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Java基础编程入门指南 1. 概述Java 是一种广泛使用的编程语言，具有跨平台、面向对象、多线程等特点，适用于从简单的应用程序到复杂的企业级应用。本指南将帮助你从头开始学习 Java 编程的基础知识，包括基础语法、变量与类型、条件控制语句、循环结构、数组、类与对象等。
2. 安装Java开发环境为了开始编写 Java 代码，你需要先安装 JDK (Java Development Kit)。JDK 是一个软件开发工具包，包含了编译、运行 Java 应用程序所需的所有工具和库。
2.1 下载 JDK
你可以访问 Oracle 官方网站下载最新的 JDK 版本。下载完成后，按照安装向导进行安装。
2.2 配置环境变量
安装完成后，你需要配置环境变量，以便在命令行中直接调用 Java 相关命令。
2.2.1 设置 JAVA_HOME
在 Windows 系统中，你需要设置 JAVA_HOME 环境变量，指向 JDK 的安装目录。
JAVA_HOME=C:\Program Files\Java\jdk-172.2.2 设置 PATH 环境变量
将 JDK 的 bin 目录添加到 PATH 环境变量中。
PATH=%PATH%;%JAVA_HOME%\bin2.3 验证安装
打开命令行工具，输入以下命令来验证 Java 安装是否成功：
javac -version
java -version命令执行成功会显示 Java 的版本信息。
3. Java 代码的基本结构Java 代码通常保存在 .java 文件中。每个 Java 程序都必须包含一个或多个类 (class)。一个类通常对应一个文件，文件名必须与类名相同。例如，一个名为 HelloWorld.java 的文件中，只包含一个名为 HelloWorld 的类。
3.1 第一个 Java 程序
下面是一个简单的 Java 程序，用于输出 "Hello, World!"。
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello, World!");
}
}3.1.1 编译 Java 程序
使用 javac 命令编译 Java 源代码文件。
javac HelloWorld.java编译成功后会在同一目录下生成一个名为 HelloWorld.class 的文件，这是 Java 字节码文件。
3.1.2 运行 Java 程序
使用 java 命令运行编译后的字节码文件。
java HelloWorld输出结果：
Hello, World!Java 语言的基本语法包括注释、包 (package)、导入 (import) 语句等。
4.1 注释
注释是代码的一部分，但不被编译器执行。注释可以用来解释代码，帮助其他开发者理解代码。
单行注释
单行注释以 // 开头，直到行尾。
// 这是一个单行注释多行注释
多行注释以 /* 开始，以 */ 结束。可以在多行注释中包含多行文本。
/*
这是一个多行注释
可以跨多行
*/4.2 包 (Package) 和导入 (Import) 语句
包用于组织和管理 Java 类。通过导入语句，可以引用其他包中的类。
package mypackage;
import java.util.*;
public class MyClass {
public static void main(String[] args) {
// 使用导入的类
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
}
}在 Java 中，变量用于存储数据。变量必须在使用前声明其类型。
5.1 基本数据类型
Java 有八种基本数据类型，分别对应不同的数据范围。
// 整型
int num = 10;
byte b = 100;
short s = 32767;
long l = 1234567890L;
// 浮点型
float f = 3.14f;
double d = 3.14159;
// 字符型
char c = 'A';
// 布尔型
boolean flag = true;5.2 变量赋值
变量在声明后可以赋值。
int x = 10;
x = 20; // 重新赋值5.3 常量
常量是不可变的变量，使用 final 关键字声明。
final int MAX = 100;Java 支持多种运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等。
6.1 算术运算符
算术运算符用于执行基本的数学运算。
int a = 10;
int b = 5;
int sum = a + b; // 加法
int diff = a - b; // 减法
int prod = a * b; // 乘法
int quot = a / b; // 除法
int rem = a % b; // 求余数6.2 关系运算符
关系运算符用于比较两个操作数。
int x = 10;
int y = 5;
boolean result = x > y; // 大于
result = x < y; // 小于
result = x >= y; // 大于等于
result = x <= y; // 小于等于
result = x == y; // 等于
result = x != y; // 不等于6.3 逻辑运算符
逻辑运算符用于组合条件表达式。
boolean a = true;
boolean b = false;
boolean result = a && b; // 逻辑与
result = a || b; // 逻辑或
result = !a; // 逻辑非Java 提供了多种条件控制语句来控制程序的流程，包括 if-else 语句、switch 语句等。
7.1 if-else 语句
if-else 语句用于根据条件执行不同的代码块。
int age = 20;
if (age >= 18) {
System.out.println("成年人");
} else {
System.out.println("未成年人");
}7.2 switch 语句
switch 语句用于根据不同的值执行不同的代码块。
int day = 3;
switch (day) {
case 1:
System.out.println("星期一");
break;
case 2:
System.out.println("星期二");
break;
case 3:
System.out.println("星期三");
break;
default:
System.out.println("非工作日");
}Java 提供了多种循环结构，包括 for 循环、while 循环、do-while 循环等。
8.1 for 循环
for 循环用于执行固定次数的代码块。
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(i);
}8.2 while 循环
while 循环用于在条件为真时执行代码块。
int i = 0;
while (i < 5) {
System.out.println(i);
i++;
}8.3 do-while 循环
do-while 循环用于在执行一次代码块后检查条件是否为真。
int i = 0;
do {
System.out.println(i);
i++;
} while (i < 5);数组是一种数据结构，用于存储固定数量的相同类型的元素。Java 中可以通过两种方式创建数组：直接初始化和动态创建。
9.1 直接初始化
直接初始化数组时，可以同时声明和赋值。
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};9.2 动态创建
动态创建数组时，先声明数组，再使用 new 关键字分配内存空间。
int[] numbers = new int[5];9.3 访问和修改数组元素
使用下标访问数组中的元素，并可以对其进行修改。
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
System.out.println(numbers[0]); // 输出 1
numbers[0] = 10;
System.out.println(numbers[0]); // 输出 10面向对象编程是 Java 的核心特性之一。类是对象的蓝图，对象是类的实例。
10.1 定义类
类包含属性 (成员变量) 和方法 (成员方法)。
public class Person {
// 成员变量
String name;
int age;
// 构造方法
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
// 成员方法
public void introduce() {
System.out.println("姓名：" + name + ", 年龄：" + age);
}
}10.2 创建对象
使用 new 关键字创建对象实例。
Person person = new Person("张三", 20);
person.introduce(); // 输出：姓名：张三, 年龄：20封装是面向对象编程的基本概念之一，用于隐藏对象的内部细节。
11.1 访问修饰符
访问修饰符用于控制类、变量和方法的可见性。
public class EncapsulationExample {
// 公共的成员变量
public int publicVar = 0;
// 保护的成员变量
protected int protectedVar = 0;
// 默认的成员变量
int defaultVar = 0;
// 私有的成员变量
private int privateVar = 0;
// 公共的成员方法
public void publicMethod() {
// 可以访问任何成员变量
}
// 保护的成员方法
protected void protectedMethod() {
// 可以访问任何成员变量
}
// 默认的成员方法
void defaultMethod() {
// 可以访问任何成员变量
}
// 私有的成员方法
private void privateMethod() {
// 可以访问任何成员变量
}
}11.2 使用 getter 和 setter 方法
getter 和 setter 方法用于访问和修改对象的私有成员变量。
public class Person {
private String name;
private int age;
// Getter 方法
public String getName() {
return name;
}
// Setter 方法
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
Person person = new Person();
person.setName("张三");
person.setAge(20);
System.out.println(person.getName()); // 输出：张三
System.out.println(person.getAge()); // 输出：20继承是面向对象编程的重要特性之一，允许一个类继承另一个类的属性和方法。
12.1 继承语法
使用 extends 关键字来定义继承关系。
public class Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃东西");
}
}
public class Dog extends Animal {
public void bark() {
System.out.println("汪汪叫");
}
}
Dog dog = new Dog();
dog.eat(); // 输出：吃东西
dog.bark(); // 输出：汪汪叫12.2 方法重写
子类可以重写父类的方法，以提供自己的实现。
public class Animal {
public void sound() {
System.out.println("发出声音");
}
}
public class Dog extends Animal {
@Override
public void sound() {
System.out.println("汪汪叫");
}
}
Dog dog = new Dog();
dog.sound(); // 输出：汪汪叫多态是指对象可以有多种形态，允许一个对象在不同的情况下有不同的表现。
13.1 多态示例
多态通常通过继承关系实现。
public class Animal {
public void sound() {
System.out.println("发出声音");
}
}
public class Dog extends Animal {
@Override
public void sound() {
System.out.println("汪汪叫");
}
}
public class Cat extends Animal {
@Override
public void sound() {
System.out.println("喵喵叫");
}
}
public class TestPoly {
public static void main(String[] args) {
Animal animal = new Dog();
animal.sound(); // 输出：汪汪叫
animal = new Cat();
animal.sound(); // 输出：喵喵叫
}
}抽象类和接口是 Java 中用于支持抽象和多态的重要概念。
14.1 抽象类
抽象类是不能被实例化的类，通常用于定义一组公共的属性和方法。
public abstract class Animal {
public abstract void sound();
}
public class Dog extends Animal {
@Override
public void sound() {
System.out.println("汪汪叫");
}
}
public class Cat extends Animal {
@Override
public void sound() {
System.out.println("喵喵叫");
}
}
public class TestAbstract {
public static void main(String[] args) {
Animal dog = new Dog();
dog.sound(); // 输出：汪汪叫
Animal cat = new Cat();
cat.sound(); // 输出：喵喵叫
}
}14.2 接口
接口用于定义一组方法，实现接口的类必须实现这些方法。
public interface Soundable {
void sound();
}
public class Dog implements Soundable {
@Override
public void sound() {
System.out.println("汪汪叫");
}
}
public class Cat implements Soundable {
@Override
public void sound() {
System.out.println("喵喵叫");
}
}
public class TestInterface {
public static void main(String[] args) {
Soundable dog = new Dog();
dog.sound(); // 输出：汪汪叫
Soundable cat = new Cat();
cat.sound(); // 输出：喵喵叫
}
}异常处理是 Java 中处理程序错误和异常情况的一种机制。
15.1 异常类
Java 中的异常类通常继承自 Throwable 类。
15.2 try-catch 语句
使用 try-catch 语句捕获和处理异常。
public class TestException {
public static void main(String[] args) {
try {
int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("除以零异常");
}
}
}15.3 finally 语句
finally 语句块用于执行清理工作，无论是否发生异常，finally 块都会被执行。
public class TestException {
public static void main(String[] args) {
try {
int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("除以零异常");
} finally {
System.out.println("finally 块执行");
}
}
}15.4 自定义异常
可以通过继承 Exception 类来定义自定义异常。
public class CustomException extends Exception {
public CustomException(String message) {
super(message);
}
}
public class TestCustomException {
public static void main(String[] args) {
try {
throw new CustomException("自定义异常");
} catch (CustomException e) {
System.out.println("捕获到自定义异常");
}
}
}Java 提供了丰富的 I/O 操作，包括文件读写、控制台输入输出等。
16.1 控制台输入输出
使用 System.in 和 System.out 进行控制台输入输出。
import java.util.Scanner;
public class TestConsoleIO {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入你的名字: ");
String name = scanner.nextLine();
System.out.println("你好，" + name);
}
}16.2 文件输入输出
使用 FileInputStream 和 FileOutputStream 进行文件读写。
import java.io.*;
public class TestFileIO {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 写入文件
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {
String content = "Hello, World!";
fos.write(content.getBytes());
}
// 读取文件
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("output.txt")) {
int data;
while ((data = fis.read()) != -1) {
System.out.print((char) data);
}
}
}
}Java 集合框架提供了许多接口和实现类，用于处理动态集合。
17.1 List 接口
List 接口用于表示有序的集合。
import java.util.*;
public class TestList {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("Python");
list.add("C++");
for (String item : list) {
System.out.println(item);
}
}
}17.2 Set 接口
Set 接口用于表示不允许重复元素的集合。
import java.util.*;
public class TestSet {
public static void main(String[] args) {
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("Java");
set.add("Python");
set.add("C++");
set.add("Java");
for (String item : set) {
System.out.println(item);
}
}
}17.3 Map 接口
Map 接口用于表示键值对的集合。
import java.util.*;
public class TestMap {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("key1", "value1");
map.put("key2", "value2");
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
}
}
}泛型允许在定义集合或方法时指定类型，从而增强代码的灵活性和类型安全性。
18.1 泛型集合
使用泛型定义集合时，可以指定集合中元素的类型。
import java.util.*;
public class TestGeneric {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("Python");
// list.add(123); // 错误：类型不匹配
for (String item : list) {
System.out.println(item);
}
}
}18.2 类型擦除
Java 中泛型实现时进行了类型擦除，即运行时不存在泛型类型信息。
import java.util.*;
public class TestTypeErasure {
public static void main(String[] args) {
List<String> stringList = new ArrayList<>();
List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
stringList.add("Java");
integerList.add(123);
// 泛型不能直接转换
// List<?> wildcardList = stringList;
// wildcardList = integerList;
// 可以使用通配符
List<?> wildcardList = stringList;
wildcardList = integerList;
// 通配符列表只能读不能写
// wildcardList.add("Java"); // 错误：无法添加元素
for (Object item : wildcardList) {
System.out.println(item);
}
}
}Java 内置了多线程支持，可以编写并发程序。
19.1 创建线程
可以通过继承 Thread 类或实现 Runnable 接口来创建线程。
public class TestThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("子线程运行");
}
public static void main(String[] args) {
TestThread thread = new TestThread();
thread.start();
}
}
public class TestRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("子线程运行");
}
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new TestRunnable());
thread.start();
}
}19.2 线程同步
使用 synchronized 关键字实现线程同步。
public class TestSync {
private int count = 0;
public synchronized void increment() {
count++;
}
public synchronized int getCount() {
return count;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TestSync sync = new TestSync();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
sync.increment();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
sync.increment();
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("最终计数：" + sync.getCount());
}
}通过本指南，你已经掌握了 Java 编程的基础知识，包括环境配置、代码结构、基础语法、变量与类型、运算符、条件控制、循环结构、数组、类与对象、封装、继承、多态、抽象类与接口、异常处理、输入输出、集合框架、泛型以及多线程等。这些知识将为你后续深入学习 Java 技术打下坚实的基础。
学习 Java 的过程是一个循序渐进的过程，建议你多做练习，不断巩固所学的知识。如果在学习过程中遇到问题，你可以参考官方文档，或者在 Stack Overflow、GitHub 等社区寻求帮助。此外，推荐你访问 慕课网 学习更多 Java 相关课程，进一步提升自己的编程技能。
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