Java 基础知识
Java SE
类型转换
表达式结果的类型=最高类型
byte,short,char -> int -> long -> float -> double
char -> int
byte,short,char直接转换为int类型
byte i = 1;
short j = 30;
byte i = 2 * i; // error
short k = i + j; // error
int k = i + j; // correct
只要参与运算,就会提升到int类型
byte i = 1;
byte j = (byte)2 * (byte)i; // error
byte j = (byte)(2 * i);
字符操作
char random_alpha = (char)('a' + rand.nextInt(25));
运算符
两个整数相除还是整数
int i = 5;
int j = 2;
float k = i / j; // k = 2
float k = (float)i / j; // k = 2.5
float k = 1.0 * i / j; // k = 2.5
赋值运算符带强制转换
double a = 10;
int b = 30;
a += b; // a = (double)(a + b)
- 假如
i和j都是byte类型,那么i += j与i = i + j结果不同 i += j中j没有参与运算,还是byte类型i = i + j中,i和j都参与了运算,提升到int类型,int->byte需要强制类型转换
&不管前面是否为false,全部statement都会执行;&&若遇到false,后面则不执行
分支控制
Switch
- 表达式类型只能是byte、short、int、char,JDK5支持枚举,JDK7支持String
long variable = 100;
switch(variable){
// error
}
- 标签
OUT:
for (int i = 0; i < 100; i++){
for (j = i; j < 100; j++){
if (j == 70){
continue OUT;
}
}
}
数组
- 静态初始化
int[] arr1 = new int(){1, 2, 3, 4};
int[] arr2 = {1, 2, 3, 4};
int arr3[] = new int(){1, 2, 3, 4};
- 动态初始化
int[] arr_dynamic = new int[10];
-
内存映像
- 栈空间中,数组变量名对应数组头元素存储地址:
arr_dynamic->[I@119d7047 - 堆空间中,数组内的一个个元素依次存储:
[I@119d7047开始 0, 1, 2…
- 栈空间中,数组变量名对应数组头元素存储地址:
-
Java中,数组的长度是固定的,所以不能删除元素
- 创建新数组,跳过指定元素
- 把删除元素用特定字符替换
- 用列表 ArrayList
函数
重载
- 名字相同,形参不同
形参不同指:个数、类型、顺序
类
构造器
- 如果没有指定构造器,会自动生成
- 如果定义了有参数的构造器,默认构造器不会生成
- 子类的构造器都会默认调用父类构造器,并且这是必须的
public class Father{
private Father(){}
public Father(String name) {}
}
public class Son extends Father{
public Son(){
super("Java");
}
}
Public
- 一个代码文件中,只能有一个 public 的类,并且类名和文件名相同
// Object.java
public class Object {
String name;
int cost;
}
class Object_A{
}
Static
类中的成员变量or成员函数,分为类变量or实例变量和类函数or实例函数
- 类变量:有 static 修饰,所有类对象共享。
- 实例变量:无 static 修饰,属于每个对象。
- 类变量可以用:class.variable 访问(推荐),也可以用 object.variable 访问。
- 实例变量只能用 object.variable 访问。
- 工具类一般不允许实例化
public class Util{
private Util{}
public static void PostHttp(){
}
}
- 静态代码块可以在类加载的时候执行,只执行一次,
public class Util(){
public static int count;
static {
count = 1;
}
}
静态代码块 > 实例代码块 > 构造器
权限修饰符
- private: 本类
- 缺省: 本类、同一个 package 的类
- protected: 本类、同一个 package 的任意类,任意 package 的
- public: 所有类
继承
- 任何类都是 Object 类的子类
- Java 里面的类只能单继承
- 子类可以和父类有相同的成员变量,访问遵循就近原则,可以通过
super.variable访问父类成员。
方法重写
- 通过 Override 注解检查重写方法的格式
public class Son extends Father{
@Override
public void print(){}
}
- 重写方法访问权限必须大等于父类方法的权限
- 私有、静态方法不能被重写
多态
编译看左边,运行看右边多态指的是成员方法的多态,而不是成员变量
People p1 = Teacher();
假如People p1 = Teacher()那么p1.name是 People 的成员变量。
| 阶段 | 看哪里 | 决定什么 |
|---|---|---|
| 编译阶段 | 左边 | 能调用哪些方法(基于引用类型) |
| 运行阶段 | 右边 | 实际调用哪个方法(基于实际对象类型) |
Package
·
- 同一个 package 下的类可以直接访问
- 其他 package 下的类需要导入
import com.xilyfe.pkg.util.PostHttp;
int res = PostHttp();
- java.lang 下面的包不需要导入,其他需要
- 不同 package 下如果有相同的函数/类名,第二个开始调用需要路径
int res1 = PostHttp();
int res2 = com.xilyfe.pkg.http.PostHttp();
- 多态下不能使用子类独有的成员方法
解决方法:强制类型转换后,使用子类对象使用成员方法
People p1 = new Student();
p1.study(); // error
Student s1 = (Student)p1;
s1.study();
强制类型转换需要注意:只有子类和父类可以相互转化
public static void execute(People p){
if (p instanceof Student) p.study();
else if (p instanceof Teacher) p.teach();
}
Final
- final class - 不可被继承
- final function - 不可被重写
- final variable - 不可被修改
final 修饰的变量地址不能变,但是指向的对象可以变(例如final一个class,里面的成员变量可以改变)
抽象类
- 抽象类不一定有抽象方法,有抽象方法一定是抽象类
- 抽象类不能实例化,只能继承
- 继承了抽象类,必须实现全部抽象方法,否则他也得定义为抽象类
内部类
- 成员内部类
public class Outer{
private String name = "Outer";
private static int age = 90;
public class Inner{
private String name = "Inner";
private static int age = 80;
private void test(){
String name = "test";
System.out.println(name);
System.out.println(this.name);
System.out.println(Outer.this.name);
}
}
}
public static void main(){
// 方法1
Outer.Inner inn = new Outer.new Inner();
// 方法2
Outer out = new Outer();
Outer.Inner inn = out.new Inner();
}
JDK16之后,成员内部类才能定义静态成员变量
- 静态内部类
public class Outer{
private String name = "Outer";
private static int age = 90;
public class Inner{
private String name = "Inner";
private static int age = 80;
private static void test(){
String name = "test";
System.out.println(name);
System.out.println(this.name);
System.out.println(Outer.this.name);
// System.out.println(Outer.this.age);
}
}
}
public static void main(){
Outer.Inner inn = new Outer.Inner();
}
- 抽象内部类
abstract class Base{
public abstract void test();
}
public static void main(){
Base a = new Base(){
@Override
public void test(){
}
}
}
接口
- 所有成员变量都是常量 - 注意大写
- 所有成员函数都是抽象函数
- 无需声明 abstract 或者 final
实现
- 可以实现多个接口
- 必须实现接口中的全部函数,否则自己需要定义为抽象类
public class Imp implements A, B, C{}
高版本 JDK 还有其他的实现方式
- default
虽然不能实例化 Interface 调用 default 函数,但是可以在 Interface 的实现类中调用。
interface A {
default void function(){
// 可以有函数体
}
}
- private
用 private 修饰之后,接口实现也不能使用,主要用于 default 方法中。
public interface MyInterface {
// public default 方法
default void sayHello() {
greet("Hello");
}
default void sayHi() {
greet("Hi");
}
// private 方法只能被接口内部调用
private void greet(String message) {
System.out.println(message);
}
}
- static
interface A{
public static void function(){
// ...
}
}
A.function();
函数式接口
函数式接口在 Java 里指的是:只包含一个抽象方法的接口,它是 Lambda 表达式的基础。
- 只有一个抽象方法(可以有多个
default或static方法,但抽象的只能有一个) - 能用 Lambda 表达式 或 方法引用 来创建它的实例
@FunctionalInterface
interface MyPrinter {
void print(String msg); // 唯一抽象方法
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
// Lambda 实现
MyPrinter p = msg -> System.out.println(msg);
p.print("Hello Functional Interface!");
}
}
多继承
接口与函数不同,是可以多继承的
interface I1{}
interface I2{}
interface I3 extends I1, I2{}
继承了父类,又实现了接口,并且父类和几口有同名的默认方法,默认用父类的。一个类实现了多个接口,并且接口存在同名的默认方法,不冲突。
- 类优先级大于接口
class Parent {
public void hello() {
System.out.println("Hello from Parent");
}
}
interface MyInterface {
default void hello() {
System.out.println("Hello from Interface");
}
}
class Child extends Parent implements MyInterface {
// 不需要重写 hello 方法
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
new Child().hello(); // 输出:Hello from Parent
}
}
- 多个接口的默认方法冲突,实现类重写即可
interface a{
default void print(){
//...
}
}
interface b{
default void print(){
//...
}
}
class c implements a, b{
@Override
public void print(){
// 可以选择调用某一个接口的默认方法:
A.super.print(); // 或 B.super.print();
}
}
枚举
枚举是一种特殊的类第一行是枚举的类型后面任意都行,与 class 一致
public enum Sex{
MALE, FEMALE
}
switch (sex){
case Sex.MALE:
break;
case Sex.FEMALE:
break;
}
枚举如何实现的
public final class Sex extends Enum<Sex>{
public static final Sex MALE = new Sex();
public static final Sex FEMALE = new Sex();
private Sex(){}
public static Sex[] values(){}
public static Sex valueof(String){}
}
- 将每一个枚举类型都定义为一个实例化的类变量,这样外部就不用实例化就能使用
- 禁用构造函数,只能在内部实例化
抽象枚举类
假如枚举类中定义了抽象方法,那么它不能被实例化
public enum Animal{
Dog(){
@Override
public void sing(){
//...
}
},
Cat(){
@Override
public void sing(){
//...
}
}
public abstract void sing();
}
常用API
String
- 与 c++ 和 python 不同,字符串不能通过索引取指定位置元素
String name = "java";
System.out.println(name[0]); // error
char[] name_arr = name.toCharArray();
System.out.println(name_arr[0]); // correct
System.out.println(name.charAt(0)); // correct
- 不能用 == 判断字符串是否相同,因为 String 是一个对象,== 比较的是地址
String variable1 = "java";
String variable2 = "python";
System.out.println(variable1.equals(variable2));
- 字符串是不可变对象
- 对字符串进行合并操作,会在堆内存中创建新的对象,然后将变量指向它
- 用"“写出的字符串对象,都会存储到堆区的字符串常量池,相同内容只保留一份
String name_1 = "java";
char[] name_arr = {'j', 'a', 'v', 'a'};
String name_2 = new String(name_arr);
- 编译优化
String s1 = "ab";
String s2 = s1 + "c"; // 堆区创建2个对象
// -------------------------------------------
String s3 = "a" + "b" + "c"; // 堆区创建一个对象
Arrays
public static String toString(int arr[]);
public static <T>[] copyOfRange(<T>[] arr, int sta, int end); // [sta, end)
public static <T>[] copyOf(<T>[] arr, int length); // 超出补0
Arrays.setAll(arr, new IntToDoubleFunction() {
@Override
public double applyAsDouble(int value){
return prices[value] * 0.8;
}
});
public static <T>[] sort(<T>[] arr);
自定义排序规则
- 类实现 Comparable 接口
class Student implements Comparable{
public int age;
public double score;
public String name;
@Override
public int compareTo(Student o){
if (score > o.score) return 1;
else if (score < o.score) return -1;
return 0;
}
}
- 在 sort 方法内部,创建比较器接口的匿名内部类
Arrays.sort(students, new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student s1, Student s2){
return 0;
}
});
Object
Java 中所有类都继承自 Object 类,可以使用它的一些方法
toString
- 默认情况下,
Object.toString()返回的是类似com.xilyfe.java_1.Student@xxxxxx。 - 可以通过重写 Class 的
toString方法修改返回值。
public class Student {
@Override
public String toString(){
return "Student";
}
}
equals
Object.equals对比的是两个 Object 对象的地址- 可以重写来自定义比较规则
public class Student {
@Override
public boolean equals(const Student& stu){
if (this == stu) return true;
if (stu == null || getClass() != stu.getClass()) return false;
return Objects.equals(this.name, stu.name);
}
}
Objects.equals(a, b)和a.equals(b)的区别在于,前者会对 a 先进行非空判断避免报错。
clone
public class User implements Cloneable {
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
return super.clone();
}
}
实现 Cloneable 是一个标识,意味着这个类可以克隆
Object.clone默认是潜克隆,意味着它只是拷贝一个地址,如果变化了克隆的对象也会变。
要实现深克隆就需要对除了基本类型和字符串的其他对象之外创建新对象
public class User implements Cloneable {
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
User u2 = (User)super.clone();
u2.scores = us.scores.clone();
return u2;
}
}
StringBuilder
对字符串进行大量操作,使用 StringBuilder 而不是 String
String 每次操作字符串都会创建新的对象,而 StringBuilder 会在原对象上进行操作,效率高非常多
StringBuilder 和 StringBuffer 区别是后者是线程安全的。
StringJoiner
-
可以指定分隔符,前缀和后缀:
StringJoiner sj = new StringJoiner(delimiter, prefix, suffix) -
通过
sj.add()添加元素
BigDecimal
使用基本浮点类型操作浮点数存在局限性,没法处理类似
0.1+0.2=0.3,对于浮点数运算逐位计算更准确
double f1 = 0.1;
double f2 = 0.2;
// 方法1
BigDecimal bd1 = new BigDecimal(Double.toString(f1));
// 推荐方法
BigDecimal bd2 = BigDecimal.valueof(f1);
注意使用
new BigDecimal(String)而不是new BigDecimal(Double),后者还存在精度问题
BigDecimal bd1 = BigDecimal.valueof(0.1);
BigDecimal bd2 = BigDecimal.valueof(0.2);
BigDecimal bd3 = bd1.add(bd2);
BigDecimal bd4 = bd1.multiply(bd2);
BigDecimal bd5 = bd1.divide(bd2);
注意 BigDecimal 进行除法时候如果无法整除会报错,需要指定精度和舍入方式。
BigDeciaml bd6 = bd1.divide(bd2, 4, RoundingMode.HALF_UP);
时间管理
Date
// 获取当前日期
Date d = new Date();
// 获取毫秒数
long time = d.getTime();
// 毫米转日期
long t2 = time + 2 * 1000;
Date d2 = new Date(t2);
Date d3 = new Date();
d3.setTime(t2);
SimpleDateFormate
这个类的作用是方便格式化输出日期
Date d = new Date();
long time = d.getTime();
SimpleDateFormate sdf = new SimpleDateFormate("yyyy-mm-dd HH-mm-ss EEE a");
System.out.println(sdf.formate(d));
System.out.println(sdf.formate(time));
// 日期转Date
String dateStr = "2002-10-26 10-24-45"
SimpleDateFormate sdf2 = new SimpleDateFormate("yyyy-mm-dd HH-mm-ss");
Date d2 = sdf2.parse(dateStr);
Calendar
| 方法 | 说明 | |
|---|---|---|
| public static Calendar getInstance() | 获得日历单例 | |
| public int get(field) | 获得日历某个字段信息 | |
| public final Date getTime() | 获得Date对象 | |
| public long getTimeinMillis() | 获得毫秒数 | |
| public void set(field, value) | 修改某个字段 | |
| public void add(field, value) | 增加/减少某个字段 |
field 是 Calendar 提供的一个枚举类,例如
Calendar.MONTH
LocalDate
- 表示:只有日期(年、月、日),无时间信息。
- 常用方法:
import java.time.LocalDate;
LocalDate today = LocalDate.now(); // 当前日期
LocalDate birthday = LocalDate.of(2000, 5, 20); // 指定日期
LocalDate parsed = LocalDate.parse("2025-08-08"); // 字符串解析
LocalDate tomorrow = today.plusDays(1); // 加一天
LocalDate lastWeek = today.minusWeeks(1); // 减一周
int year = today.getYear(); // 获取年份
int dayOfMonth = today.getDayOfMonth(); // 获取日
LocalTime
- 表示:只有时间(时、分、秒、纳秒),无日期信息。
- 常用方法:
import java.time.LocalTime;
LocalTime now = LocalTime.now(); // 当前时间
LocalTime lunch = LocalTime.of(12, 30); // 指定时间
LocalTime parsed = LocalTime.parse("08:15:30"); // 字符串解析
LocalTime nextHour = now.plusHours(1); // 加一小时
int hour = now.getHour(); // 获取小时
int minute = now.getMinute(); // 获取分钟
LocalDateTime
- 表示:日期 + 时间,不包含时区信息
- 常用方法
import java.time.LocalDateTime;
LocalDateTime now = LocalDateTime.now(); // 当前日期时间
LocalDateTime meeting = LocalDateTime.of(2025, 8, 8, 14, 30); // 指定日期时间
LocalDateTime parsed = LocalDateTime.parse("2025-08-08T14:30:00");
LocalDateTime tomorrowSameTime = now.plusDays(1); // 加一天
LocalDate datePart = now.toLocalDate(); // 提取日期部分
LocalTime timePart = now.toLocalTime(); // 提取时间部分
它们都是 不可变对象,任何加减操作都会返回新的实例。
包装类
包装类就是把基本类型数据包装成对象
// 实例化
Integer a1 = Integer.valueof(1);
// 自动装箱
Integer a2 = 1;
// 自动拆箱
int a3 = a2;
// 泛型不支持基本类型,所以需要包装类
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(1);
int a4 = list.get(1);
字符串和数字的类型转换
Integer a = 12;
String rs1 = Integer.toString(a);
String rs2 = a.toString();
String rs3 = a + "";
String ageStr = "12";
Integer a1 = Integer.ParseInt(ageStr);
Integer a2 = Integer.valueof(ageStr);
String scoreStr = "12.5";
Float f1 = Float.ParseFloat(scoreFloat);
Float f2 = Float.valueof(scoreFloat);
设计模式
单例模式
- 懒汉式
public class Singleton{
private static instance = new Singleton();
private Singleton(){}
public GetInstance(){
return instance;
}
}
- 饿汉式
public class Singleton{
private static instance;
private Singleton(){}
public GetInstance(){
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
模板方法
public abstract class People{
public void func(){
// 重复任务1
this.todo();
// 重复任务2
}
public abstract void todo(){}
}
public class Student{
@Override
public void todo(){
// ...
}
}
泛型
泛型类
public class ArrayList<E> {
private object[] objs = new object[10];
private int size = 0;
private ArrayList();
public void add(E e){
objs[size++] = e;
}
public E get(int index){
return objs[index];
}
}
泛型方法
public static <E extends Car> go(ArrayList<E> car){
// ...
}
public static void go(ArrayList<? extends Car> car){
// ...
}
上限: extends 子类下限: super 父类
- 泛型擦除:泛型工作于编译阶段,当代码编译为 class 之后就不存在泛型了。
- 泛型不支持 Java 的基本类型:int, float等
Lambda
Lambda 表达式只能简化函数式接口的匿名内部类
public interface Singer{
public void sing();
}
Singer singer = () -> {
System.out.println("singer interface");
};
简化
- 可以不写类型
- 只有一个参数可以不加括号
方法引用
静态方法引用
public class compareByData {
public static int compareTo(Student o1, Student o2){
return o1.getAge() - o2.getAge();
}
}
// Arrays.sort(students, (o1, o2) -> compareByData.compareTo(o1, o2));
Arrays.sort(students, compareByData::compareTo);
要求是前后参数一致
实例方法引用
public class compareByData {
public int compareTo(Student o1, Student o2){
return o1.getAge() - o2.getAge();
}
}
compareByData cbd = new compareByData();
// Arrays.sort(students, (o1, o2) -> cbd.compareTo(o1, o2));
Arrays.sort(students, cbd::compareTo);
特定类型方法引用
String names[] = {"a", "b", "c"};
// Arrays.sort(names, (o1, o2) -> o1.compareToIgnore(o2));
Arrays.sort(names, String::compareToIgnore);
第一个参数需要是主调