《Java2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)》第3章Java語法基礎(chǔ)

《Java2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基礎(chǔ)》第3章Java語法基礎(chǔ)匯報人：AA2024-01-12目錄Java語言概述基本語法元素數(shù)組與字符串類與對象基礎(chǔ)接口和包異常處理機制輸入輸出流處理多線程編程基礎(chǔ)01Java語言概述010203起源Java最初是由SunMicrosystems公司在1990年代初期開發(fā)的，旨在設(shè)計一種能夠在各種平臺上運行的編程語言。發(fā)展歷程Java經(jīng)歷了多個版本的發(fā)展，從最初的JDK1.0到最新的JDK17，不斷引入新的特性和改進性能?？缙脚_性Java通過虛擬機（JVM）實現(xiàn)了跨平臺性，使得編寫的Java程序可以在任何支持JVM的平臺上運行。Java語言歷史與發(fā)展ABDC面向?qū)ο驤ava是一種純面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，支持類和對象的概念，以及繼承、多態(tài)等面向?qū)ο筇匦?。安全性Java提供了垃圾回收機制來自動管理內(nèi)存，避免了內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出等問題，同時Java也具有強類型檢查和異常處理機制來保證程序的健壯性?？梢浦残杂捎贘ava運行在虛擬機上，所以編寫的Java程序可以輕松地在不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺上運行。多線程支持Java內(nèi)置對多線程編程的支持，可以方便地實現(xiàn)并發(fā)編程和多任務(wù)處理。Java語言特點與優(yōu)勢用于開發(fā)桌面應(yīng)用程序和命令行工具，提供了基本的JavaAPI和工具。JavaSE（標(biāo)準(zhǔn)版）用于開發(fā)企業(yè)級應(yīng)用程序，提供了Web開發(fā)、分布式計算、事務(wù)處理等企業(yè)級特性。JavaEE（企業(yè)版）用于開發(fā)移動設(shè)備和嵌入式設(shè)備上的應(yīng)用程序，提供了針對移動設(shè)備優(yōu)化的API和工具。JavaME（移動版）Java廣泛應(yīng)用于Web開發(fā)、企業(yè)級應(yīng)用、移動開發(fā)、游戲開發(fā)、科學(xué)計算等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域Java平臺及應(yīng)用領(lǐng)域02基本語法元素標(biāo)識符在Java中，標(biāo)識符用于命名變量、方法、類、接口等程序元素。標(biāo)識符可以由字母、數(shù)字、下劃線和美元符號組成，且第一個字符必須是字母、下劃線或美元符號。關(guān)鍵字Java中預(yù)定義了一些具有特殊含義的單詞，稱為關(guān)鍵字。例如，`class`、`public`、`static`等都是Java的關(guān)鍵字。關(guān)鍵字不能作為標(biāo)識符使用。標(biāo)識符與關(guān)鍵字Java是一種強類型語言，每個變量都必須聲明其數(shù)據(jù)類型。Java中的數(shù)據(jù)類型分為基本數(shù)據(jù)類型和引用數(shù)據(jù)類型兩大類?；緮?shù)據(jù)類型包括整型、浮點型、字符型和布爾型等，而引用數(shù)據(jù)類型則包括類、接口和數(shù)組等。數(shù)據(jù)類型變量是程序中用于存儲數(shù)據(jù)的元素。在Java中，變量必須先聲明后使用，聲明時需要指定變量的數(shù)據(jù)類型和名稱。變量的命名應(yīng)遵循標(biāo)識符的命名規(guī)則。變量數(shù)據(jù)類型與變量Java中提供了豐富的運算符，用于執(zhí)行各種算術(shù)運算、比較運算、邏輯運算和位運算等。運算符的優(yōu)先級和結(jié)合性決定了表達式中運算的執(zhí)行順序。運算符表達式是由變量、常量、運算符和方法調(diào)用等元素組成的式子，用于計算并返回結(jié)果。表達式的類型由其組成部分的類型和運算符決定。表達式運算符與表達式Java中提供了`if`、`switch`等條件語句，用于根據(jù)條件執(zhí)行不同的代碼塊。條件語句可以實現(xiàn)程序的分支邏輯。條件語句Java中提供了`for`、`while`和`do-while`等循環(huán)語句，用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼。循環(huán)語句可以實現(xiàn)程序的循環(huán)邏輯。循環(huán)語句Java中提供了`break`和`continue`等跳轉(zhuǎn)語句，用于在循環(huán)中提前結(jié)束本次循環(huán)或跳過本次循環(huán)的剩余部分。跳轉(zhuǎn)語句可以改變程序的執(zhí)行流程。跳轉(zhuǎn)語句流程控制語句03數(shù)組與字符串一維數(shù)組01一維數(shù)組是最簡單的數(shù)組，其元素按線性方式進行排列。例如，int[]arr=newint[5];創(chuàng)建了一個可以存儲5個整數(shù)的數(shù)組。二維數(shù)組02二維數(shù)組可以看作是一個表格或矩陣，其中每個元素由兩個索引確定其位置。例如，int[][]matrix=newint[3][4];創(chuàng)建了一個3行4列的二維數(shù)組。多維數(shù)組03多維數(shù)組是二維數(shù)組的擴展，可以表示更復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在Java中，可以使用多維數(shù)組來處理具有多個維度的數(shù)據(jù)。一維數(shù)組與多維數(shù)組字符串概念及操作字符串概念字符串是由零個或多個字符組成的一種數(shù)據(jù)類型，在Java中，字符串是不可變的，即一旦創(chuàng)建就不能修改。字符串操作Java提供了豐富的字符串操作方法，如連接、比較、查找、替換等。這些方法使得字符串處理變得非常簡單和高效。equals()和equalsIgnoreCase()：用于比較兩個字符串的內(nèi)容是否相等，后者忽略大小寫。length()：返回字符串的長度。indexOf()和lastIndexOf()：返回指定字符或子串在字符串中第一次或最后一次出現(xiàn)的位置。010203常用字符串處理方法substring()：截取字符串的子串。replace()和replaceAll()：替換字符串中的指定字符或子串。toUpperCase()和toLowerCase()：將字符串轉(zhuǎn)換為大寫或小寫形式。trim()：去除字符串兩端的空白字符。01020304常用字符串處理方法04類與對象基礎(chǔ)將具有共同特征的事物抽象為類，類是對象的模板。將數(shù)據(jù)和操作封裝在類中，隱藏內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)，提高安全性和可維護性。通過繼承已存在的類來創(chuàng)建新類，實現(xiàn)代碼重用和擴展。允許使用父類類型的引用指向子類的對象，實現(xiàn)接口重用和程序可擴展性。抽象封裝繼承多態(tài)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計思想使用`class`關(guān)鍵字定義類，包括類名、成員變量和方法。類定義類中定義的變量，用于存儲對象的狀態(tài)信息。成員變量類中定義的操作，用于實現(xiàn)對象的行為和功能。方法類定義及成員變量和方法使用`new`關(guān)鍵字和類構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建對象。通過對象引用訪問對象的成員變量和方法。對象創(chuàng)建和使用對象使用對象創(chuàng)建將數(shù)據(jù)和操作封裝在類中，隱藏內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)，只對外提供必要的接口。封裝性繼承性多態(tài)性子類可以繼承父類的屬性和方法，實現(xiàn)代碼重用和擴展。允許使用父類類型的引用指向子類的對象，調(diào)用子類重寫的方法或新增的方法。030201封裝性、繼承性和多態(tài)性簡介05接口和包接口定義接口是一種引用類型，在Java中它是完全抽象的，只能包含抽象方法的聲明，不能包含實例字段和實例方法的實現(xiàn)。接口使用`interface`關(guān)鍵字進行定義。接口實現(xiàn)一個類可以實現(xiàn)一個或多個接口，使用`implements`關(guān)鍵字表示。實現(xiàn)接口的類必須提供接口中所有抽象方法的實現(xiàn)。接口與抽象類的區(qū)別接口只能包含抽象方法的聲明，而抽象類可以包含抽象方法和非抽象方法。一個類只能繼承一個抽象類，但可以實現(xiàn)多個接口。010203接口定義和實現(xiàn)包是Java中用于組織類和接口的一種方式，它可以防止命名沖突并提供一種管理大型應(yīng)用程序的方法。包概念通過將類和接口組織在不同的包中，可以避免不同類具有相同名稱的情況。防止命名沖突包可以提供訪問控制機制，使得某些類或接口只能被同一包中的其他類或接口訪問。訪問控制使用包可以將相關(guān)的類和接口組織在一起，便于代碼的維護和管理。便于管理包概念及作用ABCD訪問控制修飾符private被private修飾的成員只能被其所在的類訪問。protected被protected修飾的成員可以被同一個包中的其他類以及不同包中的子類訪問。default（無修飾符）默認訪問修飾符表示該成員可以被同一個包中的其他類訪問。public被public修飾的成員可以被任何類訪問。06異常處理機制異常概念及分類異常是程序在執(zhí)行過程中出現(xiàn)的非正常情況或錯誤，例如除以零、數(shù)組越界等。Java通過異常處理機制來處理程序中的異常情況，以保證程序的穩(wěn)定性和可靠性。異常概念Java中的異?？煞譃閮纱箢?，即檢查型異常（CheckedExceptions）和非檢查型異常（UncheckedExceptions）。檢查型異常是編譯器要求必須處理的異常，如IOException等；非檢查型異常是運行時異常，如NullPointerException等，編譯器不會強制要求處理。異常分類try-catch-finally語句結(jié)構(gòu)用于包含可能拋出異常的代碼段，當(dāng)出現(xiàn)異常時，會立即跳出當(dāng)前的執(zhí)行流程，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的catch語句塊。catch語句塊用于捕獲并處理try語句塊中拋出的異常?？梢远x多個catch語句塊來捕獲不同類型的異常，每個catch語句塊處理一種特定的異常。finally語句塊無論是否捕獲或處理異常，finally語句塊中的代碼都會被執(zhí)行。通常用于釋放資源、關(guān)閉文件等操作。try語句塊自定義異常類概念除了Java內(nèi)置的異常類外，用戶還可以根據(jù)需要自定義異常類。自定義異常類通常繼承自Exception或其子類，以實現(xiàn)特定的異常處理邏輯。自定義異常類方法創(chuàng)建自定義異常類時，通常需要覆蓋父類的構(gòu)造方法，并在其中添加自定義的異常信息。同時，可以在自定義異常類中定義其他方法或?qū)傩?，以滿足特定的業(yè)務(wù)需求。自定義異常類07輸入輸出流處理輸入輸出流概念Java中的輸入輸出流用于處理數(shù)據(jù)的傳輸，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取和寫入操作。輸入輸出流分類根據(jù)處理數(shù)據(jù)類型的不同，輸入輸出流可分為字節(jié)流和字符流。輸入輸出流的作用用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化存儲、網(wǎng)絡(luò)通信、文件操作等功能。輸入輸出流概述InputStream用于讀取字節(jié)數(shù)據(jù)的抽象類，提供了基本的讀取方法。要點一要點二OutputStream用于寫入字節(jié)數(shù)據(jù)的抽象類，提供了基本的寫入方法。字節(jié)流和字符流操作示例：使用FileInputStream和FileOutputStream實現(xiàn)文件的復(fù)制操作。字節(jié)流和字符流操作123用于讀取字符數(shù)據(jù)的抽象類，提供了基本的讀取方法。Reader用于寫入字符數(shù)據(jù)的抽象類，提供了基本的寫入方法。Writer使用FileReader和FileWriter實現(xiàn)文本文件的讀寫操作。示例字節(jié)流和字符流操作030106050402文件讀取操作示例使用FileInputStream讀取文件內(nèi)容，將讀取到的字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串并輸出。使用BufferedReader和FileReader結(jié)合讀取文本文件內(nèi)容，按行讀取并輸出每一行的數(shù)據(jù)。使用BufferedWriter和FileWriter結(jié)合向文本文件中寫入數(shù)據(jù)，按行寫入并添加換行符。使用FileOutputStream向文件中寫入數(shù)據(jù)，將字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)并寫入文件。文件寫入操作示例文件讀寫操作示例08多線程編程基礎(chǔ)線程概念線程是程序執(zhí)行流的最小單元，一個進程可以包含多個線程，多線程可以實現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行，提高程序執(zhí)行效率。創(chuàng)建線程方式Java中創(chuàng)建線程主要有兩種方式，一種是繼承Thread類并重寫run()方法，另一種是實現(xiàn)Runnable接口并實現(xiàn)run()方法。線程概念及創(chuàng)建方式VS當(dāng)多個線程訪問共享資源時，為了保證資源的一致性和完整性，需要對線程進行同步。Java中提供了synchronized關(guān)鍵字和Lock接口來實現(xiàn)線程同步。線程通信線程之間可以通過共享內(nèi)存或消息傳遞來進行通信。Java中提供了wait()、notify()和notifyAll()等方法來實現(xiàn)線程之間的通信。線程同步線程同步與通信方法生產(chǎn)者消費者問題是多線程編程中的經(jīng)典問題，生產(chǎn)者生產(chǎn)數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)，消費者從緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)，需要保證生產(chǎn)者和消費者的同步和互斥。讀寫鎖是一種特