第1章 Java基础知识

发布于：2023-01-19 ⋅ 阅读:(394) ⋅ 点赞:(0)
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第1章 Java基础知识

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正文开始 ----------

🧇今日内容

  • 编写HelloWorld程序
  • Java注释
  • Java关键字
  • 标识符
  • 常量
  • 变量
  • Java基本数据类型

🐧学习目标

  • 能够使用常见的DOS命令
  • 理解Java语言的跨平台实现原理
  • 理解JDK/JRE/JVM的组成和作用
  • 能够配置环境变量JAVA_HOME（会参照笔记配置）
  • 能够编写HelloWorld程序编译并执行
  • 会使用单行注释和多行注释
  • 能够辨识关键字
  • 理解标识符的含义
  • 理解Java中的基本数据类型分类
  • 能够理解常量的概念
  • 能够定义8种基本数据集类型的变量
  • 能够分清楚两种输出语句的区别

🤠第一章 Java概述

1.1 JavaSE课程体系介绍

JavaSE知识图解

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JavaSE知识模块介绍

  • 第一部分：计算机编程语言核心结构：数据类型、运算符、流程控制、数组、…
  • 第二部分：Java面向对象核心逻辑：类和对象、封装、继承、多态、抽象、接口、…
  • 第三部分：JavaSE核心高级应用：集合、I/O、多线程、网络编程、反射机制、…
  • 第四部分：Java新特性：Lambda表达式、函数式编程、新Date/Time API、接口的默认、静态和私有方法、…
  • 第五部分：MySQL/JDBC核心技术：SQL语句、数据库连接池、DBUtils、事务管理、批处理、…

1.2 Java语言跨平台原理

Java语言的特点

  • **完全面向对象：**Java语言支持封装、继承、多态，面向对象编程，让程序更好达到高内聚，低耦合的标准。
  • **支持分布式：**Java语言支持Internet应用的开发，在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、ServerSocket等。Java的RMI（远程方法激活）机制也是开发分布式应用的重要手段。
  • **健壮型：**Java的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是Java的明智选择。
  • **安全：**Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。如：安全防范机制（类ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查。
  • **跨平台性：**Java程序（后缀为java的文件）在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为class的文件），然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。

Java语言的跨平台原理

  • 跨平台：任何软件的运行，都必须要运行在操作系统之上，而我们用Java编写的软件可以运行在任何的操作系统上，这个特性称为Java语言的跨平台特性。该特性是由JVM实现的，我们编写的程序运行在JVM上，而JVM运行在操作系统上。
  • JVM（Java Virtual Machine ）：Java虚拟机，简称JVM，是运行所有Java程序的假想计算机，是Java程序的运行环境之一，也是Java 最具吸引力的特性之一。我们编写的Java代码，都运行在JVM 之上。

如图所示，Java的虚拟机本身是不具备跨平台功能的，每个操作系统下都有不同版本的虚拟机。

  • **JRE ** (Java Runtime Environment) ：是Java程序的运行时环境，包含JVM 和运行时所需要的核心类库。
  • JDK (Java Development Kit)：是Java程序开发工具包，包含JRE 和开发人员使用的工具。

我们想要运行一个已有的Java程序，那么只需安装JRE 即可。

我们想要开发一个全新的Java程序，那么必须安装JDK ，其内部包含JRE。

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1.2 常用DOS命令（了解）

什么是DOS

Java语言的初学者，学习一些DOS命令，会非常有帮助。DOS是一个早期的操作系统，现在已经被Windows系统取代，对于我们开发人员，目前需要在DOS中完成一些事情，因此就需要掌握一些必要的命令。

Dos： Disk Operating System 磁盘操作系统, 简单说一下windows的目录结构。

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进入DOS操作窗口

  • 按下Windows+R键，打开运行窗口，输入cmd回车，进入到DOS的操作窗口。

    运行窗口

  • 打开DOS命令行后，看到一个路径 C:\Users\... 就表示我们现在操作的磁盘是C盘的Users的final目录。

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常用命令

进入目录命令：cd

（1）回到根目录

cd /  或  cd \

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（2）切换到上一级

cd ..

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（3）当前盘的其他目录下

绝对路径：从根目录开始定位，例如：cd d:\test200\1 或者 cd d:/test200/1

相对路径：从当前目录开始定位，例如：…\…\…\test200\1 或者 …/…/…/test200/1

例如：现在在d:/test100/hello/a目录，要切换到d:/test200/1目录

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切换盘符命令

（1）直接盘符:

例如：要切换到D盘，直接d:

（2）使用cd命令

例如：要切换到E盘，可以使用cd /D e:

使用 /D 开关，除了改变驱动器的当前目录之外，还可改变当前驱动器。

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查看当前目录下有什么命令：dir

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新建目录命令：md (make directory)

//在当前目录下创建hello文件夹
md hello

//在当前目录下创建a,b,c三个文件夹
md a b c

//在e盘test200下创建ok200文件夹
md e:\a\ok200

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删除文件命令：del

//删除指定文件
del 文件名.扩展名
del 目标目录\文件名.扩展名

删除所有文件并询问
del *.*

删除所有文件不询问
del /Q *.*

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删除目录命令：rd（remove directory)

//删除空目录
rd 空目录名

//删除目录以及下面的子目录和文件，带询问
rd /S 非空目录名

//删除目录以及下面的子目录和文件，不带询问
rd /S/Q 非空目录名

注意：你在d:\test100\hello\a中，你不能删除test100、hello、a这几个目录

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清屏命令：cls

cls

退出命令：exit

exit

1.3 入门程序HelloWorld

1.3.1 HelloWorld案例

程序开发步骤说明

JDK安装完毕，可以开发我们第一个Java程序了。

Java程序开发三步骤：编写、编译、运行。

开发步骤

编写Java源程序

  1. 在E:\atmanman\day01_code 目录下新建文本文件，完整的文件名修改为HelloWorld.java，其中文件名为HelloWorld，后缀名必须为.java 。

  2. 用记事本或notepad++等文本编辑器打开

  3. 在文件中键入文本并保存，代码如下：

public class HelloWorld {
  	public static void main(String[] args) {
    	System.out.println("HelloWorld");
  	}
}

友情提示：

每个字母和符号必须与示例代码一模一样。

第一个HelloWord 源程序就编写完成了，但是这个文件是程序员编写的，JVM是看不懂的，也就不能运行，因此我们必须将编写好的Java源文件 编译成JVM可以看懂的字节码文件 ，也就是.class文件。

编译Java源文件

在DOS命令行中，进入E:\atmanman\day01_code目录，使用javac 命令进行编译。

命令：

javac Java源文件名.后缀名

举例：

javac HelloWorld.java

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编译成功后，命令行没有任何提示。打开``E:\atmanman\day01_codee目录，发现产生了一个新的文件 HelloWorld.class，该文件就是编译后的文件，是Java的可运行文件，称为字节码文件，有了字节码文件，就可以运行程序了。

Java源文件的编译工具javac.exe

运行Java程序

在DOS命令行中，进入Java源文件的目录，使用java 命令进行运行。

命令：

java 类名字

举例：

java HelloWorld

友情提示：

java HelloWord 不要写 不要写 不要写 .class

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Java字节码文件的运行工具：java.exe

1.8.2 HelloWorld案例常见错误

  • 单词拼写问题
  • 正确：class 错误：Class
  • 正确：String 错误：string
  • 正确：System 错误：system
  • 正确：main 错误：mian
  • Java语言是一门严格区分大小写的语言
  • 标点符号使用问题
  • 不能用中文符号，英文半角的标点符号（正确）
  • 括号问题，成对出现

1.8.3 Java程序的结构与格式

结构：

类{
    方法{
        语句;
    }
}

格式：

（1）每一级缩进一个Tab键

（2）{}的左半部分在行尾，右半部分单独一行，与和它成对的"{"的行首对齐

1.8.4 Java程序的入口

Java程序的入口是main方法

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

1.8.5 编写Java程序时应该注意的问题

1、字符编码问题

当cmd命令行窗口的字符编码与.java源文件的字符编码不一致，如何解决？

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解决方案一：

在Notepad++等编辑器中，修改源文件的字符编码

解决方案二：

在使用javac命令式，可以指定源文件的字符编码

javac -encoding utf-8 Review01.java

2、大小写问题

（1）源文件名：

不区分大小写，我们建议大家还是区分

（2）字节码文件名与类名

区分大小写

（3）代码中

区分大小写

3、源文件名与类名一致问题？

（1）源文件名是否必须与类名一致？public呢？

如果这个类不是public，那么源文件名可以和类名不一致。

如果这个类是public，那么要求源文件名必须与类名一致。

我们建议大家，不管是否是public，都与源文件名保持一致，而且一个源文件尽量只写一个类，目的是为了好维护。

（2）一个源文件中是否可以有多个类？public呢？

一个源文件中可以有多个类，编译后会生成多个.class字节码文件。

但是一个源文件只能有一个public的类。

（3）main必须在public的类中吗？

不是。

但是后面写代码时，基本上main习惯上都在public类中。

🦢第二章 变量与数据类型

2.1 注释（annotation）

  • 注释：就是对代码的解释和说明。其目的是让人们能够更加轻松地了解代码。为代码添加注释，是十分必须要的，它不影响程序的编译和运行。

  • Java中有单行注释、多行注释和文档注释

    • 单行注释以 //开头，以换行结束，格式如下：

      // 注释内容

    • 多行注释以 /*开头，以*/结束，格式如下：

      /*
	注释内容
 */

    • 文档注释以/**开头，以*/结束

      /**
	注释内容
 */

2.2 关键字（keyword）

关键字：是指在程序中，Java已经定义好的单词，具有特殊含义。

  • HelloWorld案例中，出现的关键字有 public 、class 、 static 、 void 等，这些单词已经被Java定义好
  • 关键字的特点：全部都是小写字母。
  • 关键字比较多，不需要死记硬背，学到哪里记到哪里即可。

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关键字一共50个，其中const和goto是保留字。

true,false,null看起来像关键字，但从技术角度，它们是特殊的布尔值和空值。

2.3 标识符( identifier)

简单的说，凡是程序员自己命名的部分都可以称为标识符。

即给类、变量、方法、包等命名的字符序列，称为标识符。

1、标识符的命名规则（必须遵守）

（1）Java的标识符只能使用26个英文字母大小写，0-9的数字，下划线_，美元符号$

（2）不能使用Java的关键字（包含保留字）和特殊值

（3）数字不能开头

（4）不能包含空格

（5）严格区分大小写

2、标识符的命名规范（遭受鄙视）

（1）见名知意

（2）类名、接口名等：每个单词的首字母都大写，形式：XxxYyyZzz，

例如：HelloWorld，String，System等

（3）变量、方法名等：从第二个单词开始首字母大写，其余字母小写，形式：xxxYyyZzz，

例如：age,name,bookName,main

（4）包名等：每一个单词都小写，单词之间使用点.分割，形式：xxx.yyy.zzz，

例如：java.lang

（5）常量名等：每一个单词都大写，单词之间使用下划线_分割，形式：XXX_YYY_ZZZ，

例如：MAX_VALUE,PI

2.4 初识数据类型(data type)

数据类型分类

Java的数据类型分为两大类：

  • 基本数据类型：包括 整数、浮点数、字符、布尔。
  • 引用数据类型：包括 类、数组、接口。

基本数据类型

四类八种基本数据类型：

Java中的默认类型：整数类型是int 、浮点类型是double 。

2.5 常量（constant）

  • 常量：在程序执行的过程中，其值不可以发生改变的量

  • 常量的分类：

    • 自定义常量：通过final关键字定义（后面在面向对象部分讲解）

    • 字面值常量：

      字面值常量 举例
      字符串常量 ”HelloWorld“
      整数常量 12，-23
      浮点常量 12.34
      字符常量 ‘a’，‘0’，‘我’
      布尔常量 true，false
      空常量 null 
      public class ConstantDemo {
	public static void main(String[] args) {
		//字符串常量
		System.out.println("HelloWorld");
		
		//整数常量
		System.out.println(12);
		System.out.println(-23);
		
		//小数常量
		System.out.println(12.34);
		
		//字符常量
		System.out.println('a');
		System.out.println('0');
        System.out.println('我');
		
		//布尔常量
		System.out.println(true);
		System.out.println(false);
	}
}

      注意事项：

      ​ 字符常量，单引号里面有且仅有一个字符

      ​ 空常量，不可以在输出语句中直接打印

2.6 变量（variable）

2.6.1 变量的概念

变量：在程序执行的过程中，其值可以发生改变的量

变量的作用：用来存储数据，代表内存的一块存储区域，这块内存中的值是可以改变的。

2.6.2 变量的三要素

1、数据类型

2、变量名

3、值

2.6.3 变量的使用应该注意什么？

1、先声明后使用

如果没有声明，会报“找不到符号”错误

2、在使用之前必须初始化

如果没有初始化，会报“未初始化”错误

3、变量有作用域

如果超过作用域，也会报“找不到符号”错误

4、在同一个作用域中不能重名

2.6.4 变量的声明和赋值、使用的语法格式？

1、变量的声明的语法格式：

数据类型  变量名;
例如：
int age;
String name;
double weight;
char gender;
boolean isMarry;

2、变量的赋值的语法格式：

变量名 = 值;
例如：
age = 18;
name = "古力娜扎"; //字符串的值必须用""
weight = 44.4;
gender = '女';//单字符的值必须使用''
isMarry = true;

3、变量的使用的语法格式：

通过变量名直接引用

例如：
(1)输出变量的值
System.out.println(age);
System.out.println(name);
System.out.println(weight);
System.out.println(gender);
System.out.println(isMarry);

(2)计算
age = age + 1;//年龄增加1岁

2.6.7 练习：定义所有基本数据类型的变量和字符串变量并输出

public class VariableDemo {
	public static void main(String[] args){
        // 定义字节型变量
        byte b = 100;
        System.out.println(b);
        // 定义短整型变量
        short s = 1000;
        System.out.println(s);
        // 定义整型变量
        int i = 123456;
        System.out.println(i);
        // 定义长整型变量
        long l = 12345678900L;
        System.out.println(l);
        // 定义单精度浮点型变量
        float f = 5.5F;
        System.out.println(f);
        // 定义双精度浮点型变量
        double d = 8.5;
        System.out.println(d);
        // 定义布尔型变量
        boolean bool = false;
        System.out.println(bool);
        // 定义字符型变量
        char c = 'A';
        System.out.println(c);
        
        // 定义字符串变量
        String s = "HelloWorld";
        System.out.println(s);
	}
}

long类型：如果赋值的常量整数超过int范围，那么需要在数字后面加L。

float类型：如果赋值为常量小数，那么需要在小数后面加F。

char类型：使用单引号’’

String类型：使用双引号""

2.7 两种常见的输出语句

  • 换行输出语句：输出内容，完毕后进行换行，格式如下：

    System.out.println(输出内容);

  • 直接输出语句：输出内容，完毕后不做任何处理，格式如下

    System.out.print(输出内容);

示例代码：

String name = "古力娜扎";
int age = 18;

对比如下两组代码：
System.out.println(name);
System.out.println(age);

System.out.print(name);
System.out.print(age);

对比如下两组代码：
System.out.print("姓名：" + name +",");//""中的内容会原样显示
System.out.println("年龄：" + age);//""中的内容会原样显示

System.out.print("name = " + name + ",");
System.out.println("age = " + age);

注意事项：

​ 换行输出语句，括号内可以什么都不写，只做换行处理

​ 直接输出语句，括号内什么都不写的话，编译报错

​ 如果()中有多项内容，那么必须使用 + 连接起来

​ 如果某些内容想要原样输出，就用"“引起来，而要输出变量中的内容，则不要把变量名用”"引起来

2.8 计算机如何存储数据

计算机世界中只有二进制。那么在计算机中存储和运算的所有数据都要转为二进制。包括数字、字符、图片、声音、视频等。

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2.8.1 进制（了解）

进制也就是进位计数制，是人为定义的带进位的计数方法 。

1、进制的分类

（1）十进制：
数字组成：0-9
进位规则：逢十进一

（2）二进制：
数字组成：0-1
进位规则：逢二进一

十进制的256，二进制：100000000，为了缩短二进制的表示，又要贴近二进制，在程序中引入八进制和十六进制

（3）八进制：很少使用
数字组成：0-7
进位规则：逢八进一

与二进制换算规则：每三位二进制是一位八进制值

（4）十六进制
数字组成：0-9，a-f
进位规则：逢十六进一

与二进制换算规则：每四位二进制是一位十六进制值

2、进制的换算

十进制 二进制 八进制 十六进制
0 0 0 0
1 1 1 1
2 10 2 2
3 11 3 3
4 100 4 4
5 101 5 5
6 110 6 6
7 111 7 7
8 1000 10 8
9 1001 11 9
10 1010 12 a或A
11 1011 13 b或B
12 1100 14 c或C
13 1101 15 d或D
14 1110 16 e或E
15 1111 17 f或F
16 10000 20 10

  • **十进制数据转成二进制数据：**使用除以2倒取余数的方式

  • 二进制数据转成十进制数据：

    从右边开始依次是2的0次，2的1次，2的2次。。。。

  • 二进制数据转八进制数据

    ​ 从右边开始，三位一组

  • 二进制数据转十六进制数据

    ​ 从右边开始，四位一组

3、在代码中如何表示四种进制的值

请分别用四种类型的进制来表示10，并输出它的结果：（了解）

（1）十进制：正常表示

System.out.println(10);

（2）二进制：0b或0B开头

System.out.println(0B10);

（3）八进制：0开头

System.out.println(010);

（4）十六进制：0x或0X开头

System.out.println(0X10);

2.8.2 计算机存储单位

  • **字节（Byte）：**是计算机信息技术用于计量存储容量的一种计量单位，一字节等于八位。

  • **位（bit）：**是数据存储的最小单位。也就是二进制。二进制数系统中，每个0或1就是一个位，叫做bit（比特），其中8 bit 就称为一个字节(Byte)。

  • 转换关系：

    • 8 bit = 1 Byte
    • 1024 Byte = 1 KB
    • 1024 KB = 1 MB
    • 1024 MB = 1 GB
    • 1024 GB = 1 TB

2.8.3 Java的基本数据类型的存储范围

1、整型系列

（1）byte：字节类型

  • 占内存：1个字节

  • 存储范围：-128~127

（2）short：短整型类型

  • 占内存：2个字节

  • 存储范围：-32768~32767

（3）int：整型

  • 占内存：4个字节

  • 存储范围：-2的31次方 ~ 2的31次方-1

（4）long：整型

  • 占内存：8个字节

  • 存储范围：-2的63次方 ~ 2的63次方-1

注意：如果要表示某个超过int范围的常量整数它是long类型，那么需要在数字后面加L

2、浮点型系列（小数）

（1）float：单精度浮点型

  • 占内存：4个字节

  • 精度：科学记数法的小数点后6~7位

注意：如果要表示某个常量小数是float类型，那么需要在数字后面加F或f，否则就是double类型

（2）double：双精度浮点型

  • 占内存：8个字节

  • 精度：科学记数法的小数点后15~16位

float f = 12.0F;//右边如果赋值小数常量值，那么必须加F或f

3、单字符类型：char

  • 占内存：2个字节

4、布尔类型

boolean：只能存储true或false

虽然计算机底层使用0和1表示false和true，但是在代码中不能给boolean类型的变量赋值0和1，只能赋值false和true

2.8.4 计算机如何存储数据

1、补码与符号位

计算机数据的存储使用二进制补码形式存储，并且最高位是符号位，1是负数，0是正数。

规定：正数的补码与反码、原码一样，称为三码合一；

​ 负数的补码与反码、原码不一样：

​ 负数的原码：把十进制转为二进制，然后最高位设置为1

​ 负数的反码：在原码的基础上，最高位不变，其余位取反（0变1,1变0）

​ 负数的补码：反码+1

例如：byte类型（1个字节，8位）

25 ==> 原码 0001 1001 ==> 反码 0001 1001 -->补码 0001 1001

-25 ==>原码 1001 1001 ==> 反码1110 0110 ==>补码 1110 0111

底层是用加法代替减法：-128==》-127-1==》-127+(-1)

​ -127- -1 ==> -127 + 1

2、一个字节可以存储的数据范围是多少？

（1）无符号：不考虑正负数

（2）有符号

1个字节：8位

0000 0001 ~ 0111 111 ==> 1~127

1000 0001 ~ 1111 1111 ==> -127 ~ -1

0000 0000 ==>0

1000 0000 ==> -128（特殊规定）

3、如何存储小数

  • 为什么float（4个字节）比long（8个字节）的存储范围大？

  • 为什么double（8个字节）比float（4个字节）精度范围大？

  • 为什么float和double不精确

因为float、double底层也是二进制，先把小数转为二进制，然后把二进制表示为科学记数法，然后只保存：

①符号位②指数位③尾数位

4、如何存储字符

  • Java中使用的字符集：Unicode字符集
编码表

在计算机的内部都是二进制的0、1数据，如何让计算机可以直接识别人类文字的问题呢？就产生出了编码表的概念。编码表 ：就是将人类的文字和一个十进制数进行对应起来组成一张表格。例如：

字符 数值
0 48
A 65
a 97

将所有的英文字母，数字，符号都和十进制进行了对应，因此产生了世界上第一张编码表ASCII（American Standard Code for Information Interchange 美国标准信息交换码）。

Unicode(统一码、万国码、单一码)是计算机科学领域里的一项业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。

字符常量的几种表示方式

（1）‘一个字符’

例如：‘A’，‘0’，‘尚’

（2）转义字符

\n：换行
\r：回车
\t：Tab键
\\：\
\"："
\'：'
\b：删除键Backspace

System.out.println('\\');
System.out.println("hello\tworld\njava");

（3）\u字符的Unicode编码值的十六进制型

例如：‘\u5c1a’代表’尚’

		char c = '\u5c1a';
		char c = '尚';
		String s = '尚';//错误的，哪怕是一个字符，也要使用双引号
		
		char c2 = '';//错误，单引号中有且只能有一个字符
		String s2 = "";//可以，双引号中可以没有其他字符，表示是空字符串

（4）直接给char类型变量赋值十进制的0~65535之间的Unicode编码值

例如：‘尚’ 的编码值是23578

​ 'a’的编码值是97

char c1 = 23578;
System.out.println(c1);//尚

char c2 = 97;
System.out.println(c2);//a

2.9 基本数据类型转换（Conversion）

在Java程序中，不同的基本数据类型的值经常需要进行相互转换。Java语言所提供的七种数值类型之间可以相互转换，基本数据类型转换有两种转换方式：自动类型转换和强制类型转换。

1、自动类型转换（隐式类型转换）

自动转换：

  • 将取值范围小的类型自动提升为取值范围大的类型 。

基本数据类型的转换规则

小结：通过上面案例我们可以得出数据类型的转换关系（取值范围从小到大），如图所示：

（1）当把存储范围小的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围大的变量时，

int i = 'A';//char自动升级为int
double d = 10;//int自动升级为double

byte b = 127; //右边的整数常量值必须在-128~127范围内
//byte bigB = 130;//错误，右边的整数常量值超过byte范围
long num = 1234567; //右边的整数常量值如果在int范围呢，编译和运行都可以通过，这里涉及到数据类型转换
long bigNum = 12345678912L;//右边的整数常量值如果超过int范围，必须加L，否则编译不通过

（2）当存储范围小的数据类型与存储范围大的数据类型一起混合运算时，会按照其中最大的类型运算

int i = 1;
byte b = 1;
double d = 1.0;

double sum = i + b + d;//混合运算，升级为double

（3）当byte,short,char数据类型进行算术运算时，按照int类型处理

byte b1 = 1;
byte b2 = 2;
byte b3 = b1 + b2;//编译报错，b1 + b2自动升级为int

char c1 = '0';
char c2 = 'A';
System.out.println(c1 + c2);//113

（4）boolean类型不参与

2、强制类型转换（显示类型转换）

将1.5 赋值到int 类型变量会发生什么？产生编译失败，肯定无法赋值。

int i = 3.14; // 错误

想要赋值成功，只有通过强制类型转换，将double 类型强制转换成int 类型才能赋值。

  • 强制类型转换：将取值范围大的类型强制转换成取值范围小的类型。

比较而言，自动转换是Java自动执行的，而强制转换需要我们自己手动执行。

转换格式：

数据类型 变量名 = （数据类型）被强转数据值；

（1）当把存储范围大的值（常量值、变量的值、表达式计算的结果值）赋值给了存储范围小的变量时，需要强制类型转换，提示：有风险，可能会损失精度或溢出

int i = (int)3.14;//强制类型转换，损失精度

double d = 1.2;
int num = (int)d;//损失精度

int i = 200;
byte b = (byte)i;//溢出

（2）boolean类型不参与

（3）当某个值想要提升数据类型时，也可以使用强制类型转换

int i = 1;
int j = 2;
double shang = (double)i/j;

提示：这个情况的强制类型转换是没有风险的。

3、特殊的数据类型转换

1、任意数据类型的数据与String类型进行“+”运算时，结果一定是String类型

System.out.println("" + 1 + 2);//12

2、但是String类型不能通过强制类型()转换，转为其他的类型

String str = "123";
int num = (int)str;//错误的
int num = Integer.parseInt(str);//后面才能讲到，借助包装类的方法才能转

4、练习

1、练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？
short s1 = 12;
short s2 = 8;
short s3 = s1 + s2;

2、练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？
short s1 = 12;
short s2 = 8;
byte s3 = (byte)(s1 + s2);

3、练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？
char c1 = '0';
char c2 = '1';
char c3 = c1 + c2;

4、练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？
char c1 = '0';
char c2 = '1';
System.out.println(c1 + c2);

5、练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？
int i = 4;
long j = 120; //因为右边120默认是int类型，int的值赋值给long类型是可以的，会自动类型转换，但是要求这个int值不能超过int的存储范围，如果超过int的存储范围必须加L.
double d = 34;
float f = 1.2;//因为右边1.2默认是double类型，double的值是不能直接赋值给float的，要么加F要么使用强制类型转换。

System.out.println(i + j + d + f);//最后是double

6、练习题：判断如下代码是否编译通过，如果能，结果是多少？
int i = 1;
int j = 2;
double d = i/j;
System.out.println(d);

🍖第三章 运算符

  • 运算符&表达式**

    • **运算符：**对常量或者变量进行操作的符号；
    • **表达式：**用运算符把常量或者变量连接起来符合java语法的式子就可以称为表达式。

  • 不同运算符连接的表达式体现的是不同类型的表达式。

  • 举例说明：

    • +：是运算符，并且是算术运算符（类比数学中的算术运算）。
    • a + b：是表达式，由于+是算术运算符，所以这个表达式叫算术表达式。

根据具体功能以及运算符语法的不同，Java运算符分为几类，下面就分别说明。

3.1 算数运算符

3.1.1 算术运算符介绍

算数运算符 作用 例子(a=11,b=2)
+ 加法运算，字符串连接运算 13=a+b;
- 减法运算 9=a-b;
* 乘法运算 22=a*b;
/ 除法运算，取整除结果 5=a/b;
% 取模运算，两个数字相除取余数 1=a%b;
++ 自增: 操作数的值增加1 a++或++a，a的值都为12
– 自减: 操作数的值减少1 a–或–a，a的值都为10

Java中，整数使用以上运算符，无论怎么计算，也不会得到小数。

public static void main(String[] args) {
  	int i = 123456;
  	System.out.println(i/1000*1000);//计算结果是123000
}

3.1.2 特别说明

1、+运算符

  • + 符号在遇到数字运算的时候，表示数学相加的意思。比如1+2的结果是3，相加含义；
  • + 符号在遇到字符串的时候，表示连接、拼接的含义。比如，“a”+"b"的结果是“ab”，连接含义。
public static void main(String[] args){
 	System.out.println("5+5="+5+5);//输出5+5=55
}

2、++与–运算符

  • ++ 运算，变量自己增长1。反之，-- 运算，变量自己减少1，用法与++ 一致。

  • 独立运算：

    • 变量在独立运算时，前++和后++没有区别 。
    • 变量前++ ：例如 ++i 。
    • 变量后++ ：例如 i++ 。

  • 混合运算：

    • 和其他变量放在一起，前++和后++就产生了不同。

    • 变量前++ ：变量a自己加1，将加1后的结果赋值给b，也就是说a先计算。a和b的结果都是2。

      public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = ++a;
    System.out.println(a);//计算结果是2
    System.out.println(b);//计算结果是2
}

    • 变量后++ ：变量a先把自己的值1，赋值给变量b，此时变量b的值就是1，变量a自己再加1。a的结果是2，b的结果是1。

      public static void main(String[] args) {
    int a = 1;
    int b = a++;
    System.out.println(a);//计算结果是2
    System.out.println(b);//计算结果是1
}

前++，前-- 先计算，再赋值；

后++ ，后-- 先赋值，再计算

3.2 赋值运算符

符号 作用 说明
= 赋值 a=10，将10赋值给变量a
+= 加后赋值 a+=b，将a+b的值给a a=a+b
-= 减后赋值 a-=b，将a-b的值给a a=a-b
*= 乘后赋值 a*=b，将a×b的值给a
/= 除后赋值 a/=b，将a÷b的商给a a=a/b
%= 取余后赋值 a%=b，将a÷b的余数给a a=a%b
  • 赋值运算符，就是将符号右边的值，赋给左边的变量。
public static void main(String[] args){
    int i = 1;
    i+=1;
   // i=i+1  ==>   1+1 ==>2     i=2
    System.out.println(i); //输出结果是2 
}
  • +=符号的扩展

下面的程序有问题吗？

public static void main(String[] args){
  short s = 1;
  s+=1;
  System.out.println(s);
}

分析： s += 1 逻辑上看作是s = s + 1 计算结果被提升为int类型，再向short类型赋值时发生错误，因为不能将取值范围大的类型赋值到取值范围小的类型。但是，s=s+1进行两次运算，+= 是一个运算符，只运算一次，并带有强制转换的特点，也就是说s += 1 就是s = (short)(s + 1)，因此程序没有问题编译通过，运行结果是2。

因此，这里要说一点的是，赋值运算符默认进行了强制类型转换。

3.3 关系运算符

符号 说明
== a==b，判断a和b的值是否相等，成立为true，不成立为false
> a>b，判断a是否大于b，成立为true，不成立为false
>= a>=b，判断a是否大于或者等于b，成立为true，不成立为false
< a<b，判断a是否小于b，成立为true，不成立为false
<= a<=b，判断a是否小于或者等于b，成立为true，不成立为false
！= a!=b，判断a和b的值是否不相等，成立为true，不成立为false
  • 关系运算符，是两个数据之间进行比较的运算，运算结果都是布尔值true或者false 。
public static void main(String[] args) {
    System.out.println(1==1);//true
    System.out.println(1<2);//true
    System.out.println(2>3);//false
    System.out.println(2<=3);//true
    System.out.println(2>=3);//false
    System.out.println(2!=3);//true
}

3.4 逻辑运算符

逻辑运算符把各个运算的关系表达式连接起来组成一个复杂的逻辑表达式，以判断程序中的表达式是否成立，判断
的结果是 true 或 false。

符号 作用 说明
& 逻辑与 a&b，a和b都是true，结果为true，否则为false 并且关系
| 逻辑或 a|b，a和b都是false，结果为false，否则为true 或者关系
^ 逻辑异或 a^b，a和b结果不同为true，相同为false
！ 逻辑非 ！a，结果和a的结果正好相反
&& 短路与 1. 两边都是true，结果是true
2. 一边是false，结果是false
短路与特点：符号左边是false，右边不再运算
|| 短路或 1. 两边都是false，结果是false
2. 一边是true，结果是true
短路或特点： 符号左边是true，右边不再运算

示例：

public static void main(String[] args)  { 
    //定义变量
    int i = 10;
    int j = 20;
    int k = 30;
    //& “与”，并且的关系，只要表达式中有一个值为false，结果即为false
    System.out.println((i > j) & (i > k)); //false & false,输出false
    System.out.println((i < j) & (i > k)); //true & false,输出false
    System.out.println((i > j) & (i < k)); //false & true,输出false
    System.out.println((i < j) & (i < k)); //true & true,输出true
    System.out.println("........");
    //| “或”，或者的关系，只要表达式中有一个值为true，结果即为true
    System.out.println((i > j) | (i > k)); //false | false,输出false
    System.out.println((i < j) | (i > k)); //true | false,输出true
    System.out.println((i > j) | (i < k)); //false | true,输出true
    System.out.println((i < j) | (i < k)); //true | true,输出true
    System.out.println("........");
    //^ “异或”，相同为false，不同为true
    System.out.println((i > j) ^ (i > k)); //false ^ false,输出false
    System.out.println((i < j) ^ (i > k)); //true ^ false,输出true
    System.out.println((i > j) ^ (i < k)); //false ^ true,输出true
    System.out.println((i < j) ^ (i < k)); //true ^ true,输出false
    System.out.println("........");
    //! “非”，取反
    System.out.println((i > j)); //false
    System.out.println(!(i > j)); //!false，,输出true
}
  • 逻辑运算符，是用来连接两个布尔类型结果的运算符，运算结果都是布尔值true或者false
public static void main(String[] args)  {
   	int x = 3;
    int y = 4;
    System.out.println((x++ > 4) & (y++ > 5)); // 两个表达都会运算
    System.out.println(x); // 4
    System.out.println(y); // 5
    System.out.println((x++ > 4) && (y++ > 5)); // 左边结果为false，右边不参与运算
    System.out.println(x); // 4
    System.out.println(y); // 4
}

3.5 三元运算符

三元运算符也叫三目运算符。

  • 三元运算符格式：
 数据类型 变量名 = 布尔类型表达式？结果1：结果2
  • 三元运算符计算方式：
    • 布尔类型表达式结果是true，三元运算符整体结果为结果1，赋值给变量。
    • 布尔类型表达式结果是false，三元运算符整体结果为结果2，赋值给变量。
public static void main(String[] args) {
    int a = 20；
    int b = 10；
    int max = (a>b ? a : b);//max赋值为 a，b中较大的值
    System.out.println(max);//20
    int min = (a<b ? a : b);//min赋值为 a，b中较小的值
    System.out.println(min);//10
}

3.6 位运算符

3.6.1 进制及转换

计算机中的数据不同于人们生活中的数据，人们生活采用十进制数，而计算机中全部采用二进制数表示，它只包含0、1两个数，逢二进一，1+1=10。每一个0或者每一个1，叫做一个bit（比特）。

下面了解一下十进制和二进制数据之间的转换计算。

1、 十进制转二进制

十进制整数转换成二进制采用“除2倒取余”，十进制小数转换成二进制小数采用“乘2取整”。

这里，我们以常用的整数进制转换进行说明：

image-20200717095703184

十进制转八进制、十六进制的思路与十进制转二进制一样。

2、二进制转十进制

二进制转十进制采用按权相加法

image-20200717095737748

二进制转换成八进制的方法是，取三合一法，即从二进制的小数点为分界点，向左（或向右）每三位取成一位。

二进制转换成十六进制的方法是，取四合一法，即从二进制的小数点为分界点，向左（或向右）每四位取成一位。

更多转换细节，可以查阅一些资料，参考地址：https://blog.csdn.net/yuanxiang01/article/details/82503568

另外介绍一下，快速进制转换器：https://www.sojson.com/hexconvert/10to8.html

3.6.2 计算机底层存储运算科普

参考： https://blog.csdn.net/afsvsv/article/details/94553228

科普： 这里，我们对计算机底层数据存储及相关知识科普一下，以后面试有可能遇到。

计算机中是以二进制补码进行存储的，正数的原码、反码、补码都是一样，负数的补码是原码的反码再加1，这样可以减法运算可以使用加法器实现，符号位也参与运算（二进制的最高位为符号位0为正，1为负，以8位来算，最高位为符号位，其余7位表示数值），取反码与符号位无关。

基础定义:

原码：

　　　　* 就是二进制定点表示法，即最高位为符号位，“0”表示正，“1”表示负，其余位表示数值的大小。

　　　　* 通过一个字节,也就是8个二进制位表示+7和-7

　　　　* 0(符号位) 0000111

　　　　* 1(符号位) 0000111

反码：

　　　　* 正数的反码与其原码相同；负数的反码是对其原码逐位取反，但符号位不变。

补码：

　　　　* 正数的补码与其原码相同；负数的补码是在其反码的末位加1。

小贴士：

计算机中的源码，是十进制数转换为计算机0、1表示的原本真实字节码数据；而反码和补码的出现则是为了负数的计算而生的。所以，计算机底层参与运算的都是补码形式。

3.6.3 位运算符说明

说明： 位运算符指的是两个数之间的位运算，运算过程中都转换为字节类型参与运算。比如：数字3转换为字节数为0000 0011。

符号 作用 说明
& 按位与 两数同位对比，有0则为0
| 按位或 两数同位对比，有1则为1
^ 按位异或 两数同位对比，不同为1，相同为0
~ 按位取反 针对一个数，操作数的每一位都取反
<< 按位左移 针对一个数，操作数的每位向左移动指定位数，最高位丢弃，尾部空位补0（相当于乘以2的n次方）
>> 按位右移 针对一个数，操作数的每位向右移动指定位数，头部空位补符号位数，移除部分丢弃
>>> 无符号右移 针对一个数，操作数的每位向右移动指定位数，无论符号数头部都补0，移除部分丢弃

练习：

需求：有两个int类型变量a=10;b=20，要求使用多种方式实现这两个变量数值的交换。

public static void main(String[] args) {
    // 方法1:引入第三方变量进行互换(适用于整型/字符串型)
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    System.out.println(a + "和" + b);
    // 方法2：求和再减
    a = a + b;
    b = a - b;
    a = a - b
    System.out.println(a + "和" + b);
    // 使用位运算符	
	a = a ^ b;
    b = a ^ b;
   	a = a ^ b;
   	System.out.println(a + "和" + b);
}

3.7 运算符的优先级

不同运算符可以相互组合数据形成一个复杂的表达式，表达式的具体执行先后运行就需要根据运算符的优先级判断。

image-20200604164806102

小贴士：

尽量不要写特别复杂的表达式，别人看着也不舒服；另外可以结合小括号()来控制执行顺序。

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