Java分类、特性及原理

Java的三大分类：

JavaSE——Java语言的标准版，用于桌面应用开发，是其他两个版本的基础
JavaME——Java语言的小型版，用于嵌入式电子设备或者小型移动设备
JavaEE——Java语言的企业版，用于Web方向的网站开发

Java的主要特性：面向对象、安全性、多线程（同时做多件事情）、简单易用、开源、跨平台（程序可以在任意操作系统上运行）

Java跨平台的原理：

① Java语言的跨平台是通过虚拟机实现的
② Java语言不是直接运行在操作系统里面的，而是运行在虚拟机中的
③ 针对于不同的操作系统，安装不同的虚拟机就可以了

JDK（Java Development kit）：java开发工具包。包括：

① JVM（Java Virtual Machine）虚拟机：Java程序运行的地方
② 核心类库：Java已经写好的东西，我们可以直接用
③ 开发工具：javac（编译工具）、java（运行工具）、jdb（调试工具）、jhat（内存分析工具）…

JRE（Java Runtime Environment）：Java运行环境。包括：JVM、核心类库、运行工具

JDK、JRE、JVM三者的包含关系：JDK包含JRE，JRE包含JVM

注释

单行注释：

//注释信息

多行注释：

/* 注释信息 */

文档注释：

/** 注释信息 */

关键字

关键字：被Java赋予了特定含义的英文单词

特点：

① 关键字的字母全部小写
② 常用的代码编辑器，针对关键字有特殊的颜色标记，非常直观

字面量

注意：null不能直接打印，如果要打印null，那么只能用字符串的形式进行打印

特殊字符'\t'：在打印的时候，把前面字符串的长度补齐到8，或者8的整数倍。最少补1个空格，最多补8个空格。（常用于字符串的对齐）

变量

定义格式：数据类型 变量名 = 数据值;

计算机中的数据存储

数据分类：Text文本、Image图片、Sound声音

1.Text文本：

数字：

① 二进制：由0和1组成，代码中以0b开头
② 十进制：由0-9组成，前面不加任何前缀
③ 八进制：由0-7组成，代码中以0开头
④ 十六进制：由0-9还有a-f组成，代码中以0x开头

字母：查询码表
汉字：查询码表

2.Image图片：

通过每一个像素点中的RGB三原色来存储。可以写成十进制形式（255,255,255），也可以写成十六进制形式（FFFFFF）

① 黑白图

② 灰度图

③ 彩色图

即日常生活中的图片，采用RGB三原色来存储

3.Sound声音：

对声音的波形图进行采样再存储

数据类型

分类：基本数据类型、引用数据类型

基本数据类型：

注意：

① 如果要定义long类型的变量，在数据值的后面需要加一个L作为后缀，L可以是大写的，也可以是小写的，但建议大写
② 定义float类型的变量，在数据值的后面需要加一个F作为后缀，F可大写可小写

标识符

命名规则：

① 由数字、字母、下划线和**美元符($)**组成
② 不能以数字开头
③ 不能是关键字
④ 区分大小写

键盘录入

Java帮我们写好一个类叫Scanner，这个类可以接收键盘输入的数字

步骤：

1.导包

import java.util.Scanner; //导包必须出现在类定义的上边

2.创建对象

Scanner sc = new Scanner(System.in) //只有sc是变量名可以变，其他不可以变

3.接收数据

int i = sc.nextInt(); //只有i是变量名可以变，其他不可以变

第一套体系（遇到空格，制表符，回车就停止接收）：

nextInt(); //接收整数
nextDouble(); //接收小数
next(); //接收字符串

第二套体系（可以接收空格，制表符，遇到回车才停止接收数据）：

nextLine();

IDEA项目结构介绍：project（项目）——> module（模块）——> package（包）——> class（类）。其中箭头表示包含关系

运算符

算术运算符：

取值范围：byte < short < int < long < float < double

隐式转换的两种提升规则：

① 取值范围小的，和取值范围大的进行运算，小的会先提升为大的，再进行运算
② byte short char 三种类型的数据在运算的时候，都会直接先提升为int，然后再进行运算

强制转换：如果把一个取值范围大的，赋值给取值范围小的变量。是不允许直接赋值的（会报错），如果一定要这么做，就需要加入强制转换。
格式： 目标数据类型 变量名 = (目标数据类型) 被强转的数据

字符串的“+”操作：当“+”操作中出现字符串时，这个“+”是字符串连接符，而不是算术运算符了。会将前后的数据进行拼接，并产生一个新的字符串。
连续进行“+”操作时，从左到右逐个执行。例：1 + 99 + “年黑马” = “100年黑马”

**字符的"+"操作：**当字符+字符 / 字符+数字时，会把字符通过ASCII码表查询到对应的数字再进行计算

自增自减运算符：

赋值运算符：

注意：+=、-=、*=、/=、%=底层都隐藏了一个强制类型转换，而转换的类型取决于左边的变量类型

short s = 1;
s += 1; //等同于：s = (short)(s+1)

关系运算符：

注意：关系运算符的结果都是boolean类型

逻辑运算符：

短路逻辑运算符：

注意：& 和 | 无短路效果，只有&& 和 || 有短路效果

三元运算符：关系表达式 ? 表达式1 : 表达式2

运算符优先级：

补充：

原码的弊端：利用原码进行计算的时候，如果是整数完全没有问题。但是如果是负数计算，结果就出错，实际运算的方向，跟正确的运算方向是相反的

反码出现的目的：为了解决原码不能计算负数的问题而出现的

反码的弊端：负数运算的时候，如果结果不跨0，是没有任何问题的，但是如果结果跨0，跟实际结果会有1的偏差（因为0的反码有两个）

补码出现的目的：为了解决负数计算时跨0的问题而出现的

补码的注意点：计算机中的存储和计算都是以补码的形式进行的

其他的运算符：

判断和循环

分支结构

if语句的第一种格式：

if(关系表达式){
    语句体;
}

if语句的第二种格式：

if(关系表达式){
    语句体1;
}
else{
    语句体2;
}

if语句的第三种格式：

if(关系表达式1){
    语句体1;
}
else if(关系表达式2){
    语句体2;
}
...
else{
    语句体n + 1;
}

switch语句格式：

switch(表达式){
    case 值1:
        语句体1;
        break;
    case 值2:
        语句体2;
        break;
    ...
    default:
        语句体n + 1;
        break;
}                              

注意：表达式的取值为byte、short、int、char，JDK5以后可以是枚举，JDK7以后可以是String

switch新特性（JDK12后）：可以利用箭头来简化代码的书写（可以简化break语句），当箭头后面只有一行代码时，可以不加大括号，如果有多行，则必须加大括号

int number = 10;
switch(number){ //当箭头后面只有一行代码时，可以省略大括号
    case 1 -> System.out.println("一");
    case 2 -> System.out.println("二");
    case 3 -> System.out.println("三");
    default -> System.out.println("没有这个选项");    
}
//等价于下面的代码
/*
switch(number){
    case 1: System.out.println("一"); break;
    case 2: System.out.println("二"); break;
    case 3: System.out.println("三"); break;
    deafult: System.out.println("没有这个选项"); break;
}
*/

循环结构

for循环：

for(初始化语句;条件判断语句;条件控制语句){
    循环体语句;
}

while循环：

初始化语句;
while(条件判断语句){
    循环体语句;
    条件控制语句;
}

do…while循环：

初始化语句;
do{
    循环体语句;
    条件控制语句;
} while(条件判断语句);

无限循环：

for(;;){
    
}

while(true){

}

do {
    
} while(true)

跳转控制语句：

1.continue：跳过本次循环，继续执行下次循环
2.break：结束整个循环

获取随机数：

1.导包

import Java.util.Random //导包的动作必须出现在类定义的上边

2.创建对象

Random r = new Random(); //这个格式中只有r是变量名，可以变，其他的都不允许变

3.生成随机数

int number = r.nextInt(上限 - 下限 + 1) + 下限 

数组

数组的基本操作

数组容器在存储数据的时候，需要结合隐式转换考虑

例如：int类型的数组容器（boolean (×) byte (√) short (√) int (√) double (×)）
例如：double类型的数组容器（byte (√) short (√) int (√) long (√) float (√) double (√)）

数组的定义：

格式一：

数据类型[] 数组名;

格式二：

数据类型 数组名[];

数组的初始化：

① 静态初始化

数据类型[] 数组名 = new 数据类型 [] {元素1,元素2,元素3...};

简化格式

数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3...};

数组的地址值：

double[] arr = {1.93,1.94,1.96};
System.out.println(arr); //[D@7ef20235
//[:表示当前是一个数组
//D:表示当前数组里面的元素都是double类型的
//@:表示一个间隔符号（固定格式）
//7ef20235:是数组真正的地址值（十六进制）

数组元素访问：

数组名[索引];

数组的长度属性：

数组名.length

② 动态初始化

数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组长度]

动态初始化默认初始值规律：

二维数组的静态初始化：

数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[][] {{元素1,元素2},{元素1,元素2}};

简化格式：

数据类型[][] 数组名 = {{元素1,元素2},{元素1,元素2}};

二维数组的动态初始化：

数据类型[][] 数组名 = new 数据类型[m][n];

二维数组的内存图：

由上图可以看出，二维数组实际内存是存在于堆内存中的，但是数组的引用是存储在栈内存中的

数组的内存分配

Java内存分配：

① 栈：方法运行时使用的内存，比如main方法运行，进入方法栈中执行
② 堆：存储对象或者数组，new来创建的，都存储在堆内存
③ 方法区：存储可以运行的class文件
④ 本地方法栈：JVM在使用操作系统功能的时候使用，和我们开发无关
⑤ 寄存器：给CPU使用，和我们开发无关

单一变量存储的数据存储在栈空间中

数组存储的数据存放在堆空间中，此时变量类似于指针

方法

方法(method)是程序中最小的执行单元

方法的定义格式：

public static 返回值类型 方法名(参数列表){
    方法体;
    return 返回值;
}

调用：

方法名(参数列表);

方法的重载：同一个类中，方法名相同，参数不同的方法，构成重载关系。与返回值无关。参数不同指的是个数不同、类型不同、顺序不同（只要存在一个不相同就是参数不同）

基本数据类型：数据值是存储在自己的空间中
特点：赋值给其他变量，也是赋的真实的值

引用数据类型：数据值是存储在其他空间中，自己空间中存储的是地址值
特点：赋值给其他变量，赋的是地址值
执行
② 堆：存储对象或者数组，new来创建的，都存储在堆内存
③ 方法区：存储可以运行的class文件
④ 本地方法栈：JVM在使用操作系统功能的时候使用，和我们开发无关
⑤ 寄存器：给CPU使用，和我们开发无关

单一变量存储的数据存储在栈空间中

数组存储的数据存放在堆空间中，此时变量类似于指针