Java语言程序设计基础篇 - 全面复习指南

第一部分：Java入门与环境搭建

1. Java是什么？

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 定义：一种高级、面向对象、跨平台的编程语言。
   • 特点：
     • 简单性：去除了C++中指针、多重继承等复杂特性。
     • 面向对象：封装、继承、多态。
     • 平台无关性：“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere），核心是 Java虚拟机。
     • 健壮性：强类型、异常处理、自动内存管理（垃圾回收）。
     • 安全性：防止恶意代码攻击。
     • 多线程：内置对多线程的支持。

2. JDK, JRE, JVM 的关系

   • JVM (Java Virtual Machine)：Java虚拟机，负责执行Java字节码（.class文件）,它是实现跨平台的核心。
   • JRE (Java Runtime Environment)：Java运行时环境，包含了JVM和Java程序运行所需的核心类库（.jar文件）。运行Java程序只需要JRE。
   • JDK (Java Development Kit)：Java开发工具包，包含了JRE、编译器（javac）、调试器、文档生成工具（javadoc）等开发工具。开发Java程序需要JDK。
   • 关系图：JDK 包含 JRE，JRE 包含 JVM。

3. 环境变量配置

   • JAVA_HOME：指向JDK的安装根目录。
   • PATH：在系统路径中添加 %JAVA_HOME%\bin，使得在任何目录下都可以使用 javac 和 java 命令。
   • CLASSPATH：（旧版概念，现代Java中基本不用） 指定Java虚拟机在何处寻找.class文件和.jar文件，默认是当前目录 。

第二部分：Java基础语法

1. 程序结构

   • 一个Java源文件（.java）可以包含多个类，但只能有一个 public 类，且文件名必须与 public 类名相同。
   • 程序的入口是 main 方法：public static void main(String[] args) {}

2. 变量与数据类型

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 基本数据类型：
     • 整数：byte, short, int, long (后缀 L)。
     • 浮点数：float (后缀 F), double (默认)。
     • 字符：char (单引号，如 'A')。
     • 布尔：boolean (true, false)。
   • 引用数据类型：
     • 类：如 String, Scanner。
     • 接口：如 Runnable。
     • 数组：如 int[]。
   • 类型转换：
     • 自动类型转换（隐式）：从小范围到大范围，如 int -> double。
     • 强制类型转换（显式）：从大范围到小范围，需要加上括号，如 (int) 3.14,可能会丢失精度。

3. 运算符

   • 算术运算符：, , , , (取模), , 。
   • 关系运算符：>, <, >=, <=, , ，返回 boolean 值。
   • 逻辑运算符：&& (与), (或), (非)，用于连接 boolean 表达式。
   • 位运算符：&, , ^, , <<, >>, >>>,了解即可。
   • 赋值运算符：, , , , 。
   • 三元运算符：(条件表达式) ? 表达式1 : 表达式2。

4. 流程控制

   • 顺序结构：默认执行顺序。
   • 选择结构：
     • if-else
     • if-else if-else
     • switch (注意：Java 7后，switch 可以支持 String 类型)
   • 循环结构：
     • for 循环：明确循环次数。
     • while 循环：不确定循环次数,先判断后执行。
     • do-while 循环：至少执行一次,后判断。
   • break 和 continue：
     • break：跳出当前循环或 switch 语句。
     • continue：跳过本次循环,进入下一次循环。

第三部分：面向对象编程

这是Java的核心,务必重点复习。

1. 类与对象

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 类：是对象的模板或蓝图，定义了对象的属性（成员变量）和行为（成员方法）。
   • 对象：是类的实例,是具体的实体。
   • 创建对象：类名 对象名 = new 类名();

2. 三大特性

   • 封装
     • 目的：隐藏对象的内部状态，只对外暴露有限的接口,提高安全性和可维护性。
     • 实现：将成员变量设为 private，通过 public 的 getter 和 setter 方法来访问和修改它们。
   • 继承
     • 目的：实现代码复用,建立类之间的层次关系。
     • 语法：class 子类 extends 父类 {}
     • 特点：
       • Java是单继承的,一个类只能有一个直接父类。
       • 支持多层继承。
       • 子类会继承父类的所有非 private 成员（属性和方法）。
     • super 关键字：在子类中，通过 super 来访问父类的成员变量、方法和构造方法。
   • 多态
     • 目的：允许不同类的对象对同一消息做出响应,提高了代码的灵活性和扩展性。
     • 前提：必须有继承关系；子类必须重写父类的方法；父类引用指向子类对象（父类 对象 = new 子类();）。
     • 体现：
       • 方法重写：子类提供一个与父类同名、同参数列表、同返回值类型（或其子类）的方法。
       • 重载：在同一个类中，定义多个同名但参数列表不同的方法，注意：重载与多态无关。
     • instanceof 运算符：用于判断一个对象是否属于某个类或其子类的实例。

3. 其他关键字

   • this：代表当前对象的引用，用于区分成员变量和局部变量,调用当前类的其他构造方法。
   • static：静态的。
     • 静态变量：被所有对象共享，不属于任何一个具体对象，存储在静态区，通过 类名.变量名 访问。
     • 静态方法：不属于任何一个对象，没有 this 引用，只能访问静态成员，通过 类名.方法名() 调用。
     • 静态代码块：在类加载时执行一次,通常用于初始化静态资源。
   • final：
     • final 类：不能被继承。
     • final 方法：不能被重写。
     • final 变量：成为常量,一旦赋值不能被修改。
   • abstract：
     • abstract 类：不能被实例化，可以包含抽象方法（没有方法体的方法）。
     • abstract 方法：只有声明，没有实现,子类必须重写所有抽象方法。

第四部分：常用API

1. 字符串

   • String：不可变的字符序列，每次修改操作（如 concat, replace）都会创建一个新的 String 对象。
   • StringBuilder / StringBuffer：可变的字符序列。
     • StringBuilder：非线程安全，性能更高。单线程环境下首选。
     • StringBuffer：线程安全，方法有 synchronized 关键字修饰。
   • 常用方法：length(), charAt(), substring(), indexOf(), toLowerCase(), toUpperCase(), equals(), equalsIgnoreCase()。

2. 包装类

   • 将基本数据类型包装成对象,以便在泛型集合等场景中使用。
   • int -> Integer, double -> Double 等。
   • 自动装箱：Integer i = 10; (JDK 5+)
   • 自动拆箱：int j = i; (JDK 5+)
   • 重要常量：Integer.MAX_VALUE, Integer.MIN_VALUE。

3. Math 类

   • 提供了各种数学运算的静态方法，如 abs(), pow(), sqrt(), random()。

4. Date 和 SimpleDateFormat

   • java.util.Date：表示一个特定的时间点。
   • java.text.SimpleDateFormat：用于格式化和解析日期字符串。
     • format(Date date): 将日期格式化为字符串。
     • parse(String source): 将字符串解析为日期。

5. Scanner 类

   • 用于获取用户的键盘输入。
   • Scanner scanner = new Scanner(System.in);
   • nextInt(), nextDouble(), next(), nextLine()。

第五部分：异常处理

1. 什么是异常？

   程序在运行时出现的非正常情况,它会中断程序的正常流程。

2. 异常体系结构

   • Throwable：所有错误和异常的超类。
     • Error：JVM错误，如 OutOfMemoryError，通常无法恢复,不应被捕获。
     • Exception：程序本身可以处理的异常。
       • 受检异常：编译器会检查，必须用 try-catch 处理或用 throws 声明抛出，如 IOException。
       • 非受检异常：编译器不检查，通常是程序逻辑错误，如 NullPointerException, ArrayIndexOutOfBoundsException。

3. 异常处理机制

   • try-catch-finally：
     • try：监控可能发生异常的代码块。
     • catch：捕获并处理特定类型的异常。
     • finally：无论是否发生异常，都会执行的代码块，通常用于资源释放（如关闭文件、数据库连接）。
   • throws：在方法签名上声明，该方法可能抛出的异常,将处理责任交给调用者。

第六部分：常用类与工具

1. 集合框架

   • Collection 接口：单列集合的根接口。
     • List 接口：有序、可重复，元素有索引。
       • ArrayList：基于动态数组实现，查询快，增删慢（非尾部）。最常用。
       • LinkedList：基于双向链表实现，增删快（任意位置）,查询慢。
     • Set 接口：无序、不可重复。
       • HashSet：基于哈希表实现，存取速度快,不保证元素顺序。
       • TreeSet：基于红黑树实现，可以对元素进行排序（自然排序或自定义排序）。
   • Map 接口：双列集合，存储键值对，键唯一，值可以重复。
     • HashMap：基于哈希表实现，存取速度快。最常用。
     • TreeMap：基于红黑树实现,键可以排序。
     • Hashtable：线程安全的旧类,不推荐使用。
   • 遍历方式：
     • 迭代器：Iterator
     • 增强for循环：for-each
     • List 特有：get(int index) + 循环

2. I/O流

   • 按操作数据单位：字节流（InputStream/OutputStream）、字符流（Reader/Writer）。
   • 按流向：输入流、输出流。
   • 按功能：节点流（直接连接数据源）、处理流（包装节点流，提供额外功能）。
   • 常用流：
     • FileInputStream / FileOutputStream：文件字节流。
     • FileReader / FileWriter：文件字符流。
     • BufferedReader / BufferedWriter：缓冲字符流,提高读写效率。
     • ObjectInputStream / ObjectOutputStream：对象流,用于序列化和反序列化。

3. 多线程

   • 创建线程的两种方式：
     1. 继承 Thread 类：重写 run() 方法。
     2. 实现 Runnable 接口：实现 run() 方法，然后将 Runnable 实例作为参数传给 Thread 对象。更推荐,因为避免了单继承的限制。
   • 线程的生命周期：新建 -> 就绪 -> 运行 -> 阻塞 -> 死亡。
   • 线程同步：
     • 目的：解决多线程并发访问共享资源时导致的数据不一致问题。
     • 方式：
       • synchronized 关键字：可以修饰方法或代码块。
       • Lock 接口（如 ReentrantLock）：更灵活,提供了更高级的锁操作。

复习建议

1. 动手实践：不要只看不练，每个知识点都亲手写代码验证，比如写一个继承和多态的例子，自己实现一个简单的 ArrayList。
2. 画图理解：对于面向对象、集合框架、多线程等复杂概念，画图是最好的方式，画出类图、集合结构图、线程状态图等。
3. 总结对比：将容易混淆的概念放在一起对比，String vs StringBuilder，List vs Set，Error vs Exception， vs equals()。
4. 做项目：尝试做一个综合性的小项目，比如一个简单的图书管理系统、学生管理系统，这能将零散的知识点串联起来,形成体系。
5. 回顾错题：如果你做过练习题或考试，一定要回顾错题，分析错误原因,避免再犯。

祝你复习顺利,考试成功！