Java高级教程

目录

• 1.Java面向对象方法
  • 1.1. 创建类和对象的方法
  • 1.2. this的使用
  • 1.3. 静态域和静态方法
    • 1.3.1. 静态域：属于类的级别
    • 1.3.2.静态常量
    • 1.3.3 静态方法
    • 1.3.4. 工厂方法
    • 1.3.5. main方法
  • 1.4. 对象构造
    • 1.4.1. 对象重载
    • 1.4.2. 类的构造器以及初始化
  • 1.5. 包
• 2. Java的继承
  • 2.1. 继承的语法
  • 2.2. 继承中的对象转型
    • 2.2.1. 对象向上转型
    • 2.2.2. 对象向下转型
  • 2.3. 阻止继承：final类和方法
  • 2.4.抽象类和抽象函数
    • 2.4.1. 定义方法与语法特征
    • 2.4.2. 为什么用抽象类?
• 3. 包的访问权限
  • 3.1. 将类放到包中
  • 3.2. 包的访问权限有哪些
• 4. 接口
  • 4.1. 什么是接口
  • 4.2.接口语法
  • 4.3. 接口的应用
• 5. Java的异常处理
  • 5.1. JDK异常的分类和try-catch捕捉
  • 5.2. 用户自定义的异常处理
• 6. Java中的IO
  • 6.1. IO的定义和分类，以及字节流基本用法：
  • 6.2. 大文件的读写方法和字符流的使用
    • 1. 大文件读写
    • 2.字符流
  • 6.3. 节点流和处理流
    • 1. 处理流： BufferedReader：字符输入处理流
• 7.内部类和匿名内部类
  • 7.1. 内部类
  • 7.2. 匿名内部类

1.Java面向对象方法

• 继承
• 封装
• 多态

this的用法

• 引用隐式参数
• 调用该类其他的构造器

super的用法

• 调用超类方法
• 调用超类的构造器

1.1. 创建类和对象的方法

对象和引用的一个关系图：

模板:

class ClassName {

  field1 // 属性： 描述类的状态
  field2
  ...
  constructor1
  constructor2
  ...
  method1  // 方法： 描述类的行为
  method2
}

下面是一个简单的实例

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
      // 对象的使用方法
      // 对象.变量： staff.name
      // 对象.函数（）： staff.getname()
        Employee[] staff = new Employee[3];

        staff[0] = new Employee("Zhang", 75000, 1977, 12,15);
        staff[1] = new Employee("Li", 23000, 1932, 3,5);
        staff[2] = new Employee("Zhang", 56444, 1964, 6,21);

        for (Employee e: staff){
            e.raiseSalary(5);
        }

        for (Employee e: staff){
            System.out.println("name=" + e.getName() + ", salary=" + e.getSalary() + ", hireday=" + e.getHireDay());
        }
    }
}

// 一个类可以有无限多个对象
class Employee{

    // 三个实例域用来存放将要操作的数据
    private String name;
    private double salary;
    private LocalDate hireDay;

    // 构造器（与类名同名），总是伴随着new操作符的执行而被调用
    // 每个类可以有一个以上的构造器
    // 如果类中没有构造器，java会默认有一个构造器用于初始化
    // 但是如果类的构造器大于1个的话，需要自己构造默认构造器
    // 构造器可以有0,1，...等多个参数
    // 构造器没有返回值，即没有void
    // 构造器总是伴随着new的操作一起调用

    public Employee(String n, double s, int year, int month, int day){
        name = n;
        salary = s;
        hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
    }
    // 需要获得或者设置实例域的值，需要提供以下三个内容：
    // (1).一个私有的数据域
    // (2).一个公有的域访问器方法
    // (3).一个公有的域更改器方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public double getSalary() {
        return salary;
    }

    public LocalDate getHireDay() {
        return hireDay;
    }

    public void setHireDay(LocalDate hireDay) {
        this.hireDay = hireDay;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }

    // class方法有两个参数： 显示参数(括号内部的参数) + 隐式参数(引用该方法的对象)
    // 用this来表示隐式参数，表示使用该方法的对象
    public void raiseSalary(double rate){
      // 可以直接访问类的属性
        double raise = this.salary * rate / 100;
        this.salary = this.salary + raise;
    }
}

1.2. this的使用

• 使用this调用成员变量和成员函数
• 使用this调用构造函数

class Person{
  String name;
  int age;
  String address;

  Person(){
    System.out.println("无参数");
  }

  Person(String s, int a){
    this.nanme = s;
    this.age = a;
  }
  // this可以调用构造函数
  Person(String s, int a, String s2){
    this(s, a);
    this.address = s2;
  }

  // this为使用该方法的对象，也称为类的隐式参数
  void talk(){
    System.out.println("my name is " + this.name)
  }

}

1.3. 静态域和静态方法

1.3.1. 静态域：属于类的级别

• 一般变量: 对象.变量
• 静态变量: 类名.变量 + 对象.变量

如果将一个域定义为static， 每个类中只有一个这样的域， 而每个对象对于所有的实例域却有自己的一份拷贝， 比如我们创建一个class:

class Employee {
  private static int nextID = 1;
  private int id;
}

如果有1000getEmployee类的对象，就有100个实例域id，但是只有一个静态域nextId

1.3.2.静态常量

// 1000个对象有1000个拷贝
public final double PI = 3.14;
// 1000个对象只有一个PI
public static final doube PI = 3.14;

1.3.3 静态方法

静态方法是一种不能向对象实施操作的方法，只能通过类名调用，也就是说没有this隐式参数

• 非静态方法: employee.getNextID()
• 静态方法: Employee.getNextID()
• 静态函数中不能使用非静态变量(非静态域)

1.3.4. 工厂方法

1.3.5. main方法

public class Main {
  // main是一个静态方法，不对任何对象进行操作
  // 事实上，再启动程序的时候没有任何对象，静态main方法将执行并创建程序需要的对象
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

1.4. 对象构造

1.4.1. 对象重载

如果多个方法有相同的名字、不同的参数，便产生了重载，编译器根据传入的参数自动旋转哪个方法

StringBuilder msg = new StringBuilder();
StringBuilder msg = new StringBuilder("To do: \n");

1.4.2. 类的构造器以及初始化

class Employee {
  private static int nextId;

  private int id;
  private String name;
  private double salary;

  //初始化块中初始化值
  {
    id = nextId;
    nextId++;
  }
  // 构造器中初始化值
  public Employee(){
    name = ""
    salary=0;
  }
  public Employee(String n, double s){
    this.name = name;
    this.salary = s;
  }

}

1.5. 包

管理class文件的

• 导入类文件： import java.util.*
• 将类文件放到包中: package com.horstman.corejava

2. Java的继承

一个类得到了另外一个类的成员变量和成员函数

Java只支持单继承，不允许多继承

2.1. 继承的语法

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成子类的过程
        student st = new student("zhang", 20, 6);
        st.introduce();
    }
}

// 将重复代码放到父类中去
class Person{
        String name;
        int age;
        public Person(){
            System.out.println("Person无参数");
        }

        public Person(String name, int age){
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        void eat(){
            System.out.println("吃饭");
        }

        void introduce(){
            System.out.println("my name is " + this.name + ", my age is " + this.age);
        }
}

class student extends Person{

    int grade;
    // 自动继承父类的成员变量和成员函数
    // 在子类的构造函数中，必须调用父类的构造函数
    public student(String name, int age, int grade) {
        super(name, age);
        this.grade = grade;
    }

    // 子类可以写自己的成员函数
    void study(){
        System.out.println("Study");
    }

    // 复写 父类的方法
    // 1. 在具有父子关系的两个类当中
    // 2. 父类和子类中各有一个函数，这两个函数的定义（返回值类型，函数名和参数列表）完全相同
    @Override
    void introduce() {
        super.introduce();
        System.out.println("my grade is " + this.grade);
    }
}

2.2. 继承中的对象转型

2.2.1. 对象向上转型

将子类的对象赋值给父类的引用

// s是学生，也是人
//s: 变量(name,age,address) + 函数(introduce, study)
Student s = new Student();
//p:变量(name,age) + 函数(introduce)
Person p = s;

// 一个引用能够调用哪些成员变量和函数，取决于这个引用的类型（p引用person，看p前面的类型）
// 一个引用调用的哪个方法，取决于这个引用所指向的对象（p指向的是student对象，调用student方法）
p.name = "zhang";
p.age = 12;
// p.address = "bj" 不可以使用(他说)
p.introduce(); // 调用的是子类的Introduce()
// p.study()  不可以使用

2.2.2. 对象向下转型

Student s1 = new Student();
Person p = s1;
Student s2 = (Student)p;

2.3. 阻止继承：final类和方法

• 将类定义为final后，无法继承
• 将类的方法定义为final后，子类无法覆盖该方法

public class final Mother extends Person{
  ....;
}  

public class student extends Person{
  public final String getName{
    ....;
  }
}

2.4.抽象类和抽象函数

面向对象思想：先抽象，后具体

2.4.1. 定义方法与语法特征

• 只有函数的定义，没有函数体的函数
• 抽象类不能生成对象(如果能的话，可能调用抽象函数，但是抽象函数没有函数体，无法解释)
• 抽象类天生是当爹的，只能被继承，它的子类可以生成对象
• 如果一个类中包含抽象函数，那么类必须被声明为抽象类
• 如果一个类中没有抽象函数，也可以声明为抽象类
• 抽象类可以有构造函数

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person p = new Chinese();
        p.eat();
    }
}

// 抽象类
abstract class Person{
        String name;
        int age;
        public Person(){
            System.out.println("Person无参数");
        }

        public Person(String name, int age){
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
        // 抽象函数
        abstract void eat();

        void introduce(){
            System.out.println("my name is " + this.name + ", my age is " + this.age);
        }
}

class Chinese extends Person{

    Chinese(){
      super();
      System.out.println("chinese的构造函数");
    }
    @Override
    void eat() {
        System.out.println("用筷子吃饭");
    }
}

2.4.2. 为什么用抽象类?

• 抽象类表达的是一种抽象的概念，属于比父类还抽象的类
• 抽象函数可以检查子类是否复写了抽象函数，是一种检测机制，检测是否子类有没有写应该复写的抽象函数

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] p = new Person[2];

        p[0] = new Employee("zhang",5000,2018,10,12);
        p[1] = new Student("Li", "CS");
      // i.getDescription()中由于不能构造抽象类Person的对象，所以变量i永远不会引用person对象，而是引用employee或者student子类的具体对象
        for (Person i:p){
            System.out.println(i.getName() + "," + i.getDescription());
        }
    }
}

// 将重复代码放到父类中去
abstract class Person{
    abstract String getDescription();
    String name;

    Person(String name){
        this.name=name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

class Employee extends Person{
    double salary;
    LocalDate hireday;

    Employee(String name,double salary, int year, int month, int day){
        super(name);
        this.salary = salary;
        hireday = LocalDate.of(year,month, day);
    }

    public double getSalary() {
        return salary;
    }

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    public LocalDate getHireday() {
        return hireday;
    }

    @Override
    String getDescription() {
        return String.format("an employee with a salary of %.2f", salary);
    }

}

class Student extends Person{
    String major;

    Student(String name, String major){
        super(name);
        this.major = major;
    }

    @Override
    public String getName() {
        return super.getName();
    }

    public String getMajor() {
        return major;
    }

    @Override
    String getDescription() {
        return "a student majoring in" + major;
    }
}

zhang,an employee with a salary of 5000.00
Li,a student majoring inCS

3. 包的访问权限

3.1. 将类放到包中

什么是软件包?

怎么讲类放到软件包中?

• 将类放到一个包中，需要使用packcage “包名”
• 编译时需要使用 -d参数，该参数的作用是依照包名生成相应的文件夹
• 一个类的全名: 包名 + . + 类名：mars.Test
• 包名的命名规范
  • 一般小写
  • 一般是域名倒过来写: io.github.com.haochen95;

package mars;

class Test{
  public static void main(String[] args){
    System.out.println("package")
  }
}

3.2. 包的访问权限有哪些

访问权限	含义	包内可否使用	包之间可否使用	包内继承	包间继承
public	公有权限	Yes	Yes	Yes	Yes
private(很少修饰类)	私有权限	No	No	No	No
default	包级别访问权限	Yes	No	Yes	No
protected(不修饰类)	受保护权限	Yes	No	Yes	Yes(只有子类才能使用)

• 如果子类和父类不在同一个包中，子类确实继承到了父类的成员变量和成员函数，然后再检查权限，看是否能够使用
• public > protected > default > private

4. 接口

4.1. 什么是接口

4.2.接口语法

• 使用Interface定义
• 接口中的方法全是抽象方法
• 接口中的方法全是public权限
• 实现接口使用implements关键字
• 一个类可以实现多个接口
• 一个接口可以继承多个接口

// 定义接口
interface USB{
  public void read();
  public void write();
}
interface WIFI{
  public void open();
  public void close();
}
// 继承接口
class Phone implements USB,WIFI{
  public void read(){
    System.out.println("USB READ")
  }
  public void write(){
    System.out.println("USB WRUTE")
  }
  public void open(){
    System.out.println("WIFI OPEN")
  }
  public void close(){
    System.out.println("WIFI CLOSE")
  }
}
// 主函数中调用
class Test{
  public static void main(String[] args){
    Phone phone = new Phone();
    USB usb = phone;
    usb.read();
    usb.write();

    WIFI wifi = phone;
    wifi.open();
    wifi.close();
  }
}

4.3. 接口的应用

• 在继承中，可以将重复代码放到父类中
• 但是所有子类都需要使用类似的方法体，可能使用接口更加的合适
• 接口定义了一种标准，接口只定义应该有这些方法，但是不关心方法的具体实现方法，由每个子类自己去实现

5. Java的异常处理

5.1. JDK异常的分类和try-catch捕捉

• 异常：终端了正常指令流的事件；
• 程序在异常处会中断，退出程序
• 使用try-catch捕捉异常(对于track error必须使用)

try{
  System.out.println(4); // 没出异常，继续执行/出了异常跳到catch执行，再继续执行
}
catch(Exception e){
  e.printStackTrace();
  System.out.println(5);
}
finally{   // 异常出不出 都会执行这个程序-----主要用于IO流的关闭文件代码
  System.out.println(6);
}
System.out.println(7);

5.2. 用户自定义的异常处理

• throw和throws关键字的用法

public void setAge(int age){
  if(age<0){
    // untrack excaption---程序运行到这里就会终止
    RuntimeException e = new RuntimeException("年龄不能为负数");
    throw e;
    // track excaption --- 必须用try-catch进行捕捉或者声明(throws Exception)放在类声明中
    Exception e = new Exception("年龄不能为负数")
    throw e;
  }
}

6. Java中的IO

6.1. IO的定义和分类，以及字节流基本用法：

• IO的目标：从数据源(文件，键盘，网络)中读取数据，从数据写入到数据目的地(文件，屏幕，网络)当中

• 输入和输出流在Java中都设置成一种"管道"， IO流也是一种对象

• IO的分类

  • 输入输出流
  • 字节流，字符流
  • 节点流，处理流
  • IO流中的核心类： InputStream(抽象类) <- FileInputStream, OutputStream(抽象类) <-FileoutputStream
    
    - InputStream： int read(byte[] b, int off, int len)，返回读取了多少字节的数据
    
    - OutputStream： void write(byte[] b, int off, int len)

import java.io.*;
// 字节流
class Test{
  public static void main(String[] args){
    // 声明输入流引用
    FileInputStream fis = null;
    // 声明输出流引用
    FileoutputStream fos = null;
    try{
      // 字节流-读数据： 生成代表输入流的对象
      fis = new FileInputStream("D:/from.txt");
      // 生成代表输出流的对象
      fos = new FileoutputStream("D:/to.txt");
      // 生成一个字节数组
      byte[] buffer = new byte[100];
      // 调用输入流的read方法，读取数据
      int temp = fis.read(buffer, 0, 100);
      // 写入到文件中
      fos.write(buffer,0, temp);
      String s = new String(buffer); // 将字节转为字符
      // 去除空格
      s = s.trim();
      System.out.println(s);
    }
    catch(Exception e){
      System.out.println(e);
    }
  }
}

6.2. 大文件的读写方法和字符流的使用

1. 大文件读写

import java.io.*;
class Test{
  public static void main(String[] args){
    FileInputStream fis = null;
    FileoutputStream fos = null;
    try{
      fis = new FileInputStream("D:/from.txt");
      fos = new FileoutputStream("D:/to.txt");
      byte[] buffer = new byte[100];
      // 大文件：循环读取
      while(true){
        int temp = fis.read(buffer, 0, 100);
        // 读到文件最后的时候，read返回-1
        if (temp == -1){
          break;
        }
        fos.write(buffer,0, temp);
      }
    }
    catch(Exception e){
      System.out.println(e);
    }
    finally{
      // 一定要在finally中关闭文件管道
      try{
        fis.close();
        fos.close();
      }
      catch(Exception e){
      System.out.println(e);
      }
    }
  }
}

2.字符流

• 读写文件是，以字符为基础
• 核心方法：Reader(抽象类) <- FileReader, Writer(抽象类) <-FilWriter
  
  - Reader： int read(char[] b, int off, int len)，返回读取了多少字节的数据
  
  - Writer： void write(char[] b, int off, int len)

import java.io.*;
class Test{
  public static void main(String[] args){
    FileReader fr = null;
    FilWriter fw = null;
    try{
      fr = new FileReader("D:/from.txt");
      fw = new FIleWriter("D:/to.txt");
      char[] buffer = new char[100];
      int temp = fr.read(buffer,0,buffer.length);
    }catch(Exception e){
      System.out.println(e);
    }
        finally{
      // 一定要在finally中关闭文件管道
      try{
        fr.close();
        fw.close();
      }
      catch(Exception e){
      System.out.println(e);
      }
    }
  }
}

6.3. 节点流和处理流

1. 处理流： BufferedReader：字符输入处理流

• readline功能
• 生成BufferedReader对象的方法：
  • BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader("D:/from.txt"))

import java.io.*;
class Test{
  public static void main(String[] args){
    FileReader fileReader = null;
    BufferedReader bufferedReader = null;
    try{
      fileReader = new FileReader("D:/from.txt");
      bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
      // 按照一行一行的读取
      Strign line = null;
      while(true){
        line = bufferedReader.readline();
        if (line == null){
          break;
        }
        // 打印每一行
        System.out.println(line)
      }

    }
    catch(Exception e){
      System.out.println(e);
    }
    finally{
      // 一定要在finally中关闭文件管道
      try{
        fileReader.close();
        bufferedReader.close();
      }
      catch(Exception e){
      System.out.println(e);
      }
    }
  }
}

7.内部类和匿名内部类

7.1. 内部类

• 生成内部类的对象： A.B b = new A().new B();

class A{
  int i;
  // 内部类：A&B.class
  class B{
    int j;
    int funB(){
      // 内部类可以随意使用外部类的变量
      int result = i+j;
      return result;
    }

  }
}

class test{
  public static void main(String[] args){
    // 生成内部类的对象
    A a =new A();
    A.B b = new A().new B();

    a.i = 3;
    b.j = 1;
    b.funB();  // 结果是 3 + 1 = 4；
  }
}

7.2. 匿名内部类

interface A{
  public void dosomething{};
}

class B{
  public void fun(A a){
    System.out.println("B lei");
    a.dosomething();
  }
}

class Test{
  public static void main(String[] args){
     B b = new B();
     // 利用匿名内部类 来继承父类或者实现接口
     b.fun(new A(){
       public vod dosomething(){
         System.out.println("Do domething");
       }
     })
  }
}