Java基础知识总结（超详细整理）_java语言基础知识

Java基础知识总结（超详细整理）

目录

1. Java概述

   • 什么是Java？
   • Java的特点
   • Java平台的组成
   • Java开发工具

2. Java开发环境

   • 安装JDK
   • 配置环境变量
   • 使用IDE（如IntelliJ IDEA、Eclipse）

3. Java基础语法

   • 数据类型
   • 运算符
   • 控制语句
   • 方法和函数

4. 面向对象编程（OOP）

   • 类与对象
   • 封装
   • 继承
   • 多态
   • 抽象类与接口

5. Java常用类库

   • String类
   • 日期与时间处理（java.time）
   • 集合框架（List, Set, Map）
   • 输入输出（IO）流

6. 异常处理

   • 异常的类型
   • 异常的捕获与抛出
   • 自定义异常

7. 多线程与并发编程

   • 线程的创建与启动
   • 同步机制（synchronized）
   • 线程池
   • 并发集合与工具类（ExecutorService, CountDownLatch等）

8. JVM与内存管理

   • JVM架构
   • 堆与栈
   • 垃圾回收
   • 类加载机制

9. Java性能优化

   • 性能调优的方向
   • 内存优化
   • CPU优化
   • 数据库优化

10. Java设计模式

    • 设计模式的定义与分类
    • 常见设计模式（单例模式、工厂模式、观察者模式、策略模式等）

Java基础入门

• • Java基础知识总结（超详细整理）
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• • 作者名片 ✍️
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      • Java的特点
      • Java平台的组成
      • Java开发工具
    • 2. **Java开发环境**
    • • 安装JDK
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      • 使用IDE
    • 3. **Java基础语法**
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      • 方法和函数
    • 4. **面向对象编程（OOP）**
    • • 类与对象
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      • 日期与时间处理（java.time）
      • 集合框架（List, Set, Map）
      • 输入输出（IO）流
    • 6. **异常处理**
    • • 异常的类型
      • 异常的捕获与抛出
    • 7. **多线程与并发编程**
    • • 线程的创建与启动
      • 同步机制（synchronized）
      • 线程池
      • 并发集合与工具类
    • 8. **JVM与内存管理**
    • • JVM架构
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作者简介

作者名片 ✍️

• 博主：猫头虎
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• 作者微信号：Libin9iOak
• 作者公众号：猫头虎技术团队
• 更新日期：2025年03月12日
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正文

1. Java概述

什么是Java？

Java是一种面向对象的编程语言，由Sun Microsystems（现为Oracle）于1995年推出。它设计之初的目标是“编写一次，到处运行”，意味着Java程序可以在任何平台上运行，只要该平台安装了Java虚拟机（JVM）。

Java的特点

• 平台无关性：Java程序可以在任何操作系统上运行，只要有对应的JVM。
• 面向对象：Java是面向对象的编程语言，支持封装、继承和多态。
• 内存管理：Java具有自动垃圾回收机制，减少了程序员管理内存的负担。
• 多线程支持：Java内置对多线程编程的支持。
• 丰富的API：Java提供了强大的标准库，包括网络、数据库、GUI编程等。

Java平台的组成

Java平台主要由以下两部分组成：

1. Java虚拟机（JVM）：负责执行Java字节码。
2. Java类库（JRE）：包括Java标准库，提供各种类和API，供开发人员使用。

Java开发工具

• JDK（Java Development Kit）：Java开发工具包，包含JVM、JRE及开发工具（如编译器javac等）。
• IDE（集成开发环境）：如IntelliJ IDEA、Eclipse、NetBeans等，提供代码编辑、调试、版本控制等功能。

2. Java开发环境

安装JDK

安装JDK是进行Java开发的基础步骤。你可以从Oracle官网或者OpenJDK官网下载对应的JDK版本进行安装。

配置环境变量

安装JDK后，需要配置环境变量来让系统知道JDK的位置。

• Windows：

  1. 设置JAVA_HOME环境变量，指向JDK的安装路径。
  2. 在Path变量中添加%JAVA_HOME%\\bin。

• Linux/MacOS：

  1. 打开终端，编辑~/.bash_profile或~/.bashrc文件。
  2. 添加export JAVA_HOME=/path/to/jdk和export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH。

使用IDE

Java开发中，IDE是开发的利器，提供了很多便利的功能，比如代码提示、调试、版本控制等。常见的IDE包括：

• IntelliJ IDEA：功能强大，适用于所有Java开发。
• Eclipse：开源，支持Java及其他语言。
• NetBeans：由Oracle提供，适合开发Java SE和EE应用。

3. Java基础语法

数据类型

Java的数据类型可以分为两大类：

• 基本数据类型：

  • 整数类型：byte、short、int、long
  • 浮点数类型：float、double
  • 字符类型：char
  • 布尔类型：boolean

• 引用数据类型：

  • 类、接口、数组等。

运算符

Java常用的运算符有：

• 算术运算符：+、-、*、/、%
• 关系运算符：==、!=、>、<、>=、<=
• 逻辑运算符：&&、||、!
• 位运算符：&、|、^、~、<<、>>
• 赋值运算符：=、+=、-=、*=、/=、%=
• 其他运算符：instanceof、三元运算符?:

控制语句

• 条件语句：

  if (condition) { // code} else { // code}

• 循环语句：

  for (int i = 0; i < 10; i++) { // code}while (condition) { // code}do { // code} while (condition);

方法和函数

方法是执行特定任务的代码块，Java的方法定义格式如下：

returnType methodName(parameters) { // method body}

4. 面向对象编程（OOP）

类与对象

• 类（Class）：类是对象的蓝图，用来描述对象的属性和行为。
• 对象（Object）：对象是类的实例，通过new关键字创建。

class Car { String color; int speed; void drive() { // method implementation }}Car car = new Car();car.color = \"Red\";car.speed = 120;car.drive();

封装

封装是指将数据（属性）和操作数据的方法（行为）包装在一个类中，并隐藏其内部实现细节。通过访问修饰符（如private、public）来实现封装。

class Person { private String name; // 私有属性 public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; }}

继承

继承是面向对象的一个重要特性，允许一个类继承另一个类的属性和方法。

class Animal { void eat() { System.out.println(\"Animal is eating\"); }}class Dog extends Animal { void bark() { System.out.println(\"Dog is barking\"); }}Dog dog = new Dog();dog.eat();dog.bark();

多态

多态是指同一个方法调用不同的对象时，表现出不同的行为。Java通过方法重载和方法重写实现多态。

class Animal { void sound() { System.out.println(\"Animal sound\"); }}class Dog extends Animal { @Override void sound() { System.out.println(\"Bark\"); }}Animal animal = new Dog();animal.sound(); // 输出: Bark

抽象类与接口

• 抽象类：不能被实例化，只能被继承，可以包含抽象方法（没有实现）和普通方法（有实现）。

abstract class Shape { abstract void draw();}class Circle extends Shape { void draw() { System.out.println(\"Drawing Circle\"); }}

• 接口：只包含抽象方法，类实现接口时必须实现所有方法。

interface Animal { void eat();}class Dog implements Animal { public void eat() { System.out.println(\"Dog is eating\"); }}

5. Java常用类库

String类

String类用于处理字符串，具有很多常用的方法，如length()、substring()、indexOf()等。

String str = \"Hello, World!\";int len = str.length(); // 获取字符串长度String sub = str.substring(0, 5); // 获取子字符串

日期与时间处理（java.time）

Java 8引入了java.time包，提供了更现代和更易用的日期和时间处理方式。

LocalDate date = LocalDate.now();LocalTime time = LocalTime.now();LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();

集合框架（List, Set, Map）

Java提供了丰富的集合类，如ArrayList、HashSet、HashMap等，支持存储和操作对象集合。

List<String> list = new ArrayList<>();list.add(\"Hello\");list.add(\"World\");Set<String> set = new HashSet<>();set.add(\"Java\");set.add(\"Python\");Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put(\"A\", 1);map.put(\"B\", 2);

输入输出（IO）流

Java的IO流处理分为字节流和字符流，常见的类有FileInputStream、BufferedReader、PrintWriter等。

BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(\"file.txt\"));String line = reader.readLine();reader.close();

6. 异常处理

异常的类型

Java中的异常分为两种类型：

• 检查异常：需要显式地捕获或声明的异常，如IOException。
• 运行时异常：程序运行时发生的异常，不强制捕获，如NullPointerException。

异常的捕获与抛出

使用try-catch语句捕获异常，throw语句抛出异常。

try { int result = 10 / 0;} catch (ArithmeticException e) { System.out.println(\"Error: \" + e.getMessage());}

7. 多线程与并发编程

线程的创建与启动

Java提供了Thread类和Runnable接口来创建和启动线程。

class MyThread extends Thread { public void run() { System.out.println(\"Thread running\"); }}MyThread thread = new MyThread();thread.start();

同步机制（synchronized）

为了避免线程间的竞争条件，可以使用synchronized关键字来保证线程安全。

synchronized (this) { // thread-safe code}

线程池

Java的ExecutorService提供了线程池来管理线程。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);executor.submit(() -> { System.out.println(\"Task executed\");});

并发集合与工具类

Java还提供了ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等线程安全的集合，以及CountDownLatch、CyclicBarrier等工具类来简化并发编程。

8. JVM与内存管理

JVM架构

JVM负责执行字节码，管理内存、执行垃圾回收等。它包含以下几个主要部分：

• 类加载器：负责加载字节码。
• 执行引擎：负责执行字节码。
• 内存管理：负责堆、栈等内存区域的管理。

堆与栈

• 堆（Heap）：存储对象实例和数组。
• 栈（Stack）：存储方法调用和局部变量。

垃圾回收

JVM自动管理内存，通过垃圾回收机制回收不再使用的对象。

类加载机制

JVM通过类加载器加载字节码，并根据需要在运行时加载类。

9. Java性能优化

性能调优的方向

• 内存优化：减少内存泄漏、优化对象创建。
• CPU优化：减少不必要的计算、优化算法。
• 数据库优化：使用缓存、优化SQL查询。

10. Java设计模式

设计模式的定义与分类

设计模式是软件设计中的最佳实践，常见的设计模式包括：

• 创建型模式：单例模式、工厂模式、建造者模式等。
• 结构型模式：适配器模式、桥接模式、组合模式等。
• 行为型模式：观察者模式、策略模式、命令模式等。

常见设计模式

• 单例模式：确保一个类只有一个实例。

public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; }}

• 工厂模式：提供创建对象的接口。

interface Shape { void draw();}class Circle implements Shape { public void draw() { System.out.println(\"Drawing Circle\"); }}class ShapeFactory { public Shape getShape(String shapeType) { if (shapeType == null) return null; if (shapeType.equalsIgnoreCase(\"CIRCLE\")) { return new Circle(); } return null; }}

通过对以上Java基础知识的深入了解，可以帮助开发者在实际项目中更好地应用Java语言，提高编程效率和代码质量。

粉丝福利

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