句，再判断循环条件是否为true，为true循环执行循环体语句，为false结束循环。

do...while循环的语法格式

do{

循环体语句;

迭代条件;

}while (循环条件);

案例：求1~100之间的所有整数和

int num = 1;
int sum = 0;
do{
    sum+=num++;
}while(num<=100);
/* 分析执行流程
num=1 sum=0+1 sum=1
num=2 sum=1+2 sum=3
num=3 sum=3+3 sum=6
...
num=100 sum=4950+100 sum=5050 */

for、while、do...while应用场景

  • 未知循环次数情况下，推荐使用while循环

  • 已知循环次数情况下，推荐使用for循环

  • 需要先执行某些语句，才能判断循环条件，推荐使用do...while循环。

循环嵌套

循环嵌套：循环中嵌套一个循环。

循环嵌套的执行流程： 外循环一次，内循环全部次数

循环嵌套的应用场景

多维数据处理、搜索和遍历等等

案例：在控制台使用 * 打印出4行5列的矩形

// 外层控制*的行数
for (int i = 1; i <= 4; i++) {
    // 内层控制*的个数
    for (int j = 1; j <= 5; j++) {
        System.out.print("*"); 
    }
    System.out.println(); 
}
/*
    *****
    *****
    *****
    *****
*/

跳转语句

break：跳出并结束当前的循环

continue：结束本次循环，进入下一次循环

break 、continue的应用场景

常用于控制循环流程

休息一下吧~

四、数组

数组：存储相同数据类型的有序容器。

静态初始化

静态初始化标准格式

数据类型[] 变量名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3};

静态初始化简化格式

数据类型[] 变量名 = {元素1,元素2,元素3};

存储原理

数组是一个引用数据类型，创建一个数组时，会在堆内存分配一块连续的内存空间，存储数组的所有元素，数组名存储内存空间的起始地址，然后通过索引获取对应的元素。

image.png 案例：数组初始化格式

// 标准格式：
int[] ages = new int[]{1, 2, 3};
// 简化格式：
int[] ages = {1, 2, 3};

访问数组

访问数组格式

数组名[索引]

案例：控制台输出ages数组的第一个元素

int[] ages = {1,2,3};
System.out.println(ages[0]);

遍历数组

遍历数组格式

for(int i =0;i<数组.length;i++){

数组[i]

}

案例：控制台打印数组的元素

int[] ages = {3,4,5};
for(int i=0;i<ages.length;i++){
    System.out.println(ages[i]);
}

动态初始化

动态初始化标准格式

数据类型[] 变量名 = new 数据类型[数组元素的长度];

存储原理

和静态初始化类似，区别在于索引指向的元素是数据类型的默认值。

image.png

数据类型的默认值如下表所示

数据类型具体默认值
基本类型byte、short、char、int、long0
基本类型float、double0.0
基本类型booleanfalse
引用类型类、接口、数组、字符串null

数组的作用

存储大量相同数据类型的数据

休息一下吧~

五、方法

方法：方法是一种语法结构，把一段代码封装成一个功能，便于重复调用。

方法语法格式

修饰符 返回值类型 方法名(形参列表）{

方法体;

return 返回值;

}

案例：张三、李四都需要求和，做着相同求和的事情，用一个方法封装求和功能。

public class MethodDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、张三
        int sum1 = getSum(10, 20);
        System.out.println("和是：" + sum1);

        // 2、李四
        int sum2 = getSum(30, 20);
        System.out.println("和是：" + sum2);
    }
    public int getSum(int num1,int num2){
        int sum = num1+num2;
        return sum;
    }
}

方法执行流程

  1. 通过方法名找到对应方法
  2. 将实参传入方法形参
  3. 把返回值传递给调用处

方法设计原则

  • 如果方法不需要返回数据，返回值类型必须申明成void, 此时方法内部不可以使用return返回数据。
  • 方法如果不需要接收外部传递进来的数据，则不需要定义形参，且调用方法时也不可以传数据给方法。

方法执行原理

调用方法时，会把方法压入虚拟机桟内存中，调用完毕后自动弹桟。

用前面张三、李四求和案例进行说明：

  1. MethodDemo.java通过Java编译器编译成字节码文件。
  2. Java虚拟机将字节码文件的所有方法存入方法区，在桟内存创建一个桟帧存放主方法。
  3. 执行主方法，当执行getSum()方法时，会创建一个桟帧存放getSum()方法。
  4. 执行getSum()方法时，会将实参传递给方法的形参，方法将返回值传递给方法调用处，执行完毕后，将getSum()进行弹桟。
  5. 执行System.out.println("和是：" + sum1);方法时，会创建桟帧存入println("和是：" + sum1)方法。
  6. 执行println("和是：" + sum1)方法，将字符串内容打印到控制台上。执行完毕后，将println("和是：" + sum1)方法进行弹桟。
  7. 主方法执行完毕后进行弹桟。

方法的作用

提高了代码的复用性，封装功能的实现细节，外部调用时只需要知道方法的输入参数、功能和返回结果。

方法重载

方法重载：一个类中有多个方法名相同、参数不同的方法。

方法重载的作用

多个相同功能的方法，可以接收不同的参数，避免方法名冲突，简化API设计。

方法重载的应用场景

为一类业务，提供多种解决方案。

方法重写

方法重写：子类继承父类的方法，在子类重新定义与父类相同返回类型、方法名和参数的方法。重写的方法在子类会覆盖与父类相同的方法。

方法重写的作用

子类与父类实现方法的方式不同，提高可扩展性。

方法重写的应用场景

设计框架和类库。

总结

JavaSE基础语法的知识点多且杂，完全理解需要进行大量的编程训练，下图是梳理知识点的思维导图，希望对您有帮助。

JavaSE基础语法.png

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