Java程序设计资料：新手入门教程

本文介绍了Java编程语言的基础知识和环境搭建方法，包括Java的主要特点和开发环境的配置过程。文中详细讲解了如何安装JDK并编写第一个Java程序，提供了丰富的Java程序设计资料以帮助读者快速入门。

Java编程语言简介

Java是一种广泛使用的面向对象的编程语言，由Sun Microsystems公司在1995年推出。Java的设计目标是为了让编写一次的代码能够在不同的操作系统和硬件平台上运行，即“一次编写，到处运行”。Java的主要特点包括：

1. 面向对象：Java是完全面向对象的语言，支持封装、继承和多态等面向对象的特性。
2. 平台无关性：Java程序在Java虚拟机（JVM）上运行，使得同样的代码可以在不同平台上执行。
3. 自动垃圾回收：Java自动管理内存，垃圾回收机制会回收不再使用的对象，减少了内存泄漏的风险。
4. 安全性：Java字节码可以进行静态检查，提供了强大的安全机制，适合互联网应用。
5. 大量框架和库：Java拥有庞大的标准库，提供了丰富的类和接口，帮助开发者快速构建应用。

开发环境搭建（JDK安装与配置）

要开始编写Java程序，首先需要安装Java开发工具包（JDK）。以下是安装和配置JDK的过程：

1. 访问Oracle官方网站或使用国内镜像下载JDK安装包。当前最新版本为Java 17。
2. 双击安装包并按照安装向导完成安装。
3. 打开控制台，输入java -version命令检查Java是否安装成功。输出应该显示安装版本信息。
4. 将JDK的安装目录下的bin路径添加到系统环境变量PATH中，使其能够在命令行中直接使用。具体步骤参见操作系统文档。

第一个Java程序（Hello World）

创建一个名为HelloWorld.java的文件，输入以下代码：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

1. 保存文件到某个目录下。
2. 打开命令行，切换到存放文件的目录。
3. 输入javac HelloWorld.java编译程序。
4. 输入java HelloWorld运行程序。控制台将显示Hello, World!。

数据类型与变量

Java中的数据类型分为两种：基本数据类型和引用数据类型。基本数据类型包括整型（byte、short、int、long）、浮点型（float、double）、字符型（char）和布尔型（boolean）。引用数据类型包括对象（类、数组、接口等）。

变量是用来存储数据的标识符，每个变量都有一个特定的数据类型。以下是一些示例：

public class DataTypesExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 整型变量
        byte b = 127;
        short s = 32767;
        int i = 2147483647;
        long l = 9223372036854775807L;

        // 浮点型变量
        float f = 3.14f;
        double d = 2.71828;

        // 字符型变量
        char c = 'A';

        // 布尔型变量
        boolean flag = true;

        // 输出变量的值
        System.out.println("byte: " + b);
        System.out.println("short: " + s);
        System.out.println("int: " + i);
        System.out.println("long: " + l);
        System.out.println("float: " + f);
        System.out.println("double: " + d);
        System.out.println("char: " + c);
        System.out.println("boolean: " + flag);
    }
}

基本运算符与表达式

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（&&、||、!）、位运算符（&、|、^、~、<<、>>）等。

以下是一些示例：

public class OperatorsExample {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        int b = 5;

        // 算术运算
        int sum = a + b;
        int diff = a - b;
        int product = a * b;
        int quotient = a / b;
        int remainder = a % b;

        System.out.println("Sum: " + sum);
        System.out.println("Difference: " + diff);
        System.out.println("Product: " + product);
        System.out.println("Quotient: " + quotient);
        System.out.println("Remainder: " + remainder);

        // 关系运算
        boolean isEqual = a == b;
        boolean isNotEqual = a != b;
        boolean isGreater = a > b;
        boolean isLess = a < b;
        boolean isGreaterOrEqual = a >= b;
        boolean isLessOrEqual = a <= b;

        System.out.println("Is Equal: " + isEqual);
        System.out.println("Is Not Equal: " + isNotEqual);
        System.out.println("Is Greater: " + isGreater);
        System.out.println("Is Less: " + isLess);
        System.out.println("Is Greater Or Equal: " + isGreaterOrEqual);
        System.out.println("Is Less Or Equal: " + isLessOrEqual);

        // 逻辑运算
        boolean flag1 = true;
        boolean flag2 = false;
        boolean resultAnd = flag1 && flag2;
        boolean resultOr = flag1 || flag2;
        boolean resultNot = !flag1;

        System.out.println("And: " + resultAnd);
        System.out.println("Or: " + resultOr);
        System.out.println("Not: " + resultNot);
    }
}

输入输出操作

Java 提供了多种输入输出方式，包括使用 Scanner 类从控制台读取输入和使用 PrintWriter 或 System.out 输出数据。

以下是一些示例：

import java.util.Scanner;

public class InputOutputExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 Scanner 类读取输入
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个数字：");
        int number = scanner.nextInt();
        scanner.close();

        // 输出结果
        System.out.println("您输入的数字是：" + number);
    }
}

控制流程

条件语句（if-else）

if-else 语句用于根据条件执行不同的代码块。

public class ConditionalExample {
    public static void main(String[] args) {
        int age = 20;
        if (age >= 18) {
            System.out.println("成年");
        } else {
            System.out.println("未成年");
        }
    }
}

循环语句（for, while, do-while）

for 循环用于已知迭代次数的循环。

public class ForLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("当前循环次数：" + i);
        }
    }
}

while 循环用于未知迭代次数的循环。

public class WhileLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 1;
        while (i <= 5) {
            System.out.println("当前循环次数：" + i);
            i++;
        }
    }
}

do-while 循环用于至少执行一次的循环。

public class DoWhileLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 1;
        do {
            System.out.println("当前循环次数：" + i);
            i++;
        } while (i <= 5);
    }
}

数组与集合

数组的创建与使用

数组用于存储多个相同类型的值。

public class ArrayExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] numbers = new int[5];
        numbers[0] = 1;
        numbers[1] = 2;
        numbers[2] = 3;
        numbers[3] = 4;
        numbers[4] = 5;

        for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {
            System.out.println("数组元素：" + numbers[i]);
        }
    }
}

Java 集合框架简介

Java 集合框架提供了许多接口和类来实现常见数据结构，如列表、集合、映射等。

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

public class CollectionExample {
    public static void main(String[] args) {
        // ArrayList 示例
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }

        // HashSet 示例
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");
        set.add("Cherry");

        for (String fruit : set) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

类与对象

类的定义与使用

类是对象的蓝图，用于定义对象的数据和行为。

public class Person {
    // 数据成员
    String name;
    int age;

    // 构造方法
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 方法
    public void displayInfo() {
        System.out.println("姓名：" + name + ", 年龄：" + age);
    }
}

public class ClassExample {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person("张三", 25);
        person.displayInfo();
    }
}

封装、继承与多态

封装是隐藏对象内部细节，对外提供访问接口；继承允许子类继承父类的属性和方法；多态允许多个形式的对象可以共用同一个接口。

public class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("动物叫声");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("汪汪汪");
    }
}

public class Cat extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("喵喵喵");
    }
}

public class PolymorphismExample {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myDog = new Dog();
        Animal myCat = new Cat();
        myDog.makeSound();
        myCat.makeSound();
    }
}

异常处理

异常的概念与分类

Java 中的异常分为运行时异常和受检异常。运行时异常通常由编程错误引起，受检异常通常由外部因素引起。

捕获与处理异常

使用 try-catch 块捕获并处理异常。

public class ExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = 10 / 0; // 故意引发异常
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("除零错误：" + e.getMessage());
        }
    }
}

#### 自定义异常

自定义异常继承 `Exception` 类。

```java
public class CustomException extends Exception {
    public CustomException(String message) {
        super(message);
    }
}

public class CustomExceptionExample {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            throw new CustomException("自定义错误");
        } catch (CustomException e) {
            System.out.println("捕获自定义异常：" + e.getMessage());
        }
    }
}