《Java从入门到精通》主要内容涵盖Java应用程序的创建及语言特点,Java开发工具Eclipse的使用,类和对象,Java程序异常处理,Java多线程,Java网络程序设计和Java数据库编程等,并通过五子棋和人事管理系统的设计两大项目讲解Java实用操作。《Java从入门到精通》适合任何想学习Java的人员。
《Java 从入门到精通》
一、Java 基础
环境搭建
JDK 安装:JDK(Java Development Kit)是 Java 开发的核心工具包。你需要从 Oracle 官方网站或其他授权渠道下载适合你操作系统的 JDK 版本。安装过程中要注意选择正确的安装路径,安装完成后,还需要配置环境变量。例如,在 Windows 系统中,需要将 JDK 的 bin 目录路径添加到系统的 Path 变量中,这样才能在命令行的任何目录下运行 Java 相关命令。
IDE 选择与安装:IDE(Integrated Development Environment)集成开发环境可以大大提高开发效率。常用的 Java IDE 有 Eclipse、IntelliJ IDEA 等。Eclipse 是一个开源的、功能强大的 IDE,它具有丰富的插件系统。IntelliJ IDEA 则在代码智能提示、代码导航等方面表现出色。以 IntelliJ IDEA 为例,下载安装包后按照安装向导进行安装,安装完成后可以进行一些基本的设置,如主题选择、字体大小调整等。
基本语法
数据类型:Java 有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)。例如,int num = 10;定义了一个整型变量 num 并赋值为 10。引用数据类型包括类、接口、数组等,如String str = "Hello";定义了一个 String 类型的引用变量 str,它指向一个存储字符串 "Hello" 的对象。
运算符:Java 有算术运算符(+、-、*、/、%)、关系运算符(>、<、==、!=、>=、<=)、逻辑运算符(&&、||、!)等。例如,int result = 5 + 3;使用了算术运算符,boolean flag = (5 > 3) && (2 < 4);使用了关系运算符和逻辑运算符。
控制语句:
条件语句:if - else 语句用于根据条件执行不同的代码块。例如,if (num > 0) { System.out.println("正数"); } else if (num < 0) { System.out.println("负数"); } else { System.out.println("零"); }。
循环语句:for 循环用于已知循环次数的情况,如for(int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i); }。while 循环用于在条件满足时执行循环体,如int j = 0; while (j < 5) { System.out.println(j); j++; }。
方法与类
方法:方法是一段可重复调用的代码块。它有返回值类型、方法名、参数列表和方法体。例如,public int add(int a, int b) { return a + b; }定义了一个名为 add 的方法,它接受两个整型参数 a 和 b,返回它们的和。
类:类是 Java 的基本编程单元,用于封装数据和方法。例如,定义一个简单的 Person 类:
java
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 int getAge() {
return age;
}
}
这个 Person 类有两个私有属性 name 和 age,一个构造方法用于初始化对象,还有两个公共的访问器方法 getName 和 getAge 用于获取对象的属性值。
二、面向对象编程(OOP)
封装、继承和多态
封装:将数据和操作数据的方法封装在一个类中,对数据进行隐藏,只提供公共的访问方法。例如,在上面的 Person 类中,name 和 age 属性被声明为私有,只能通过 getName 和 getAge 方法来访问,这样就保证了数据的安全性和完整性。
继承:一个类可以继承另一个类的属性和方法,从而实现代码的复用。例如,定义一个 Student 类继承自 Person 类:
java
class Student extends Person {
private String school;
public Student(String name, int age, String school) {
super(name, age);
this.school = school;
}
public String getSchool() {
return school;
}
}
Student 类继承了 Person 类的 name 和 age 属性以及相关方法,同时又有自己的属性 school 和对应的访问方法。
多态:多态是指同一操作作用于不同的对象,可以有不同的解释,产生不同的执行结果。例如,定义一个 Animal 接口,有一个 makeSound 方法,然后有 Dog 和 Cat 类分别实现这个接口:
java
interface Animal {
void makeSound();
}
class Dog implements Animal {
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("汪汪");
}
}
class Cat implements Animal {
@Override
public void makeSound() {
System.out.println("喵喵");
}
}
当我们有一个方法接受 Animal 类型的参数并调用 makeSound 方法时,根据传入的是 Dog 对象还是 Cat 对象,会产生不同的声音,这就是多态的体现。
接口与抽象类
接口:接口定义了一组方法签名,但没有方法体,它用于规范实现类的行为。例如,上面的 Animal 接口规定了任何实现它的类都必须实现 makeSound 方法。接口可以多实现,一个类可以实现多个接口,从而具有多种行为规范。
抽象类:抽象类不能被实例化,它可以包含抽象方法和非抽象方法。抽象方法只有方法签名,没有方法体,子类必须实现抽象方法。例如,定义一个抽象的 Shape 类:
java
abstract class Shape {
abstract double area();
void printInfo() {
System.out.println("这是一个形状");
}
}
子类如 Circle 和 Rectangle 必须实现 area 方法,同时可以继承 printInfo 方法。
三、异常处理
异常的概念和类型
异常概念:异常是在程序执行过程中出现的不正常情况。例如,除数为零、数组越界、文件不存在等情况都会引发异常。Java 中的异常是对象,它们都继承自 Throwable 类。
异常类型:主要分为检查异常(Checked Exception)和非检查异常(Unchecked Exception)。检查异常是编译器要求必须处理的异常,如 IOException(文件读写异常);非检查异常是运行时异常,如 NullPointerException(空指针异常)、ArrayIndexOutOfBoundsException(数组越界异常),编译器不强制要求处理,但如果不处理可能会导致程序崩溃。
异常处理机制
try - catch - finally 块:try 块中放置可能会抛出异常的代码,catch 块用于捕获并处理异常,finally 块中的代码无论是否发生异常都会执行。例如:
生成中
java
try {
int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("除数不能为零");
} finally {
System.out.println("这是finally块");
}
抛出异常:在方法中,如果发现无法处理的异常,可以使用 throw 关键字抛出异常。例如,在一个方法中检查参数是否符合要求,如果不符合可以抛出异常:
生成中
java
public void method(int num) throws IllegalArgumentException {
if (num < 0) {
throw new IllegalArgumentException("参数不能为负数");
}
}
四、Java 核心类库
集合框架
集合的概念和类型:集合是用于存储和操作一组对象的容器。Java 提供了多种集合类型,如 List(有序、可重复)、Set(无序、不可重复)、Map(键值对)。例如,ArrayList 是 List 接口的一个实现类,用于存储动态大小的元素序列;HashSet 是 Set 接口的实现类,用于存储不重复的元素;HashMap 是 Map 接口的实现类,用于存储键值对。
集合的常用操作:包括添加元素、删除元素、遍历元素等。例如,对于 ArrayList,可以使用 add 方法添加元素,remove 方法删除元素,通过 for - each 循环或迭代器遍历元素:
生成中
java
ArrayList
list.add("apple");
list.add("banana");
for (String str : list) {
System.out.println(str);
}
输入输出流(I/O)
字节流和字符流:字节流用于处理二进制数据,字符流用于处理字符数据。例如,FileInputStream 和 FileOutputStream 是字节流,用于读取和写入文件的字节数据;FileReader 和 FileWriter 是字符流,用于读取和写入文件的字符数据。
缓冲流:缓冲流可以提高 I/O 操作的效率。例如,BufferedReader 和 BufferedWriter 可以在字符流的基础上添加缓冲功能,在读取和写入文件时可以一次处理多个字符,减少与磁盘的交互次数。
五、高级主题
多线程编程
线程的概念和创建方式:线程是程序执行流的最小单元。在 Java 中,可以通过继承 Thread 类或者实现 Runnable 接口来创建线程。例如,通过实现 Runnable 接口创建线程:
生成中
java
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程执行");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start();
}
}
线程同步和通信:当多个线程访问共享资源时,可能会出现数据不一致的问题,需要进行线程同步。Java 提供了 synchronized 关键字和 Lock 接口来实现同步。线程之间还可以通过 Object 类的 wait、notify 和 notifyAll 方法进行通信。
网络编程
基本概念和协议:网络编程涉及到计算机之间的通信。TCP/IP 协议是网络编程的基础,其中 TCP(传输控制协议)提供可靠的、面向连接的通信服务,UDP(用户数据报协议)提供不可靠的、无连接的通信服务。
Socket 编程:Socket 是网络通信的端点。在 Java 中,可以使用 Socket 类和 ServerSocket 类进行 TCP 通信。例如,服务器端可以通过 ServerSocket 监听端口,当客户端连接时,创建 Socket 对象进行通信: