Java主流技术教程：从入门到实践

Java是一门广泛使用的面向对象的编程语言，由Sun Microsystems于1995年发布。它基于C和C++开发，设计目标是提供一个跨平台的应用程序开发环境。Java的优势在于其强大的跨平台能力，这意味着编译为Java字节码的程序可以在任何支持Java虚拟机（JVM）的平台上运行，无需重新编译。

Java编程环境搭建

为了开始你的Java编程之旅，首先需要安装Java Development Kit（JDK）。通过访问Oracle的官方网站，下载适用于你的操作系统的最新JDK版本。安装后，通过命令行输入java -version来验证安装是否成功。此外，还需要配置环境变量，确保可以在任何命令行窗口中直接运行Java命令。

Java基础语法介绍

Java的语法简洁清晰，易于学习和阅读。

基本数据类型与运算

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 整型变量
        int age = 25;
        // 浮点型变量
        double height = 1.75;

        // 输出变量
        System.out.println("年龄：" + age);
        System.out.println("身高：" + height);
    }
}

控制结构与流程

public class ControlFlow {
    public static void main(String[] args) {
        // 条件语句
        if (age > 18) {
            System.out.println("你是成年人。");
        } else {
            System.out.println("你还未成年。");
        }

        // 循环语句
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("i 的值是：" + i);
        }
    }
}

异常处理

public class ExceptionHandling {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = divide(10, 0);
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("除数不能为零：错误信息是 " + e.getMessage());
        }
    }

    public static int divide(int a, int b) {
        return a / b;
    }
}

面向对象编程 - Java的核心

Java是基于面向对象编程（OOP）原则的，这些原则包括封装、继承和多态。

类与对象

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void introduce() {
        System.out.println("我是 " + name + "，年龄是 " + age);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("张三", 20);
        person.introduce();
    }
}

封装、继承与多态

// 封装
public class BankAccount {
    private String accountNumber;
    private double balance;

    public BankAccount(String accountNumber, double balance) {
        this.accountNumber = accountNumber;
        this.balance = balance;
    }

    public void deposit(double amount) {
        balance += amount;
    }

    public void withdraw(double amount) {
        if (amount <= balance) {
            balance -= amount;
        } else {
            System.out.println("余额不足！");
        }
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }
}

// 继承
public class SavingsAccount extends BankAccount {
    private double interestRate;

    public SavingsAccount(String accountNumber, double balance, double interestRate) {
        super(accountNumber, balance);
        this.interestRate = interestRate;
    }

    public double calculateInterest() {
        return balance * interestRate;
    }
}

// 多态
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BankAccount account = new SavingsAccount("123456", 1000, 0.05);
        account.deposit(500);
        account.withdraw(200);
        System.out.println("剩余余额: " + account.getBalance());
        System.out.println("利息: " + account.calculateInterest());
    }
}

集合框架

Java集合框架是Java语言中用于存储和操作数据结构的核心部分，提供了List、Set、Map等多种数据结构。

使用List、Set、Map

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.HashMap;

public class CollectionUsage {
    public static void main(String[] args) {
        // List: 存储有序且可重复的元素
        ArrayList<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("苹果");
        fruits.add("香蕉");
        fruits.add("橙子");
        System.out.println("水果列表: " + fruits);

        // Set: 存储无序且不重复的元素
        HashSet<String> uniqueFruits = new HashSet<>(fruits);
        System.out.println("唯一水果: " + uniqueFruits);

        // Map: 键值对存储
        HashMap<String, Integer> fruitCounts = new HashMap<>();
        fruitCounts.put("苹果", 5);
        fruitCounts.put("香蕉", 3);
        fruitCounts.put("橙子", 2);
        System.out.println("水果计数: " + fruitCounts);
    }
}

集合性能优化技巧

为了提高集合的性能，可以基于数据的特点选择合适的集合类型，例如使用LinkedHashSet保持元素的插入顺序，或者使用ConcurrentHashMap在多线程环境中实现线程安全。

异常处理与调试技巧

Java提供了强大的异常处理机制，能够帮助开发者捕捉和处理运行时错误。

public class ExceptionHandlingAdvanced {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = divide(10, 0);
        } catch (ArithmeticException | NullPointerException e) {
            System.out.println("出现异常：错误信息是 " + e.getMessage());
        }
    }

    public static int divide(int a, int b) {
        if (b == 0) throw new ArithmeticException("除数不能为零！");
        return a / b;
    }
}

调试技巧包括使用日志系统记录程序运行状态和使用集成开发环境（IDE）的调试工具。

多线程编程

Java提供了丰富的线程模型和API来支持多线程编程。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class MultiThreading {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executor.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在运行");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
        executor.shutdown();
    }
}

通过上述示例，我们初步了解了Java的基础知识，包括基本数据类型、控制结构、异常处理、面向对象编程、集合框架和多线程编程。接下来将深入探讨更高级的主题，如Java集合框架的高级特性、如何进行有效的错误处理、多线程编程的高级技巧以及如何整合常用的Java框架如Spring Boot和MyBatis来构建现代化的Web应用。