Java编程语言入门指南

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Java 编程语言入门指南
第 1 章 Java 简介.......................................................................................................................... 2
1 Java 的发展历程............................................................................................................ 2
2 Java 的主要特性............................................................................................................ 3
3 Java 的应用场景............................................................................................................ 3
第 2 章 Java 开发环境搭建.......................................................................................................... 4
1 JDK 的与安装.................................................................................................................. 4
2 环境变量配置................................................................................................................ 4
3 第一个 Java 程序........................................................................................................... 5
第 3 章 Java 基本语法.................................................................................................................. 5
1 标识符与关键字............................................................................................................. 5
2 数据类型........................................................................................................................ 6
3 变量与常量.................................................................................................................... 6
4 运算符............................................................................................................................ 7
第 4 章 Java 控制流程.................................................................................................................. 7
1 顺序结构........................................................................................................................ 7
2 分支结构........................................................................................................................ 7
2.1 if 语句....................................................................................................................... 7
2.2 ifelse 语句................................................................................................................ 7
2.3 ifelse ifelse 语句.................................................................................................. 8
2.4 switch 语句................................................................................................................ 8
3 循环结构........................................................................................................................ 8
3.1 for 循环...................................................................................................................... 9
3.2 while 循环.................................................................................................................. 9
3.3 dowhile 循环.............................................................................................................. 9
第 5 章 Java 数组与字符串.......................................................................................................... 9
1 数组的基本概念............................................................................................................. 9
2 数组的声明与初始化..................................................................................................... 9
3 字符串的基本概念....................................................................................................... 10
4 字符串的操作方法....................................................................................................... 10
第 6 章 面向对象基础................................................................................................................. 12
1 类与对象...................................................................................................................... 12
2 构造方法...................................................................................................................... 12
3 成员变量与局部变量................................................................................................... 13
4 方法重载与重写........................................................................................................... 14
第 7 章 封装、继承与多态......................................................................................................... 15
1 封装.............................................................................................................................. 15
1.1 访问控制符.............................................................................................................. 16
1.2 getter 和 setter 方法............................................................................................. 16
2 继承.............................................................................................................................. 16
2.1 继承的定义.............................................................................................................. 16

2.2 方法重写.................................................................................................................. 16
3 多态.............................................................................................................................. 16
3.1 编译时多态.............................................................................................................. 17
3.2 运行时多态.............................................................................................................. 17
4 抽象类与接口.............................................................................................................. 17
4.1 抽象类...................................................................................................................... 17
4.2 接口.......................................................................................................................... 17
第 8 章 Java 异常处理................................................................................................................ 17
1 异常的概念.................................................................................................................. 17
2 异常的分类.................................................................................................................. 17
3 异常的捕获与处理....................................................................................................... 18
4 自定义异常.................................................................................................................. 19
第 9 章 Java 集合框架................................................................................................................ 19
1 集合框架概述.............................................................................................................. 19
2 List 接口及其实现类.................................................................................................. 19
3 Set 接口及其实现类.................................................................................................... 20
4 Map 接口及其实现类.................................................................................................... 20
第 10 章 Java I/O 流操作.......................................................................................................... 21
1 File 类与文件操作.................................................................................................... 21
1.1 File 类的构造方法................................................................................................ 21
1.2 文件和目录操作..................................................................................................... 21
1.3 文件属性查询......................................................................................................... 21
2 字节流与字符流......................................................................................................... 21
2.1 字节流.................................................................................................................... 21
2.2 字符流.................................................................................................................... 21
3 缓冲流........................................................................................................................ 21
3.1 缓冲字节流............................................................................................................. 21
3.2 缓冲字符流............................................................................................................. 21
4 转换流与对象流......................................................................................................... 21
4.1 转换流.................................................................................................................... 22
4.2 对象流.................................................................................................................... 22
第 1 章 Java 简介
1 Java 的发展历程
Java 编程语言最初由 Sun Microsystems 公司于 1995 年发布。其设计者是
James Gosling，目的是为嵌入式设备提供一个跨平台的编程语言。Java 的早期
版本名为 Oak，但由于版权问题，最终定名为 Java。自从发布以来，Java 便迅
速成为最受欢迎的编程语言之一。
Java 的发展历程可分为以下几个重要阶段：

（1） 1995 年，Java 1.0 版本发布，提供了基本的语言特性。

（2） 1997 年，Java 1.1 版本发布，增加了内部类、反射等特性。

（3） 2002 年，Java 1.4 版本发布，引入了正则表达式、异常链等特性。

（4） 2004 年，Java 5.0 版本发布，带来了泛型、枚举、自动装箱/拆箱等

重大更新。

（5） 2006 年，Java 6.0 版本发布，这是 Java 历史上一个重要的稳定版

本。

（6） 2014 年，Oracle 公司发布了 Java 8.0 版本，引入了 Lambda 表达式、

Stream API 等现代编程特性。

（7）至今，Java 版本不断更新，持续为开发者提供更好的编程体验。

1.2 Java 的主要特性

Java 编程语言具有以下主要特性：

（1）简洁性：Java 采用面向对象的设计，使代码更易于理解和维护。

（2）跨平台性：Java 代码编译成字节码，可以在任何支持Java 虚拟机

（JVM）的平台上运行。

（3）面向对象：Java 完全支持面向对象编程，包括封装、继承和多态等

特性。

（4）安全性：Java 提供了安全机制，防止恶意代码对系统的破坏。

（5）健壮性：Java 的强类型机制、异常处理和垃圾回收机制等保证了代

码的稳定运行。

（6）多线程：Java 提供了内置的多线程支持，方便开发者实现并发编程。

（7）动态性：Java 支持动态加载和卸载类，为程序提供了更大的灵活性。

1.3 Java 的应用场景

Java 编程语言广泛应用于以下场景：

（1）服务器端开发：Java 广泛应用于企业级应用开发，如 Web 服务器、

应用服务器和数据库管理系统等。

（2）客户端开发：Java 可以开发桌面应用程序，如Swing、JavaFX等。

（3）移动应用开发：Java 是 Android 平台的官方开发语言，广泛应用于

移动应用开发。

（4）嵌入式系统：Java 在嵌入式领域也有广泛应用，如智能家电、车载

设备等。

（5）大数据处理：Java 提供了丰富的库和框架，如 Hadoop、Spark 等，

用于大数据处理和分析。

（6）游戏开发：Java 可以用于开发大型多人在线游戏，如《我的世界》等

（7）科学计算：Java 在科学计算领域也有应用，如高功能计算、数值分

析等。

第 2 章 Java 开发环境搭建

2.1 JDK 的与安装

在开始 Java 编程之前，首先需要搭建 Java 开发环境。Java 开发工具包

（Java Development Kit，JDK）是进行 Java 程序开发的关键，它包含了 Java

编译器、运行时环境等工具。以下是 JDK 的与安装步骤：

步骤 1 ：访问 Oracle 官方网站（ s://oracle./java/technologies/

javasedownloads.），选择合适的 JDK 版本进行。

步骤 2：根据您的操作系统选择对应的 JDK 安装包，例如 Windows x64 位系

统选择 Windows x64 位安装包。

步骤 3：完成后，双击安装包，启动 JDK 安装向导。

步骤 4：按照安装向导提示，完成 JDK 的安装。一般情况下，可以采用默认

设置进行安装。

步骤 5：安装完成后，在命令行中输入“java version”命令，检查 JDK 是

否安装成功。若安装成功，命令行将显示 JDK 的版本信息。

2.2 环境变量配置

为了方便在命令行中使用 Java 命令，需要将JDK 的安装路径添加到系统环

境变量中。

步骤 1：在计算机上找到 JDK 安装路径，例如“C:\Program Files\Java\

jdk 版本号”。

步骤 2：右键“此电脑”，选择“属性”，然后“高级系统设置”。

步骤 3：在“系统属性”对话框中“环境变量”按钮。

步骤 4：在“系统变量”区域找到“Path”变量，“编辑”。

步骤 5：在变量值的最后添加 JDK 的 bin 目录路径，例如“C:\Program

Files\Java\jdk 版本号\bin”，注意用分号与之前的值分隔。

步骤 6：“确定”保存设置，并依次关闭所有对话框。

2.3 第一个 Java 程序

下面编写一个简单的 Java 程序，以验证开发环境是否搭建成功。

步骤 1：打开文本编辑器（如 Notepad、Sublime Text 等），输入以下代码：

java

public class HelloWorld {

public static void main(String args) {

System.out.println("Hello, World!");

}

步骤 2：将文件保存为“HelloWorld.java”。

步骤 3：打开命令行，切换到保存 Java 文件的目录。

步骤 4：在命令行中输入“javac HelloWorld.java”命令，编译 Java 程序。

步骤 5：编译成功后，在命令行中输入“java HelloWorld”命令，运行

Java 程序。

若程序运行成功，命令行将输出“Hello, World!”。至此，Java 开发环境

搭建完成，您可以开始 Java 编程学习了。

第 3 章 Java 基本语法

3.1 标识符与关键字

在Java 编程语言中，标识符是用来标识类、变量、方法、接口等命名的有效

字符序列。标识符的命名规则如下：

（1）标识符以字母（大写或小写）、下划线（_）或美元符号（$）开头。

（2）标识符可以由字母、数字、下划线和美元符号组成。

（3）标识符是区分大小写的。

（4）标识符不能是 Java 关键字。

关键字是 Java 语言中具有特定意义的单词，用于表示控制语句、数据类型、

访问权限等。以下是一些常见的关键字：

public：表示公有访问权限。

private：表示私有访问权限。

class：定义一个类。

int：声明整型变量。

double：声明双精度浮点型变量。

if：条件语句。

else：条件语句的分支。

while：循环语句。

3.2 数据类型

Java 语言中的数据类型分为两大类：基本数据类型和引用数据类型。

（1）基本数据类型（又称原始数据类型）

整型（te、short、int、long）

浮点型（float、double）

字符型（char）

布尔型（boolean）

（2）引用数据类型

类（Class）

接口（Interface）

数组（Array）

3.3 变量与常量

变量是程序运行过程中可以改变的数据存储位置，而常量在程序运行过程

中其值不能改变。

（1）变量

变量的声明：数据类型变量名;

变量的初始化：变量名 = 值;

示例：int a = 10;

（2）常量

常量的声明：final 数据类型常量名 = 值;

示例：final int PI = 3.14;

3.4 运算符

Java 提供了丰富的运算符，用于执行基本的算术运算、比较和逻辑操作等。

（1）算术运算符：（加）、（减）、（乘）、/（除）、%（取模）

（2）关系运算符：==（等于）、!=（不等于）、>（大于）、<（小于）、>=

（大于等于）、<=（小于等于）

（3）逻辑运算符：&&（与）、（或）、!（非）

（4）赋值运算符：=、=、=、=、/=、%=

（5）位运算符：&（按位与）、（按位或）、^（按位异或）、~（按位非）

<<（左移）、>>（右移）、>>>（无符号右移）

第 4 章 Java 控制流程

4.1 顺序结构

Java 程序中的代码默认是按照从上到下的顺序执行的，这种执行方式被称

为顺序结构。顺序结构是程序中最基本、最简单的执行流程。在顺序结构中，程

序按照代码的编写顺序，依次执行每一条语句。

4.2 分支结构

分支结构用于在程序中实现条件判断，根据不同的条件执行不同的代码块。

Java 中主要有两种分支结构：if 语句和 switch 语句。

4.2.1 if 语句

if 语句是最基本的分支结构，它根据一个布尔表达式的值来决定执行哪个

代码块。

java

if(布尔表达式) {

// 当布尔表达式为 true 时执行的代码块

}

4.2.2 ifelse 语句

ifelse 语句在if 语句的基础上增加了 else 部分，用于在布尔表达式为

false 时执行另一段代码。

java

if(布尔表达式) {

// 当布尔表达式为 true 时执行的代码块

} else {

// 当布尔表达式为 false 时执行的代码块

}

4.2.3 ifelse ifelse 语句

当需要根据多个条件执行不同的代码块时，可以使用 ifelse ifelse 语句。

java

if(布尔表达式 1) {

// 当布尔表达式 1 为 true 时执行的代码块

} else if(布尔表达式 2) {

// 当布尔表达式 2 为 true 时执行的代码块

} else {

// 当布尔表达式 1 和布尔表达式 2 都为 false 时执行的代码块

}

4.2.4 switch 语句

switch 语句用于根据变量的值从多个分支中选择一个来执行。

java

switch(表达式) {

case 值1:

// 当表达式的值等于值1 时执行的代码块

break;

case 值2:

// 当表达式的值等于值2 时执行的代码块

break;

default:

// 当表达式的值不匹配任何一个 case 时执行的代码块

}

4.3 循环结构

循环结构用于重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。Java 中主要有

三种循环结构：for 循环、while 循环和 dowhile 循环。

4.3.1 for 循环

for 循环通过一个初始化表达式、条件表达式和迭代表达式来实现循环。

java

for(初始化表达式; 条件表达式; 迭代表达式) {

// 循环体

}

4.3.2 while 循环

while 循环在条件表达式为 true 时重复执行循环体。

java

while(条件表达式) {

// 循环体

}

4.3.3 dowhile 循环

dowhile 循环与 while 循环类似，不同之处在于 dowhile 循环至少执行一次

循环体。

java

do {

// 循环体

} while(条件表达式);

第 5 章 Java 数组与字符串

5.1 数组的基本概念

数组是编程语言中一种基本的数据结构，用于存储一系列相同类型的元素。

在Java 中，数组是一个固定大小的容器，可以存储基本数据类型（如整数、浮

点数等）或对象的引用。数组在内存中占据连续的空间，因此可以通过索引快速

访问数组元素。

5.2 数组的声明与初始化

在Java 中，声明数组需要指定数组类型和数组变量的名称。初始化是赋予

数组实际存储空间并为其分配初始值的过程。

声明数组：

java

// 声明一个整型数组

int intArray;

// 声明一个字符串数组

String stringArray;

初始化数组：

java

// 静态初始化，直接为每个元素赋值

int intArray = {1, 2, 3, 4, 5};

// 动态初始化，指定数组长度并逐一赋值

String stringArray = new String[3];

stringArray[0] = "Hello";

stringArray[1] = "World";

stringArray[2] = "!";

// 也可以在声明的同时指定数组长度

int anotherIntArray = new int[5];

5.3 字符串的基本概念

字符串在Java 中是一种特殊的类对象（`java.lang.String`），用于表示

和管理文本数据。字符串是不可改变的，这意味着一旦创建了字符串对象，就不

能修改它。字符串常量是用双引号括起来的字符序列。

java

String greeting = "Hello, World!";

5.4 字符串的操作方法

Java 提供了丰富的 API 来操作字符串，下面是一些常用的字符串操作方法：

获取字符串长度：

java

int length = greeting.length();

获取指定索引的字符：

java

char ch = greeting.charAt(1); // 返回索引为 1 的字符 'e'

字符串连接：

java

String concatenation = greeting " Wele to Java!";

字符串截取：

java

String subString = greeting.substring(0, 5); // 返回从索引 0 到4

的子字符串 "Hello"

字符串比较：

java

int result = greeting.pareTo("Hello"); // 按字典顺序比较字符串

查找字符串：

java

int index = greeting.indexOf("World"); // 返回子字符串的起始索引

替换字符串中的字符：

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摘要：

Java编程语言入门指南第1章Java简介..........................................................................................................................21.1Java的发展历程............................................................................................................21.2Java的主要特性..........................

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