私塾java教学课件

私塾教学课件Java课程导入语言的定位与应用市场需求与学习优势Java是全球最受欢迎的编程语言之一，作为一种通用型编程语言，它广中国行业对人才的需求持续旺盛，无论是互联网企业、金融机构Java ITJava泛应用于企业级应用、移动应用开发、大数据处理、云计算等多个领域还是传统企业的数字化转型，都需要大量专业的开发人员据市场Java凭借其一次编写，到处运行的特性，成为跨平台应用开发的首选调研数据显示，开发工程师平均薪资处于编程语言职位的前列JavaJava语言学习的优势在于稳定的就业前景、完善的生态系统、丰富的学习Java在当今技术生态中，不仅是传统企业系统的支柱，也是资源，以及清晰的技术发展路线掌握技能为您打开了广阔的职业Java ITAndroid Java移动应用开发的官方语言，同时在大数据处理框架如、中发展空间Hadoop Spark扮演着核心角色私塾教学模式实战驱动学习职业导向课程采用小班制教学，注重师生互动，确保每位每个知识模块都配套相应的编程练习和项目学员都能得到充分的指导和反馈课程设计实践，让学员在解决实际问题的过程中深化遵循理论结合实践的原则，通过大量实战对知识点的理解，培养独立分析和解决问题项目巩固所学知识的能力基础知识概览Java平台架构与语言特点环境配置与开发工具Java JVM Java平台由虚拟机、运行环境和作为一种纯面向对象的编程语言，具有以下显著特点开发环境的搭建主要包括的安装与配置，以及集Java JavaJVM JavaJRE Java Java JDK开发工具包组成是跨平台特性的核成开发环境的选择主流的包括Java JDKJVMJavaIDE JavaIDE心，它将字节码转换为特定平台的机器码执行，实现Java跨平台性通过实现不同系统环境下的一致运行功能强大，智能提示完善，推荐专业•JVM•IntelliJ IDEA了一次编译，到处运行的理念开发者使用面向对象一切皆对象的设计理念，支持封装、继承、•包含和核心类库，是运行程序的最小环JRE JVMJava Java多态开源免费，插件丰富，使用广泛•Eclipse境则是面向开发者的工具包，包含以及编译器、JDK JRE安全性强类型检查、自动内存管理、异常处理机制官方支持，内置设计工具••NetBeans OracleGUI调试器等开发工具多线程内置多线程支持，简化并发编程•健壮性自动垃圾回收，避免内存泄漏•第一个程序Java示例代码HelloWorldpublic classHelloWorld{public staticvoid mainString[]args{System.out.printlnHello,World!;}}这是编程的经典入门示例，虽然简单，但包含了程序的基本结构要素通过这个示例，初学者可以快速了解代Java JavaJava码的基本组成部分和运行机制代码结构解析类定义定义了一个公共类，类名必须与文件名一致public classHelloWorld方法程序的入口点，从这里开始执行代码main JVM方法签名包含访问修饰符、静态关键字、返回类型和参数列表public staticvoid mainString[]args输出语句将文本输出到控制台System.out.println运行程序编译源代码在同一目录下执行命令（注意不带后缀）加载字编写源代码java HelloWorld.class JVM打开命令行工具，导航到源代码所在目录，执行javac HelloWorld.java命令节码并执行main方法，控制台显示Hello,World!编译器将源代码转换为字节码文件HelloWorld.class数据类型与变量基本数据类型类型大小取值范围默认值位byte8-128~1270位short16-32,768~32,7670位int32-2^31~2^31-10位long64-2^63~2^63-10L位约±，位精度float

323.4e

3870.0f位约±，位精度double

641.8e

308150.0d位char160~65,535\u0000boolean-true/false false变量命名规则与作用域常量的定义与使用变量命名遵循以下规则在中，常量是指一旦赋值就不能再改变的变量，使用关键字声明JavaJavafinal只能包含字母、数字、下划线和美元符号•//基本类型常量final doublePI=

3.14159;//引用类型常量（引用不可变，但对象内容可变）final必须以字母、下划线或美元符号开头•StringBuilder sb=new StringBuilderHello;sb.append World;//合法操作//sb=new•区分大小写StringBuilderHi;//非法操作//静态常量（类常量）public staticfinal intMAX_USERS=100;不能使用关键字•Java命名约定变量名采用驼峰命名法，首字母小写（如）•studentName类名首字母大写（如）•StudentInfo常量名全大写，单词间用下划线分隔（如）•MAX_VALUE变量的作用域决定了其可见性和生命周期，主要包括类变量（静态变量）整个应用程序生命周期•运算符和表达式算术、赋值、比较运算符逻辑运算符与短路机制类别运算符说明运算符描述短路特性算术运算符加法，字符串连接逻辑与左操作数为时不计算右操作数+false减法逻辑或左操作数为时不计算右操作数-||true乘法逻辑非无短路特性*!除法按位与、逻辑与无短路特性，总是计算两侧操作数/取余按位或、逻辑或无短路特性，总是计算两侧操作数%|赋值运算符简单赋值按位异或无短路特性=^加后赋值+=//短路机制示例if obj!=nullobj.getValue0{//只有当obj不为null时才会计算后面的表达式-=减后赋值//避免了NullPointerException}乘后赋值*=除后赋值/=取余后赋值%=比较运算符等于==不等于!=大于小于大于等于=小于等于=流程控制语句条件语句循环语句语句循环if for//单分支if语句if condition{//条件为true时执行的代码}//双分支if-else语句if condition//标准for循环for inti=0;i10;i++{//循环体，执行10次}//增强for循环（foreach，Java5+）{//条件为true时执行的代码}else{//条件为false时执行的代码}//多分支if-else if-else语句if int[]numbers={1,2,3,4,5};for int num:numbers{//遍历数组或集合中的每个元素}condition1{//条件1为true时执行}else ifcondition2{//条件1为false且条件2为true时执行}else{//所有条件都为false时执行}循环while//while循环，先判断后执行while condition{//当condition为true时重复执行//必须在循环体内修改条件，否则可能造成死循环}循环do-while语句switch//do-while循环，先执行后判断，至少执行一次do{//循环体}while condition;//注意这里有分号//switch支持byte,short,char,int,enum,StringJava7+switch variable{case value1://当variable等于value1时执行break;//防止继续执行下一个case casevalue2://当variable等于value2时执行break;default://当variable不匹配任何case时执行}跳转语句//break终止整个循环for inti=0;i100;i++{if i==10{break;//达到10时终止循环}}//continue跳过当前迭代，继续下一次循环for inti=0;i10;i++{if i%2==0{continue;//跳过偶数}System.out.printlni;//只打印奇数}数组及其应用一维数组创建及遍历多维数组基础理解//数组声明int[]numbers;//推荐方式int scores[];//也合法，但不推荐//创建并初始化数组int[]//二维数组声明与创建int[][]matrix=new int

[3]

[4];//3行4列的矩阵int[][]irregular=newages=new int

[5];//创建长度为5的数组，元素默认为0String[]names={张三,李四,王五};//int

[3][];//不规则数组，只指定行数irregular

[0]=new int

[4];//第一行有4列irregular

[1]=new使用初始化列表//访问数组元素ages

[0]=20;//设置第一个元素值int firstAge=ages

[0];//获取第一个int

[2];//第二行有2列irregular

[2]=new int

[5];//第三行有5列//二维数组初始化int[][]points=元素值//数组长度int length=names.length;//获取数组长度（属性，不是方法）//标准for循环遍历for{{1,2},//第一行{3,4,5},//第二行{6}//第三行};//二维数组遍历for intiint i=0;iages.length;i++{System.out.println第+i+1+个年龄:+ages[i];}//=0;imatrix.length;i++{for intj=0;jmatrix[i].length;j++增强for循环遍历for String name:names{System.out.println姓名:+name;}{System.out.printmatrix[i][j]+;}System.out.println;//换行}//使用增强for循环遍历二维数组for int[]row:points{for intvalue:row{System.out.printvalue+;}System.out.println;}数组一旦创建，其长度不可改变如需动态调整大小，应使用等集合类ArrayList数组是中最基础的数据结构，用于存储同类型的多个元素它在内存中是连续分配的，可以通过索引快速访问任意元素，Java这种特性使得数组在许多算法和数据处理场景中非常高效方法及参数传递方法定义与调用规范参数传递机制中的参数传递始终是值传递，这意味着Java//方法定义的一般语法[访问修饰符][静态修饰符]返回类型方法名参数列表[异常声明]{//方法体[return返回值;]}//方法示例public staticint suminta,int b{return a+b;}private void•对于基本数据类型，传递的是值的副本printMessageString message{System.out.printlnmessage;}protected double对于引用类型，传递的是引用的副本（而非对象本身）•calculateAveragedouble[]numbers throwsArithmeticException{if numbers.length==0{throw newArithmeticException数组不能为空;}double sum=0;for double//基本类型参数传递示例public staticvoid modifyValueintx{x=x*2;//修改的是副本，不影响num:numbers{sum+=num;}return sum/numbers.length;}原始值}intnum=10;modifyValuenum;System.out.printlnnum;//输出10，原值未变//引用类型参数传递示例public staticvoid modifyArrayint[]arr{arr

[0]=100;//修改的是同一对象，原数组会改变}int[]numbers={1,2,3};modifyArraynumbers;System.out.printlnnumbers

[0];//输出100，原数组被修改理解的值传递机制是避免常见编程错误的关键对于引用类型，虽然不能修改引用本身指向的对象，但可以修Java改该对象的内部状态引用类型的参数传递常见误区方法调用//不能修改引用指向的对象public staticvoid replaceObjectStringBuildersb{sb=new//静态方法调用int result=Math.max10,20;//通过类名直接调用int total=Calculator.sum5,3;StringBuilderNew Value;//只修改了副本引用}StringBuilder builder=new//自定义静态方法调用//实例方法调用String text=Hello;int length=text.length;//通过对象调StringBuilderOriginal;replaceObjectbuilder;System.out.printlnbuilder;//仍然是用实例方法//方法调用作为表达式System.out.println总和:+sum10,20;Original//但可以修改对象的内部状态public staticvoid appendTextStringBuildersb{sb.append Modified;//修改了对象本身}StringBuilder text=newStringBuilderOriginal;appendTexttext;System.out.printlntext;//Original Modified面向对象编程简介类和对象的关系类的定义对象的创建与使用类是对象的模板或蓝图，定义了对象的属性字段和行为方法类是创建对象的基础，一个类可以创建多个对象实例对象是类的实例，代表了现实世界中的具体事物通过关键字创建对象，通过操作符访问对象的属性和方法new.public classStudent{//字段（属性）Stringname;int age;String studentId;//创建对象Student student1=new Student;Student student2=new Student;//设置对象属性//方法（行为）public voidstudy{System.out.printlnname+正在学习;}student

1.name=张三;student

1.age=20;student

1.studentId=2023001;student

2.name=李四public voidtakeExam{System.out.printlnname+正在参加考试;}};student

2.age=21;student

2.studentId=2023002;//调用对象方法student

1.study;student

2.takeExam;封装的意义与实现封装是面向对象编程的基本原则之一，它将数据属性和行为方法封装在一个单元类中，并隐藏对象的内部实现细节，仅暴public classBankAccount{//私有属性private StringaccountNumber;private String露必要的接口accountHolder;private doublebalance;//构造方法public BankAccountString封装的主要优势accountNumber,String accountHolder{this.accountNumber=accountNumber;this.accountHolder=accountHolder;this.balance=

0.0;}//getter方法public信息隐藏保护对象的内部状态不被外部直接访问和修改String getAccountNumber{return accountNumber;}public String提高模块性类的内部实现可以独立变化，不影响外部调用者getAccountHolder{return accountHolder;}public doublegetBalance控制访问通过访问修饰符和getter/setter方法控制对属性的访问{return balance;}//setter方法（带有数据验证）public void数据验证在方法中可以添加数据验证逻辑，确保对象状态的有效性setAccountHolderString accountHolder{if accountHolder!=nullsetter!accountHolder.isEmpty{this.accountHolder=accountHolder;}}在Java中，通过以下方式实现封装//业务方法public voiddepositdouble amount{if amount0{balance+=amount;System.out.println存款成功，当前余额:+balance;}else{System.out.println存款金额必须大于0;}}public voidwithdrawdoubleamount{if amount0amount=balance{balance-=amount;System.out.println取款成功，当前余额:+balance;}else{System.out.println取款失败，金额无效或余额不足;}}}构造方法与关键字this构造方法定义特点重载构造方法的应用构造方法是一种特殊的方法，用于初始化对象的状态构造方法的特点构造方法重载允许为一个类定义多个构造方法，每个构造方法接受不同的参数这提供了创建对象的多种方式，增加了类的灵活性方法名必须与类名相同•没有返回类型，甚至不能声明为•voidpublic classBook{private Stringtitle;private String author;private int pageCount;•在创建对象时通过new关键字自动调用private String publisher;//完整信息的构造方法public BookStringtitle,String author,如果没有定义任何构造方法，会提供一个默认的无参构造方法intpageCount,Stringpublisher{this.title=title;this.author=author;•Javathis.pageCount=pageCount;this.publisher=publisher;}//只有书名和作者的构造一旦定义了任何构造方法，将不再提供默认构造方法•Java方法public BookStringtitle,Stringauthor{thistitle,author,0,未知出版社;}//只有书名的构造方法public BookStringtitle{thistitle,佚名public classPerson{private Stringname;private int age;//默认构造方法public;}//无参构造方法public Book{this未命名;}//方法Person{name=未知;age=0;}//带参数的构造方法publicpublic voiddisplayInfo{System.out.println书名+title;PersonString name,int age{this.name=name;this.age=age;}//方法System.out.println作者+author;System.out.println页数+pageCount0public voidintroduce{System.out.println我叫+name+，今年+age+岁pageCount:未知;System.out.println出版社+publisher;}};}}//使用构造方法创建对象Person p1=new Person;//调用默认构造方法Person p2=newPerson张三,25;//调用带参数的构造方法继承机制详解继承的语法与特性继承是面向对象编程的三大特性之一，它允许一个类（子类）获取另一个类（父类）的属性和方法使用关键字关键字Java extendssuper实现继承关键字用于引用父类的成员，主要有以下用途super//父类public classAnimal{protected Stringname;protected int age;public调用父类构造方法

1.AnimalString name,intage{this.name=name;this.age=age;}publicvoid eat{System.out.printlnname+正在进食;}public voidsleeppublic classChild extendsParent{public Child{super;//调用父类的无参构造方{System.out.printlnname+正在睡觉;}}//子类public classDog extendsAnimal法}public ChildStringname{supername;//调用父类的带参构造方法}}{private String breed;public DogStringname,intage,Stringbreed{supername,age;//调用父类构造方法this.breed=breed;}public voidbark{System.out.printlnname+在汪汪叫;}@Override public void eat{System.out.printlnbreed+犬+name+正在啃骨头;}}注意必须是构造方法的第一条语句super访问父类的成员变量

2.public classRectangle{protected doublewidth;protected doubleheight;//方法省略...}public classColoredRectangle extendsRectangle{private Stringcolor;publicvoid printDetails{System.out.println宽度:+super.width;//访问父类的widthSystem.out.println高度:+super.height;//访问父类的height System.out.println颜色:+this.color;//访问自身的color}}多态基础多态的实现原理向上转型和向下转型多态是面向对象编程的三大特性之一，它允许使用父类类型的引用指向子类对象，并且在运行时根据实际对象类型调用相应的向上转型（）将子类引用转换为父类引用，这是自动进行的，也是多态的基础Upcasting方法Dog dog=new Dog;Animal animal=dog;//向上转型，自动进行多态的实现基于以下三个条件继承关系子类继承父类或实现接口方法重写子类重写父类的方法向下转型（）将父类引用转换回子类引用，这需要显式转换，并且只有当引用的实际对象是目标类型的实例父类引用指向子类对象使用父类类型变量引用子类实例Downcasting时才合法//父类public classAnimal{public void makeSound{System.out.println动物发出声音;}}//子类public classDog extendsAnimal{@Override public void makeSoundAnimal animal=new Dog;//向下转型，需要显式强制转换Dog dog=Dog animal;//合法，因为animal实{System.out.println狗在汪汪叫;}public voidfetch际引用的是Dog对象dog.fetch;//现在可以调用Dog特有的方法//危险的向下转型Animal anotherAnimal=new{System.out.println狗在捡东西;}}//另一个子类public classCat extendsAnimal Cat;//Dog anotherDog=Dog anotherAnimal;//运行时错误ClassCastException{@Override public voidmakeSound{System.out.println猫在喵喵叫;}public voidclimb{System.out.println猫在爬树;}}//多态使用public classTest{public staticvoid mainString[]args{//父类引用指向子类对象Animal animal1=new Dog;Animal animal2=new Cat;//运行时多态animal

1.makeSound;//输出狗在汪汪叫animal

2.makeSound;//输出猫在喵喵叫//编译错误父类引用无法访问子类特有方法//animal

1.fetch;//错误//animal

2.climb;//错误}}为了安全地进行向下转型，应该先使用运算符检查对象的实际类型instanceofAnimal animal=getAnimal;//假设这是从某处获取的Animal引用//安全的向下转型if animal instanceofDog{Dog dog=Dog animal;dog.fetch;}else ifanimalinstanceofCat{Cat cat=Cat animal;cat.climb;}在及以上版本，可以使用模式匹配简化检查和转换Java16instanceof抽象类与接口抽象类定义和使用场景抽象类是使用关键字声明的类，它不能被实例化，只能被继承抽象类可以包含抽象方法和具体方法，为子类提供通abstract//抽象类示例数据库连接public abstractclass Database{//成员变量protected Stringurl;用实现和模板protected String username;protected String password;protected Connectionconnection;抽象类的特点//构造方法public DatabaseStringurl,String username,String password{this.url=url;this.username=username;this.password=password;}//具体方法所使用关键字声明•abstract有数据库共有的功能public booleanisConnected{return connection!=null•不能被实例化!connection.isClosed;}public voidclose{if isConnected可以包含抽象方法和具体方法{connection.close;}}//抽象方法由特定数据库子类实现public•abstract voidconnect throws SQLException;public abstractResultSet executeQueryString可以有构造方法（用于子类初始化）•query throwsSQLException;public abstractint executeUpdateStringupdate throws可以有成员变量（各种访问级别）•SQLException;}//具体子类public classMySQLDatabase extendsDatabase{public可以有静态方法和静态变量•MySQLDatabaseString host,String dbName,Stringusername,Stringpassword子类必须实现所有抽象方法，否则子类也必须声明为抽象类{superjdbc:mysql://+host+/+dbName,username,password;}@Override•public voidconnect throwsSQLException{//MySQL特定的连接实现适用场景Class.forNamecom.mysql.jdbc.Driver;connection=DriverManager.getConnectionurl,username,password;}@Override publicResultSet executeQueryStringquery throws需要在多个相关类之间共享代码•SQLException{//MySQL特定的查询实现Statement stmt=connection.createStatement;需要定义子类共有的行为，但部分行为的实现因子类而异•return stmt.executeQueryquery;}@Override publicint executeUpdateStringupdate•希望控制子类必须实现的方法throwsSQLException{//MySQL特定的更新实现Statement stmt=需要使用非公共成员（或）connection.createStatement;return stmt.executeUpdateupdate;}}•protected private内部类及匿名类成员内部类和局部内部类静态内部类内部类是定义在另一个类内部的类，它们提供了一种逻辑分组机制，允许把相关的类放在一起，增强封装性并使代码更加清晰静态内部类是使用关键字声明的内部类，它不需要外部类实例即可创建，也不能直接访问外部类的非静态成员static支持四种内部类成员内部类、局部内部类、静态内部类和匿名内部类Javapublic classOuter{private staticint staticOuterField=10;private int成员内部类instanceOuterField=20;//静态内部类public staticclass StaticInner{private成员内部类是定义在类内部、方法外部的非静态类，它可以访问外部类的所有成员（包括私有成员）int innerField=30;public voiddisplay{//可以访问外部类的静态成员System.out.println外部类静态字段:+staticOuterField;//不能直接访问外public classOuter{private intouterField=10;//成员内部类public classInner部类的实例成员//System.out.printlninstanceOuterField;//编译错误}}{private intinnerField=20;public voiddisplay{//可以直publicvoidcreateStaticInner{//创建静态内部类实例StaticInner staticInner=new接访问外部类的成员System.out.println外部类字段:+outerField;StaticInner;staticInner.display;}}//在其他类中创建静态内部类实例public classTestSystem.out.println内部类字段:+innerField;//可以调用外部类的方法{public staticvoid mainString[]args{//不需要外部类实例即可创建静态内部类实例outerMethod;}}private voidouterMethod{System.out.println外部类Outer.StaticInner staticInner=new Outer.StaticInner;staticInner.display;}}方法;}publicvoidcreateInner{//在外部类中创建内部类实例Innerinner=new Inner;inner.display;//访问内部类的公共成员System.out.println在外部类中访问内部类字段:+inner.innerField;}}//在其他类中创建内部类实例public classTest{public staticvoid mainString[]args{Outer outer=new Outer;//需要先创建外部类实例，再创建内部类实例Outer.Inner inner=outer.new Inner;inner.display;}}异常处理机制异常分类Error表示严重的问题，通常是级别的错误，程序通常不应该捕获或处理，如JVM、等Throwable OutOfMemoryErrorStackOverflowError所有异常和错误的超类，包含两个主要子类和Error ExceptionException表示程序可能需要处理的异常情况，分为检查异常和非检查异常两大类非检查异常及其子类，不强制要求处理，通常表示程序逻辑错误，如RuntimeException检查异常、等NullPointerException ArrayIndexOutOfBoundsException必须在代码中显式处理（或声明）的异常，如、try-catch throws IOException等这些异常通常表示程序无法控制的外部因素SQLException结构异常传播与声明try-catch-finally throws使用结构处理异常，它允许程序捕获异常、执行恢复操作，并确保资源正确释放当方法内部发生异常但不处理时，异常会沿着调用栈向上传播，直到被捕获或导致程序终止方法可以使用关键字声Java try-catch-finally throws明它可能抛出的检查异常，将处理责任传递给调用者基本语法声明语法throwstry{//可能抛出异常的代码}catch ExceptionType1e1{//处理ExceptionType1类型的异常}catch ExceptionType2e2{//处理ExceptionType2类型的异常}finally{//无论是否发生异常都会publicvoidreadFileString paththrows IOException{FileReader reader=new执行的代码//通常用于释放资源}FileReaderpath;//读取文件操作...reader.close;}//调用方法处理异常public voidprocessFile{try{readFiledata.txt;}catch IOExceptione{System.out.println文件处理错误:+e.getMessage;}}//或者继续向上传播public voidstartProcessthrowsIOException{readFiledata.txt;//不处理异常，继续向上传播}。