Java基础 从HelloWorld到面向对象

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Java是完全面向对象的语言。Java通过虚拟机的运行机制，实现“跨平台”的理念。我在这里想要呈现一个适合初学者的教程，希望对大家有用。

"Hello World!"

先来看一个HelloWorld.java程序。这个程序在屏幕上打印出一串字符"Hello World!":

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

程序中包括Java的一些基本特征：
类(class)：上面程序定义了一个类HelloWorld，该类的名字与.java文件的名字相同。
方法(method)：类的内部定义了该类的一个方法main。
语句(statement)：真正的“打印”功能由一个语句实现，即: System.out.println("Hello World!");
下面两点有关Java的书写方式：
Java中的语句要以;结尾 (与C/C++相同)。
用花括号{}来整合语句，形成程序块。通过程序块，我们可以知道程序的不同部分的范围，比如类从哪里开始，到哪里结束。

编译与运行

Java程序要经过编译器编译才能执行。在Linux或Mac下，可以下载安装Java JDK
使用javac来编译。在命令行中输入下面语句编译:

$javac HelloWorld.java

当前路径下，将有一个名为HelloWorld.class的文件生成。
使用java命令来运行。Java会搜寻该类中的main方法，并执行。

$java HelloWorld

变量

计算机语言通常需要在内存中存放数据，比如C语言中的变量，Java也有类似的变量。Java和C语言都是静态类型的语言。在使用变量之前，要声明变量的类型。
变量(variable)占据一定的内存空间。不同类型的变量占据不同的大小。Java中的变量类型如下：
          存储大小     例值     注释
byte      1byte        3      字节
int       4bytes       3      整数

short     2bytes       3      短整数
long      8bytes       3      长整数
float     4bytes     1.2      单精度浮点数

double    8bytes     1.2      双精度浮点数

char      2bytes     'a'      字符
boolean   1bit      true      布尔值
在Java中，变量需要先声明(declare)才能使用。在声明中，我说明变量的类型，赋予变量以特别名字，以便在后面的程序中调用它。你可以在程序中的任意位置声明变量。 比如:

public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
System.out.println("Declare in the middle:");
int a;
a = 5;
System.out.println(a);  // print an integer
}
}

上面a是变量名。可以在声明变量的同时，给变量赋值，比如 int a = 5;
*** “变量”的概念实际上来自于面向过程的编程语言。在Java中，所谓的变量实际上是“基本类型” (premitive type)。我们将在类的讲解中更多深入。
上面的程序还可以看到，Java中，可用//引领注释。

数组

Java中有数组(array)。数组包含相同类型的多个数据。我用下面方法来声明一个整数数组:
int[] a;
在声明数组时，数组所需的空间并没有真正分配给数组。我可以在声明的同时，用new来创建数组所需空间:
int[] a = new int[100];
这里创建了可以容纳100个整数的数组。相应的内存分配也完成了。
我还可以在声明的同时，给数组赋值。数组的大小也同时确定。
int[] a = new int[] {1, 3, 5, 7, 9};
使用int[i]来调用数组的i下标元素。i从0开始。
其他类型的数组与整数数组相似。

表达式

表达式是变量、常量和运算符的组合，它表示一个数据。1 + 1是常见的表达式。再比如:

public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
System.out.println("Declare in the middle:");
int a;
a = 5 + 1;
System.out.println(a);  // print an integer
}
}

上面的5 + 1也是一个表达式，等于6。

数学表达式

数学运算，结果为一个数值

1 + 2                  加法
4 - 3.4                减法
7 * 1.5                乘法
3.5 / 7                除法

7 % 2                  求余数
 
关系表达式

判断表达式是否成立。即一个boolean值，真假
a > 4.2                大于
3.4 >= b               大于等于
1.5 < 9                小于
6 <= 1                 小于等于
2 == 2                 等于
2 != 2                 不等于
 
布林表达式

两个boolean值的与、或、非的逻辑关系
true && false          and
(3 > 1) || (2 == 1)    or

!true                  not
位运算

对整数的二进制形式逐位进行逻辑运算，得到一个整数
&                      and
|                      or
^                      xor
~                      not
5 << 3                 0b101 left shift 3 bits
6 >> 1                 0b110 right shift 1 bit
 
还有下列在C中常见的运算符，我会在用到的时候进一步解释:
m++                    变量m加1
n--                    变量n减1
condition ? x1 : x2   condition为一个boolean值。根据condition，取x1或x2的值

控制结构

Java中控制结构(control flow)的语法与C类似。它们都使用{}来表达隶属关系。
选择 (if)

if (conditon1) {
statements;
...
}
else if (condition2) {
statements;
...
}
else {
statements;
...
}

上面的condition是一个表示真假值的表达式。statements;是语句。
 
练习 写一个Java程序，判断2013年是否是闰年。
 
循环 (while)

while (condition) {
    statements;
}
 
循环 (do... while)
do {
    statements;
} while(condition);  // 注意结尾的;

循环 (for)
for (initial; condition; update) {
    statements;
}
跳过或跳出循环
在循环中，可以使用
break; // 跳出循环
continue; // 直接进入下一环
 
练习 写一个Java程序，计算从1加2，加3…… 一直加到999的总和
 
选择 (switch)
switch(expression) {
    case 1:
        statements;
        break;
    case 2:
        statements;
        break;
    ...
    default:
        statements;
        break;
}

面向对象

“对象”是计算机抽象世界的一种方式。“面向对象”可以用很多方式表达。下面是一种并不精确，但比较直观的理解方式：
世界上的每一个事物都可以称为一个对象(object)，比如张三。对象有身份(Identity)，状态(State)和行为(Behavior)。
对象的状态由数据成员(data member)表示。数据成员又被称作域(field)。我们用其他对象作为该对象的数据成员。比如一个表示身高的整数，比如一个鼻子。
对象的行为由成员方法(member method)表示。我们简称为方法(method)。一个对象可以有多个方法，比如呼吸，睡觉。
对象可以归类(class)，或者说归为同一类型(type)。同一类型的对象有相同的方法，有同类型的数据成员。某个类型的一个对象被称为该类型的一个实例(instance)。
 


类与对象
定义类的语法:
class ClassName

{
    member1;

    member2;
    ...
}
 
我们定义一个human类:

class Human
{
void breath()
{
System.out.println("hu...hu...");
}

int height;
}

在{}范围内，Human类有两个成员： 一个数据成员height，一个方法breath()。
数据成员height是整数类型，可以用于存储一个整数。
方法代表了对象所能进行的动作，也就是计算机所能进行的操作。方法可以接受参数，并能返回值。在breath()的定义中，breath后面的()中为参数列表。由于参数列表为空，所以breath()不接受参数。在breath()之前的void为返回值的类型，说明breath不返回值。
(方法与面向过程语言中的函数类似)

现在，我们创建对象aPerson，并调用对象的方法breath:

public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
Human aPerson = new Human();
aPerson.breath();
System.out.println(aPerson.height);
}

}

class Human
{
void breath()
{
System.out.println("hu...hu...");
}

int height;
}

在main方法中，使用new关键字创建对象。即使是来自同一个类的对象，各个对象占据的内存也不相同，即对象的身份也不同。
Human aPerson声明了aPerson对象属于Human类，即说明了对象的类型。
对象建立后，我们可以用 对象.数据成员 来引用数据成员，使用 对象.方法() 的方式来调用方法。正如我们在后面打印aPerson.height。

总结

Java的许多语法形式与C/C++类似，但在细节和具体实现上又有差别，需要小心。
对象，类
对象: 方法，域(数据成员)
Java是完全面向对象的语言。