Java基础知识复习

下面详细说明

一、Java语言基础知识，包括面向对象编程、语法特性等

0、什么是面向对象编程？

（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种编程思想和方法，它将程序中的数据和操作数据的行为封装在一起，形成一个称为对象的实体。Java是一种基于OOP思想的编程语言，它的面向对象编程的原理和概念主要包括以下几个方面：

①类和对象：Java中一切皆为对象，每个对象都是某个类的实例。类是对象的模板，定义了对象的属性和行为。对象是类的具体实例，可以通过new关键字来创建对象。

②封装：封装是指将数据和对数据的操作封装在类中，对外部隐藏内部实现细节，只提供公共的方法（也称为接口）来访问和操作数据。封装可以提高代码的安全性和可维护性。

③继承：继承是指一个类可以继承另一个类的属性和方法。被继承的类称为父类或基类，继承的类称为子类或派生类。子类可以继承父类的非私有属性和方法，并可以扩展或重写父类的方法。

④多态：多态是指同一种行为具有多种不同的表现形式。在Java中，多态可以通过继承和接口实现。通过父类引用指向子类对象，可以实现对同一类对象的不同操作。（可以这样理解：指一个对象可以根据当前的上下文环境而表现出多种不同的形态。具体来说，多态性可以分为编译时多态和运行时多态）在编译时，编译器会根据方法的参数列表来确定具体调用哪个方法。运行时多态是通过方法的重写（覆盖）和父子类之间的继承关系来实现的。在运行时，根据对象的实际类型确定调用哪个方法。即使使用父类的引用指向子类的对象，在调用方法时也会根据对象的实际类型来确定调用哪个方法。这就是所谓的动态绑定。多态的好处是可以提高代码的灵活性和可扩展性。

⑤抽象：抽象是指将类的通用属性和行为提取出来形成抽象类或接口。抽象类不能被实例化，它只能被继承。接口是一种特殊的抽象类，它只包含抽象方法和常量，可以被类实现。

⑥封装、继承和多态是OOP的三大基本特性，它们共同构成了Java的面向对象编程模型。封装提供了数据和行为的隐藏和封装，继承提供了代码的重用和扩展，多态提供了灵活的接口和行为的变化。

1、基本语法：

Java是一种面向对象的编程语言，它使用类（Class）和对象（Object）的概念来组织代码。在Java中，所有代码都必须包含在一个类中。一个Java程序由多个类组成，其中必须有一个主类（Main Class），程序的入口点是主类的main方法

• Java语法特性：- 关键字（Keywords）：Java有一组保留的关键字，如class, public, void, new等，它们有特定的用途。- 数据类型（Data Types）：Java是一种强类型语言，每个变量都必须有一个明确的类型。Java支持的数据类型有基本数据类型（如int, char, double等）、引用类型（如类、接口、数组等）和用户自定义类型。- 变量（Variables）：变量是存储数据的容器。在Java中，变量必须先声明后使用。- 控制结构（Control Structures）：Java支持条件语句（如if-else）、循环语句（如for, while, do-while）和选择语句（如switch）。- 函数和方法（Functions and Methods）：函数是执行特定任务的代码块，而方法是类中定义的函数。方法可以有参数，可以有返回值，也可以没有。- 数组（Arrays）：数组是一种可以存储固定数量相同类型元素的数据结构。- 异常处理（Exception Handling）：Java提供了异常处理机制，用于处理程序运行过程中可能出现的错误或异常情况。- 包（Packages）：包用于将相关的类和接口组织在一起。- 接口（Interfaces）：接口是一种完全抽象的类，它定义了一组方法，但没有实现这些方法。- 反射（Reflection）：反射是Java的一种特性，它允许程序在运行时检查和操作类、接口、字段和方法等元数据信息

2、变量和数据类型：

Java是一种强类型语言，这意味着变量在声明时必须指定其类型。Java的变量必须先声明后使用。Java支持多种数据类型，包括基本数据类型【有8种基本数据类型，包括整型（byte、short、int、long）、浮点型（float、double）、布尔型（boolean）、字符型（char）以及引用数据类型（如字符串）】和引用数据类型包括类（class）、接口（interface）、数组（array）等。

1. 类（class）：类是Java中最基本的引用数据类型。它是一种用于创建对象的蓝图或模板。类是由属性（成员变量）和方法（成员函数）组成的，用于描述对象的状态和行为。
2. 接口（interface）：接口是一种约定，用于定义类应该实现的方法。接口中只包含方法的声明，而没有方法的具体实现。类通过实现接口来达到遵循一组规则的目的。
3. 数组（array）：数组是一种容器，用于存储相同类型的多个元素。数组在内存中是一个连续的存储空间，可以通过索引来访问其中的元素。数组的长度是固定的，无法动态改变。

3、运算符和表达式：

Java支持多种运算符，包括算术运算符（如+、-、*、/等）、关系运算符（如==、!=、>、<等）和逻辑运算符（如&&、||、!等）。表达式是运算符和操作数的组合，用于计算并返回一个值。

4、控制结构：

Java支持多种控制结构，包括条件语句（if-else、switch）、循环语句（for、while、do-while）和跳转语句（break、continue、return）。如：if语句、switch语句、for循环、while循环和do-while循环等。这些控制结构用于控制程序的流程。

5、函数和方法：

Java中的函数和方法用于执行特定的任务。方法用于封装可重复执行的代码块，是类中的函数，而函数是一段独立的代码块。方法可以有参数和返回值，而函数通常没有返回值。

6、类和对象：

Java是一种面向对象的编程语言，它使用类（Class）和对象（Object）的概念来组织代码。类是对象的蓝图或模板，而对象是类的实例。每个对象都有其自己的属性和方法。

7、继承和接口：

继承是面向对象编程的重要概念之一。在Java中，一个类可以从另一个类继承属性和方法。接口是一种特殊的类，它定义了一组方法，但没有实现这些方法。一个类可以实现多个接口。

8、异常处理：

Java的异常处理机制用于处理程序中的错误和异常情况。当程序中发生错误或异常情况时，会抛出一个异常对象，然后通过try-catch语句来捕获和处理异常。

二、Java核心类库和异常处理机制

1、Java核心类库

Java核心类库是Java标准库的一部分，它提供了许多基本的类和接口，用于实现各种常见的编程任务。如：常见常用的类：

Math类：提供数学函数，如三角函数、指数函数、对数函数、最大/最小值。

String类：提供字符串处理函数，如字符串连接、分离、替换、截取、大小写转换等。

StringBuilder/StringBuffer类：提供可变字符串的操作，如字符串的添加、删除、替换等。

Arrays类：提供数组的排序、二分查找、比较、拷贝等操作。

Collection/List/Set类：提供集合的操作，如添加、删除、遍历等。

Map类：提供键值对的操作，如添加、删除、遍历、按键或值排序等。

Date类：提供日期和时间的操作，如获取当前时间、日期比较、格式化输出等。

File类：提供文件和目录的操作，如创建、删除、重命名、遍历等。

Random类：提供随机数的生成。

System类：提供访问系统属性、标准输入输出流、程序退出等操作。

以下是Java核心类库的一些主要部分：

1. java.lang包：这是Java核心类库中最重要的包之一，它包含了Java语言的核心类和接口。例如，Object类是所有类的基类，String类是用于处理字符串的类，System类提供了与系统相关的功能，如输入/输出和时间管理等。
2. java.util包：这个包包含了许多实用的工具类和集合类，如ArrayList、HashMap、HashSet等。这些类提供了对集合对象的操作和管理功能。
3. java.io包：这个包提供了与输入/输出相关的类和接口，如FileInputStream、FileOutputStream、BufferedReader等。它们用于读取和写入文件、网络连接等。
4. java.net包：这个包提供了与网络编程相关的类和接口，如URL、Socket、ServerSocket等。它们用于实现网络通信和远程过程调用等功能。
5. java.sql包：这个包提供了与数据库相关的类和接口，如Connection、Statement、ResultSet等。它们用于与关系型数据库进行交互，执行SQL查询和更新操作。
6. java.awt包：这个包提供了与图形用户界面（GUI）相关的类和接口，如JFrame、JButton、JLabel等。它们用于创建窗口、按钮、文本框等GUI元素。
7. javax.swing包：这个包是Java Swing框架的一部分，提供了更丰富的GUI组件和布局管理器。
8. java.text包：这个包提供了与文本处理相关的类和接口，如Collator、NumberFormat等。它们用于对文本进行排序、格式化等操作。
9. java.util.concurrent包：这个包提供了并发编程相关的类和接口，如ExecutorService、FutureTask等。它们用于实现多线程编程和并发控制。
10. java.security包：这个包提供了安全相关的类和接口，如加密、解密、签名等操作。它们用于保护数据的机密性和完整性。

以上只是Java核心类库的一部分，实际上Java标准库还包含许多其他包和类，涵盖了各个方面的基础功能。

2、Java异常处理机制

Java异常处理机制是Java编程语言中用于处理错误和异常的一种重要机制。在Java中，异常是一种特殊的对象，它包含了错误或异常的信息。当程序在运行过程中遇到错误或异常情况时，会抛出一个异常对象。下面我将详细介绍Java异常处理机制的几个主要部分：

1. 异常分类：Java中的异常分为两类：已检查异常（Checked Exception）和未检查异常（Unchecked Exception）。已检查异常是指在编译时就能确定的异常，例如文件找不到异常（FileNotFoundException）等。未检查异常是指运行时才能确定的异常，例如空指针异常（NullPointerException）等。
2. try-catch语句：try-catch语句是Java异常处理的基本结构。在try块中编写可能会抛出异常的代码，在catch块中编写处理异常的代码。当try块中的代码抛出异常时，程序会跳转到相应的catch块中执行处理代码。
3. finally块：finally块是可选的，它包含的代码无论是否发生异常都会被执行。通常用于释放资源或进行必要的清理操作。
4. throw语句：throw语句用于手动抛出一个异常对象。当程序中需要手动抛出异常时，可以使用throw语句来抛出异常对象。
5. throws子句：在方法签名中使用throws子句来声明该方法可能会抛出的异常类型。这样调用该方法的代码就需要处理这些异常或继续抛出这些异常。
6. try-with-resources语句：try-with-resources语句是Java 7引入的特性，用于自动管理资源并简化异常处理。它通过在try块中使用资源声明语句来自动关闭资源，并在发生异常时自动关闭资源。
7. 异常链：在Java中，当一个异常被抛出时，它可以包含一个链式的异常对象，表示异常的来源和传递路径。可以通过调用异常对象的getStackTrace()方法来获取完整的异常链信息。

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