Java基础语法（一）

一、基础语法

数据类型
- 基本数据类型：
  - 整数类型：包括 byte（1 字节，范围是 - 128 到 127）、short（2 字节，范围是 - 32768 到 32767）、int（4 字节，范围是 - 2147483648 到 2147483647）和 long（8 字节）。例如，定义一个 int 类型的变量int num = 10;。
  - 浮点类型：float（4 字节）和 double（8 字节）。float 类型的数值后面需要加f或F，如float f = 3.14f;，而 double 类型可以直接写数值，如double d = 3.1415926;。
  - 字符类型：char（2 字节），用于表示单个字符，用单引号括起来，如char c = 'A';。
  - 布尔类型：boolean，只有true和false两个值，用于逻辑判断，如boolean flag = true;。
- 引用数据类型：包括类、接口、数组等。例如，定义一个字符串（String 是一个类，属于引用数据类型）String str = "Hello";。
变量和常量
- 变量：是程序运行过程中可以改变的值的存储单元。变量在使用前需要先声明，声明格式为数据类型 + 变量名，如int age;，然后可以对变量进行赋值，age = 20;也可以在声明时同时赋值int height = 170;。
- 常量：是程序运行过程中不能改变的值。在 Java 中，用final关键字定义常量，例如final double PI = 3.14159;，一旦定义后，PI 的值就不能再被修改。
运算符
- 算术运算符：包括加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、取余（%）。例如，int a = 10, b = 3; int result1 = a + b;（结果为 13），int result2 = a % b;（结果为 1）。
- 关系运算符：用于比较两个值，包括等于（==）、不等于（!=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）、小于等于（<=）。返回值是布尔类型，如boolean compare = (5 > 3);（结果为true）。
- 逻辑运算符：用于连接多个布尔表达式，包括与（&&）、或（||）、非（!）。例如，boolean andResult = (true && false);（结果为false），boolean orResult = (true || false);（结果为true）。
- 位运算符：对整数的二进制位进行操作，包括按位与（&）、按位或（|）、按位异或（^）、按位取反（~）、左移（<<）、右移（>>）和无符号右移（>>>）。例如，int num1 = 5; //二进制为0101，int num2 = 3; //二进制为0011，int bitAndResult = num1 & num2;（结果为 1，二进制为 0001）。
控制语句
- 条件语句：
  - if - else 语句：根据条件执行不同的代码块。例如，if (age >= 18) { System.out.println("成年人"); } else { System.out.println("未成年人"); }。
  - switch 语句：用于多分支选择，它根据表达式的值来匹配多个case常量。例如，int day = 3; switch(day) { case 1: System.out.println("星期一"); break; case 2: System.out.println("星期二"); break; default: System.out.println("其他"); break; }。
- 循环语句：
  - for 循环：用于已知循环次数的情况。格式为for(初始化表达式; 条件表达式; 更新表达式) {循环体}。例如，for(int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i); }会输出 0 到 9。
  - while 循环：在条件为真时执行循环体。例如，int j = 0; while(j < 5) { System.out.println(j); j++; }会输出 0 到 4。
  - do - while 循环：先执行一次循环体，然后再判断条件。例如，int k = 0; do { System.out.println(k); k++; } while(k < 3);会输出 0、1、2。

二、面向对象编程（OOP）概念

类和对象
- 类：是一种抽象的数据类型，用于定义对象的属性和行为。例如，定义一个Person类，包含属性（成员变量）name和age，以及行为（方法）speak。

class Person {String name;int age;void speak() {System.out.println("我叫" + name + ", 我今年" + age + "岁。");}
}

对象：是类的实例。可以通过new关键字创建对象，例如Person p = new Person(); p.name = "张三"; p.age = 20; p.speak();。

封装、继承和多态
- 封装：是将数据（属性）和操作数据的方法封装在一起，对外部隐藏实现细节。在 Java 中，通过访问修饰符（private、protected、public）来控制访问权限。例如，将Person类中的name和age属性设为private，并提供public的get和set方法来访问和修改属性。

class Person {private String name;private int age;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}void speak() {System.out.println("我叫" + name + ", 我今年" + age + "岁。");}
}

继承：是一种创建新类（子类）的方式，子类继承父类的属性和方法。例如，定义一个Student类继承Person类，Student类可以继承Person类的name和age属性以及speak方法，并且可以添加自己的属性和方法。

class Student extends Person {int grade;void study() {System.out.println("我是" + grade + "年级的学生。");}
}

多态：是指同一个行为具有多种不同表现形式。在 Java 中有两种实现方式，方法重载和方法重写。
- 方法重载：是在同一个类中，方法名相同，但参数列表不同（参数个数、类型、顺序不同）。例如，在一个Calculator类中有两个add方法，int add(int a, int b) { return a + b; }和double add(double a, double b) { return a + b; }。
- 方法重写：是在子类中重新定义父类中已经存在的方法，方法签名（方法名、参数列表、返回类型）必须相同。例如，Student类重写Person类的speak方法，@Override void speak() { System.out.println("我是学生，我叫" + name + ", 我今年" + age + "岁。"); }。

三、异常处理

异常类型
- 检查异常（Checked Exception）：是编译器要求必须处理的异常，例如IOException（用于处理输入输出异常）。如果一个方法可能抛出检查异常，要么在方法内部用try - catch块处理，要么在方法声明中用throws关键字声明抛出异常。
- 运行时异常（Runtime Exception）：是在程序运行过程中可能出现的异常，例如NullPointerException（空指针异常）、ArrayIndexOutOfBoundsException（数组下标越界异常）。这些异常可以不进行显式处理，但为了程序的健壮性，最好还是进行处理。
异常处理机制
- try - catch - finally 块：try块中放置可能抛出异常的代码，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，

try {int[] arr = new int[3];System.out.println(arr[5]);
} catch (ArrayIndexOutOfBoundsException e) {System.out.println("数组下标越界");
} finally {System.out.println("这部分代码总会执行");
}

四、集合框架

List 接口
- ArrayList：是一个动态数组，它可以自动扩容。可以通过索引访问元素，元素可以重复。例如，

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("苹果");
list.add("香蕉");
System.out.println(list.get(0));

LinkedList：是一个双向链表实现的集合，它在插入和删除元素时效率较高，特别是在列表头部或尾部操作。例如，LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<>(); linkedList.addFirst(1); linkedList.addLast(2);。

Set 接口
- HashSet：是基于哈希表实现的集合，它不允许元素重复，元素的存储顺序是无序的。例如，HashSet<String> set = new HashSet<>(); set.add("红色"); set.add("蓝色");。
- TreeSet：是基于红黑树实现的集合，它不允许元素重复，并且元素是按照自然顺序或者自定义比较器进行排序的。例如，TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>(); treeSet.add(3); treeSet.add(1);（元素会按照从小到大的顺序存储）。
Map 接口
- HashMap：是基于哈希表实现的键值对集合，键是唯一的，值可以重复。例如，HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put("张三", 20); map.put("李四", 22);。
- TreeMap：是基于红黑树实现的键值对集合，键按照自然顺序或者自定义比较器进行排序。例如，TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>(); treeMap.put("王五", 25); treeMap.put("赵六", 23);（键会按照字典顺序排序）。

五、输入输出（I/O）操作

字节流和字符流
- 字节流：用于处理二进制数据，以字节为单位进行读写。例如，FileInputStream用于从文件中读取字节数据，FileOutputStream用于向文件中写入字节数据。

try {FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt");int data;while((data = fis.read())!= - 1) {System.out.print((char)data);}fis.close();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

字符流：用于处理文本数据，以字符为单位进行读写。例如，FileReader用于从文件中读取字符数据，FileWriter用于向文件中写入字符数据。

try {FileReader fr = new FileReader("input.txt");int c;while((c = fr.read())!= - 1) {System.out.print((char)c);}fr.close();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

缓冲流
- 缓冲流是在字节流和字符流的基础上增加了缓冲功能，可以提高读写效率。例如，BufferedReader用于缓冲字符输入流，BufferedWriter用于缓冲字符输出流，BufferedInputStream用于缓冲字节输入流，BufferedOutputStream用于缓冲字节输出流。

try {BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"));String line;while((line = br.readLine())!= null) {System.out.println(line);}br.close();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}