Java学习第3章基础

改进此文档 23 Jul 2015

隐藏

前言

写此文档目的在于快速掌握Java核心内容，所以对基本的内容不详细复述，直接看书的即可。为了快速学习内容，我只突出两点，一个是Java和C++的区别，如果可以的话深入分析想两者区别的深层原因；另一个是Java特有的特性会着重描述。

搭建环境

详细的搭建过程网上有很多相关内容，不详述，只简要提一下：命令行还是没有IDE好使，所以推荐用IDE 主流的IDE是： Eclipse 下载地址 Netbean 下载地址 Intelij IDEA 下载地址我尝试用的是Intelij IDEA，用了一段时间，发现实在是太爽了，尤其智能补全，做的相当出色，具体参考：十大Intellij IDEA快捷键

下载安装IDE后只能算有了架子，可以当编辑器用，要想编译Java还需要装JDK（Java Development Kit） JDK 下载地址

需要说明的是JDK的bin路径还得手动添加到系统环境变量$PATH中去，所以它的安装路径没有空格比较好，所以windows下装在program file不如单独见一个文件夹安装。

安装完毕后，也需要告诉IDE Java的JDK在哪里。

此外，有Intellij IDEA的Solarized 配色风格

Intellij IDEA确实好用，实用技巧参见：十大Intellij IDEA快捷键

需要说明的是Intellij IDEA虽然很好用，但非常吃性能，电脑不好卡成翔，如需要有所改善可以参考：

http://www.zhihu.com/question/35203203

Java基础

注释

Java除了C++常用的//...单行注释和/* ... */多行注释外，还提供可用于自动生成文档的注释格式，/** ... */，例如可以按如下：

/**
 * Description
 * Author:
 * Date:
 * License...
 */

数据类型

Java一共8个基本数据类型：

4个整型

byte、short、int、long，分别是8位、16位、32位和64位

整型常数

长整型为 12345L 16进制数 0x12345 8进制 012345（尽量不用，容易混淆）

此外，SE 7还加入了2进制 2进制 0b1001 = 9 同时，为了解决数值太长，分不清位数的问题，可在数值间加下划线例如0b100110011001可以写为0b1001_1001_1001这样就很清晰了。

2个浮点数

float、double分别是32位和64位全部用IEEE 754 浮点格式。关于该浮点格式参考：CSAPP要点总结第2章信息的表示和处理 part3 浮点数

浮点常数

float类型为：3.14F double类型为：3.14D 或者默认的 3.14 IEEE 754还有正无穷、负无穷和NaN 在Java中正无穷用Double.POSITIVE_INFINITY表示负无穷用Double.NEGATIVE_INFINITY表示 NaN用Double.NaN表示。

需要注意，两个NaN之间不相等，所以判断x是否为NaN， x == Double.NaN 是错的，应该用 Double.isNaN(x)

浮点常量注意舍入误差，如对精度要求极高，例如金融领域，应该用BigDecimal类

1个char类型

'A',单引号表示字符，"A",双引号表示字符串。 char = 字符（正确） char = 整数（正确） char = \u数字（unicode 正确）需要注意的是Java中，char是16位，用Unicode编码格式表示。然而也用Unicode是历史原因，因为当时认为16位共65536个字符足够容忍全世界的语言了，然而，却低估了中、日、韩等象形文字的数量，因此不得不扩充，对于扩充的字符，就需要两个char的空间。

强烈建议不用char类型，

具体参见： http://blog.csdn.net/happylee6688/article/details/33306069

那么，到底为什么java里不推荐使用char类型呢？其实，1个java的char字符并不完全等于一个unicode的字符。char采用的UCS-2编码，是一种淘汰的UTF-16编码，编码方式最多有65536种，远远少于当今Unicode拥有11万字符的需求。java只好对后来新增的Unicode字符用2个char拼出1个Unicode字符。导致String中char的数量不等于unicode字符的数量。

然而，大家都知道，char在Oracle中，是固定宽度的字符串类型（即所谓的定长字符串类型），长度不够的就会自动使用空格补全。因此，在一些特殊的查询中，就会导致一些问题，而且这种问题还是很隐蔽的，很难被开发人员发现。一旦发现问题的所在，就意味着数据结构需要变更，可想而知，这是多么大的灾难啊。

1个boolean类型

boolean类型有两个值，true和false，注意，整型和boolean之间不能隐式转换。

虽然 Java 虚拟机定义了 boolean 这种数据类型，但是只对它提供了非常有限的支持。在 Java 虚拟机中没有任何供 boolean 值专用的字节码指令，在 Java 语言之中涉及到 boolean 类型值的运算，在编译之后都使用 Java 虚拟机中的 int 数据类型来代替。 Java 虚拟机直接支持 boolean 类型的数组，虚拟机的 newarray 指令可以创建这种数组。 boolean 的数组类型的访问与修改共用 byte 类型数组的 baload 和 bastore 指令

同样，关于boolean占1 byte还是1 bit也是众说纷纭，具体要看虚拟机实现。

与C++的比较

（1）大小确定

首先，Java中对于变量的大小都是确定的，而不像C++那样，只规定变量的最小范围。 C++这样做目的估计是兼容C，而C这样做，主要是为了适应很多古老的设备，有些16位的设备可能int表示16位更好。我觉得看似方便，扩大了适用性，而实际上也给平台移植带来困难。给编程带来了本不需要考虑的困扰，所以我觉得Java这方面更好一点。

（2）二进制数

Java新版增加了0b1111_1111这类二进制，且可插入下划线，非常人性化。

（3）无unsigned类型

Java没有unsigned类型，避免了隐式转换可能带来的bug，还有其他的C++的隐式转换被取消掉，这样更好。总体而言，C/C++带有隐式转换更偏底层一点，因为对于寄存器而言，我知道是二进制数就够了，根本不管是不是unsigned，是char还是int。但也更容易出错。

（4）无指针

Java基本类型中没有指针，内存GC管理，这样也避免了一些危险操作，当然C/C++更有灵活性一些。

变量

Java中的命名很有意思，比C++范围大很多，虽然也是字母+数字，必须字母开头的方式，但$ _以及unicode中任意可表示字母和数字的字符都算。

变量的声明最好靠近第一次使用的地方。

Java中变量必须被初始化才能被使用。而C++没有这个要求。

Java不区分声明和定义，可以都看做声明；而C/C++是区分声明和定义的。

常量

用关键字final，表示该值只能被赋值一次，例如：

final double PI = 3.1415926535

有时候需要可以多个方法同时使用的常量，在Java中，可以用类常量，用static final修饰，同一类的方法都可以调用该常量，如果是public类常量，则其他类方法也可以调用它例如:

public class Math {
    public static final double SQRT2 = 1.414;
}

在C++中常量用const关键字，Java中也有这个保留字，但还“保留着”没用，常量用final声明。

运算符

同样也有+ - * / %，其中/如果还有浮点数，就是浮点除法，否则是整数除法。整数/0将会异常,浮点数/0得NaN或无穷大。

Java设计哲学是可移植性，所以对于任何运算在不同机器上的结果应该一致。然而有些比如很多Intel处理器使用80位浮点寄存器，这样就存在截断。（当然如果不溢出还是一样的结果咯）必须在结果一致与计算效率中作出选择。如果要严格保持浮点数计算结果一致，应该在main函数上标记strictfp关键字，如下：

public static strictfp void main(String[] args) {};

自增自减运算

同C++

关系运算与boolean运算

同C++

位运算

C++中并没有规定右移是算术右移（高位补sign）还是逻辑右移（高位补0）。执行中通常取效率较高的那一种。

Java对此作了严格定义。

>>运算为算术右移；>>>运算为逻辑右移。

数学计算

在Math类库中。 Math类为了达到更快的性能，通常调用计算机自带例程。如果对于移植性要求更高，用StrictMath类，确保所有平台得到同样结果。

数值类型之间的转换

数值类型之间的转换关系图：

数值之间的合法转换

大致原则就是位数小的数可以往位数大的数转。但long转float似乎是个例外。需要注意3点：

虽然int可以转float，flout不能转int，同样，long可以转double，但double不能转long
boolean不能转换成其他数据类型
图中虚线表示可能会存在精度损失

貌似Java的数值之间计算也存在隐式转换，

按照double, float, long, int的优先级顺序。例如，对于a + b; 如果a或者b存在double类型，则是double + double else then 存在float类型，则是float + float 依此类推。

强制类型转换

也和C一样，用(类型)变量名的形式，例如(int) floatnum;

如果超过数据表示范围，则存在截断误差。

注意：尽量不要让boolean类型参合进强制转化，可以用boolean b = a ? 1 : 0;代替。

括号与运算优先级

Java中没有逗号运算符

运算优先级：

运算优先级

关于优先级好难记，觉得通常无必要，需要时查看。

枚举

enum关键字，格式举例：

enum Size {SMALL, MEDIUM, LARGE, EXTRA_LARGE};
Size s = Size.MEDIUM；
Size nu = null  //表示暂未设定任何值

字符串

Java字符串就是Unicode字符序列。

字符串并非Java的内置类型，而是用String类，并用双引号表示。

子串

用substring(int startpos, int endpos)方法。

拼接

用+ 即可实现，非常方便，而且和JavaScript一样，对于数字转字符串很方便。

不可变的字符串

对于C/C++而言，字符串是字符型数组，每单个字符位是可以改变的，然而，对于Java而言，实现字符串的变化实际上是修改了引用，例如，如果将"Hello Jay"改为"Hello Jack", Java的方法是：

String s = "Hello Jay";
s = s.substring(0 , 8) + "ck";

实际上"Hello Jay"还是那个"Hello Jay"，"Hello Jack"是另一个字符串，只不过s引用了另一个。

这种处理方式是因为，Java设计者认为共享带来的高效率远胜过提取、拼接字符串的效率。

检测是否相等

用s.equals(t)来检测两字符串是否相等，返回true/false。注意，s和t都可以是字符串变量或者常量。

例如："Hello".equals("hello") 也是可以的，结果为false 如果要忽略大小写，用"Hello".equalsIgnoreCase("hello")结果为true。

不能使用==来判断两个字符串是否相等。

s == t是检测两个字符串地址是否相同。如果两字符串地址相同，那必然两字符串相同。但也有相同的字符串分布在不同地址的情况。

空串与Null串

空串即长度为0的字符串"", 可用if(str.length() == 0)或者str.equals("")检测是否是空串。

空串是Java的一个对象， Null则是表示一个目前没有任何对象与该变量关联，在null上调用方法会出错。

代码点与代码单元

Java字符串是char序列， char数据类型是一个采用UTF-16的Unicode代码点的代码单元。 Unicode多少占用一个代码单元，但也有少数占用两个，这给有些处理带来麻烦，此处略。

字符串API

略

构建字符串

有时用+连接字符串的方式来构建字符串效率较低，毕竟需要另外开辟空间，这时候可以用StringBuilder

StringBuilder builder = new StringBuilder(); //new一个空字符串构建器

builder.append("Hello ");
builder.append("World!");

String str = builder.toString(); //将最终字符串赋给str

可以看到StringBuilder有点像一个字符list，有append,delete,insert方法等。

输入输出

读取输入

对于控制台输入，需要先构建一个Scanner对象，并于标准输出流System.in关联

import java.util.*   //为了包含Scanner类

Scanner in = new Scanner(System.in); //构建一个Scanner对象，与标准输出流`System.in`关联

String oneSentence = in.nextLine(); //读取一行字符串
String firstName = in.next(); //读取一个单词字符串，空格作为分隔符
int age = in.nextInt(); //读取整数
double money = in.nextDouble(); //读取浮点数

Scanner类不适用于控制台读取密码，因为这样密码可见了。 Java SE 6引入Console类解决这一问题：

Console cons =System.console();
String username = cons.readline("User name: ");
char[] passwd = cons.readPassword("Password：");

密码存放在一维字符数组而不是字符串中，是为了安全，对密码处理后，因马上覆盖该数组元素。

格式化输出

与C语言的printf函数格式类似，且也是printf(frint format)函数。但有些功能更强大，比如可输出散列码或者时间。具体内容不解释，需要时查询即可。

用于printf的转换符

用于printf的标志

日期时间转换符-1

日期时间转换符-2

对于日期，需要用new Date()生成系统日期，例如：

System.out.printf("%1$s %2$tB %2$te, %2$tY", "Due date:", new Date());

其中 %2$te, %2$tY, 中的2$是参数索引，指的是该格式输入为第二个参数，即new Date()

也有一种简写方法，用< 表示上一个参数，以下函数等同于上一个：

System.out.printf("%s %tB %<te, %<tY", "Due date:", new Date());
//          默认参数1 默认参书2 用上一个，即参数2 继续用上一个，即参数2

还有一种用格式化的地方，例如：

String message = String.format("Hello, %s. Next year you'll be %d", name, age);

文件输入输出

我们知道，想控制台输入，就构建一个Scanner对象与System.in关联。对于文件输入，则构建一个Scanner对象与File对象关联，例如：

Scanner in = new Scanner( Paths.get("myfile.txt") );
Scanner in = new Scanner("c:\\mydir\\myfile.txt");

想要写入文件，则需要构造一个PrintWriter对象。

PrintWriter = new PrintWriter("out.txt");

需要注意的是可能会发生异常，例如用一个不存在的文件，或者文件名格式不对。解决方法是throw IOExcetion

public static void main(String[] args) throw IOExcetion
{
    Scanner in = new Scanner(Path.get("myfile.txt"));
}

Java 还有其他输入输出方法，例如,可以用new File(dir, fileName)的方式，就不一一详解了，需要时查。

控制流程

与C++的比较

Java控制流程与C/C++类似，仅少数例外：

没有goto
break 可带标签，类似C的goto
一种变形的for循环，类似C#中的foreach —- C++2011标准已经加入此语法
C++中可以在嵌套块中重定义，内层定义覆盖外层，而Java不行，因为Java认为这样有可能导致程序设计错误

块作用域

需要注意的是，不能在嵌套块中声明同名变量，例如：

{
    int n;
    \\ ...
    {
        int n; \\ error 在嵌套块中发生重定义
    }
}

if-else while for循环

对于for循环，除了常规的用法，还有简化写法，用冒号表达式，例如遍历一个数组：

for(variable:collection)
    statement;

此foreach循环相对常规写法更简介，更不易出错。

其他同C++，略

switch

注意switch可输入类型：

char、byte、short或者int(以及它们的包装类Character、Byte、Short、Integer)
枚举常量
从Java SE7开始，也可用字符串常量

中断控制

Java提供带标签的break用于跳出多重嵌套循环，这点C++似乎没有（goto就可实现）。需要注意的是只能跳出语句块，而不能跳入语句块。

永洋continue也可带标签。

大数值

大数值是为了解决计算精度的问题，当long，double不能解决精度问题时，可以用java.math中的BigInteger和BigDecimal。它们可实现任意精度。

由于Java并不提供C++那样的重载，所以不能直接用 + - * \,取而代之的是如下方法：

BigInteger add(BigInteger other) //       +
BigInteger subtract(BigInteger other) //  -
BigInteger multiply(BigInteger other) //  *
BigInteger divide(BigInteger other) //    /
BigInteger mod(BigInteger other) //       %

int compareTo(BigInteger other) // 比较大小，返回 正、负、0
static BigInteger valueOf(long x) //返回等于x的大整数，可当作括号用

对于BigDecimal类似，有少许不同，但暂时没必要记住细节。

数组

可用两种方法声明数组：

int[] a;
// or
int a[];

多数Java程序员喜欢第一种方法，因为变量名与类型分开。

不是说Java没有声明，且必须赋初值的吗？这里需要调查一下，暂略

以上是声明数组，要想真正初始化一个数组，应该：

int[] a = new int[100];

创建一个数组时：数字数组所有元素初始化为0 boolean数组会初始化为false 对象数组所有元素初始化为null

获得数组元素个数用：array.length

一旦创建一个数组，不能改变其大小，如需要运行时扩展大小的数组，用数组列表（array list）

数组初始化以及匿名数组

对于数组初始化，常规方法是：

int[] primes = {2, 3, 5, 7, 11, 13};

这样就创建了一个数组变量（或者说指针），并分配一个数组空间。

还有另一种方法，用已有的变量，重新指向另一个数组空间：

primes = new int[] {17, 19, 23, 29};
//其中 new int[] {17, 19, 23, 29}为匿名数组

此方法，先创建一个匿名数组空间，再让已有的变量primes指向该数组，对于为释放的原数组空间无需多虑，虚拟机的GC会自动将其空间释放。

Java甚至允许数组长度为0，new int[0]，如果一个方法的结果为空，那么可以返回这个。

数组拷贝

同样用array a = array b的方式拷贝，只是，对于C++是值拷贝，而对于Java则是引用，两者指向同一内存空间。

Java如果要实现值拷贝可以用：

int[] copiedArr = Arrays.copyOf(Arr, Arr.length) //值拷贝

int[] copiedArr = Arrays.copyOf(Arr, 2*Arr.length)
//第二个参数控制长度，这里除了拷贝还扩展了空间

int[] a = new int[100]; //java

不同于C++的：

int a[100]; //C++

而是类似于C++的：

int* a = new int[100]; //C++

有就是相当于动态分配在堆（heap）上的数组指针。且Java没有指针运算，因此，不能用 a+1来指代下一个元素。

命令行参数

对于C++，有两个命令行参数表示长度和参数，而Java只包括String[] args 需要长度时用args.length。

此外，Java第一个参数与C++的不同，Java中的args[0]等同于C++中的argv[1]。

数组排序

import java.util.*  //Array在util中

// some codes

int[] a = new int[10000];
// do something
Array.sort(a); //排序

sort方法是用优化的快速排序算法。快速排序算法对于大多数数据集合而言都效率较高。

其他排序算法在后续章节介绍。

排序测试首先得生成随机数，用如下方法：

int r = (int) (Math.random() * n); //产生 0 ~ n-1 之间的随机数
//random() 范围为 [0, 1)

多维数组

和C++类似，构建方式包括：

double[][] a = new double[M][N];

double[][] b = {
    {1, 2, 3, 5, 6},
    {3, 5, 7, 8, 7},
    {2, 5, 6, 3, 6}
};

需要注意的是foreach处理多维数组的格式，类似于：

for(int[] row : arr)
    for(int value : row)
        //do something

快速打印数组

System.out.println( Array.toString(a) ); //针对一维数组
System.out.println( Array.deepToString(a) ); //针对多维数组

不规则数组

Java的数组看似与其他语言相似，但实际上Java没有真正的多维数组，多维数组是数组的数组。换句话说，多维数组中，一个维度里的每个元素存放着一整个数组的起始地址（引用一个数组）。这样做的好处是：

数组行交换极为高效
方便构造不规则数组

不规则数组的构造方法：

int[][] odds = new int[NMAX][]; //首先需要确定1维行数

//接下来为每行分配数组
for(int i = 0; i < NMAX; i++)
    odds[i] = new int[i + 1];    // 此处构造一个三角形数组

-----EOF-----

Categories: java Tags: Java

Java学习 第3章 基础

前言

搭建环境

Java基础

注释

数据类型

4个整型

整型常数

2个浮点数

浮点常数

1个char类型

1个boolean类型

与C++的比较

（1） 大小确定

（2） 二进制数

（3） 无unsigned类型

（4） 无指针

变量

常量

运算符

自增自减运算

关系运算与boolean运算

位运算

数学计算

数值类型之间的转换

强制类型转换

括号与运算优先级

枚举

字符串

子串

拼接

不可变的字符串

检测是否相等

空串与Null串

代码点与代码单元

字符串API

构建字符串

输入输出

读取输入

格式化输出

文件输入输出

控制流程

与C++的比较

块作用域

if-else while for循环

switch

中断控制

大数值

数组

数组初始化以及匿名数组

数组拷贝

命令行参数

数组排序

多维数组

快速打印数组

不规则数组

Java学习第3章基础

（1）大小确定

（2）二进制数

（3）无unsigned类型

（4）无指针