Java的基本程序设计结构

一个简单的Java应用程序

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

数据类型

Java中共有8种基本类型，其中有4种整型、2种浮点类型、1种字符类型和1种用于表示真值的boolean类型

整型

• byte和short类型用于特定的应用场合，例如，底层的文件处理或者存储空间很宝贵时的大数组
• 数字字面量可以加下划线让人易读，如1_000_000(或0b1111_0100_0010)编译时会去除下划线

浮点类型

• 浮点数值不适用于无法接受舍入误差的金融计算，例如System.out.println(2.0-1.1)将打印出0.8999999999999999，此时应该使用BigDecimal类
• 没有后缀f的浮点数(如3.14)默认为double类型

char类型

原用于表示单个字符，现在有些Unicode字符可以用一个char值描述，一些Unicode需要两个char值

• 不建议在程序中使用char类型，除非确实需要处理UTF-16代码单元
• 转义序列\u可以出现在加引号的字符串外，例如main(String \u005B\u005D args)就等于main(String[] args)
• 字符串\u0022+\u0022会转换为""+""，是一个空串
• // \u000a is a newline会产生一个语法错误，因为读程序时\u00a0会替换为一个换行符
• 与上面类似，//C:\users也会产生错误，因为\u后面并没有跟着4个16进制数

boolean类型

Boolean(布尔)类型有两个值：false和true，用于判定逻辑条件。整型值和布尔值之间不能进行相互转换。

变量与常量

变量声明

• 变量名必须以字母开头并由字母或数字构成，java中的’字母’和’数字’的范围比大多数语言范围更大。字母包括表示字母的任何Unicode字符。
  变量名长度基本没有限制
• 可以使用Character类的isJavaIdentifierStart和isJavaIdentifierPart方法来检查哪些Unicode字符输入Java中的’字母’
• 尽管$是一个合法的Java字符，但不要在自己的代码中使用它。它只用在Java编译器或其他工具生成的名字中
• 不能使用单下划线’_’和Java保留字作为变量名

变量初始化

• Java中可以将变量声明放在代码中的任何地方，但尽可能靠近变量第一次使用的地方

从Java10开始，对于局部变量，如果可以从变量的初始值推断它的类型，就不再需要声明类型，只需要使用关键字var而无需指定类型：

var vacationDays = 12;  //vacationDays是int类型的数据
var greeting = "Hello";  //greeting是String类型的数据

常量

利用关键字final指示常量，例如final double PI = 3.14;。final表示变量只能被赋值一次，赋值后不能被更改。常量一般使用全大写。

枚举类型

详细内容见5.6

运算符

运算符优先级

数学函数与常量

Math类 API文档
Math类提供了一些方法使整数有更好的安全性，比如10亿乘以3(1,000,000,000*3)的结果是-1294967296，如果调用方法Math.multiplyExact(1000000000,3)，就会产生一个异常。这样就可以捕获异常或让程序终止，而不是用错误的结果继续运行下去。

数值类型转换

• Math.round可以对浮点数进行舍入运算，以便得到最接近的整数
• int x; x += 3.5;是合法的，相当于(int)(x+3.5)
• 不要在boolean类型与任何数值类型进行强制类型转换，防止发生一些常见的错误。用到时可以使用条件表达式b?1:0

字符串 String API

检测字符串是否相等

• 可以使用equals方法检测两个字符串是否相等：s.equals(t)
• 不区分大小写可以使用equalIgnoreCase：HeLlo.equalIgnoreCase("hello")
• 一定不要使用==运算符检测两个字符串是否相等

  空串与Null串

  如果判断一个字符串既不是null也不是空串，需要用以下条件：
  if( str != null && str.length() != 0 )
  首先要检查str不为null，如果在null值上调用按方法，会出现错误。

  String常用API

  | 方法声明 | 功能描述 | | :—-: | :—-: | | char charAt(int index) | 返回给定位置的代码单元。除非对底层的代码单元感兴趣，否则不需要调用这个方法 | | int codePointAt(int index) 5 | 返回从给定位置开始的码点 | | int offsetByCodePoints(int startIndex, int cpCount) 5 | 返回从startIndex开始，cpCount个码点后的码点索引 | | int compareTo(String other) | 按照字典顺序，如果字符串位于other之前，返回一个负数；如果字符串位于other之后，返回一个正数；如果两个字符串相等，返回0 | | IntStream codePoints() 8 | 将这个字符串的码点作为一个流返回。调用toArray将它们放在一个数组中 | | new String(int[] codePoints, int offset, int count) 5 | 用数组中从offset开始的count个码点构造一个字符串 | | boolean empty() | 如果字符串为空或者由空格组成，返回true | | boolean blank() 11 | | | boolean equals(Object other) | 如果字符串与other相等，返回true | | boolean equalsIgnoreCase(String other) | 如果字符串与other相等（忽略大小写），返回true | | boolean startsWith(String prefix) | 如果字符串以prefix开头或以suffix结尾，则返回true | | boolean endsWith(String suffix) | | | int indexOf(String str) | 返回与字符串str或码点cp匹配的第一个子串的开始位置。从索引0或fromIndex开始匹配。如果在原始字符串中不存在str，则返回-1 | | int indexOf(String str, int fromIndex) | | | int indexOf(int cp) | | | int indexOf(int cp, int fromIndex) | | | int lastIndexOf(String str) | 返回与字符串str或码点cp匹配的最后一个子串的开始位置。从原始字符串末尾或fromIndex开始匹配 | | int lastIndexOf(String str, int fromIndex) | | | int lastIndexOf(int cp) | | | int lastIndexOf(int cp, int fromIndex) | | | int length() | 返回字符串代码单元的个数 | | int codePointCount(int startIndex, int endIndex) 5 | 返回startIndex和endIndex-1之间的码点个数 | | String replace(CharSequence oldString, CharSequence newString) | 返回一个新字符串。这个字符串用newString代替原始字符串中所有的oldString。可以用String或StringBuilder对象作为CharSequence参数 | | String substring(int beginIndex) | 返回一个新字符串。这个字符串包含原始字符串中从beginIndex到字符串末尾或endIndex-1的所有代码单元 | | String substring(int beginIndex, int endIndex) | | | String toLowerCase() | 返回一个新字符串。这个字符串将原始字符串中的大写字母改为小写，或将原始字符串中的所有小写字母改成大写字母 | | String toUpperCase() | | | String trim() | 返回一个新字符串。这个字符串将删除原始字符串头部和尾部小于等于U+0020的字符（trip）或空格（strip） | | String strip() 11 | | | String join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements) 8 | 回一个新字符串，用给定的定界符连接所所有元素 | | String repeat(int count) 11 | 返回一个字符，将当前字符串重复count次 |

构建字符串 StringBuilder

有时需要由较短的字符串构建字符串，如果采用字符串拼接的方式，效率会比较低。每次拼接字符串时，都会构建一个新的String对象，既耗时又浪费空间。使用StringBuilder类可以避免这个问题的发生。

如果需要用许多小段的字符串来构建一个字符串，首先要构建一个空的字符串构建器：
StringBuilder builder = new StringBuilder();
调用append方法添加内容
builder.append("hello").append("world");
构建字符串完成时调用toString方法，就可以得到包含构建器中字符序列的String对象
String completedString = builder.toString();

StringBuilder类在Java5中引入。这个类的前身是StringBuffer，它的效率有些低，但允许多线程的方式添加或删除字符。如果所有字符串编辑操作都在单个线程中执行（通常都是这样），则应该使用StringBuilder。这两个类的API是一样的。

下面的API注释包含了StringBuilder类中的重要方法

输入与输出

读取输入 Scanner

首先构造一个与“标准输入流”System.in关联的Scanner对象：
Scanner in = new Scanner(System.in);
Scanner类中常用方法：

从控制台读取密码：

Console cons = System.console();  //Java6引入了Console类
String username = cons.readLine("User name:");
char[] passwd = cons.readPassword("Password:");

格式化输出

可以使用printf输出格式化后的内容，如System.out.printf("name:%s,age:%d",name,age)
也可以使用静态的String.format创建格式化后的字符串，而不输出,如String message = String.format("name:%s,age:%d",name,age)

文件输入与输出

要读取文件，需要构造一个Scanner对象：
Scanner in = new Scanner(Paths.of("D:\\myfile.txt"),StandardCharsets.UTF_8);
要写入文件，需要构造一个PrintWriter对象：
PrintWriter out = new PrintWriter("myfile.txt",StandardCharsets.UTF_8);

数组

Java内存划分

• 栈（Stack）：存放方法中的局部变量，方法一定在栈中运行
• 堆（Heap）：new出来的都在堆中
• 方法区（Method Area）：存储.class相关信息，包含方法的信息
• 本地方法栈（Native Method Area）：与操作系统相关
• 寄存器（PC Register）：与CPU相关