Java学习笔记：2021年12月31日上午

Java学习笔记：2021年12月31日上午

关于计算机语言

人们通过计算机语言来进行程序的编写，实际上任何系统都离不开语言，我们人类的社会系统需要语言，因为文明的构成是通过人与人沟通来形成的，文明就是传达，因此人类和计算机的沟通也是需要一些信号的，这些信号就叫做语言。

计算机自身的语言实际上就是高低电平，从逻辑上看是01代码，其中0通常代表低电平，1代表高电平，如果你学过数字电路就会更加明白这个原理，对于一串简单的逻辑电路，我们输入一个电平信号，就会得到一个电平信号的反馈，如果按照相应的时序输入一串高低电平信号，那么我们也会得到一串新的高低电平信号。而多个简单的逻辑电路进行复杂的集成，就可以封装成CPU、显卡、内存、网卡等等电子元器件，而这些电子元器件插在主板上，就形成了一个更复杂的电子集合体，也就是计算机，因此计算机实际上就是一个超大规模的集成逻辑电路，如今我们在使用电脑时干的事情，其实和人类在早期向逻辑电路中输入信号时干的事情一样，只不过我们现在完成的任务更加复杂而已。

通过上面的长篇大论我想说明的其实只是：由高低电平组成的机器语言是最原始的，计算机自身可以理解的语言，当然，用这种语言直接编写的程序是运行起来最快的，同时也是最为复杂的。首先由0和1构成的长篇大论并不适用于人类几千年所构建的语言系统，因此可读性差的很。机器语言的另一个缺点是效率低，因为一个很简单的功能都可能要由一长串01表示，更为糟糕的是你有可能需要重复的写多次这个功能，在此基础上，人们便想到了偷懒的办法，就是把重复次数高的01代码段封装成简单的字母，并对其进行功能上的标记，当系统中需要某功能时，就先写上这几个字母，然后再对照之前写好的机器语言对照表来翻译，这样一来在功能设计的时候就可以节省很多时间，久而久之，人们把几乎所有的机器代码都进行了封装，于是，汇编语言诞生了。

在汇编语言的封装思路的基础上，人们开始对汇编语言进行更进一步的封装，使其看起来更加接近人类说的语言，这样，C语言等低级语言诞生了，C语言是对汇编语言的封装，同时其翻译成汇编语言的速度是非常快的，有些IDE可以实时观察到你写好的C语言对应的汇编代码。由于人类的懒惰之欲望，更加简洁的语言正在出现，随着时间的推移，逐渐出现了C++语言，C++是对C语言的简单封装，添加了面向对象的功能，但只是简单封装，C++的编译器是完全支持C语言的，可以认为C++是对C语言的简单扩充。C++仍然很快，但是没有C语言快，代替的是有些功能实现起来更加方便了。

之后Java，PHP，Go等语言相继诞生，这些语言基本上都是在C语言等低级语言的基础上封装而成的，如Java就是对于C/C++的封装，Java的很多源代码都是C++，高级语言更容易被人理解，学起来更加方便，但相应的，其翻译成机器语言的时间开销也变得越来越大，速度也就更加缓慢。目前市面上的主流语言有：C，C++，Java，PHP，Js，C#，Go，Python，Object-C等，其中C和C++通常用于做一些性能要求高的程序，如游戏，驱动，系统软件等。Java和C#语言性能较为接近，同时C#的语句更加优美，符合人们的语言习惯，但是C#出现较晚，因此没能抢夺Java的霸主地位。C#的特点就是速度足够快，虽说性能接近，但实际上C#的速度更快，因为C#可以用来做游戏。使用范围越来越广的同样还有Go语言，Go语言的性能也是相当优越的，而且近些年来确实有取代Java语言的趋势。

一些更加高级的语言如Js，Php，python多以辅助性语言的角色出现，因为这些语言封窗程度太高，太容易学了，以至于门槛比较低，但是其性能又很高，这就导致其对硬件条件要求高，做网站的话需要性能更加优越的服务器，浏览它的话需要性能更高的主机才行，因此，他们只能说的上是辅助性语言。

不过Java程序员无需担心Java被取代的结局，没有任何一个事物是永恒的，但是在不断变化的事物之中总存在一个不变的核心，那就是编程思想，只要把一门语言学精，就可以透过语言学习编程思想，进而得到永恒不变的真理，这么说有点过了但是只要把一门语言学精，是可以做到触类旁通的，所以现在抓住一个东西不放就行了。

综上所述，我们可以总结为：C/C++语言很基础，值得学习，但是编码复杂，C#比Java好不少，但是使用的人不多，Go有取代Java的趋势，大家学好Java的话可以了解一下，Php，Python，Js是辅助性语言，专门学习的话路子可能不多，世界仍然需要更多的Java程序员，所以大家一起学吧！

1.关于语言的分类

代码总体上分为两种：托管代码，非托管代码。非托管代码指的是无需编译，写好后就可以直接被系统使用的代码，如C语言，因为系统软件大多都是C语言写的，因此它和C语言程序的契合度非常高，可以直接运行起来。托管代码多指高级语言，如Java语言，Java语言是运行在Java虚拟机上的，Java程序的编译运行需要Jdk，在写好Java文件之后需要进行初步编译，把Java文件编译成class文件，然后再进行多次编译，最后翻译成C语言文件，然后再翻译成汇编文件，机器代码，Java程序若想和操作系统打交道，首先是要收到虚拟机洗礼的，因此它不能直接被系统运行，类似的还有python，首先需要下载某个版本的python程序包，才可以写python运行python。大部分非托管代码都是高级语言。

非托管代码又分为脚本代码和非脚本代码，或者说非托管语言分为脚本语言和非脚本语言。脚本语言指的是虽然不能直接和系统软件打交道，但是系统内部自带它的编译程序，如VB，ASP，由这种语言书写的文件是可以直接被系统运行的，有种恶意行为被称为脚本攻击，说的就是这种脚本语言。用脚本语言写成恶意程序之后发给别人，如果这个人的计算机上面带有该语言的编译器，就可以直接运行并进行恶意攻击，当然，不同计算机上所带有的编译器是不同的，因此，某脚本攻击的对象并没有该脚本编译器时，脚本攻击并不能生效。

2.小结

C语言是最接近汇编语言的语言，它运行起来非常快，常被用于做游戏，写驱动。

C++是C语言的初步封装，速度有所下降但是写起来更方便一些，也被用来做游戏，如Unreal引擎由C++书写。

Java是基于C/C++封装而成的高级语言，性能相比于C/C++有所下降，但并不是特别慢，一般的网络平台搭建，并发机制都可以用Java实现，关键是免费，因此受众很广。

C#是微软开发的高级语言，其性能同样优异甚至快于Java，而且行文优美符合人类习惯，可惜的是生不逢时，出现的时间太晚了，市场已经被Java，Go等语言占领的差不多了。

Go语言是一种快读的高级语言，现在多用于大数据，人工智能领域，其书写简洁性，性能都和Java接近甚至优于Java，有代替Java的趋势。

Python语言，JS语言，Php语言是封装程度更高的语言，书写简单，功能实现起来更加简单，但代价是更慢的编译速度以及运行速度，多被用于辅助工作。

程序分为两种：托管程序和非托管程序，托管程序是以Java为代表的，需要虚拟机讲本身文件翻译成C语言文件之后才能执行的高级语言组成的种类群体，他们不能直接被系统识别，需要处理成C语言才行。

非托管程序是由C语言书写的，可以直接被系统识别并执行的程序。

托管程序所需要的语言又分为脚本语言和非脚本语言，脚本语言指的是系统中自带编译器的高级语言，使用相应的脚本书写恶意代码可以进行脚本攻击，因为这种程序可以直接在拥有脚本编译器的计算机中打开并执行。非脚本语言指的是系统中不会自带其编译器的高级语言。

关于Java语言的基础语法

1.主方法

在Java语言中，和C语言一样存在着函数，但是在Java中函数也叫方法，其实都是function的不同翻译。在Java中，如果要写一个简单的程序，那么首先至少要创建一个类，当然这个类是逻辑上的概念，在物理上，处于编写阶段的代码都存在于一个Java文件上，类的书写便是在这个Java文件上写的，而若想让一个程序得以运行，那么就要有主方法，主方法是一个程序得以运行的引擎，是所有程序得以展现的窗口，你可能在Java文件中写了很多个方法很多个类，但是他们若想运行起来的话，那必须要写在主方法里调用。

public class Test{

	public static void main(String[] stg){

		System.out.println("See you cowboy Bebop!");

	}

}

如上代码所示，就是一个基本的主方法了，主方法要写在主类中，主类的名称（这里为Test）必须要和其所位于的Java文件同名，在这里运行这段代码便可以在屏幕上显示出“See you cowboy bebop！”的字样。

当然我们所要知道的还有：一个Java文件中允许存在多个类，如：

public class Test{

	public static void main(String[] stg){

		System.out.println("See you cowboy Bebop!");

	}

}

class fair{

	public static int flash(int x){

		return x + 5;

	}

}

然而在编译时，情况就有所不同了，在将Java文件进行编译后，我们会得到class文件，存在有多个class文件的java文件，会被编译成多个独立的class文件，但是除了含有主方法外的class文件，其他class文件并不能运行。

实际上，任何编程语言都是需要主方法作为运行接口的，主方法相比较与其他的方法也是与众不同的，主方法和其他方法的区别在于主方法可以接受外界刺激并且执行，也就是说主方法是整个程序和外界的接口，程序的运行需要主方法作为媒介和窗口，没有主方法的类就是一个等待使用的类。同时在我们构建项目的过程中会写很多程序，然而具有主方法的程序在其中也是独一无二的，具有主方法的程序可以独立运行，在独立运行起来时，就叫做进程，也就是说，一个带有主方法的程序可以自身变为进程。如果是其他进程调用的库，那它就是一个库，而不是进程。依靠自己的主方法启动的程序叫做进程，而被进程调用，自身并不存在主方法的程序在未运行时称为库，在开始运行之后会作为进程中的线程存在。

PS：在主方法的参数栏内，我们发现有一个字符型的数组，这其实是一个外部传参用的形参，他可以存储外部参数，存在数组内并可以在主函数内使用，在命令行中运行时，我们在类名之后可以写上一些参数，这样在运行时这些参数就可以被传入到主函数中去并加以使用，至于其名称，可以是任何字母，这里是stg，但实际上这里写成aaa，bbb都没问题，不影响参数的使用。

2.其他方法

方法存在于类中，按照面向对象的思维理解可以理解成为某一类事物所具备的能力，行为方式，如狗类就可以具备“咬”的方法。主方法通常位于主类，而其他方法则可以根据需求存在于任何位置，主类中也可以存在很多方法。

public class Test{

	public static void main(String[] aaaa){

		//System.out.println("See you cowboy Bebop!");

		int x = 9;

		int y = 2*x - 11;

		int mm = f(4);

		int ww = f(f(mm) - x);

		int tt = f(y);

		System.out.println(mm);

		System.out.println(ww);

		System.out.println(tt);

		double aa = g(f(6),tt);

		double dd = g(f(mm) + 7,6 - x);

		double uu = g(f(4) + 1,3);

		System.out.println(aa);

		System.out.println(dd);

		System.out.println(uu);

		int ee = kk(10);

		System.out.println(ee);

		/*设函数kk(x),x属于N，x>=0，kk(x) = {

						x, x<=1

						kk(x - 1)+kk(x - 2) x > 1}使用递归实现*/

	}

	public static int f(int x){

		return 2*x - 9;

	}

	public static double g(int x,int y){

		if(x > 0){

			return 2*x - y +5.6;

		}

		else if(x<0){

			return f(x+5) - y;

		}

		else{

			return f(2*y + 3) - 0.5;

		}

	}

	public static int kk(int x){

		if(x<2)

			return x;

		else{

			return kk(x - 1)+kk(x-2);

		}

	}

}

如上文所示，在主方法之外也可以存在其他的方法，不同的是这些方法并不会自己运行，若想让它们运行，需要在主方法内调用它们。在最后一个函数kk中，这个函数发生了自身调用，这实际上就是方法的递归调用，Java语言同C语言一样也存在递归函数，但是Java语言的递归效率比C语言慢得多，而且更容易内存溢出，因此在使用时应该更加小心谨慎。

说到递归，我们不得不考虑到递归的终止条件，因为递归是函数不断调用自身，如果没个头，那么迟早会发生栈溢出，导致内存不够用，因此每一个递归函数中，都要有一个终止机制，同时终止机制和自身调用必需位于两个条件互斥的判断中，这样整个函数才能保证递归一定有尽头。任何递归方法里边必然有两个互斥条件，一个条件是调用自身，一个条件是终止自身调用，否则会导致栈溢出。斐波那契数列是典型的递归调用。

3.数据类型

在Java中存在很多不同类型的数据，如整数，小数，字符等，这些数据都占据不同的大小，也就是说占不同的内存容量，在计算机中，他们的存储都是用二进制表示的，因此他们的容量计数单位是比特位，一bit就是一个二进制位，整数中有byte，short，int，long几种常用类型，byte占8个比特位，short占16个比特位，int占32个比特位，long占64个比特位；小数通常有float，double两种常用类型，float占32个比特位，double占64个比特位；字符型根据编码决定占多少比特位，通常来说包含的字符类型越多的编码方式，占据的大小越大；布尔型数据仅有boolean型，占据32个比特位。

笔记重点

※数据类型

在Java中存在着八种基本类型，分别为byte类型，short类型，int类型，long类型，float类型，double类型，char类型，boolean类型，其余的类型都是引用类型，同类型的单个基本类型的变量所占的物理大小是一致的，也就是说，int类型的1234和int类型的12的站位大小一致，其物理内存大小仅和其类型有关，和其数值大小无关，这也是基本类型的一个特点。与之相对的是引用类型，引用类型的大小通常来说不固定，如字符串类型，它的占位大小通常和字符串长度以及编码方式有关。

byte类型占地为8比特位，short类型占地为16比特位，int类型占地为32比特位，long类型占地为64比特位，float类型占地为32比特位，double类型占地为64比特位，char类型占地和编码方式有关，大小不固定，boolean类型占地为32比特位。其中特殊的是boolean类型，boolean类型只有两个值，是true和false，在计算机的机器语言中，用0和1就可以代表错与对了，我们知道在C语言中0就代表false，因此在资源拮据的计算机中，我们为何要消耗32位来表示用1比特位就能表示的类型呢？这里是一个重点，在以后的笔记中我会重点提到并进行详细的解析。