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第二讲Java语言基础 任何程序设计语言 都是由语言规范和一系列开发库组成的 如标准C 除了语言规范外 还有很多函数库 MSVisualC 更是提供了庞大的APIs和MFC Java语言也不例外 也是由Java语言规范和Java开发包组成的 学习任何程序设计语言 都是要从这两方面着手 尤其是要能够熟练地使用后者 1 Java语言基本元素2 Java数据类型3 Java语言结构4 Java控制语句5 Java类定义规范6 Java数组7 Java开发类库组成 主要内容 语言规范 开发类包 标识符 Identifier 保留字 ReservedWord 1 Java语言基本元素 程序员对程序中的各个元素加以命名时使用的命名记号称为标识符 identifier 包括 类名 变量名 常量名 方法名 Java语言中 标识符是以字母 下划线 美元符 开始的一个字符序列 后面可以跟字母 下划线 美元符 数字 合法的标识符identifieruserNameUser Name sys value change非法的标识符2mailroom class 1 Java语言基本元素 标识符 具有专门的意义和用途 不能当作一般的标识符使用 这些标识符称为保留字 reservedword abstractbreakbytebooleancatchcaseclasscharcontinuedefaultdoubledoelseextendsfalsefinalfloatforfinallyifimportimplementsintinterfaceinstanceoflonglengthnativenewnullpackageprivateprotectedpublicfinalreturnswitchsynchronizedshortstaticsupertrytruethisthrowthrowsthreadsafetransientvoidwhile 1 Java语言基本元素 保留字 数据和返回值类型 int void return 包 类 成员 接口 package class interface访问控制 public private protected循环及循环控制 if switch break例外处理 throw try finally保留词 无含义但不能使用 goto const 1 Java语言基本元素 保留字 基本分类 在Java中 true false和null都是小写的 区别于C 中大写的TRUE FALSE和NULL 所有的数据类型所占用的字节数都是固定的 并且和实现无关的 因此在Java中没有sizeof操作符 不必死记这些关键词 当理解每个关键词的含义后 自然就记住了所有的关键词 1 Java语言基本元素 保留字 注意事项 2 Java数据类型 常量 Constant 变量 Variable 数据类型 DataType 基本数据类型 PrimaryDataTypes 复合数据类型 CompositeDataTypes Java中的常量值是用文字串表示的 它区分为不同的类型 如整型常量123 实型常量1 23 字符常量 a 布尔常量true false以及字符串常量 Thisisaconstantstring 与C C 不同 Java中不能通过 define命令把一个标识符定义为常量 而是用关键字final来定义 其定义格式为 finalTypevarName value varName value finalintglobalAccount 100 nationalAccount 50 finaldoublePI 3 14159 2 Java数据类型 常量 程序中的基本存储单元 其定义包括变量名 变量类型和作用域几个部分 定义格式为 TypevarName value varName value intn 3 n1 4 Java中变量的缺省初值都是确定的 布尔变量的初值为 false整数变量的初值为 0浮点数变量的初值为 0 0引用 复合 变量的初值为 null在方法实现中定义的变量必须显式的初始化 变量的作用域指可访问变量的一段代码 在程序中不同的地方声明的变量具有不同的作用域 局部变量 类变量 方法参数 例外处理参数 在一定的作用域内 变量名必须唯一 2 Java数据类型 变量 2 Java数据类型 数据类型 基本数据类型 复合数据类型 所有基本类型所占的位数都是确定的 并不因操作系统的不同而不同 所有基本类型的关键词都是小写的 数据类型所占位数数的范围char160 65535byte8 27 27 1short16 215 215 1int32 231 231 1long64 263 263 1float323 4e 038 3 4e 038double641 7e 308 1 7e 308 2 Java数据类型 基本数据类型 布尔型数据只有两个值true和false 且它们不对应于任何整数值布尔型变量的定义如 booleanb true 布尔型数据只能参与逻辑关系运算 2 Java数据类型 基本数据类型 布尔类型 boolean 字符型数据代表16位的Unicode字符字符常量是用单引号括起来的一个字符 a B n u0030 字符型数据的取值范围为0 65535或者说 u0000 uFFFF u0000为缺省值示例charc1 缺省值为0charc2 0 赋初值为字符 0 charc3 32 用整数赋初值为空格 2 Java数据类型 基本数据类型 字符类型 char 特殊字符的常量表示法 反斜线 Backslash 退格 Backspace b 回车 Carriagereturn r 进纸符 Formfeed f 制表符 Formfeed t 换行 Newline n 单引号 Singlequote 八进制数 0 377 DDD Unicode字符 uHHHH 2 Java数据类型 基本数据类型 字符类型 char 整型常量1 十进制整数如123 456 02 八进制整数以0开头 如0123表示十进制数83 011表示十进制数 9 3 十六进制整数以0 x或0X开头 如0 x123表示十进制数291 0X12表示十进制数 18 整型变量类型为byte short int或long byte在机器中占8位 short占16位 int占32位 long占64位 整型变量的定义如 intx 123 指定变量x为int型 且赋初值为123byteb 8 shorts 10 longy 123L longz 123l 2 Java数据类型 基本数据类型 整数类型 byte short int long 64位长整数以l或L结尾 12l 343L 0 xfffffffffL1L 32等于4294967296L1 32等于0没有以l或L结尾的数字 根据其实际值所属范围 可以被用作byte short 或int型整数以l或L结尾的数字 无论其实际值所属范围怎样 都被用作long型整数 2 Java数据类型 基本数据类型 整数类型 byte short int long 示例byteb1 缺省值为0byteb2 127 赋初值为127shorts1 short b1 b2 强制类型转换shorts2 short b1 123 强制类型转换intn b1 b2 不需要强制类型转换longl1 2343 不需要强制类型转换longl2 4294967296L 必须用L或l结尾longl3 65536 63356 乘法运算越界 l3为0longl4 65536L 63356 l4为4294967296L 2 Java数据类型 基本数据类型 整数类型 byte short int long 实型常量1 十进制数形式由数字和小数点组成 且必须有小数点 如0 123 123 123 123 02 科学计数法形式如 123e3或123E3 其中e或E之前必须有数字 且e或E后面的指数必须为整数 32位浮点数形式 0 23f 1 23E 4f 18F 2 Java数据类型 基本数据类型 浮点数类型 实型 float double 实型变量类型为float或double float在机器中占32位 double占64位 实型变量的定义如 doubled1 127 0 赋初值为127doubled2 127 赋初值为127floatf1 127 0f 必须在数字后加f或Ffloatf2 4 0e38f 错误 32位浮点数不能超过 3 4028234663852886e38floatf3 float d1 必须强制类型转换 2 Java数据类型 基本数据类型 浮点数类型 实型 float double publicclassAssign publicstaticvoidmain Stringargs intx y byteb 6 floatz 1 234f doublew 1 234 booleanflag true charc c A x 12 y 300 2 Java数据类型 基本数据类型 使用举例 自动类型转换整型 实型 字符型数据可以混合运算 运算中 不同类型的数据先转化为同一类型 然后进行运算 转换从低级到高级 低 高byte short char int long float double 操作数1类型操作数2类型转换后的类型byte short charintintbyte short char intlonglongbyte short char int longfloatfloatbyte short char int long floatdoubledouble 2 Java数据类型 基本数据类型 数据类型转换 数据类型转换必须满足如下规则 不能对boolean类型进行类型转换 不能把对象类型转换成不相关类的对象 在把容量大的类型转换为容量小的类型时必须使用强制类型转换 转换过程中可能导致溢出或损失精度inti 8 byteb byte i byte 255 1 byte 0 x5634 0 x34浮点数到整数的转换是通过舍弃小数得到 而不是四舍五入 int 23 7 23 int 45 89f 45 2 Java数据类型 基本数据类型 数据类型转换 在Java中 引用 reference 指向一个对象在内存中的位置 本质上它是一种带有很强的完整性和安全性限制的指针 当你声明某个类 接口或数组类型的变量时 那个变量的值总是某个对象的引用或者是null 指针就是简单的地址而已 引用除了表示地址而外 还象被引用的数据对象的缩影 还提供其他信息 指针可以有 运算 引用不可以运算 引用型变量只支持有限的逻辑判断 相等判断 是否同一个对象的引用 theObject nullotherObject theObject类型判断 是否是每个类的实例 instanceoftheObjectinstanceofObject instanceofString 2 Java数据类型 复合 引用 数据类型 运算符 Operator 和表达式 Expression 注释 Comment 语句 Statement 代码段 CodeBlock 作用域 Scope 3 Java语言的结构 1 运算符算术运算符 关系运算符 赋值运算符 及其扩展赋值运算符如 等 条件运算符 3 Java语言的结构 运算符和表达式 其它分量运算符 下标运算符 实例运算符instanceof 内存分配运算符new 强制类型转换运算符 类型 方法调用运算符 由于数据类型的长度是确定的 所以没有长度运算符sizeof 3 Java语言的结构 运算符和表达式 2 表达式表达式是由操作数和运算符按一定的语法形式组成的符号序列 一个常量或一个变量名字是最简单的表达式 其值即该常量或变量的值 表达式的值还可以用作其他运算的操作数 形成更复杂的表达式 例 xnum1 num2a b c d3 14x y z x y z 3 Java语言的结构 运算符和表达式 3 运算符的优先次序1 9 2 instanceof10 3 new type 11 4 12 5 13 6 3 Java语言的结构 运算符和表达式 举例 单行注释 简单的解释语句含义 多行注释 用来说明更多的内容 包括算法等 Java文档注释 可以通过javadoc生 成类和接口的HTML格式的帮助文档 这种注释有其特殊的格式 参见相关文档 3 Java语言的结构 注释 一个由分号 结尾的单一命令是一条语句 Statement 一条语句一般是一行代码 但也可以占多行代码 inta 1 变量定义及初始化语句用大括号 围起来的多条语句构成一个代码段 Codeblock 同时代码段也大括号前的一些修饰性描述 classAclass for inti 0 i 1 i 3 Java语言的结构 语句和代码段 作用域 Scope 决定了变量可使用的范围全局变量 Globalvariables 变量可以在整个类中被访问 局部变量 Localvariables 变量只能在定义其的代码段中被访问 作用域规则 在一个代码段中定义的变量只能在该代码段或者该代码段的子代码段中可见 使用局部变量比使用全局变量更安全 3 Java语言的结构 作用域 classScoping intx 0 voidmethod1 inty y x OK method1可以访问y voidmethod2 intz 1 z y Error y在method2的作用域之外定义 3 Java语言的结构 作用域 4 Java控制语句 分支语句 if else switch循环语句 while do while for与程序转移有关的其它语句 break continue return例外处理语句 try catch finally throw if boolean expression1 statements1 elseif boolean expression2 statements2 else statementsN 4 Java控制语句 条件语句if else 布尔表达式boolean expression是任意一个返回布尔数据类型的表达式 而且必须是 比C或C 要严格 与C或C 一样 每个单一语句后面都要有分号 为了增强程序的可读性 应将if或else后的语句用 括起来 else子句是任选的 不能单独作为语句使用 它必须和if语句配对使用 并且总是与离它最近的if配对 inti1 123 inti2 456 if i1 i2 System out println Thebiggeroneis i1 else System out println Thebiggeroneis i2 4 Java控制语句 条件语句if else switch expression casevalue1 statements1 break casevalueN statementsN break default defaultStatements 4 Java控制语句 多分支语句switch 表达式expression的返回值类型必须是这几种类型之一 int byte char short case子句中的值valueI必须是常量 而且所有case子句中的值应是不同的 default子句是任选的 break语句用来在执行完一个case分支后 使程序跳出switch语句 即终止switch语句的执行 如果某个case分支后没有break语句 程序将不再做比较而执行下一个分支 switch语句的功能可以用if else语句来实现 但某些情况下 使用switch语句更简炼 4 Java控制语句 多分支语句switch inta 100 intb 20 intc charoper switch oper case c a b break case c a b break default c a b break 4 Java控制语句 多分支语句switch 循环语句while 当型循环 initialization 初始化条件while termination 循环条件body 循环体 iteration 迭代 变更循环条件 当表达式termination为true时 执行 中的语句 否则终止循环 4 Java控制语句 循环语句while 当型循环 循环语句do while 直到型循环 initialization 初始化条件do body 循环体 iteration 迭代 变更循环条件 while termination 循环条件首先执行一遍 中的语句 当表达式termination为true时 继续执行 中的语句 否则终止循环 4 Java控制语句 循环语句do while 直到型循环 循环语句for 另一种当型循环 for initialization termination iteration body 循环体 initialization 初始化条件termination 循环条件iteration 迭代 变更循环条件 4 Java控制语句 循环语句for 另一种当型循环 for语句执行时 首先执行初始化操作 然后判断终止条件是否满足 如果满足 则执行循环体中的语句 最后执行迭代部分 完成一次循环后 重新判断终止条件 初始化 终止以及迭代部分都可以为空语句 但分号不能省 三者均为空的时候 相当于一个无限循环 在初始化部分和迭代部分可以使用逗号语句 来进行多个操作 逗号语句是用逗号分隔的语句序列 for inti 0 intj 10 i j i j 4 Java控制语句 循环语句for 另一种当型循环 intn 1 sum 0 while n 10 sum sum n n intn 10 sum 0 do sum n n while n 0 intsum 0 for inti 1 i 10 i sum i while循环 do while循环 for循环 4 Java控制语句 循环语句 在switch语中 break语句用来终止switch语句的执行 使程序从整个switch语句后的第一条语句开始执行 在循环语句中 break用于终止并跳出循环 从紧跟着循环体代码段后的语句执行 在Java中 可以为每个代码块加一个标号 一个代码块通常是用大括号 括起来的一段代码 加标号的格式为 BlockLabel codeBlock break语句的第二种使用情况就是跳出它所指定的块 并从紧跟该块后的第一条语句处执行 BlockLabel codeBlock breakBlockLabel codeBlock 4 Java控制语句 程序转移相关语句break a 标记代码块a b 标记代码块b c 标记代码块c breakb 这段语句将不执行 代码块c结束 这段语句也不执行 代码块b结束 从这段语句开始执行 代码块a结束 4 Java控制语句 程序转移相关语句break continue语句用来结束本次循环 跳过循环体中下面尚未执行的语句 接着进行终止条件的判断 以决定是否继续循环 对于for语句 在进行终止条件的判断前 还要先执行迭代语句 它的格式为 continue 也可以用continue跳转到括号指明的外层循环中 这时的格式为continueouterLable 4 Java控制语句 程序转移相关语句continue outer for inti 0 i 10 i 外层循环 inner for intj 0 j 10 j 内层循环 if i j continueouter 内层循环结束 外层循环结束 for inti 0 i 10 i if i 5 continue 4 Java控制语句 程序转移相关语句continue return语句从当前方法中退出 返回到调用该方法的语句处 并从紧跟该语句的下一条语句继续程序的执行 返回语句有两种格式 returnexpression 当方法需要返回某种类型数据时return 当方法的返回类型为void时单独一条return语句放在方法中间时 会产生编译错误 因为其后的语句将不会执行到 若真需要退出方法 可以通过将return语句嵌入某些语句 如if else 来使程序在未执行完方法中所有语句时退出 4 Java控制语句 程序转移相关语句return 在进行程序设计时 错误的产生是不可避免得 如何处理错误 把错误交给谁去处理 程序又该如何从错误中恢复 这是任何程序设计语言都必须面对和解决的问题 Java语言中是通过例外 Exception 来处理错误的 我们将在第六讲中详细介绍例外及其处理 4 Java控制语句 例外处理语句try catch finally throw 5 Java类定义规范 Java是一种面向对象的程序设计语言 具备面向对象技术的基本属性 类是Java中体现面相对象特征的主要内容 它是Java中的一种重要数据类型 是组成Java程序的基本要素 我们将在下一节课中详细介绍类的定义以及与之相关的对象 包 接口等概念 6 Java数组 在Java语言中 数组是一种最简单的复合数据类型 引用数据类型 数组是有序数据的集合 数组中的每个元素具有相同的数据类型 可以用一个统一的数组名和下标来唯一地确定数组中的元素 数组有一维数组和多维数组 我们将在后面的课程中介绍 多数编程语言都有预选编译好的类库以支持各种特定的功能在Java中 类库以包 package 的形式提供不同版本的Java提供不同的包 以面向特定的应用Java2平台包括标准版 J2SE 企业版 J2EE 和微缩版 J2ME 三个版本 7 Java开发类库组成 StandardEditionJ2SE包含那些构成Java语言核心 标准版 的类 数据库连接 接口定义 输入 输出 网络编程EnterpriseEditionJ2EE包含J2SE中的类 并且还包 企业版 含用于开发企业级应用的类 EJB servlet JSP XML 事务控制MicroEditionJ2ME包含J2SE中一部分类 用于 微缩版 消费类电子产品的软件开发 呼机 智能卡 手机 PDA 机顶盒 7 Java开发类库组成 Java2的三个版本 Java提供了丰富的标准类来帮助程序设计者更方便快捷地编写程序 这些标准类组成了类包 主要有 java util 除了java lang之外 其余类包都不是java语言所必须的 7 Java开发类库组成 J2SE的类包 Languagejava lang构成Java语言核心的类Object Math String Number Exception System Runtime Utilitiesjava util提供实用的数据结构Vector Stack Hashtable Colloection List Set Map I Ojava io提供多种类型的输出 输出InputStream OutputStream Reader Writer RandomAccessFile File Textjava text文本 日期 数字 消息的本地化支持NumberFormat DateFormat andCollator Mathjava math提供任意精度的整数和浮点数运算AWTjava awt用户接口设计和事件处理Swingjavax swing提供全Java的 在任何平台上表现都相同的轻量级构件 7 Java开发类库组成 J2SE的类包 Javaxjavax对Java语言的扩展Appletjava applet用于创建Applet的类Beansjava beans用于开发JavaBeans的类Reflectionjava lang reflect用于动态获取类信息的类SQLjava sql提供对数据库中数据的访问和处理Connection ResultSet Statement RMIjava rmi支持分布式编程Networking支持开发网络应用的类Socket URL URLConnection Securityjava security支持访问控制和信息安全的类用于访问控制 防止非信任代码执行关键操作认证相关的类 实现了消息摘要和数字签名与数字认证等 7 Java开发类库组成 J2SE的类包 1 java lang本类包中包含了各种定义java语言时必须的类 这些类能够以其他类不能使用的方式访问java的内部 任何java程序都将自动引入这个包 其中的类包括 Object类 java中最原始 最重要的类 每个java类都是它的子类 它实现了每个类都必须具有的基本方法 基本