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1.初識Java

1.Sun 公司（已被 Oracle 收購）于 1995 年 5 月推出了 Java 程式設計語言和 Java 平臺，

2.以下是 Java 語言的主要特點：

• Java 語言是高級語言
• Java 語言是簡單的
• Java 語言是面向物件的
• Java 語言是分布式的
• Java 語言是健壯的
• Java 語言是安全的
• Java 語言是平臺無關的
• Java 語言是可移植的
• Java 語言是解釋型的
• Java 語言是高性能的
• Java 語言是多執行緒的
• Java 語言是動態的

Java 屬于高級語言

相對于機器語言、匯編語言，Java 和 C++、C#、Python 等語言都被稱之為高級語言，因為這些語言書寫的代碼越來越接近人類的自然語言，

面向物件

傳統以 C 語言為代表的程序式編程語言以程序為中心，以演算法為驅動（程式=演算法+資料），而面向物件編程語言則以物件為中心，以訊息為驅動（程式=物件+訊息），Java 是典型的面向物件的語言，具體面向物件的概念和應用會在后面的課程中詳細介紹，

平臺無關

所謂 Java 語言是平臺無關的語言，是指用 Java 撰寫的應用程式，編譯成位元組碼檔案（.class 后綴）后，不用修改就可在不同的軟/硬體平臺上運行，這得益于 Java 的虛擬機，這部分知識將在下一節詳細介紹，

健壯性

Java 的健壯性有兩個體現：

1. Java 丟棄了指標，這樣可以杜絕記憶體的非法訪問，雖然犧牲了程式員操作的靈活性，但對程式的健壯性而言，不無裨益，
2. Java 的垃圾回識訓制，Java 的垃圾回識訓制是 Java 虛擬機提供的管理記憶體的機制，用于在空閑時間以不定時的方式動態回收無任何參考的物件所占據的記憶體空間，

3.Java 從誕生至今，主要衍生出了三個體系，即 Java SE，Java EE，Java ME，

Java SE（Java Standard Edition）

Java SE 是 Java 的基礎，也是 Java 的核心，它允許開發和部署在桌面、服務器、嵌入式環境和實時環境中使用的 Java 應用程式，Java SE 為 Java EE 提供了基礎，

Java EE（Java Enterprise Edition）

Java EE 是在 Java SE 基礎之上發展起來的 Java 企業版，包含了 Web 開發等企業級的開發技術，多用于 Web 系統的服務端開發，使用 Java EE 可以快速開發出安全、穩定、性能較高的大型系統，因此 Java EE 也是很多企業在技術選型階段的一個重要考慮方向，

Java ME（Java Micro Edition）

在 Java 發展之初，Java 還有另一個分支 — Java ME，Java ME 可以用于一些嵌入式設備的 Java 程式開發，但隨著時代的發展，Java ME 逐步走向沒落，目前的應用范圍也在逐步縮小，

4.在整個 Java 程式的開發流程中，程式員最初是將代碼寫在后綴為 .java 的檔案中(原始碼)，之后再通過編譯工具將 .java 檔案轉換 .class 檔案（也稱為位元組碼檔案），這個“轉換”程序中，又可以細分為以下四個階段：

1. 詞匯和語法分析：分析原始碼的執行邏輯，并將其繪制成一個抽象的語法樹，
2. 填寫符號表：復雜的程式之間會彼此參考，而此階段就會對這些參考關系做一些預處理作業，可以理解為，在此階段會用一些符號來表示各個程式之間的關系，
3. 注釋處理：幾乎所有的編程語言都包含程式和注釋兩部分，此階段會對注釋進行分析和歸類，
4. 生成位元組碼：根據前三個階段的結果，最終將 .java 檔案轉換為 .class 檔案，

位元組碼 .class 檔案會被解釋為機器碼，進而在具體的系統平臺上執行，以上程序如下所示，

5.JDK（Java Development Kit，Java 開發工具包）是整個 Java 的核心，一個程式從原始碼到位元組碼需要編譯，在 Java 中，這個編譯動作由 JDK 提供的 javac 程式（或命令）來完成，JDK 還提供了執行程式 java、檔案工具 javadoc 和反編譯工具 javap 等使用工具，JDK 實際就是這些工具和 JRE 的合集，

什么是 JRE 呢？JRE（Java Runtime Environment，Java 運行環境）是 JVM（Java Virtual Machine，Java 虛擬機）和一些常用 API（Application Programming Interface，應用程式介面）的合集，

JVM 負責前文提到的解釋并執行位元組碼，那什么是 API 呢？可以將 API 理解為是一些已經寫好的、可以供我們直接使用的代碼，舉個例子，如果要撰寫一個排序演算法該怎么辦？除了自己一行一行的撰寫代碼以外，還可以直接使用 JDK 中已經提供好的排序 API，直接使用 API 里的某一行代碼就能幫助我們實作排序功能，是不是很方便呢？并且為了歸類，API 通常是以“包”的形式體現的，例如 java.io 就是一個匯集了很多檔案操作的包，而 java.lang 是一個匯集了很多程式基礎操作的包，

綜上，可以發現 JDK 包含了開發工具和 JRE，而 JRE 又包含了 JVM 和常用 API，如下圖所示，因此，對于開發者而言，就只需要下載并安裝 JDK，然后就可以開發并運行 Java 程式了，

 6.Java 的位元組碼是 Java 虛擬機執行的一種指令格式，

位元組碼解釋程序

如下圖所示，Java 位元組碼檔案先后經過 JVM 的類裝載器、位元組碼校驗器和解釋器，最終在作業系統平臺上運行，具體各部分的主要功能描述如下，

• 類裝載器，其主要功能是為執行程式尋找和裝載所需要的類，就是把位元組碼檔案裝到 Java 虛擬機中，
• 位元組碼校驗器，其功能是對位元組碼檔案進行校驗，保證代碼的安全性，位元組碼校驗器負責測驗代碼段格式并進行規則檢查，檢查偽造指標、違反物件訪問權限或試圖改變物件型別的非法代碼，
• 解釋器，具體的平臺并不認識位元組碼檔案，最終起作用的還是這個最重要的解釋器，它將位元組碼檔案翻譯成所在平臺能識別的東西，

7.即時編譯技術：JVM 可判斷某段位元組碼其是否屬于使用頻率較高的熱點代碼，如果是，就會將位元組碼檔案轉換出的本地機器碼保存，以便下次直接執行機器碼檔案，這使得 Java 程式的執行效率得到很大的提高，

8.Java 能夠擁有如此優秀的跨平臺機制，主要歸功于 JVM，

JVM 與跨平臺機制

JVM 不是一臺真實的機器，而是想象中的機器，通過模擬真實機器來運行 Java 程式， 既然是模擬出來的機器，JVM 看起來同樣有硬體，如處理器、堆疊、暫存器等，還具有相應的指令系統，Java 程式運行在這個抽象的 Java 虛擬機上，它是 Java 程式的運行環境，也是 Java 最具吸引力的特性之一，

前面提到過，Java 語言的一個重要特點就是平臺無關性，接下來將從原理上進一步說明為什么 Java 語言具有這樣的平臺無關性，實作 Java “一次編譯，處處運行” 的關鍵就是使用了 Java 虛擬機，

例如，使用 C 語言開發一個類似計算器的軟體，如果想要使這個軟體在 Windows 平臺上運行，則需要在 Windows 平臺下編譯成目標代碼，這個計算器的目標代碼只能在 Windows 平臺上運行，而如果想讓這個計算器軟體能在 Linux 平臺上運行，則必須在對應的平臺下編譯，產生針對該平臺的目標代碼，才可以運行，

但對于 Java 而言，則完全不是這樣，用 Java 撰寫的計算器程式（.java 后綴）經過編譯器編譯成位元組碼檔案，這個位元組碼檔案不是針對具體平臺的，而是針對抽象的 Java 虛擬機的，在 Java 虛擬機上運行，而在不同的平臺上，會安裝不同的 Java 虛擬機，這些不同的 Java 虛擬機屏蔽了各個不同平臺的差異，從而使 Java 程式（位元組碼檔案）具有平臺無關性，也就是說，Java 虛擬機在執行位元組碼時，把位元組碼解釋成具體平臺上的機器指令執行，具體原理如下圖所示，

9.垃圾回識訓制

在 C++ 中，程式結束運行之前，物件會一直占用記憶體，并在程式員明確釋放之前不能將其所占記憶體分配給其他物件，

而 Java 的處理方式不同，當沒有物件參考指向原先分配給某個物件的記憶體時，該記憶體便成為垃圾，作為初學者，可以簡單的理解為，當一個物件不再被其他物件使用時，該物件就會成為一個等待被回收的垃圾物件，

Java 虛擬機提供了一個系統級執行緒（垃圾回收器執行緒），它自動跟蹤每塊被分配出去的記憶體空間，自動釋放被定義成垃圾的記憶體，在一些書籍或文獻中，垃圾回收器通常被稱為 GC（Garbage Collection），

垃圾回識訓制能自動釋放記憶體空間，減輕程式員編程的負擔，這是 Java 虛擬機具有的一個顯著優點，

10.配置jdk環境變數

配置 JAVA_HOME

點擊新建，輸入變數名為 JAVA_HOME，變數值為 C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_121，點擊確定，

配置 PATH （注意：PATH 變數不需要新建）

打開 Path 變數，在變數值最前加入 %JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin;

配置 CLASSPATH

點擊新建，輸入變數名 CLASSPATH ，變數值，.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar（注意：第一個分號前面有一個點）

11.java檔案命名

一個源檔案中最多只能有一個 public 類（但不是必須的），如果源檔案包含一個 public 類，則該源檔案必須以 public 類名命名，本例中 HelloWorld 被宣告為 public class 所以源檔案必須命名為HelloWorld.java，如果去掉 public，那么源檔案可以采用別的命名，

Java 程式的，它有固定的書寫格式：

public static void main(String[] args){…}
一個程式只能有一個 main() 方法，否則 Java 虛擬機不知道從哪個main()方法開始運行

12.檔案注釋標簽語法，

• @author，位置：類，標明開發該類模塊的作者
• @version，位置：類，標明該類的版本，
• @see，位置：類、屬性、方法，說明相關主題，
• @param，位置：方法，對方法中某引數的說明，
• @return，位置：方法，對方法回傳值的說明，
• @exception，位置：方法，對方法可能拋出的例外進行說明，

2.資料型別和運算子

1.變數

對于記憶體而言，type varName 是宣告變數，相當于根據資料型別向記憶體申請一塊空間，而 =value 相當于把值放到這個記憶體空間中，例如 int stuAge = 22（省略分號，下同），可以拆分成 int stuAge 和 stuAge = 22 兩條陳述句，其中 int stuAge 相當于向記憶體申請一塊可以存盤 int 型變數的空間（實際為 4 個位元組，32 位），而 stuAge = 22 相當于把 22 這個數字放到了這塊記憶體空間中，接下來還可以通過 stuAge = 27 這條陳述句把 27 這個數字放到剛才的記憶體空間中替換了原來的 22，

成員變數定義在類的內部、方法的外部（可以理解為和方法平行），其作用域從變數定義位置起到類結束，而區域變數是在方法內部（含陳述句塊）定義的變數（包括前面說到的引數），其作用域從變數定義位置起到方法（含陳述句塊）結束，對于 Java 而言，類的外面不能有變數的宣告，

2.資料型別

3.進制轉換

Java 整型字面值常量有以下 4 種表示形式，

• 十進制整數，例如 12，-127，0，
• 八進制整數，以 0 開頭，例如 014（對應于十進制的 12），
• 十六進制整數，以 0x 或 0X 開頭，例如 0XC（對應于十進制的 12），0XA5（對應于十進制的 165），
• 自 JDK7 以后，還可以用 0b 或 0B 開頭，表示二進制整數，例如 0b11（對應于十進制的 3），也可以將整數用Integer.toBinaryString()以二進制顯示，

其他常見進制，雖然不能直接表示，但仍然可以通過 Java 中的一些 API 轉換后得到，關于 API 的相關知識，大家也會隨著學習的深入逐漸了解，

自 JDK7 以后，為了提高數字的可讀性，還可以使用下劃線（_）對數字分組，但要注意下劃線不能出現在數字的首部或尾部，也不能出現在 0b 和 0x 左右、小數點左右、L 和 F 符號前，例如，在定義變數時，double d = 123_456.7_8 和 double d = 123456.78 是等價的，

Java 浮點型別字面值常量有以下兩種表示形式，

• 十進制形式，例如 3.14，314.0，.314，
• 科學記數法形式，例如 3.14e2，3.14E2，100E-2，

4.字符字面值常量為用單引號括起來的單個字符，因為 Java 使用 Unicode 編碼，一個 Unicode 編碼占 2 個位元組，一個漢字也是占 2 個位元組，所以 Java 中字符型變數可以存放一個漢字

Java 字符型字面值常量有以下 3 種表示形式，

• 用英文單引號括起來的單個字符，例如'a'、'漢'，
• 用英文單引號括起來的十六進制代碼值來表示單個字符，其格式為'\uXXXX'，其中 u 是約定的前綴（u 是 Unicode 的第一個字母），而后面的 XXXX 位是 4 位十六進制數，是該字符在 Unicode 字符集中的序號，例如 '\u0061' 等價于 'a'，
• 某些特殊的字符可以采用轉義符''來轉換，轉義符可以將其后面的字符轉變為其他的含義，例如 '\t' 代表制表符，'\n' 代表換行符，'\r' 代表回車符等，

5.Java 中的布爾型（boolean）可以表示真或假，只允許取值 true 或 false（不可以用 0 或非 0 的整數替代 true 和 false，這點和 C 語言不同）

6.撰寫 Java 程式時，經常涉及資料型別轉換，我們可以將其分為 3 類：基本資料型別轉換、字串與其他資料型別轉換、其他實用資料型別轉換，此處介紹基本資料型別轉換，其中 boolean 型別不可以和其他資料型別互相轉換，整型、字符型、浮點型的資料在混合運算中可相互轉換并遵循以下原則，

• 容量小的型別可自動轉換成容量大的資料型別，如下圖所示，

  

   

   

• byte、short、char 參與運算時會被自動轉換為 int 型別，

• 容量大的資料型別轉換成容量小的資料型別時，需要加上強制轉換符，但可能造成精度降低或溢位，使用時需要格外注意，

• 有多種型別的資料混合運算時，系統首先自動地將參與運算的變數或字面值常量轉換成容量最大的資料型別，然后再進行計算，

7.Scanner(System.in) 的物件存在多個是無意義的，而且作為標準輸入流也無需去區分不同的場合用什么不同的 Scanner，所以完全可以將 Scanner 物件定義為全域的物件，并實作相關的方法在不再需要它的地方執行 close() 方法關閉標準輸入流，

8.Java 語言支持如下運算子，

• 算術運算子：+、-、*、/、%、++、--，
• 關系運算子：>、<、>=、<=、==、!=，
• 賦值運算子：=、+=、-=、*=、/= 等，
• 邏輯運算子：!、&&、|| 等，
• 位運算子：~、&、|、^、>>、<<、>>>（無符號右移），

算術運算子

從參與運算的因子的數量，可以將算術運算子分為以下 3 類，

• 單目運算子：+（取正）、-（取負）、++（自增 1）、--（自減 1），
• 雙目運算子：+、-、*、/、%（取余），
• 三目運算子：(運算式 1)?(運算式 2):(運算式 3)，當運算式 1 的結果為真時，整個運算的結果為運算式 2，否則為運算式 3，該運算子是 Java 語言唯一一個三目運算子，常被使用，需要掌握，

Java 運算式按照運算子的優先級從高到低的順序進行運算，優先級相同的運算子按照事先約定的結合方向進行運算，運算子的優先級和結合性如下圖所示，需要注意的是，程式員在撰寫代碼時，是不會去記運算子的優先級的，當不確定運算子的優先級時，程式員通常的做法就是對先運算的部分加上小括號，保證此運算優先執行，

 3.相關練習重點題目

1.兩數交換(1)temp (2)a,b;a+=b;b = a-b(剩a);a-=b(剩b);（3）a = a^b; b =a^b(b^b^原a=原a);a = a^b(原a^原a^原b=原b)；

2.int a = 2;

a+=a*=a;

執行后，變數 a 的值為？

a = a + (a*a) = 2+4 =6

3.

int a = 4;

int b = a>>1 | a<<1;

執行后，變數 b 的值為？

右移/左移運算不改變原來變數的值 a不變

4.Java 中以下代碼 int a = ~3; 執行后，變數 a 的值為？補碼運算 

5.

int a = 1;

boolean b = (a>0) || (a++>1); 

執行后，變數 a 和 b 的值為？

短路或，左邊true不會執行右邊，

6.Java 中資料型別分為？基本資料型別和參考資料型別

7.Java 中以下代碼正確的有哪些？float a = 1.23;錯   float a = 1;對   float a = (float)1.23;對    double a= 1.23f對

float可以賦值為整數（不加f）和浮點數（必須加f） double型別可以不加后綴，也可以加d或f

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