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Java核心基础知识点全解析：从语法到应用实践

ai 2025/8/19 21:17:13

一、Java 基础语法要点

1.1 数据类型与变量

8 种基本数据类型：

类型大小（字节）默认值取值范围
byte10-128 ~ 127
short20-32768 ~ 32767
int40-2³¹ ~ 2³¹-1
long80L-2⁶³ ~ 2⁶³-1
float40.0f±3.4E38（约 6-7 位有效数字）
double80.0d±1.7E308（15 位有效数字）
char2'\u0000'0 ~ 65535
boolean未明确定义falsetrue/false

示例代码：

int age = 25;
double price = 99.95;
char grade = 'A';
boolean isStudent = true;// 自动类型转换
double total = price * age; // int自动转换为double// 强制类型转换
int discount = (int) (price * 0.8); // 可能丢失精度

变量作用域：

public class ScopeExample {static int classVar = 0; // 类变量int instanceVar = 0;     // 实例变量public void method() {int localVar = 0;    // 局部变量if (true) {int blockVar = 0; // 块级变量}// blockVar无法在此处访问}
}

1.2 流程控制结构

三种核心结构：

  1. 顺序结构：代码逐行执行
  2. 分支结构：if-else、switch-case
  3. 循环结构：for、while、do-while

代码示例：

// if-else判断成绩
int score = 85;
if (score >= 90) {System.out.println("优秀");
} else if (score >= 60) {System.out.println("合格");
} else {System.out.println("不及格");
}// switch-case示例 (Java 14+)
String day = "MONDAY";
switch (day) {case "MONDAY", "FRIDAY", "SUNDAY" -> System.out.println(6);case "TUESDAY"                     -> System.out.println(7);case "THURSDAY", "SATURDAY"        -> System.out.println(8);case "WEDNESDAY"                   -> System.out.println(9);
}// for循环计算阶乘
int n = 5, result = 1;
for (int i = 1; i <= n; i++) {result *= i;
}
System.out.println("5! = " + result);// 增强for循环
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int num : numbers) {System.out.print(num + " ");
}

二、面向对象编程（OOP）

2.1 类与对象

类的定义：

public class Person {// 成员变量private String name;private int age;// 构造方法public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}// 方法public void introduce() {System.out.println("我叫" + name + "，今年" + age + "岁");}// Getter和Setterpublic String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

对象使用：

Person p = new Person("张三", 25);
p.introduce(); // 输出: 我叫张三，今年25岁p.setName("李四");
System.out.println(p.getName()); // 输出: 李四

2.2 三大特性

特性定义代码示例
封装隐藏实现细节，提供访问接口使用private字段 +getter/setter
继承子类继承父类特征和行为class Student extends Person
多态同一操作作用于不同对象产生不同结果方法重写 + 父类引用指向子类对象

多态示例：

// 父类
class Animal {public void speak() {System.out.println("动物发出声音");}
}// 子类
class Dog extends Animal {@Overridepublic void speak() {System.out.println("汪汪汪");}
}class Cat extends Animal {@Overridepublic void speak() {System.out.println("喵喵喵");}
}// 测试多态
public static void main(String[] args) {Animal dog = new Dog();Animal cat = new Cat();dog.speak(); // 输出: 汪汪汪cat.speak(); // 输出: 喵喵喵
}

抽象类与接口：

// 抽象类
abstract class Shape {abstract double area(); // 抽象方法
}// 接口 (Java 8+)
interface Drawable {default void draw() { // 默认方法System.out.println("绘制图形");}
}// 实现类
class Circle extends Shape implements Drawable {private double radius;public Circle(double radius) {this.radius = radius;}@Overridedouble area() {return Math.PI * radius * radius;}
}

三、异常处理机制

3.1 异常体系

3.2 处理方式

try-catch-finally：

try {FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");// 读取文件
} catch (FileNotFoundException e) {System.out.println("文件未找到: " + e.getMessage());
} catch (IOException e) {System.out.println("读取文件失败: " + e.getMessage());
} finally {System.out.println("资源清理完成");
}

try-with-resources（Java 7+）：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt")) {// 自动关闭资源
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

自定义异常：

class AgeException extends Exception {public AgeException(String message) {super(message);}
}class Person {private int age;public void setAge(int age) throws AgeException {if (age < 0 || age > 150) {throw new AgeException("年龄无效: " + age);}this.age = age;}
}// 使用自定义异常
public static void main(String[] args) {Person p = new Person();try {p.setAge(-5);} catch (AgeException e) {System.out.println(e.getMessage()); // 输出: 年龄无效: -5}
}

四、集合框架（Collection Framework）

4.1 核心接口

接口特点实现类
List有序可重复ArrayList、LinkedList
Set无序唯一HashSet、TreeSet
Map键值对存储HashMap、TreeMap
Queue队列 / FIFOLinkedList、PriorityQueue

ArrayList 示例：

List<String> fruits = new ArrayList<>();
fruits.add("Apple");
fruits.add("Banana");
fruits.add("Apple"); // 允许重复System.out.println(fruits.get(0)); // 输出: Apple
System.out.println(fruits.size()); // 输出: 3// 遍历列表
for (String fruit : fruits) {System.out.println(fruit);
}// Lambda表达式遍历
fruits.forEach(fruit -> System.out.println(fruit));

Map 示例：

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("张三", 85);
scores.put("李四", 90);
scores.put("王五", 78);System.out.println(scores.get("李四")); // 输出: 90// 遍历Map
for (Map.Entry<String, Integer> entry : scores.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}// Stream API遍历
scores.forEach((name, score) -> System.out.println(name + ": " + score));

五、IO 流体系

5.1 流分类

分类维度类型典型类
数据方向输入流 / 输出流InputStream/OutputStream
数据类型字节流 / 字符流FileReader/FileWriter
功能节点流 / 处理流BufferedReader/BufferedWriter

文件复制示例：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("src.txt");FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dest.txt")) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {fos.write(buffer, 0, len);}System.out.println("文件复制成功");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

字符流示例：

try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("input.txt"));BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) {String line;while ((line = br.readLine()) != null) {bw.write(line);bw.newLine();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

六、多线程编程

6.1 线程创建方式

继承 Thread 类：

class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println("线程1: " + i);try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}// 启动线程
new MyThread().start();

实现 Runnable 接口：

Runnable task = () -> {for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println("线程2: " + i);try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
};// 启动线程
new Thread(task).start();

实现 Callable 接口（带返回值）：

Callable<Integer> task = () -> {int sum = 0;for (int i = 1; i <= 10; i++) {sum += i;}return sum;
};FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(task);
new Thread(futureTask).start();// 获取结果
try {Integer result = futureTask.get();System.out.println("计算结果: " + result);
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
}

6.2 线程同步

synchronized 示例：

class Counter {private int count = 0;public synchronized void increment() {count++;}public int getCount() {return count;}
}// 使用线程池执行多线程任务
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
Counter counter = new Counter();for (int i = 0; i < 1000; i++) {executor.submit(counter::increment);
}executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {}System.out.println("最终计数: " + counter.getCount()); // 正确输出: 1000

Lock 接口示例：

class Counter {private int count = 0;private final Lock lock = new ReentrantLock();public void increment() {lock.lock();try {count++;} finally {lock.unlock();}}public int getCount() {return count;}
}

七、Java 新特性（Java 8+）

7.1 Lambda 表达式

// 传统方式
Runnable r1 = new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("传统方式创建线程");}
};// Lambda方式
Runnable r2 = () -> System.out.println("Lambda方式创建线程");// 集合排序
List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", "Spike");
names.sort((a, b) -> a.compareTo(b));

7.2 Stream API

List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", "Spike", "Tyke");// 过滤长度大于3的名字并转换为大写
List<String> result = names.stream().filter(name -> name.length() > 3).map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList());// 输出: [JERRY, SPIKE, TYKE]
System.out.println(result);// 并行流处理
long count = names.parallelStream().filter(name -> name.startsWith("T")).count();// 输出: 2
System.out.println(count);

7.3 Optional 类

String str = null;
Optional<String> optional = Optional.ofNullable(str);// 安全获取值
String result = optional.orElse("default");
System.out.println(result); // 输出: default// 链式处理
optional.ifPresent(s -> System.out.println("值存在: " + s));// 转换值
Optional<Integer> length = optional.map(String::length);

7.4 接口默认方法与静态方法

interface MyInterface {// 默认方法default void defaultMethod() {System.out.println("默认方法实现");}// 静态方法static void staticMethod() {System.out.println("静态方法实现");}
}

八、常见问题解答

8.1 == 与 equals 区别？

  • ==：比较对象内存地址（基本类型比较值）
  • equals：默认比较地址，可重写为值比较（如 String 类）

示例：

String s1 = new String("hello");
String s2 = new String("hello");System.out.println(s1 == s2);      // false (地址不同)
System.out.println(s1.equals(s2)); // true (值相同)

8.2 String 是否可变？

  • String：不可变（内部使用 final char []）
  • StringBuilder：可变，非线程安全
  • StringBuffer：可变，线程安全

性能对比：

// StringBuilder性能更好（单线程环境）
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {sb.append(i);
}

8.3 接口与抽象类区别？

特性接口抽象类
方法实现Java 8 + 支持默认方法可以有具体方法
变量类型默认 public static final任意类型变量
继承多继承单继承
设计目的定义行为规范抽取公共代码

8.4 深拷贝与浅拷贝

  • 浅拷贝：复制对象及其引用，但不复制引用的对象
  • 深拷贝：完全复制对象及其所有引用的对象

示例：

// 浅拷贝
class Point implements Cloneable {private int x;private int y;@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {return super.clone();}
}// 深拷贝
class Person implements Cloneable {private String name;private Address address; // 引用类型@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {Person clone = (Person) super.clone();clone.address = (Address) address.clone(); // 递归克隆引用对象return clone;}
}

8.5 HashMap 与 Hashtable 区别

特性HashMapHashtable
线程安全性非线程安全线程安全
空键值支持允许一个 null 键和多个 null 值不允许 null 键值
性能高低（同步开销）
继承类继承 AbstractMap继承 Dictionary

九、Java 开发工具与环境

9.1 JDK、JRE 和 JVM

  • JVM：Java 虚拟机，执行字节码
  • JRE：Java 运行环境，包含 JVM 和核心类库
  • JDK：Java 开发工具包，包含 JRE 和开发工具

9.2 常用开发工具

  • Eclipse：开源集成开发环境
  • IntelliJ IDEA：功能强大的商业 IDE
  • VS Code：轻量级编辑器，配合 Java 扩展
  • Maven：项目构建和依赖管理工具
  • Gradle：现代化构建工具，支持多语言

9.3 环境配置示例（Windows）

  1. 下载并安装 JDK
  2. 配置环境变量：
    • JAVA_HOME: JDK 安装目录
    • PATH: 添加 % JAVA_HOME%\bin
    • CLASSPATH: .;%JAVA_HOME%\lib

9.4 第一个 Java 程序

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

编译和运行：

javac HelloWorld.java
java HelloWorld

十、Java 进阶学习资源

10.1 推荐书籍

  • 《Effective Java》
  • 《Java 核心技术 卷 I/II》
  • 《深入理解 Java 虚拟机》
  • 《Java 并发编程实战》

10.2 在线学习平台

  • Oracle 官方文档
  • LeetCode（算法练习）
  • HackerRank（编程挑战）
  • Coursera（Java 相关课程）

10.3 社区与论坛

  • Stack Overflow（技术问答）
  • GitHub（开源项目学习）
  • 掘金（技术文章分享）
  • 开源中国（国内技术社区）

结语

掌握 Java 基础是成为优秀开发者的必经之路。建议学习路径：

  1. 夯实基础：理解 OOP、集合、异常处理等核心概念
  2. 动手实践：完成至少 5000 行代码练习
  3. 深入原理：研究 JVM 内存模型、GC 机制
  4. 紧跟发展：学习 Stream API、模块化等新特性

学习建议：

  • 多做练习题和项目实战
  • 参与开源项目，学习优秀代码
  • 定期阅读技术博客和书籍
  • 参加技术交流活动和会议

希望本文对你的 Java 学习有所帮助！如有疑问欢迎在评论区交流讨论！

http://www.xdnf.cn/news/7659.html

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