《Java基础编程教程》课件

基础编程教程Java欢迎来到Java基础编程教程，这门课程将全面介绍Java编程语言的核心概念和实践应用Java作为2025年计算机编程的主流语言之一，具有跨平台、安全可靠的特点，被广泛应用于Web开发、移动应用、企业级系统等多个领域简介与发展历史Java11995年诞生由Sun公司的James Gosling主导开发，最初称为Oak，后改名为Java22006年开源Sun公司将Java开源，采用GPL许可证，推动了Java的广泛应用32010年收购Oracle公司收购Sun，成为Java技术的新掌舵者，继续推进Java发展4现今发展Java不断演进，每半年发布一个新版本，保持技术先进性Java语言自诞生以来经历了长足发展，从最初针对家用电器的编程语言，逐渐发展成为企业级应用的首选技术其一次编写，到处运行的理念彻底改变了软件开发模式，使得跨平台应用成为可能的主要特点Java跨平台性一次编写，到处运行（Write Once,Run Anywhere），Java程序可在安装了JVM的任何设备上运行，无需重新编译面向对象Java是一种纯面向对象的语言，支持封装、继承、多态等面向对象的核心特性，有助于代码复用和维护自动垃圾回收Java的垃圾回收机制自动管理内存，开发者无需手动分配和释放内存，减少了内存泄漏的风险安全性高Java设计了多重安全机制，包括安全管理器、类加载器、字节码验证等，为应用程序提供安全保障语言的应用领域Java移动端开发企业级应用Android应用开发的官方语言，为全使用Java EE平台开发可靠、可伸缩的球数十亿设备提供支持企业应用系统Web开发大数据处理使用JSP、Servlet、Spring等技术构建企业级Web应用Java凭借其卓越的性能和稳定性，已经渗透到信息技术的几乎所有领域从金融银行的核心系统到电子商务平台，从企业管理软件到科学计算应用，Java都展现出强大的适应性特别是在大型企业级应用中，Java的可靠性和可维护性使其成为首选技术随着云计算和物联网的发展，Java在这些新兴领域也发挥着重要作用体系结构JavaJava FX用于构建富互联网应用的平台Java EE企业版用于开发企业级应用Java SE标准版核心Java平台Java ME微型版用于移动设备和嵌入式系统Java技术体系由四个主要平台组成，分别针对不同的应用场景和设备类型Java SE是整个Java技术的基础，提供了核心API和运行环境；Java EE在SE基础上扩展了企业级应用所需的组件和服务；Java ME专为资源受限的嵌入式设备设计；而JavaFX则提供了丰富的图形和媒体功能运行机制概述Java源代码.java文件，人类可读的代码编译javac编译器将源代码转换为字节码字节码.class文件，平台无关的中间代码JVM执行Java虚拟机解释执行字节码Java程序的运行机制是其跨平台特性的关键与传统编程语言不同，Java源代码不会直接编译为机器码，而是先转换为字节码，再由Java虚拟机JVM解释执行这种编译+解释的混合执行模式使得Java程序能够在不同平台上运行，而无需修改或重新编译开发环境搭建JavaJDK下载安装从Oracle官网下载适合自己操作系统的JDK安装包，按照向导完成安装JDK包含开发Java应用所需的编译器、工具和标准类库Eclipse一款功能强大的开源IDE，支持插件扩展，广泛应用于企业开发界面简洁，操作直观，是Java初学者的不错选择IntelliJ IDEAJetBrains公司出品的现代化IDE，提供智能代码补全、强大的重构工具和优秀的性能，被认为是最好的Java IDE之一搭建Java开发环境是开始学习和开发Java程序的第一步完整的Java开发环境通常包括JDKJava DevelopmentKit和IDE集成开发环境JDK提供了编译和运行Java程序所需的工具和库，而IDE则提供了编写、调试和测试代码的集成环境配置环境变量验证配置设置Classpath打开命令行窗口，输入java-version和配置Path变量配置Classpath环境变量，指定Java类javac-version命令，如果显示版本信设置JAVA_HOME在Path环境变量中添加和包的查找路径在现代Java开发中，通息，说明环境变量配置成功将JAVA_HOME环境变量指向JDK安装%JAVA_HOME%\bin目录，使系统能够常由构建工具自动管理，但了解其原理很目录，例如C:\Program在任何位置找到Java的可执行文件，如重要Files\Java\jdk-17这是其他Java相关javac、java等环境变量的基础正确配置Java环境变量是确保Java开发环境正常工作的关键步骤环境变量为操作系统提供了定位Java工具和库的路径信息，使得这些工具可以在任何位置被调用，而不仅限于特定目录第一个程序Java Hello World创建源文件新建文本文件HelloWorld.java编写代码输入Java程序代码编译运行命令行执行javac和java命令编写第一个Java程序是学习Java的重要里程碑传统的HelloWorld程序虽然简单，但包含了Java程序的基本结构以下是这个程序的代码public classHelloWorld{public staticvoid mainString[]args{System.out.printlnHello,World!;}}程序结构解析Java主类定义方法入口main每个Java程序至少包含一个类，Java程序从main方法开始执类名必须与文件名相同（区分大行，它必须是public static小写）主类是程序的组织单void，并接受一个String数组参元，包含属性和方法数这是程序的起点语句与代码块Java语句以分号结束，相关语句组织在花括号内形成代码块代码块定义了变量的作用域理解Java程序的基本结构是掌握Java编程的第一步每个Java程序都是由类、方法和语句构成的类是Java程序的基本单位，它封装了数据和行为；方法定义了类可以执行的操作；语句则是方法中的具体指令标识符与关键字Java标识符规范命名约定关键字列表标识符是用来命名类、变量、方法等程序Java有特定的命名约定，虽然不强制执行，Java有50多个关键字，这些是语言保留元素的名称Java标识符必须遵循以下规但建议遵循的特殊词汇，不能用作标识符则•类名首字母大写，采用驼峰命名法•基本类型boolean,byte,char,•只能包含字母、数字、下划线和美元符double,float,int,long,short•方法和变量名首字母小写，采用驼峰命号名法•流程控制if,else,switch,case,for,•不能以数字开头while,do,break,continue,return•常量全部大写，单词间用下划线分隔•区分大小写•修饰符public,private,protected,•包名全部小写static,final,abstract•不能使用Java关键字•异常处理try,catch,finally,throw,throws注释与代码格式单行注释使用双斜杠//标记，从双斜杠开始到行尾的内容都被视为注释，不会被编译执行适用于简短的解释说明多行注释以/*开始，以*/结束，中间的所有内容都被视为注释可以跨多行，适用于较长的说明文本文档注释以/**开始，以*/结束，可以使用javadoc工具生成HTML格式的API文档支持特殊标记如@param,@return等注释是程序中的非执行文本，用于解释代码的功能、使用方法或提供其他相关信息良好的注释习惯可以提高代码的可读性和可维护性，特别是在团队协作或长期维护的项目中基础数据类型Java类型大小范围默认值byte8位-128~1270short16位-32,768~32,7670int32位-2^31~2^31-10long64位-2^63~2^63-10Lfloat32位±

3.4e±38（约7位精

0.0f度）double64位±

1.7e±308（约15位精

0.0d度）char16位0~65,535\u0000boolean1位true,false falseJava的基本数据类型（也称为原始数据类型）是语言内置的类型，它们不是对象，而是直接表示值Java有8种基本数据类型，分为4类整型（byte、short、int、long）、浮点型（float、double）、字符型（char）和布尔型（boolean）引用数据类型数组类固定大小的同类型元素集合，可通过索引访问自定义的数据类型，封装数据和行为各个元素枚举接口特殊的类，表示一组固定的常量定义行为规范但不实现的抽象类型与基本数据类型不同，引用数据类型是指向内存中对象的引用当我们创建一个引用类型的变量时，实际上是创建了一个指向对象的引用，而不是直接存储对象本身Java中的所有类、接口、数组和枚举都是引用类型变量与常量变量声明与初始化变量作用域变量是存储数据的命名存储单元，声明变量时需变量的可见范围，决定了变量在程序中哪些部分指定类型和名称，可选择是否立即初始化可以访问•声明int age;•局部变量方法或块内部声明•初始化int age=25;•成员变量类内部但方法外部声明•多变量声明int x,y,z=0;•静态变量使用static关键字修饰的成员变量常量定义常量是值不可变的变量，在Java中使用final关键字定义•声明方式final doublePI=

3.14159;•命名约定全部大写，下划线分隔•类常量static finalint MAX_USERS=10000;变量是Java程序中最基本的存储单元，用于在程序执行期间存储数据Java是强类型语言，这意味着每个变量都必须有一个明确的类型，并且只能存储与该类型兼容的值变量的命名应当遵循标识符规则，并尽量使用有描述性的名称运算符与表达式算术运算符用于执行基本的数学运算，包括加+、减-、乘*、除/、取模%等还包括自增++和自减--运算符关系运算符用于比较两个值，返回布尔结果包括等于==、不等于!=、大于、小于、大于等于=、小于等于=逻辑运算符用于组合条件表达式，包括与、或||、非!支持短路求值，提高效率位运算符对整型数据的二进制位进行操作，包括按位与、按位或|、按位异或^、按位取反~、左移、右移、无符号右移类型转换隐式类型转换（自动转换）显式类型转换（强制转换）当较小的数据类型赋值给较大的数据类型时，Java会自动进行类型转当需要将较大的数据类型转换为较小的数据类型时，必须使用强制类型转换，不需要显式指定这种转换是安全的，不会丢失数据换，可能会导致数据精度丢失或溢出转换路径byte→short→int→long→float→double语法目标类型表达式示例代码示例代码int i=100;double d=

100.99;long l=i;//自动将int转换为long inti=intd;//强制将double转换为int，结果为100float f=l;//自动将long转换为float byteb=byte130;//强制将int转换为byte，发生溢出，结果为-126注意强制类型转换可能导致数据丢失或不准确的结果，应谨慎使用控制流程顺序结构程序开始顺序结构是最简单的程序控制结构，语句按照它们在程序中出现的顺序依次执行第一条语句执行第一条语句，完成后继续下一条第二条语句执行第二条语句，完成后继续下一条4第三条语句执行第三条语句，以此类推程序结束所有语句按顺序执行完毕，程序结束顺序结构是最基本的程序控制结构，程序中的语句按照它们在代码中的顺序从上到下依次执行在顺序结构中，每条语句都会被执行一次，并且按照固定的顺序进行这是程序执行的默认流程分支结构if/switch85%50%程序中使用if语句的比例大型项目中使用switch的比例if条件判断是最常用的分支结构多分支选择时switch结构更清晰30%性能提升多分支时switch比if-else效率更高条件分支结构允许程序根据特定条件选择不同的执行路径Java提供了两种主要的分支结构if语句和switch语句if语句用于根据布尔表达式的结果选择执行路径，可以与else和else if结合使用，形成多重条件判断switch语句则适用于针对一个变量的多个离散值进行分支选择循环结构for/while/do...whilefor循环适用于已知循环次数的场景结构为for初始化;条件;更新{循环体}初始化只执行一次，每次循环前检查条件，每次循环后执行更新语句while循环适用于不确定循环次数，但需要在循环开始前检查条件的场景结构为while条件{循环体}只要条件为真，就重复执行循环体do...while循环适用于不确定循环次数，但至少需要执行一次循环体的场景结构为do{循环体}while条件;先执行循环体，再检查条件循环结构是Java编程中用来重复执行一段代码的控制结构Java提供了三种主要的循环结构for循环、while循环和do-while循环它们的主要区别在于条件判断的时机和循环变量的处理方式与语句break continuebreak语句continue语句break语句用于立即终止当前循环或switch语句，并继续执行循环或switch之后的代continue语句用于跳过当前循环的剩余部分，直接进入下一次循环码主要用途主要用途•跳过特定条件下的循环体执行•在switch语句中结束一个case分支•用于处理特殊情况而不影响正常循环流程•提前退出循环，通常在满足特定条件时使用•使用带标签的continue可以跳到外层循环的下一次迭代•使用带标签的break可以跳出多层嵌套循环示例示例for inti=0;i10;i++{for inti=0;i10;i++{if i%2==0{if i==5{continue;//跳过偶数break;//当i等于5时终止循环}}System.out.printlni;System.out.printlni;}}//输出:13579//输出:01234方法的定义与调用定义方法指定修饰符、返回类型、方法名和参数列表实现方法体编写实现方法功能的代码返回结果使用return语句返回计算结果调用方法使用方法名和参数进行调用方法是Java中一段执行特定任务的代码块，它封装了一系列操作，可以接收参数、执行任务并返回结果方法的基本语法如下修饰符返回类型方法名参数类型参数名,...{//方法体return返回值;//如果返回类型不是void}方法重载和递归方法重载方法重载允许在同一个类中定义多个同名但参数列表不同的方法参数类型、数量或顺序的不同都可以构成重载，但仅返回类型不同不足以构成重载重载增强了方法的可用性和灵活性递归方法递归是方法调用自身的技术递归方法必须有基本情况（终止条件）和递归情况虽然递归可以简洁地解决某些问题（如阶乘、斐波那契数列、树遍历），但可能导致栈溢出，且效率通常低于迭代方法方法重载与递归是Java编程中的两个重要概念方法重载允许我们使用相同的方法名执行相似但不完全相同的任务，根据传入参数的不同自动选择合适的方法版本这提高了代码的可读性和一致性例如，Math.max方法可以接受int、long、float或double类型的参数数组基础一维数组二维数组数组遍历一维数组是最基本的数组类型，由相同类型的元素按顺序排列创建一维数组有二维数组可以看作是数组的数组，通常用于表示表格、矩阵等结构Java中遍历数组是一种常见操作，有多种方法可以实现传统的for循环使用索引遍历、多种方式声明并初始化、先声明后分配空间、使用数组字面量等一维数组的的二维数组实际上是不规则的，每个子数组可以有不同的长度二维数组需要两增强型for循环（foreach）简化语法、Arrays类提供的工具方法等对于多维每个元素都有一个唯一的索引，从0开始个索引来访问元素第一个索引表示行，第二个索引表示列数组，通常使用嵌套循环来遍历所有元素数组是Java中最基本的数据结构之一，用于存储同类型元素的固定大小的顺序集合数组在Java中是对象，其元素可以是基本类型或引用类型数组的主要特点是固定大小、同类型元素、基于索引的快速访问数组常见操作查找在数组中查找特定元素，可以使用线性查找（遍历数组）或二分查找（要求已排序数组）Arrays.binarySearch提供内置的二分查找实现排序对数组元素进行排序，常用的算法有冒泡排序、选择排序、插入排序等Java提供Arrays.sort方法进行高效排序拷贝创建数组的副本，可以使用循环逐元素复制，也可以使用System.arraycopy或Arrays.copyOf等工具方法扩展/缩减由于数组大小固定，需要改变大小时通常创建新数组并复制元素ArrayList可作为动态大小的数组替代方案数组是编程中最常用的数据结构之一，掌握数组的常见操作对提高编程效率非常重要以下是一些常见的数组操作示例面向对象初步类和对象类定义对象创建创建类模板，定义属性和方法使用new关键字实例化类4方法调用属性访问使用对象调用类中定义的方法通过点运算符访问对象属性面向对象编程是Java的核心编程范式，它将现实世界中的事物抽象为类和对象类是对象的蓝图或模板，定义了对象的属性（状态）和方法（行为）；对象则是类的实例，代表了类定义的具体实体构造方法与关键字this构造方法特点this关键字用途•与类同名，无返回类型•引用当前对象的实例变量•创建对象时自动调用•调用当前类的其他构造方法•可以重载，提供多种初始化方式•在方法中返回当前对象•不显式定义时，系统提供默认无参构造器•用作方法参数传递当前对象构造器链接•使用this调用同类其他构造器•必须是构造器第一条语句•避免代码重复，提高可维护性•遵循从具体到抽象的调用顺序构造方法是一种特殊的方法，用于在创建对象时初始化对象构造方法与类同名，没有返回类型（甚至不是void）当使用new关键字创建对象时，构造方法会被自动调用Java允许一个类定义多个构造方法，通过参数列表的不同来区分（方法重载）封装与访问控制public任何类都可访问protected同包和子类可访问默认无修饰符同包内可访问private仅本类内可访问封装是面向对象编程的四大基本特性之一，它指的是将数据（属性）和行为（方法）包装在一个单元中，并对外部隐藏实现细节封装的主要优点包括提高代码的模块性、降低耦合度、增强安全性、支持数据验证等在Java中，封装主要通过访问修饰符来实现四种访问修饰符（public、protected、默认、private）提供了不同级别的访问控制，从最开放到最严格通常的做法是将类的属性声明为private，然后提供public的getter和setter方法来控制对这些属性的访问，这样可以在属性被访问或修改时添加验证逻辑或其他处理静态关键字static静态变量使用static修饰的变量被称为静态变量或类变量它属于类而非实例，无论创建多少个对象，静态变量只有一个副本适用于需要在所有对象间共享的数据，如计数器、常量值等静态方法静态方法属于类而非对象，可以直接通过类名调用静态方法只能访问静态变量和其他静态方法，不能使用this关键字或访问非静态成员适用于不依赖对象状态的功能，如工具方法静态代码块使用static关键字包围的代码块称为静态代码块它在类加载时执行，仅执行一次常用于初始化静态变量、注册驱动程序等需要在类加载时执行的操作静态导入使用static import可以导入类的静态成员，使用时无需类名限定这提高了代码的可读性，特别是对于Math等工具类的频繁调用但过度使用可能导致代码混乱静态static是Java中一个重要的关键字，用于创建属于类而非实例的成员理解static关键字的作用对于合理设计类和优化资源使用至关重要以下是static关键字的使用示例继承与关键字super父类定义创建基础类，包含共有属性和方法继承关系使用extends关键字建立继承关系super调用使用super访问父类成员子类扩展添加新特性或修改继承的行为继承是面向对象编程的核心特性之一，它允许创建一个基于已有类的新类，继承其属性和方法在Java中，使用extends关键字实现继承继承建立了类之间的是一种IS-A关系，使代码更具层次性和可复用性Java只支持单继承（一个子类只能有一个直接父类），但支持多层继承（形成继承链）//父类public classAnimal{protected Stringname;public AnimalStringname{this.name=name;}public voideat{System.out.printlnname+正在进食;}}//子类public classDog extendsAnimal{private String breed;public DogStringname,Stringbreed{supername;//调用父类构造器this.breed=breed;}public voidbark{System.out.printlnname+汪汪叫;//使用继承的name属性}@Overridepublic voideat{super.eat;//调用父类的eat方法System.out.printlnname+吃得很香;}}方法重写与多态方法重写多态运行时类型方法重写是子类对父类方法的重新实现，使子类能够改变或扩展继承的方法行为重写方法必须多态是面向对象编程的核心特性之一，允许使用父类类型引用指向子类对象这使得同一方法调在多态环境中，方法调用的实际执行版本是在运行时根据对象的实际类型确定的，而非引用变量与父类方法具有相同的签名（名称、参数列表）和兼容的返回类型通常使用@Override注解用在不同对象上产生不同的行为多态提高了代码的灵活性和可扩展性，是设计模式和框架的基的类型这称为动态绑定或后期绑定instanceof运算符和getClass方法可用于检查对象的标记重写方法，这有助于编译器检查础实际类型方法重写和多态是Java面向对象编程的重要概念，它们共同支持了代码的灵活性和可扩展性方法重写允许子类提供特定于自己的行为实现，而多态则允许我们以统一的方式处理不同类型的对象//父类public classShape{public voiddraw{System.out.println绘制形状;}}//子类public classCircle extendsShape{@Overridepublic voiddraw{System.out.println绘制圆形;}}public classRectangle extendsShape{@Overridepublic voiddraw{System.out.println绘制矩形;}}//多态应用Shape shape1=new Circle;//向上转型Shape shape2=new Rectangle;shape

1.draw;//输出:绘制圆形shape

2.draw;//输出:绘制矩形抽象类与接口包与导包Java管理包导入包在实际项目中，合理组织包结构对代码管理至关重要常见的包组织方式有按功能模块、定义包使用import语句引入其他包中的类，例如import java.util.ArrayList可以导入特定按层次结构或按特性分组良好的包结构能提高代码的可维护性和可读性使用package语句在源文件顶部声明包，例如package com.example.project包类或使用通配符导入整个包（import java.util.*）静态导入可以导入类的静态成员名通常使用小写字母，遵循反向域名命名约定，如com.公司名.项目名.模块名包是Java中组织类和接口的机制，类似于文件系统中的文件夹使用包的主要优点包括避免命名冲突、控制访问权限、提高代码组织性和可维护性Java标准库中的类都组织在不同的包中，如java.lang（基础类）、java.util（工具类和集合框架）、java.io（输入输出）等在导入类时，Java会自动导入java.lang包中的所有类，其他包中的类则需要显式导入在处理同名类时，可以使用完全限定名来避免冲突例如，如果两个包都有Date类，可以使用java.util.Date和java.sql.Date来明确指定要使用的类//包声明package com.example.banking;//导入语句import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.time.*;//导入java.time包中的所有类import staticjava.lang.Math.PI;//静态导入public classAccount{private Listtransactions=new ArrayList;//类实现...}异常处理机制异常层次结构异常处理语句Java异常体系基于Throwable类，分为两大类Java提供了几种异常处理机制•Error表示严重问题，应用程序通常无法恢复•try-catch捕获并处理异常•Exception表示可处理的异常情况•try-catch-finally确保资源清理•try-with-resources自动关闭资源Exception又分为两类•throws声明方法可能抛出的异常•检查型异常必须显式处理的异常•throw手动抛出异常•非检查型异常运行时异常，可以不显式处理从Java7开始，可以在一个catch块中捕获多种异常类型，使代码更简洁异常处理是Java程序健壮性的重要保障，它提供了一种结构化、统一的方式来处理程序运行时可能出现的错误情况良好的异常处理能够提高程序的可靠性、可维护性和用户体验//基本的try-catch-finally结构try{//可能抛出异常的代码int result=10/0;//会抛出ArithmeticException}catch ArithmeticExceptione{//处理特定类型的异常System.out.println除数不能为零:+e.getMessage;}catch Exceptione{//处理其他类型的异常System.out.println发生异常:+e.getMessage;}finally{//无论是否发生异常都会执行的代码System.out.println这部分代码总是被执行;}//try-with-resources自动关闭资源try FileReaderreader=new FileReaderfile.txt{//使用reader}catch IOExceptione{//处理异常}常用类库概览java.util工具和集合框架包含ArrayList、HashMap、Scanner等集合类和工具类java.lang核心类库，自动导入包含String、Math、System等基础类，以及基本类型的包装类java.io输入输出操作提供文件和流操作的类，如File、InputStream、OutputStream等java.time日期时间APIJava8引入，提供了全面的日期和时间处理功能java.net网络通信包含URL、Socket等网络编程相关类Java标准库包含大量预定义的类和接口，为各种常见任务提供现成的解决方案熟悉并善用这些类库可以大大提高开发效率，避免重新发明轮子以下是一些重要类库的简要介绍除了标准库外，Java生态系统还有许多第三方库和框架，如用于HTTP客户端的Apache HttpClient、用于JSON处理的Gson/Jackson、用于数据库访问的JDBC和各种ORM框架等学习使用这些库能够更有效地开发Java应用程序//java.lang示例String str=Hello,World!;int length=str.length;//字符串操作double value=Math.sqrt16;//数学函数//java.util示例ArrayList list=new ArrayList;list.addJava;//集合操作Collections.sortlist;//集合工具类//java.time示例LocalDate today=LocalDate.now;LocalDate future=today.plusDays10;//日期计算字符串与StringBuilderString类StringBuilder类String是Java中最常用的类之一，表示不可变的字符序列String对象一旦创建，其内容不能被修改，任StringBuilder提供了可变的字符序列，专为字符串的高效构建和修改而设计与String不同，何修改操作都会创建新的String对象这种不可变性有几个好处StringBuilder允许修改其内容而不创建新对象，主要优点有•安全性对象状态不会意外改变•高效地执行字符串连接操作•线程安全多线程环境下无需同步•减少内存占用和垃圾收集压力•可作为哈希表键哈希值不变•提供丰富的字符串操作方法但不可变性也意味着，频繁的字符串连接操作会创建大量临时对象，影响性能和内存使用StringBuilder是非线程安全的如果需要在多线程环境中使用可变字符序列，应使用StringBuffer，它提供了线程安全的操作，但效率略低在Java应用开发中，字符串操作是最常见的任务之一了解String和StringBuilder的特性及适用场景，对于编写高效的代码至关重要一般来说，对于简单的字符串连接，可以使用+运算符（编译器可能会优化）；而对于在循环中或需要多次修改的情况，应使用StringBuilder//String操作示例String s1=Hello;String s2=s1+World;//创建新的String对象char c=s

2.charAt1;//获取特定位置的字符boolean contains=s

2.containsWorld;//检查子串//StringBuilder示例StringBuilder sb=new StringBuilder;sb.appendHello;//添加字符串sb.append.appendWorld;//链式调用sb.insert5,,;//在指定位置插入sb.reverse;//反转字符串String result=sb.toString;//转换为String集合框架基础List接口Set接口Map接口有序集合（序列），允许重复元素，可通过索引访问主要实现类有不允许重复元素的集合主要实现类有HashSet（基于哈希表，访问快但无键值对映射，键不能重复主要实现类有HashMap（基于哈希表，高效但无ArrayList（基于动态数组，随机访问快）、LinkedList（基于链表，插入删序）、LinkedHashSet（维护元素插入顺序）和TreeSet（基于红黑树，元序）、LinkedHashMap（维护键的插入顺序）和TreeMap（基于红黑树，除快）和Vector（同步版ArrayList，线程安全但效率低）素自然排序或使用比较器排序）键按自然顺序或比较器排序）Java集合框架为存储和操作对象组提供了统一的架构，大大简化了编程工作集合框架的核心接口是Collection，它定义了添加、删除、查询等基本操作List、Set和Queue是Collection的子接口，而Map则是一个独立的接口，用于键值对映射//ArrayList示例List fruits=new ArrayList;fruits.add苹果;fruits.add香蕉;fruits.add橙子;System.out.printlnfruits.get1;//输出:香蕉fruits.remove香蕉;//HashSet示例Set uniqueNames=new HashSet;uniqueNames.add张三;uniqueNames.add李四;uniqueNames.add张三;//重复元素不会被添加System.out.printlnuniqueNames.size;//输出:2//HashMap示例Map ages=new HashMap;ages.put张三,25;ages.put李四,30;ages.put王五,22;System.out.printlnages.get李四;//输出:30for Stringname:ages.keySet{System.out.printlnname+:+ages.getname;}泛型与类型安全泛型类泛型方法泛型类使用类型参数来定义类，允许类在不同情况下使用不同的数据类型类型参泛型方法在方法定义时指定类型参数，可以独立于泛型类存在类型参数声明在返数通常使用单个大写字母表示（如T，E，K，V）回类型之前•BoxT包含任意类型的盒子•可在非泛型类中定义泛型方法•PairK,V包含键值对的类•类型参数可用于参数和返回类型•可以指定类型边界T extendsNumber•支持多个类型参数T,U类型安全泛型提供编译时类型检查，消除了手动类型转换的需要，减少了运行时错误•不使用泛型需要手动转换，可能出错•使用泛型编译器检查类型，更安全•集合类型安全ListString只能包含字符串泛型是Java5引入的重要特性，它允许类和方法在编译时处理多种数据类型，同时保持类型安全泛型的主要优点包括类型安全、消除类型转换、代码重用和API可读性泛型广泛应用于集合框架、工具类和许多设计模式中//泛型类示例public classBox{private Tcontent;public voidsetT content{this.content=content;}public Tget{return content;}}//使用泛型类Box intBox=new Box;intBox.set10;Integer num=intBox.get;//不需要类型转换//泛型方法示例public voidprintArrayE[]array{for Eelement:array{System.out.printlnelement;}}//调用泛型方法String[]names={张三,李四,王五};printArraynames;流简介IO字节流处理二进制数据，以字节为单位基类是InputStream和OutputStream适用于图像、音频、视频等二进制文件操作字符流处理文本数据，以字符为单位基类是Reader和Writer适用于文本文件读写，自动处理字符编码缓冲流包装基本流，提供缓冲功能，提高IO效率如BufferedInputStream、BufferedReader等对象流ObjectInputStream和ObjectOutputStream，支持对象的序列化和反序列化，用于保存和恢复对象状态Java IO（输入/输出）是Java处理数据流的核心机制，用于读写文件、网络通信等Java IO流根据数据类型分为字节流和字符流，根据功能分为节点流（直接连接到数据源）和处理流（包装其他流提供额外功能）了解IO流的类型和特点对于正确选择和高效使用它们至关重要在Java7之后，引入了新的NIO.2API（java.nio.file包），提供了更现代、更强大的文件操作功能，如符号链接支持、文件属性访问、目录遍历和文件变化通知等对于新项目，建议考虑使用NIO.2API代替传统的java.io.File类//字节流读写文件try FileInputStreamfis=new FileInputStreaminput.dat;FileOutputStream fos=new FileOutputStreamoutput.dat{byte[]buffer=new byte

[1024];int bytesRead;while bytesRead=fis.readbuffer!=-1{fos.writebuffer,0,bytesRead;}}catch IOExceptione{e.printStackTrace;}//字符流读取文本文件try BufferedReaderreader=new BufferedReadernewFileReadertext.txt{String line;while line=reader.readLine!=null{System.out.printlnline;}}catch IOExceptione{e.printStackTrace;}文件操作基础文件对象创建目录操作文件读取文件写入使用File类可以创建表示文件或目录的对象，它不涉及实际的文件File类提供了创建、删除、重命名目录的方法，如mkdir、可以使用FileInputStream/FileReader读取文件内容，前者处理使用FileOutputStream/FileWriter写入文件，前者写入字节数内容读写，而是提供文件元数据和操作方法通过指定路径字符串、mkdirs、delete等还可以列出目录内容，查询目录特性，如二进制数据，后者处理文本数据通常搭配据，后者写入字符数据可以设置是否追加内容同样可以搭配缓父路径和子路径或URI来创建File对象isDirectory、list、listFiles等方法BufferedInputStream/BufferedReader使用，提高读取效率冲流提高效率文件操作是许多应用程序的基本功能，Java提供了丰富的API来处理文件和目录传统的文件操作主要基于java.io包中的File类和各种流类，而现代Java应用（Java7及以上）通常使用java.nio.file包中的Path接口和Files类，它们提供了更强大、更灵活的文件操作能力//创建和检查文件File file=new Filedata.txt;boolean exists=file.exists;long size=file.length;boolean isDir=file.isDirectory;//创建目录File dir=new FilemyDirectory;dir.mkdir;//列出目录内容File[]files=dir.listFiles;for Filef:files{System.out.printlnf.getName;}//使用NIO.2读取文件内容Path path=Paths.gettext.txt;List lines=Files.readAllLinespath,StandardCharsets.UTF_8;//使用NIO.2写入文件Path outPath=Paths.getoutput.txt;Files.writeoutPath,lines,StandardCharsets.UTF_8;多线程基础线程创建Java提供两种创建线程的方式继承Thread类或实现Runnable接口实现Runnable更灵活，因为它不会占用类的单一继承机会，并且可以更好地分离任务和执行机制2线程生命周期线程状态包括新建New、可运行Runnable、阻塞Blocked、等待Waiting、超时等待Timed Waiting和终止Terminated使用getState方法可以获取线程当前状态3线程调度Java线程调度基于优先级（1-10），默认为5可以通过setPriority设置，但实际效果受操作系统和JVM实现影响线程还支持守护线程daemon设置，守护线程不会阻止JVM退出线程控制Java提供多种线程控制方法join等待线程完成、sleep使当前线程休眠指定时间、yield让出CPU时间片这些方法协助线程间的协作和调度多线程是Java的核心特性之一，它允许程序同时执行多个任务，提高程序的响应性和性能线程是程序执行的最小单位，一个Java程序至少有一个主线程，可以创建额外的线程来并行执行任务正确理解和使用线程对于开发高性能的Java应用至关重要//方式一继承Thread类class MyThreadextends Thread{public voidrun{System.out.println线程运行中...;}}MyThread t1=new MyThread;t

1.start;//启动线程//方式二实现Runnable接口class MyRunnableimplements Runnable{public voidrun{System.out.printlnRunnable运行中...;}}Thread t2=new ThreadnewMyRunnable;t

2.start;//方式三使用Lambda表达式（Java8及以上）Thread t3=new Thread-{System.out.printlnLambda线程运行中...;};t

3.start;同步与线程安全竞态条件多线程同时访问共享资源产生的问题同步解决使用synchronized锁定共享资源监视器模式每个对象关联一个监视器以控制访问线程安全实现原子操作、锁和线程安全集合在多线程环境中，当多个线程同时访问和修改共享数据时，可能产生竞态条件Race Condition和不一致的结果线程同步是解决这个问题的机制，它确保同一时刻只有一个线程可以访问共享资源，从而保证数据的一致性和正确性Java提供了多种同步机制synchronized关键字（可用于方法或代码块）、volatile关键字（确保变量的可见性）、显式锁（Lock接口及其实现）、原子类（如AtomicInteger）和并发集合（java.util.concurrent包）选择合适的同步机制取决于具体的需求和性能考虑过度同步可能导致性能下降和死锁，而同步不足则可能导致数据不一致//同步方法public synchronizedvoid increment{count++;}//同步代码块public voidincrement{synchronizedthis{count++;}}//使用显式锁private finalLock lock=new ReentrantLock;public voidincrement{lock.lock;try{count++;}finally{lock.unlock;//确保锁被释放}}//使用原子类private AtomicIntegercount=new AtomicInteger0;public voidincrement{count.incrementAndGet;}网络编程初步Socket通信模型Java网络编程主要基于Socket（套接字）模型，它是网络通信的端点Socket API提供了在应用程序和传输层协议（如TCP/IP）之间的接口，使得网络通信变得相对简单服务器创建ServerSocket监听特定端口，客户端使用Socket连接到服务器服务器端编程服务器端使用ServerSocket类监听指定端口，当客户端请求连接时，accept方法返回一个Socket对象，用于与客户端通信服务器可以设计为单线程处理一个客户端，或多线程同时处理多个客户端典型的服务器模式包括循环等待、线程池和非阻塞IO客户端编程客户端使用Socket类连接到指定主机和端口的服务器一旦连接建立，客户端可以通过Socket获取输入流和输出流，与服务器进行双向通信客户端通常需要处理连接失败、超时、数据格式等问题，并实现适当的错误处理机制网络编程是Java的重要应用领域之一，它使应用程序能够通过网络进行通信和数据交换Java提供了丰富的网络编程API，从低级的Socket到高级的URL和HttpClient，满足不同层次的网络编程需求以下是一个简单的Socket通信示例//服务器端代码try ServerSocketserverSocket=new ServerSocket8000{System.out.println服务器启动，等待连接...;Socket clientSocket=serverSocket.accept;System.out.println客户端已连接;BufferedReader in=new BufferedReadernewInputStreamReaderclientSocket.getInputStream;PrintWriter out=new PrintWriterclientSocket.getOutputStream,true;String message=in.readLine;System.out.println收到消息:+message;out.println服务器收到:+message;}catch IOExceptione{e.printStackTrace;}//客户端代码try Socketsocket=new Socketlocalhost,8000{PrintWriter out=new PrintWritersocket.getOutputStream,true;BufferedReader in=new BufferedReadernewInputStreamReadersocket.getInputStream;out.println你好，服务器！;String response=in.readLine;System.out.println服务器响应:+response;}catch IOExceptione{e.printStackTrace;}编程基础（）GUI JavaFX/awt19951998AWT诞生年份Swing发布年份最早的Java GUI库基于AWT的轻量级组件200870%JavaFX首次发布GUI应用使用JavaFX比例现代化的富客户端平台成为主流Java GUI技术Java提供了多种创建图形用户界面GUI的库和框架，从早期的AWTAbstract WindowToolkit，到Swing，再到现代的JavaFXAWT是Java最早的GUI库，使用本地操作系统的组件，导致在不同平台上外观不一致Swing基于AWT，但实现了纯Java的轻量级组件，提供了统一的外观和更丰富的功能JavaFX是Java平台的下一代GUI框架，提供了现代化的图形API、富媒体支持和强大的动画效果它支持基于CSS的样式定义，使用FXML进行界面布局，采用MVC架构分离界面和逻辑JavaFX还提供了WebView组件，可以在应用中嵌入Web内容，以及对3D图形的支持从Java11开始，JavaFX不再作为JDK的一部分，需要作为单独的依赖项添加//JavaFX简单窗口示例import javafx.application.Application;import javafx.scene.Scene;import javafx.scene.control.Button;import javafx.scene.control.Label;import javafx.scene.layout.VBox;import javafx.stage.Stage;public classSimpleJavaFXApp extendsApplication{@Overridepublic voidstartStage primaryStage{//创建控件Label label=new Label欢迎使用JavaFX！;Button button=new Button点击我;button.setOnActione-label.setText按钮被点击了！;//创建布局容器VBox root=new VBox10;//垂直布局，间距10像素root.getChildren.addAlllabel,button;//创建场景Scene scene=new Sceneroot,300,200;//设置舞台（窗口）primaryStage.setTitleJavaFX示例;primaryStage.setScenescene;primaryStage.show;}public staticvoid mainString[]args{launchargs;}}与内存管理JVM调试与单元测试调试技术单元测试调试是识别和修复代码中错误的过程，Java提供了多种调试工具和技术单元测试是验证代码单元（通常是方法或类）正确性的过程，Java中最流行的单元测试框架是JUnit•断点在代码特定位置暂停执行JUnit特点•单步执行逐行运行代码•注解驱动@Test,@Before,@After等•观察变量监控变量值的变化•断言方法验证预期结果•条件断点只有满足条件时才暂停•测试套件组织多个测试•日志输出使用日志框架记录信息•参数化测试使用不同输入•异常断点发生异常时暂停执行•测试覆盖率衡量测试完整性现代IDE如IntelliJ IDEA和Eclipse提供了强大的集成调试工具，使调试过程更加高效和直观其他测试相关工具包括Mockito（模拟对象）、AssertJ（流式断言）、TestNG（JUnit替代品）等调试和单元测试是软件开发过程中保证代码质量的关键实践通过系统的调试和测试，可以尽早发现和修复问题，提高代码的可靠性和可维护性以下是一个使用JUnit5编写的简单单元测试示例import org.junit.jupiter.api.Test;import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;import staticorg.junit.jupiter.api.Assertions.*;public classCalculatorTest{private Calculatorcalculator;@BeforeEachvoid setUp{calculator=new Calculator;}@Testvoid testAdd{assertEquals5,calculator.add2,3,2+3应该等于5;}@Testvoid testDivide{assertEquals2,calculator.divide6,3,6/3应该等于2;assertThrowsArithmeticException.class,-calculator.divide1,0,除数为0应该抛出异常;}}常见项目开发流程系统设计需求分析创建系统架构，定义模块、类结构和数据模型收集并理解用户需求，明确系统要解决的问题和1功能范围编码实现根据设计文档编写代码，实现各项功能部署运维测试验证将系统部署到生产环境，提供维护支持执行各类测试，确保软件质量Java项目开发通常遵循软件开发生命周期SDLC的基本阶段，从需求分析到部署维护现代Java开发大多采用敏捷开发方法论，如Scrum或Kanban，强调迭代开发、持续反馈和团队协作每个迭代周期通常为2-4周，包含计划、开发、测试和评审等活动版本控制是开发流程中的重要组成部分，Git是当前最流行的版本控制工具开发团队通常使用GitHub、GitLab或Bitbucket等平台进行代码托管和协作持续集成/持续部署CI/CD工具如Jenkins、GitLab CI或GitHub Actions能够自动化构建、测试和部署过程，提高开发效率和产品质量项目管理工具如Jira、Trello或Asana帮助团队跟踪任务进度和管理开发流程学习路线与入门建议Java掌握基础语法首先需要系统学习Java的基础语法和核心概念，包括变量、运算符、控制结构、方法、类和对象等推荐通过结构化的教程或课程学习，结合简单的练习来巩固基础知识这个阶段重在理解Java的特性和编程思想实践小项目学习编程最有效的方式是实践在掌握基础后，尝试开发一些小型项目，如命令行工具、简单游戏或个人管理应用通过项目实践，你能够综合运用所学知识，解决实际问题，同时培养编程思维和调试能力学习高级主题随着基础的巩固，开始探索更高级的Java主题，如多线程、网络编程、反射、注解、泛型等同时，学习常用框架和库，如Spring、Hibernate、MyBatis等，为进入企业级开发做准备关注Java社区动态，了解新版本特性参与开源项目参与开源项目是提升技能和建立专业网络的绝佳方式从贡献文档或修复简单bug开始，逐步参与核心功能开发通过阅读优质代码和接受社区反馈，能够快速提升编程水平和工程实践能力学习Java是一个循序渐进的过程，需要理论与实践相结合在学习中，建议保持好奇心和探索精神，不要害怕犯错，因为调试和解决问题的过程是最有价值的学习机会同时，养成良好的编码习惯和代码风格，这将使你的代码更易于理解和维护参考书籍与在线资源经典书籍官方文档在线社区与平台•《Java核心技术》Core Java全面介绍Java基础知•Oracle JavaSE文档最权威的Java参考资料，包含API•CSDN中文技术社区，包含大量Java相关资源和讨论识，适合初学者和有经验的程序员文档和教程•开源中国提供开源项目、技术文章和交流平台•《Java编程思想》Thinking inJava深入探讨Java编•Java语言规范详细说明Java语言的语法和语义•Stack Overflow全球最大的程序员问答社区程理念，帮助理解面向对象编程•JVM规范解释Java虚拟机的工作原理•GitHub发现优质Java项目和代码示例的绝佳场所•《Effective Java》提供编写高质量Java代码的实用建•Java教程The JavaTutorials官方提供的系统学习材议和最佳实践料•《深入理解Java虚拟机》探讨JVM原理和性能调优技术选择适合自己学习阶段和风格的学习资源至关重要初学者可以从结构化的教程和入门书籍开始，随着知识积累，逐渐转向更专业和深入的资料在线课程平台如慕课网、极客时间等也提供了大量高质量的Java学习内容总结与下一步提升高级应用分布式系统、微服务架构、云原生应用框架与工具Spring全家桶、ORM框架、构建工具数据管理关系型数据库、NoSQL、JDBC、持久化Web开发Servlet、JSP、RESTful API、前端集成Java基础语法、OOP、集合、IO、多线程恭喜您完成Java基础编程课程的学习！通过本课程，您已经掌握了Java编程的核心概念，包括语法基础、面向对象编程、异常处理、集合框架和基本的IO操作等这些知识为您成为一名Java开发者奠定了坚实的基础要进一步提升Java技能，建议您探索以下方向深入学习Java Web开发（Servlet、JSP、Spring MVC）；掌握数据库操作和ORM框架（JDBC、MyBatis、Hibernate）；学习主流框架生态（Spring、Spring Boot、Spring Cloud）；了解微服务和分布式系统架构；关注性能优化和JVM调优技术持续学习，保持对新技术的关注，参与实际项目开发，将理论知识应用到实践中，是成为优秀Java开发者的关键。