Java基本框架你真的理解了吗？

端木高
306 阅读9分钟

背景

学习Java我们不仅要学会如何去打代码、程序。还要懂得他们每一个字符、字符串和类等等的含义与用途。虽然这些内容基础，但是我们一旦对这些内容的认识和理解加深，不仅会对 Java 进一步学习起到基石般的支撑作用，帮助我们更顺畅地理解各种代码示例和框架的实现原理。

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目录

  • 基本数据类型和引用数据类型的区分
  • String的定义与作用
  • jre、jvm分别是什么？java为什么可以实现跨平台运行？ —————————————————————————————————————————

一、基本数据类型和引用数据类型的区分

1.什么是基本数据类型与引用数据类型

（1）基本数据类型：

定义：基本数据类型是编程语言中最基础的数据类型，它们通常用来表示简单的数据值。

分类：一共八个基本数据类型，分别为byte、short、int、long（整数类型），float、double（浮点类型），char（表示字符），boolean（表示真假）。

数据类型字节数取值范围（示例，不同环境下具体范围有标准定义）默认值示例代码声明方式
byte1 字节（8 位）-128到 1270byte num = 10;
short2 字节（16 位）-32768到 327670short num = 100;
int4 字节（32 位）-2147483648到 21474836470int num = 1000;
long8 字节（64 位）-9223372036854775808到 92233720368547758070L（注意要加 L 后缀表示长整型）long num = 10000000000L;
float4 字节（32 位）大约 ±3.40282347× 到 ±1.40129846×（有精度限制）0.0f（注意要加 f 后缀表示单精度浮点数）float num = 3.14f;
double8 字节（64 位）大约 ±1.7976931348623157× 到 ±2.2250738585072014×（有精度限制）0.0d（一般 d 可省略）double num = 3.1415926;
char2 字节（16 位）'\u0000'（即 0）到 '\uffff'（即 65535），表示 Unicode 字符'\u0000'（空字符）char ch = 'A';
boolean理论上 1 位，但实际按字节对齐，通常占 1 字节true或falsefalseboolean flag = true;

（2）引用数据类型

  1. 类（Class）

    • 定义：类是面向对象编程中最基本的引用数据类型。它用于定义对象的模板，包含属性（成员变量）和方法（成员函数）。String类用于处理字符串，ArrayList是动态数组，HashMap用于存储键值对。例如，在 Java 中可以定义一个Person类：
   class Person {
       private String name;
       private int age;
       public Person(String name, int age) {
           this.name = name;
           this.age = age;
       }
       public String getName() {
           return name;
       }
       public void setName(String name) {
           this.name = name;
       }
       public int getAge() {
           return age;
       }
       public void setAge(int age) {
           this.age = age;
       }
   }

  • 用途：通过类可以创建多个对象，每个对象都有自己的属性值和行为（通过方法实现）。类之间还可以通过继承、实现接口等方式建立关系，以实现代码的复用和复杂的业务逻辑。例如，Student类可以继承Person类，增加学生特有的属性（如学号）和方法（如学习）。

  1. 接口（Interface）

    • 定义：接口是一种抽象类型，它定义了一组方法签名（方法名、参数列表和返回类型），但没有方法体。在 Java 中，接口使用interface关键字定义。例如：
   interface Shape {
       double getArea();
       double getPerimeter();
   }

  • 用途：接口主要用于定义规范和契约，实现接口的类必须实现接口中定义的所有方法。它使得代码具有更高的可插拔性和可维护性。例如，Circle类和Rectangle类都可以实现Shape接口，分别实现计算面积和周长的方法，这样在处理不同形状的图形时，可以统一通过Shape接口来调用方法，而不需要关心具体是哪种形状。

  1. 数组（Array）

    • 定义：数组是一种用于存储多个相同类型元素的数据结构，它是引用数据类型。在 Java 中，数组的声明和初始化有多种方式。例如，声明一个整型数组：int[] numbers = new int[5];或者int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};。
    • 用途：数组用于存储和处理批量数据，方便对一组相关的数据进行操作，如排序、查找等。例如，可以使用数组来存储学生的成绩，然后通过循环遍历数组来计算平均分、最高分等。

  2. 枚举（Enum）

    • 定义：枚举是一种特殊的数据类型，它允许定义一组命名的常量。在 Java 中，枚举使用enum关键字定义。例如：
   enum Season {
       SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER
   }

  • 用途：枚举主要用于表示一组固定的值，使得代码更加清晰和可读。例如，在表示一周的星期几、颜色的种类等情况下使用枚举，可以避免使用魔法数字（没有明确含义的数字常量），并且编译器会对枚举类型进行类型检查，提高代码的安全性。

  1. 注解（Annotation）

    • 定义：注解是一种为程序元素（类、方法、变量等）添加元数据（关于数据的数据）的方式。在 Java 中，注解以@符号开头，通过@interface关键字定义。例如：
   import java.lang.annotation.ElementType;
   import java.lang.annotation.Retention;
   import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
   import java.lang.annotation.Target;
   @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
   @Target(ElementType.TYPE)
   @interface MyAnnotation {
       String value();
   }
  • 用途：注解主要用于提供额外的信息给编译器或其他工具，用于代码的配置、检查等目的。例如，在框架开发中，注解可以用于自动配置、依赖注入等功能。在 Java 的企业级开发中，像 Spring 框架就大量使用注解来简化配置和开发流程。

2.区分基本数据类型和引用数据类型

（1.）存储方式不同：

基本数据类型：基本数据类型的值直接存储在栈内存中；

栈（Stack）： 在 Java 中，栈是一种数据结构，用于存储数据。它遵循后进先出的原则，就像一个只允许在一端进行插入和删除操作的容器。比喻：有一叠盘子，最后放上去的盘子会最先被拿走，这就类似于栈的操作方式。

引用数据类型：引用数据类型存储的是对象的引用，而对象本身存储在堆内存中。

堆内存（Heap Memory）：是计算机内存中的一块区域，主要用于动态分配对象的存储空间，是存储对象和动态分配的数据结构。

二、String的定义与作用

  1. 定义：在java中，String是一个类，是java中已经给我们定义好的类，用于表示字符序列，也就是我们通常所说的字符串。它是一种引用数据类型。

  2. 创建方式:

(1.)直接赋值：可以使用双引号将字符序列括起来直接赋值给String变量，这是最常见的方式。例如：String message = "Welcome to Java";。在这种情况下，Java 会在字符串常量池中查找是否已经存在相同内容的字符串，如果存在，则直接复用该字符串对象；如果不存在，则在常量池中创建一个新的字符串对象。

(2.)使用new关键字构造：通过new关键字调用String的构造函数来创建对象。例如：String anotherMessage = new String("Another String");。这种方式会在堆内存中创建一个新的String对象，即使字符串内容与常量池中已有的字符串相同。不过，在实际开发中，除非有特殊需求，直接赋值的方式更加简洁高效。

  1. 字符串常量池

    字符串常量池是 Java 内存中的一个特殊区域，用于存储字符串常量。它的存在是为了提高性能和节省内存。当使用直接赋值方式创建字符串时，Java 会先在常量池中查找是否有相同内容的字符串，如果有，就直接返回该字符串的引用，避免了重复创建相同内容的字符串对象。例如：

String str1 = "Java";
String str2 = "Java"; 
System.out.println(str1 == str2);

  1. 在实际开发中的应用场景

    • 文本处理：用于存储和处理各种文本信息，如用户输入、文件内容、日志信息等。例如，在一个用户注册系统中，存储用户输入的姓名、密码等信息都可以使用String类型。
    • 网络通信：在网络编程中，发送和接收的消息通常也是以字符串形式存在。例如，HTTP 协议中的请求头和响应体中的文本内容可以用String来处理。
    • 数据库操作：在与数据库交互时，SQL 语句通常是字符串形式。例如，String sql = "SELECT * FROM users WHERE age > 18";，用于查询年龄大于 18 岁的用户信息。

三、java的jre、jvm和特性

1.jre是Java 运行环境（Java Runtime Environment，JRE），是运行 Java 程序的最小环境。它主要由 Java 虚拟机（JVM）、Java 核心类库（Java Class Library）和支持文件组成。JRE 就像是一个 Java 程序的 “运行工具包”，提供了运行 Java 程序所必需的一切组件。

2.jvm是Java 程序和底层操作系统及硬件之间的一个中间层抽象。它就像是一个虚拟的计算机，为 Java 程序提供了一个统一的运行环境。先把java程序编译成字节码，而字节码是一种无关平台的表现形式，字节码的文件扩展名.class（例如，一个简单的HelloWorld程序经过编译后会生成HelloWorld.class文件。）,jvm能够理解并运行这些字节码，再通过字节码解释器把字节码解释为机器码来运行，并且不会因为系统和和硬件的不同来重新编译。

3.特性：java可以实现跨平台，即java程序可以在windows、Linux、Mac上都可以正常运行。因为java有java虚拟机（jvm）这个重要因素的存在，所以可以跨平台运行。

总结：

1.数据类型

（1）八个基本数据类型：byte、short、int、long、float、double、char、boolean

（2）和引用数据类型：类、数组、枚举、注解、接口。

2.String是引用数据类型，也是一个类，即字符串。

3.jre是java的运行环境提供了java运行所需的一切组件；jvm是java虚拟机，能够让java实现跨平台运行。

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