Java 语法基础

Java语言的语法简洁明了，容易掌握，而且还是纯面向对象的编程思想，简单性主要体现在以下几个方面：

1. 语法规则和C++相似，但从某种意义上讲，它是由C和C++演变而来，所以C程序设计人员能很容易的掌握java语言的语法。

2. 对C++来说进行了简化和一定的提高，如：使用接口代替了复杂的多重继承以及取消了指针，还通过实现垃圾自动回收机制，大大简化了程序员的资源释放管理工作。

3. 提供了丰富的类库和API文档，以及第三方开发包工具包，还有大量的基于java的开源项目，帮助程序设计人员参考学习，JDK（java开发工具包）就是开放的源代码之一，读者可以通过分析项目的源代码，来提高自己的编程水平。

1. Java关键字

在Java中，有一些特殊的单词被称为关键字（Keyword）。这些关键字是Java语言保留的，用于执行特定的功能，例如定义类、方法和变量等。

48个关键字：abstract、assert、boolean、break、byte、case、catch、char、class、continue、default、do、double、else、enum、extends、final、finally、float、for、if、implements、import、int、interface、instanceof、long、native、new、package、private、protected、public、return、short、static、strictfp、super、switch、synchronized、this、throw、throws、transient、try、void、volatile、while。

2个保留字：goto const

3个特殊直接量：true、false、null

关键字含义：

2.Java数据类型

Java的数据类型只有两大类：8大基本数据类型与引用数据类型，其中基本数据类型又被称为值类型。

2.1. 基本数据类型

6种数字类型（byte/short/int/long/float/double）、1种字符型（char）、1种布尔型（boolean）

2.2. 引用数据类型

类（Class）、接口（Interface）、数组（Array），引用类型参数传递时，以拷贝引用地址的方式传递给接收变量，而非复制整个数据本体。除八大基本数据类型之外的所有数据类型，都为引用数据类型。所有引用数据类型的默认值都为null。

2.3. 包装类

Java代码的基本格式除了以上的基本数据类型和引用数据类型，还有一些其他相关的数据类型，例如字符串类型String、枚举类型Enum，它们都是基于引用数据类型来实现的。包装类为基本数据类型与引用数据类型互相转换、以利用彼此的特性，java为每一种基本数据类型提供了相应的包装类。包装类对基本数据类型进行了封装，提供了丰富的功能，包装类是基本类型的拓展。包装类是引用类型的一种，包装类与基本数据类型一一对应，也有8种，分别为：Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean

2.4. 基本数据类型与引用数据类型区别

• 存储方式：基本数据类型直接存储值，而引用数据类型存储的是对象的引用（内存地址）
• 内存分配：基本数据类型在栈上分配内存，引用数据类型在堆上分配内存（具体内容存放在堆中，栈中存放的是其具体内容所在内存的地址）。栈上的分配速度较快，但是内存空间较小，而堆上的分配速度较慢，但可以分配更大的内存空间
• 默认值：基本数据类型会有默认值，例如int类型的默认值是0，boolean类型的默认值是false。而引用数据类型的默认值是null，表示没有引用指向任何对象
• 复制操作：基本数据类型进行复制时，会复制该变量的值。而引用数据类型进行复制时，只会复制对象的引用，两个变量指向同一个对象
• 参数传递：基本数据类型作为方法的参数传递时，传递的是值的副本，不会修改原始值。而引用数据类型作为方法的参数传递时，传递的是对象的引用，可以修改对象的属性或状态
• 比较操作：基本数据类型使用==进行比较时，比较的是值是否相等。而引用数据类型使用==进行比较时，比较的是引用是否指向同一个对象，如果要比较对象的内容是否相同，需要使用equals()方法
  

3. Java代码的基本格式

Java代码的基本格式如下：

package 包名;
import package1.[.package2…].类名;
修饰符 class 类名{
  类体;
}

3.1. 类

Java是面向对象的程序设计语言，Java程序由类(class)组成，而类是Java程序的基本单元。声明一个类的一般形式如下：

标识符修饰符 class 类名{
  类体;
}

1.4 main()方法

3.2. main()方法

main()方法是Java程序执行的入口，其语法格式如下：

public static void main (String[] args) {
  方法体;
}

3.3. 方法

方法用于改变对象的属性，或者用于接收来自其他对象的信息以及向其他对象发送消息。它在类中用来描述类的行为，其定义格式如下：

修饰符 返回类型 方法名 (参数类型1 参数名1, …, 参数类型n 参数名n) {
  //方法体;
  return 返回值;
}

3.4. 标识符

标识符是用来表示Java中的包、类、方法、变量、常量等的名称。命名规则如下：

• 标识符由字母、数字、下划线及美元符号($)组成
• 标识符首字母不能使用数字
• 标识符不能是关键字，如class
• 标识符区分大小写

3.5. 修饰符

修饰符指定数据、方法及类的属性的可见度，如public、protected、private等。被它们修饰的数据、方法或类的可见度是不同的

3.6. 程序块

程序块是指一对大括号({})之间的内容，且程序中的大括号必须是成对出现的

3.7. 语句

Java程序中语句使用“;”作为语句结尾，而“;”也标志着一个语句的结束

3.8. Java代码的注释

单行注释

//注释内容

多行注释

/*
注释内容
*/

文档注释

/**
注释内容
*/

4. 常量

常量就是在程序中固定不变的量，一旦被定义，它的值就不能再被改变，在定义常量时需要对常量进行初始化，初始化后，不允许对常量的值进行更改。在Java中，常量名通常使用大写字母，如PI、AGE等。常量声明语法如下：

final 数据类型 常量名称 [= 值];  //[]中的内容为可选

5. 变量

一些在程序运行过程中数据值会发生改变的数据被称为变量，在Java中，所有的变量在使用前必须先声明，声明多个变量时必须使用逗号分隔开，声明变量的基本格式如下：

类型 变量名 [ = value][, 变量名 [= value] …];

5.1. 变量的分类

5.1.1. 成员变量

成员变量声明在一个类中，在方法、构造方法及语句块之外，其作用范围为整个类，在这个类中都可以访问到该成员变量。当一个对象被实例化之后，每个成员变量的值也就跟着确定，成员变量在对象创建的时候创建，在对象被销毁的时候销毁，成员变量可以直接通过变量名访问，但在静态方法及其他类中，就要通过类的引用访问。

成员变量的值应该至少被一个方法、构造方法或语句块引用，使得外部能够通过这些方式获取成员变量的信息。

访问修饰符可以修饰成员变量，成员变量对于类中的方法、构造方法或语句块是可见的。一般情况下，应该把成员变量设为私有(private)。通过使用访问修饰符可以使成员变量对子类可见。

5.1.2. 局部变量

局部变量在方法、构造方法或语句块中声明，它在方法、构造方法或语句块被执行的时候创建，当它们执行完成后，变量将会被销毁。访问修饰符不能用于局部变量，局部变量只在声明它的方法、构造方法或语句块中可见。局部变量没有默认值，所以局部变量被声明后，必须经过初始化才可以使用。

5.1.3. 静态变量

静态变量在类中以static关键字声明，必须在方法、构造方法和语句块外。无论一个类创建多少个对象，类只拥有静态变量的一份拷贝，静态变量的访问格式一般为：

类名.变量名

静态成员变量的默认值和成员变量一样，变量的值可以在声明时指定，也可以在构造方法中指定，除此之外，静态变量还可以在静态语句块中初始化。

5.2. Java中静态变量和成员变量的区别

类的成员变量按照是否被static修饰可分为两种：一种是被static修饰的变量，叫静态变量，而另一种是没有被static修饰的变量，叫成员变量。

静态变量和成员变量的区别如下：

(1) 静态变量在内存中只有一份拷贝(节省内存)，JVM只为静态变量分配一次内存，在加载类的过程中完成静态变量的内存分配，可以用类名直接访问；

(2) 成员变量是每创建一个对象，就会为成员变量分配一次内存，成员变量可以在内存中有多个拷贝，互不影响(灵活)。

6. 运算符

运算符是在用变量或常量进行运算时经常使用的符号。根据操作数的数目来分，运算符分为一元运算符、二元运算符和三元运算符。根据功能来分，运算符分为赋值运算符、算术运算符、比较运算符、条件运算符、逻辑运算符、位运算符及自增自减运算符。

6.1. 赋值运算符

赋值运算符就是用于完成赋值的运算符。最基本的算术运算符就只有一个，就是“=”，而在它的基础之上结合加、减、乘、除等，又形成了复合赋值运算符。

6.1.1. 基本赋值运算符

基本赋值运算符“=”是一个二目运算符，其功能是将右边的表达式或者任何数值赋给左边的变量。

6.1.2. 复合赋值运算符

在基本的赋值运算符基础上，可以结合算术运算符形成复合运算符，其具有特殊含义。常用的复合赋值运算符如下表所示：

6.2. 算术运算符

算术运算符的功能是进行算术运算。算术运算符可以分为加(+)、减(-)、乘(*)、除(/)及取模这5种运算符，它们组成了程序中最常用的算术运算符。各种算术运算符的含义及其应用如下表所示：

6.3. 比较运算符

比较运算符是指对两个操作数进行关系运算的运算符，属于二元运算符。比较运算符也是Java程序中经常会用到的运算符，它的结果通常是布尔类型，可将它们的比较结果作为判断或循环的条件。常用的比较运算符的含义及应用如下表所示：

6.4. 条件运算符

条件运算符的符号是“? : ”，条件运算符属于三目运算符，需要3个操作数，可将其理解为if…else语句的简化，一般语法结构如下：

Result = <expression> ? <statement1> : <statement2>

6.5. 逻辑运算符

逻辑运算符用来把各个运算的变量(或常量)连接起来组成一个逻辑表达式，来判断编程中某个表达式是否成立，判断的结果是true或false。逻辑运算符的具体含义及应用如下表所示：

逻辑与运算符表示它连接的两个条件同时成立时,整个逻辑与运算才成立；逻辑或运算符表示连接的两个条件其中有一个成立时，整个逻辑或运算就成立；而逻辑非运算符表示相反的运算，如果条件成立则使用逻辑非运算的逻辑表达式值为不成立，反之亦然。

6.6. 位运算符

位运算符主要用于对操作数为二进制的位进行运算。按位运算表示按每个二进制位来进行运算，其操作数的类型是整数类型以及字符类型，位运算符大致分为两大类，即按位运算符和移位运算符，各运算符的含义及功能如下表所示：

6.6.1. 按位与运算

按位与运算的运算符为“&”，是双目运算符。其运算规则是：先将参与运算的数转换成二进制数，然后进行低位对齐，高位不足补零；如果对应的二进制位同时为1，则结果为1，否则为0。

2 & 3 = 2

2的二进制数为0010，3的二进制数为0011，按位与的结果是0010，换算成十进制即为2。

6.6.2. 按位或运算

按位或的运算符为“|”，是双目运算符，其运算规则也是需要先将参与运算的数转换成二进制，然后进行低位补齐，高位不足补零；如果对应的二进制位有一个为1，结果则为1，否则为0。

5 & 6 = 7

5转为二进制为0101，6的二进制为0110，按位或的结果是0111，换算成十进制即为7。

6.6.3. 按位异或运算

按位异或运算的运算符为“^”，是双目运算符，其运算规则是：先将参与运算的数转换成二进制，然后进行低位补齐，高位不足补零，如果对应的位同时为1(或同时为0)，结果为0，否则结果为1。

7 ^ 8 = 15

7的二进制数为0111，8的二进制数为1000，按位异或的结果是1111，换算成十进制即为15。

6.6.4. 按位取反运算

按位取反运算的运算符为“~”，是单目运算符，其运算规则是：先将参与运算的数转换成二进制数，然后将各位数取反(1改为0，0改为1)，二进制数在内存中是以补码形式存在的，最高位为符号位，正数的最高位为0，负数的最高位为1，若按位取反，还需结合最高位考虑

~9 = -10

思路1：首先将9转换成二进制形式，即为0000 1001(这里用八位表示该原码)，按位取反(包括符号位)得到1111 0110，除符号位，对其他位进行取反得到1000 1001，然后+1补码得到原码为1000 1010，最高位为1，所以是负数，而1010十进制为10，加上符号便为-10

思路2：将9装换成二进制形式，即为0000 1001， 按位取反得到1111 0110，减1补码得到1111 0101，除符号位取反，得原码1000 1010

思路3：最高位符号位变为1，低位1001加1即可

~-7 = 6

思路1：首先将7转换成二进制形式，即为0000 0111，转化为负数，按位取反(包括符号位)得1111 1000，加1补码得1111 1001，按位取反(包括符号位)得0000 0110，即为6

思路2：首先将7转换成二进制形式，即为0000 0111，将0000 0111减1即为~-7的结果6

总结： 正数按位取反的话，将最高位改为1，低位+1即可；负数按位取反的话，取绝对值的二进制，低位减1即可。记住正+负-就行。

6.6.5. 左移位运算

左移位运算的运算符是“<<”，其运算规则是：按二进制形式把所有数字向左移动右边操作数指定的位数，高位数移出(舍弃)，低位的空位补零。格式如下：

a << b

该式子表示将a的二进制式的所有数字向左移动b位，相当于a * 2b，如3 << 2，就是将0000 0011向左移动2位，变为0000 1100，结果为3 * 22 = 12。

6.6.6. 右移位运算

右移位运算的运算符是“>>”，其运算规则是：按二进制形式把所有数字向右移动右边操作数指定的位数，低位移出(舍弃)，高位补符号位(正数补0，负数补1)。格式如下：

c >> d

该式子表示将c的二进制式的所有数字向右移动d位，相当于c / 2d如20 >> 2，就是将 0001 0100向右移动2位，变为0000 0101，结果为 20 / 22 = 5。

6.6.7. 无符号右移运算

无符号右移运算的运算符是“>>>”。其运算规则是：按二进制形式把所有数字向右移动右边操作数指定的位数，低位数移出(舍弃),高位补零。同右移位运算相似，只是无符号右移不需要高位补1。

6.7. 自增和自减运算符

自增(++)和自减(--)运算符是一种特殊的算术运算符，一般算术运算符需要两个操作数来进行运算，而自增和自减运算符只需要一个操作数。

“++”表示自增运算符，它表示对使用该运算符的变量进行加1的运算

“--”表示自减运算符，它表示对使用该运算符的变量进行减1的运算

当一个自增或自减运算符用在一个变量之前，则表示首先对该变量进行递增或递减运算，然后返回该变量的值。

6.8. 运算符优先级

7. 流程控制

流程控制语句用于控制程序的流程，以实现程序的各种结构方式。所有应用程序开发环境都提供一个判定过程，称为控制流语句，即程序控制语句，它用于引导应用程序的执行。

程序控制语句分为3类：

分支语句：包括if语句和switch语句

循环语句：包括for循环语句、 while循环语句和do…while循环语句

跳转语句：包括break语句、 continue语句和return语句

7.1. 分支控制

顺序结构只能顺序执行，不能进行判断和选择，因此需要分支结构。分支结构是逻辑选择的核心，同时也是所有流程控制结构中最基础的控制语句。程序在执行过程中会根据条件来选择执行程序分支。分支语句包含两种重要的语句，使用它们可以实现程序流程的分支控制，这两种语句是 if 和 switch 语句。

7.1.1 if 语句

一个 if 语句包含一个布尔表达式和一条或多条语句。if 语句的一般语法结构如下：

if (布尔表达式)
{
  //如果布尔表达式为true将执行的语句块
}

如果布尔表达式的值为 true，则执行 if 语句中的代码块，否则执行 if 语句块后面的代码。

7.1.2 if…else 语句

if语句后面可以跟else语句，当if语句的布尔表达式值为false时，查else语句块会被执行。该语顺序结构只能顺序执行，不能进行判断和选择，因此需要分支结构。分支结构是逻辑选择的核心，同时也是所有流程控制结构中最基础的控制语句。程序在执行过程中会根据条件来选择执行程序分支。分支语句包含两种重要的语句，使用它们可以实现程序流程的分支控制，这两种语句是 if 和 switch 语句。句还可以嵌套使用，完成多路分支及更复杂的程序流程。使用它们的一般语法结构如下：

if (布尔表达式) {
  //如果布尔表达式的值为true
} else {
  //如果布尔表达式的值为false
}

7.1.3 if…else if…else语句

if 语句后面还可以跟else if…else语句，这种语句可以检测到多种可能的情况，它的语法格式如下：

if (布尔表达式1) {
  //如果布尔表达式1的值为true，执行该代码块
} else if (布尔表达式2) {
  //如果布尔表达式2的值为true，执行该代码块
} else if (布尔表达式3) {
  //如果布尔表达式3为true时，执行该代码块
} else {
  //当以上布尔表达式的值都为false时，执行该代码块
}

使用 if…else if…else 这个语句时，需要注意以下几点：

• if 语句最多只有一个else语句，且else语句要在所有的else…if 语句之后
• if 语句可以有若干个else if 语句，它们必须在else语句之前
• 一旦其中有一个else if 语句检测为true，其他的else if 及else语句都将跳过执行

7.1.4 嵌套使用 if…else语句

if…else 语句可以实现嵌套使用，不论是在 if 语句块还是在 else 语句块中，都可以再次嵌入 if…else 语句。嵌套使用 if…else 语句，可以实现控制程序的多个流程，实现多路分支，满足编程的需求。嵌套使用 if…else 的语法结构如下：

if (布尔表达式1) {
  //如果布尔表达式1值为true，执行代码块
  if (布尔表达式2) {
    //如果布尔表达式2值为true，执行此代码块
  } else {
    //如果布尔表达式的值为false，执行此代码块
   }
}

7.1.5 switch语句

switch (判断的变量) {
  case value1:
    //执行语句1
    break;
  case value2:
    //执行语句2
    break;
  …
  case value n:
    //执行语句n
    break;
  default:  //可选
    //执行语句
}

switch语句有如下规则：

• switch语句有多个case语句，每个case后面跟一个比较比较的值和冒号。
• case语句中的值的数据类型必须与变量的数据类型相同，而且只能是常量或者字面常量。
• 当变量的值与case语句的值相等时，那么执行这条case语句，直到break语句出现，跳出switch语句。
• 遇到break语句时，程序跳转到switch语句后面执行。如果没有break语句出现，成程序会继续执行下一条case语句，直到出现break语句。
• switch语句还可以包含一个default分支，该分支必须是switch语句的最后一个分支。 default语句在没有case语句的值和变量值相等的时候执行，default分支不需要break语句。

7.2 循环控制

顺序结构的程序语句只能被执行一次，如果想要同样的操作执行多次，就需要使用循环结构。

Java中三种主要的循环结构： while循环、 do while循环、 for 循环和增强型 for 循环。

7.2.1 for循环

for循环语句是技术型循环语句，提前指定循环的次数，适用于循环次数已知的情况。使用for循环时，一般遵循下面的语法结构：

for (初始化; 布尔表达式; 更新) {
  循环体
}

关于for循环有以下几点说明：

• 首先初始化变量。可以声明一种类型也可初始化一个或多个循环控制变量，还可以是空语句。
• 判断布尔表达式的值。如果为true，循环体被执行。如果为false，循环中止，开始执行循环体后面的语句。
• 执行一次循环后，更新循环控制变量。
• 再次判断布尔表达式，循环执行上面的过程。

7.2.2 while循环

while 循环是最基本的循环，它也可以控制一条或者多条语句的循环执行。和 for 循环语句相似，都需要一个判断条件，如果该条件为真则执行循环语句，否则跳出循环。而 for 循环语句与 while 循环语句不同的是 for 循环语句的循环次数确定，而 while 与循环语句的循环次数不确定。While循环的结构如下：

while (布尔表达式) {
  //循环体
}

7.2.3 do while循环

while循环有时称为“当型循环”，因为它在循环体执行前先进行条件判断，而do while循环称为“直到型循环”，它会先执行循环体，然后进行条件判断。使用do while循环的一般语法结构如下：

do {
  //循环体
} while (布尔表达式);

7.2.4 增强型for循环

增强型for循环的语法结构如下：

for (声明语句 : 表达式) {
  //代码
}

7.3 跳转语句

在使用循环语句时，只有循环条件表达式的值为假时才能结束循环。如果想提前中断循环，就需要在循环语句块中添加跳转语句。

跳转语句有break语句、continue语句和return语句。

• break语句跳出循环，执行循环后面的语句。
• continue语句是跳过本次循环，开始执行下一次循环。
• return语句是跳出方法，并为方法返回相应的值。

7.3.1 break语句

break主要用于在循环语句或者switch语句中，用来跳出整个语句块。break跳出最里层的循环，并且继续执行该循环下面的语句。 break的使用如前文switch。

7.3.2 continue语句

continue适用于任何循环控制结构中，作用是让程序立刻跳转到下一次循环的迭代。在for循环中， continue语句使程序立即跳转到更新语句。在while或do while循环中程序立即跳转到布尔表达式的判断语句。

7.3.3 return语句

return 语句经常使用在类的方法中，在类中使用 return 语句可以退出类的方法，把控制返回给该方法的调用者；如果方法有返回类型，则必须在方法中使用 return 语句返回一个该类型的值。使用return 语句的一般语法结构如下所示：

return 返回类型;