Java

1.java基础

1.1.Java概念

语言:人与人交流沟通的表达方式

计算机语言:人与计算机之间进行信息交流沟通的一种特殊语言

Java是一门非常火的计算机语言。(也叫做编程语言)

我们想要让计算机做一些事情,那么就可以通过Java语言告诉计算机就可以了

1.2.Java下载和安装

1.2.1.下载

通过官方网站获取jdk

http://www.oracle.com

1.2.2.安装

傻瓜式安装

建议

  • 安装路径不要有中文,安装目录中不能有空格等和特殊符号

1.2.3.Jdk安装目录介绍

目录名称 说明
bin 该路径下存放了JDK的各种工具命令。javac和java就放在这个目录。
conf 该路径下存放了JDK的相关配置文件。
include 该路径下存放了一些平台特定的头文件。
jmods 该路径下存放了JDK的各种模块。
legal 该路径下存放了JDK各模块的授权文档。
lib 该路径下存放了JDK工具的一些补充JAR包。

1.3.编写HelloWorld

新建文本文档,用记事本打开,键入以下内容

注意:后缀名为java的才是java文件

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

注意:编写后需要保存

运行代码

​ javac + 文件名 + 后缀名 (就是编译java文件)

​ java + 文件名(运行编译之后的class文件)

1.4.Java的三大平台

​ JavaSE、JavaME、JavaEE

1.4.1 JavaSE

​ 是其他两个版本的基础。

1.4.2 JavaME

​ Java语言的小型版,用于嵌入式消费类电子设备或者小型移动设备的开发。

​ 其中最为主要的还是小型移动设备的开发(手机)。渐渐的没落了,已经被安卓和IOS给替代了。

​ 但是,安卓也是可以用Java来开发的。

1.4.3 JavaEE

​ 用于Web方向的网站开发。(主要从事后台服务器的开发)

​ 在服务器领域,Java是当之无愧的龙头老大。

1.5. Java的主要特性

  • 面向对象
  • 安全性
  • 多线程
  • 简单易用
  • 开源
  • 跨平台

1.5.1 Java语言跨平台的原理

  • 操作系统本身其实是不认识Java语言的。
  • 但是针对于不同的操作系统,Java提供了不同的虚拟机。

虚拟机会把Java语言翻译成操作系统能看得懂的语言。

1.6. JRE和JDK

image-20210923091544110

JVM(Java Virtual Machine),Java虚拟机

JRE(Java Runtime Environment),Java运行环境,包含了JVM和Java的核心类库(Java API)

JDK(Java Development Kit)称为Java开发工具,包含了JRE和开发工具

总结:我们只需安装JDK即可,它包含了java的运行环境和虚拟机。

2.java基础语法

2.1. 注释

注释是对代码的解释和说明文字

Java中的注释分为三种:

  • 单行注释:
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// 这是单行注释文字
  • 多行注释:
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/*
这是多行注释文字
这是多行注释文字
这是多行注释文字
*/
注意:多行注释不能嵌套使用。
  • 文档注释(暂时用不到):
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/**
这是多行注释文字
这是多行注释文字
这是多行注释文字
*/

使用的技巧

​ 如果我们要对代码进行解释,那么就可以使用注释。

​ 当注释的内容比较少,一行就写完了,可以用单行注释。

​ 如果注释的内容比较多,需要写在多行,那么可以使用多行注释。

注意点

​ 注释的内容不会参与编译和运行的,仅仅是对代码的解释说明而已。

​ 所以,不管在注释当中写什么内容,都不会影响代码运行的结果。

2.2. 关键字

2.1 概念

​ 被Java赋予了特定含义的英文单词。

​ 当我们在代码中写了关键字之后,程序在运行的时候,就知道要做什么事情了。

注意:关键字很多,不用刻意去记。

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

2.3. 字面量

作用:告诉程序员,数据在程序中的书写格式。

字面量类型 说明 程序中的写法
整数 不带小数的数字 666,-88
小数 带小数的数字 13.14,-5.21
字符 必须使用单引号,有且仅能一个字符 ‘A’,‘0’, ‘我’
字符串 必须使用双引号,内容可有可无 “HelloWorld”,“黑马程序员”
布尔值 布尔值,表示真假,只有两个值:true,false true 、false
空值 一个特殊的值,空值 值是:null
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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(10); // 输出一个整数
System.out.println(5.5); // 输出一个小数
System.out.println('a'); // 输出一个字符
System.out.println(true); // 输出boolean值true
System.out.println("欢迎来到黑马程序员"); // 输出字符串
}
}

2.4. 变量

变量就在程序中临时存储数据的容器。但是这个容器中只能存一个值。

2.4.1 变量的定义格式

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数据类型 变量名 = 数据值;

格式详解

​ 数据类型:限定了变量当中能存储什么类型的数据。

​ 如果要存10,那么数据类型就需要写整数类型。

​ 如果要存10.0,那么数据类型就需要写小数类型。

​ 变量名:其实就是这个容器的名字。

​ 当以后想要使用变量里面的数据时,直接使用变量名就可以了。

​ 数据值:真正存储在容器中的数据。

​ 分号:表示语句的结束,就跟以前写作文时候的句号是一样的。

2.4.1.1. 常用的数据类型

​ 整数:int

​ 小数:(浮点数)double

​ 其他数据类型稍后讲解

举例:

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public class VariableDemo{
public static void main(String[] args){
//定义一个整数类型的变量
//数据类型 变量名 = 数据值;
int a = 16;
System.out.println(a);//16

//定义一个小数类型的变量
double b = 10.1;
System.out.println(b);//10.1
}
}

2.4.1.2. 变量的注意事项

  • 变量名不能重复
  • 在一条语句中,可以定义多个变量。但是这种方式影响代码的阅读,所以了解一下即可。
  • 变量在使用之前必须要赋值。

2.5. 数据类型

2.5.1 Java语言数据类型的分类

  • 基本数据类型
  • 引用数据类型(面向对象的时候再深入学习)

2.5.2 基本数据类型的四类八种

数据类型 关键字 内存占用 取值范围
整数 byte 1 负的2的7次方 ~ 2的7次方-1(-128~127)
short 2 负的2的15次方 ~ 2的15次方-1(-32768~32767)
int 4 负的2的31次方 ~ 2的31次方-1
long 8 负的2的63次方 ~ 2的63次方-1
浮点数 float 4 1.401298e-45 ~ 3.402823e+38
double 8 4.9000000e-324 ~ 1.797693e+308
字符 char 2 0-65535
布尔 boolean 1 true,false

说明

​ e+38表示是乘以10的38次方,同样,e-45表示乘以10的负45次方。

​ 在java中整数默认是int类型,浮点数默认是double类型。

需要记忆以下几点

byte类型的取值范围:

​ -128 ~ 127

int类型的大概取值范围:

​ -21亿多 ~ 21亿多

整数类型和小数类型的取值范围大小关系:

​ double > float > long > int > short > byte

2.5.3 定义8种基本数据类型变量

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public class VariableDemo3{
public static void main(String[] args){
//1.定义byte类型的变量
//数据类型 变量名 = 数据值;
byte a = 10;
System.out.println(a);

//2.定义short类型的变量
short b = 20;
System.out.println(b);

//3.定义int类型的变量
int c = 30;
System.out.println(c);

//4.定义long类型的变量
long d = 123456789123456789L;
System.out.println(d);

//5.定义float类型的变量
float e = 10.1F;
System.out.println(e);

//6.定义double类型的变量
double f = 20.3;
System.out.println(f);

//7.定义char类型的变量
char g = 'a';
System.out.println(g);

//8.定义boolean类型的变量
boolean h = true;
System.out.println(h);

}
}

2.6. 标识符

业内大多数程序员都在遵守阿里巴巴的命名规则。

2.6.1 要求:

​ 必须要这么做,否则代码会报错。

  • 必须由数字、字母、下划线_、美元符号$组成。
  • 数字不能开头
  • 不能是关键字
  • 区分大小写的。

2.6.2 小驼峰命名法

适用于变量名和方法名

  • 如果是一个单词,那么全部小写,比如:name

  • 如果是多个单词,那么从第二个单词开始,首字母大写,比如:firstName、maxAge

6.2.3 大驼峰命名法

适用于类名

  • 如果是一个单词,那么首字母大写。比如:Demo、Test。

  • 如果是多个单词,那么每一个单词首字母都需要大写。比如:HelloWorld

不管起什么名字,都要做到见名知意。

阿里巴巴命名规范细节:

  1. 尽量不要用拼音。但是一些国际通用的拼音可视为英文单词。

    正确:alibaba、hangzhou、nanjing

    错误:jiage、dazhe

  2. 平时在给变量名、方法名、类名起名字的时候,不要使用下划线或美元符号。

    错误:_name

    正确:name

2.7. 键盘录入

使用步骤

第一步:

​ 导包:其实就是表示先找到Scanner这个类在哪。

第二步:

​ 创建对象:其实就表示申明一下,我准备开始用Scanner这个类了。

第三步:

​ 接收数据:也是真正干活的代码。

代码示例:

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//导包,其实就是先找到Scanner这个类在哪
import java.util.Scanner;
public class ScannerDemo1{
public static void main(String[] args){
//2.创建对象,其实就是申明一下,我准备开始用Scanner这个类了。
Scanner sc = new Scanner(System.in);
//3.接收数据
//当程序运行之后,我们在键盘输入的数据就会被变量i给接收了
System.out.println("请输入一个数字");
int i = sc.nextInt();
System.out.println(i);
}
}

2.8. IDEA

下载

​ 可以到官方网站自行下载,网址为:https://www.jetbrains.com/idea

3.运算符和表达式

运算符:

​ 就是对常量或者变量进行操作的符号。

​ 比如: + - * /

表达式:

​ 用运算符把常量或者变量连接起来的,符合Java语法的式子就是表达式。

​ 比如:a + b 这个整体就是表达式。

​ 而其中+是算术运算符的一种,所以这个表达式也称之为算术表达式。

3.1.算术运算符

分类:

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+ - * / %

运算特点:

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+ - * :跟小学数学中一模一样没有任何区别.
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/:
1.整数相除结果只能得到整除,如果结果想要是小数,必须要有小数参数。
2.小数直接参与运算,得到的结果有可能是不精确的。
案例:
System.out.println( 10 / 3);//3
System.out.println(10.0 / 3);//3.3333333333333335
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%:取模、取余。
他做的也是除法运算,只不过获取的是余数而已。
案例:
System.out.println(10 % 2);//0
System.out.println(10 % 3);//1
应用场景:
//可以利用取模来判断一个数是奇数还是偶数
System.out.println(15 % 2);//1 奇数

3.2.隐式转换

概念:

也叫自动类型提升。

就是把一个取值范围小的数据或者变量,赋值给另一个取值范围大的变量。此时不需要我们额外写代码单独实现,是程序自动帮我们完成的。

简单记忆:

​ 就是小的给大的,可以直接给。

两种提升规则:
  • 取值范围小的,和取值范围大的进行运算,小的会先提升为大的,再进行运算。
  • byte、short、char三种类型的数据在运算的时候,都会直接先提升为int,然后再进行运算。
取值范围从小到大的关系:

​ byte short int long float double

案例一:

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byte b = 100;
int i = b;//可以成功赋值

解释:

​ 因为byte的取值范围是小的,int的取值范围是大的,在底层进行了隐式转换,不需要我们额外写代码单独实现,是可以直接赋值。

3.3.强制转换

如果要把一个取值范围大的数据或者变量赋值给另一个取值范围小的变量。是不允许直接操作。

如果一定要这么干,就需要加入强制转换。

书写格式

​ 目标数据类型 变量名 = (目标数据类型)被强转的数据;

简单理解:

​ 要转成什么类型的,那么就在小括号中写什么类型就可以了。

案例:

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public class OperatorDemo2 {
public static void main(String[] args) {
double a = 12.3;
int b = (int) a;
System.out.println(b);//12
}
}

注意点:

​ 强制转换有可能会导致数据发生错误。(数据的精度丢失)

3.4.字符串的+操作

  • 当+操作中出现字符串时,此时就是字符串的连接符,会将前后的数据进行拼接,并产生一个新的字符串。
  • 当连续进行+操作时,从左到右逐个执行的。

3.5.字符串相加的练习:

案例1:

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1 + "abc" + 1

结果:”1abc1”

解释:

​ 第一步: 1 + “abc”。在这个过程中,有字符串参与的,所以做的是拼接操作,产生一个新的字符串”1abc”

​ 第二步: “1abc” + 1。这个过程中,有字符串参与的,所以做的也是拼接操作,产生一个新的字符串”1abc1”

案例2:

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1 + 2 + "abc" + 2 + 1

结果:“3abc21”

解释:

​ 第一步:1 + 2 。在这个过程中,没有字符串参与的,所以做的是加法运算,结果为3。

​ 第二步:3 + “abc”。在这个过程中,有字符串参与的,所以做的是拼接操作,产生一个新的字符串”3abc”。

​ 第三步:”3abc” + 2。在这个过程中,有字符串参与的,所以做的是拼接操作,产生一个新的字符串”3abc2”。

​ 第四步:”3abc2” + 1。在这个过程中,有字符串参与的,所以做的是拼接操作,产生一个新的字符串“3abc21”

案例3:

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String name = "黑默丁格";
System.out.println("我的名字是" + name);

结果: 我的名字是黑默丁格

解释:当字符串跟变量相加的时候,实际上是跟变量里面的值进行拼接。

3.6.字符的+操作

规则:

​ 当+操作中出现了字符,会拿着字符到计算机内置的ASCII码表中去查对应的数字,然后再进行计算。

案例:

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char c = 'a';
int result = c + 0;
System.out.println(result);//97

ASCII码表中:

​ ‘a’ —– 97

​ ‘A’ —– 65

特例:字符串只有+操作,没有其他操作。

3.7.自增自减运算符

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++  自增运算符
-- 自减运算符

++:就是把变量里面的值+1

–:就是把变量里面的值-1

  • 放在变量的前面,我们叫做先++。 比如:++a
  • 放在变量的后面,我们叫做后++。 比如:a++

注意点:

​ 不管是先++,还是后++。单独写在一行的时候,运算结果是一模一样的。

案例:

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//++
int a = 10;
a++;//就是让变量a里面的值 + 1
System.out.println(a);//11
++a;//就是让变量a里面的值 + 1
System.out.println(a);//12

自增自减运算符的应用场景:

某些情况下,变量需要进行加1或者减1的时候使用。

3.8.赋值运算符

最为常用的:=

运算过程:就是把等号右边的结果赋值给左边的变量

案例:

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public class OperatorDemo6 {
public static void main(String[] args) {
//1.最为简单的赋值运算符用法
int a = 10;//就是把10赋值给变量a
System.out.println(a);

//2.如果等号右边需要进行计算。
int b = 20;
int c = a + b;//先计算等号右边的,把计算的结果赋值给左边的变量
System.out.println(c);

//3.特殊的用法
a = a + 10;//先计算等号右边的,把计算的结果赋值给左边的变量
System.out.println(a);//20
}
}

3.9.扩展赋值运算符

种类:

+=、-=、*=、/=、%=

运算规则

​ 就是把左边跟右边进行运算,把最终的结果赋值给左边,对右边没有任何影响。

案例:

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public class OperatorDemo7 {
public static void main(String[] args) {
//扩展赋值运算符
int a = 10;
int b = 20;
a += b;//把左边和右边相加,再把最终的结果赋值给左边,对右边没有任何影响
// 相当于 a = a + b;
System.out.println(a);//30
System.out.println(b);//20
}
}

注意点:

​ 扩展的赋值运算符中隐层还包含了一个强制转换。

以+=为例。

a += b ;实际上相当于 a = (byte)(a + b);

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public class OperatorDemo8 {
public static void main(String[] args) {
byte a = 10;
byte b = 20;
//a += b;
a = (byte)(a + b);
System.out.println(a);//30
}
}

3.10.关系运算符

又叫比较运算符,其实就是拿着左边跟右边进行了判断而已。

分类:

符号 解释
== 就是判断左边跟右边是否相等,如果成立就是true,如果不成立就是false
!= 就是判断左边跟右边是否不相等,如果成立就是true,如果不成立就是false
> 就是判断左边是否大于右边,如果成立就是true,如果不成立就是false
>= 就是判断左边是否大于等于右边,如果成立就是true,如果不成立就是false
< 就是判断左边是否小于右边,如果成立就是true,如果不成立就是false
<= 就是判断左边是否小于等于右边,如果成立就是true,如果不成立就是false

注意点:

  • 关系运算符最终的结果一定是布尔类型的。要么是true,要么是false
  • 在写==的时候,千万不要写成=

3.11.逻辑运算符

& 和 | 的使用:

&:逻辑与(而且)

两边都为真,结果才是真,只要有一个为假,那么结果就是假。

|:逻辑或(或者)

两边都为假,结果才是假,只要有一个为真,那么结果就是真。

代码示例:

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// &  //两边都是真,结果才是真。
System.out.println(true & true);//true
System.out.println(false & false);//false
System.out.println(true & false);//false
System.out.println(false & true);//false

System.out.println("===================================");

// | 或 //两边都是假,结果才是假,如果有一个为真,那么结果就是真。
System.out.println(true | true);//true
System.out.println(false | false);//false
System.out.println(true | false);//true
System.out.println(false | true);//true

^(异或)的使用:

在以后用的不多,了解一下即可。

计算规则:如果两边相同,结果为false,如果两边不同,结果为true

代码示例:

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//^   //左右不相同,结果才是true,左右相同结果就是false
System.out.println(true ^ true);//false
System.out.println(false ^ false);//false
System.out.println(true ^ false);//true
System.out.println(false ^ true);//true

!(取反)的使用:

​ 是取反,也叫做非。

计算规则:false取反就是true,true取反就是false

温馨提示:取反最多只用一个。

代码示例:

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System.out.println(!false);//true
System.out.println(!true);//false

System.out.println(!!false);//注意点:取反最多只用一个。

3.12.短路逻辑运算符

&&:

​ 运算结果跟&是一模一样的,只不过具有短路效果。

||:

​ 运算结果跟|是一模一样的。只不过具有短路效果。

逻辑核心:

​ 当左边不能确定整个表达式的结果,右边才会执行。

​ 当左边能确定整个表达式的结果,那么右边就不会执行了。从而提高了代码的运行效率。

举例:

判断1 && 判断2

如果判断1正确了,那么才会判断判断2是否正确

如果判断1错误了,那么就不会再去验证判断2是否正确,最终的结果直接为false。从而提高了程序运行的效率。

判断1 || 判断2

首先判断判断1是否正确,若是正确,则不再判断判断2是否正确,运算结果直接为正确

3.13.三元运算符

格式:

​ 关系表达式 ? 表达式1 :表达式2 ;

计算规则:

  • 计算关系表达式的值。
  • 如果关系表达式的值为真,那么执行表达式1。
  • 如果关系表达式的值为假,那么执行表达式2。

注意点:

​ 三元运算符的最终结果一定要被使用,要么赋值给一个变量,要么直接打印出来。

案例:

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public class OperatorDemo12 {
public static void main(String[] args) {
//需求:求两个数的较大值
int a = 10;
int b = 20;

//格式:关系表达式 ? 表达式1 : 表达式2 ;
//注意点:
//三元运算符的最终结果一定要被使用。
//要么赋值给一个变量,要么直接输出。
int max = a > b ? a : b ;
System.out.println(max);


System.out.println(a > b ? a : b);
}
}

4.流程控制语句

4.1 流程控制语句分类

  • 顺序结构

  • 判断和选择结构(if, switch)

  • 循环结构(for, while, do…while)

4.1 顺序结构

顺序结构是程序中最简单最基本的流程控制,没有特定的语法结构,按照代码的先后顺序,依次执行,程序中大多数的代码都是这样执行的。

顺序结构执行流程图:

1545615769372

4.2.判断语句:if语句

4.2.1 if语句格式1

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格式:
if (关系表达式) {
语句体;
}

执行流程:

①首先计算关系表达式的值

②如果关系表达式的值为true就执行语句体

③如果关系表达式的值为false就不执行语句体

④继续执行后面的语句内容

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示例:

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public class IfDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("开始");
//定义两个变量
int a = 10;
int b = 20;
//需求:判断a和b的值是否相等,如果相等,就在控制台输出:a等于b
if(a == b) {
System.out.println("a等于b");
}
//需求:判断a和c的值是否相等,如果相等,就在控制台输出:a等于c
int c = 10;
if(a == c) {
System.out.println("a等于c");
}
System.out.println("结束");
}
}

4.2.2 if语句格式2

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格式:
if (关系表达式) {
语句体1;
} else {
语句体2;
}

执行流程:

①首先计算关系表达式的值

②如果关系表达式的值为true就执行语句体1

③如果关系表达式的值为false就执行语句体2

④继续执行后面的语句内容

1545616221283

示例:

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public class IfDemo02 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("开始");
//定义两个变量
int a = 10;
int b = 20;
//需求:判断a是否大于b,如果是,在控制台输出:a的值大于b,否则,在控制台输出:a的值不大于b
if(a > b) {
System.out.println("a的值大于b");
} else {
System.out.println("a的值不大于b");
}
System.out.println("结束");
}
}

4.2.3 if语句格式3

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格式:
if (关系表达式1) {
语句体1;
} else if (关系表达式2) {
语句体2;
}

else {
语句体n+1;
}

执行流程:

①首先计算关系表达式1的值

②如果值为true就执行语句体1;如果值为false就计算关系表达式2的值

③如果值为true就执行语句体2;如果值为false就计算关系表达式3的值

④…

⑤如果没有任何关系表达式为true,就执行语句体n+1。

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4.3 switch语句

4.3.1 格式

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switch (表达式) {
case 1:
语句体1;
break;
case 2:
语句体2;
break;
...
default:
语句体n+1;
break;
}

4.3.2 执行流程:

  • 首先计算出表达式的值
  • 其次,和case依次比较,一旦有对应的值,就会执行相应的语句,在执行的过程中,遇到break就会结 束。
  • 最后,如果所有的case都和表达式的值不匹配,就会执行default语句体部分,然后程序结束掉。

练习:运动计划

  • 需求:键盘录入星期数,显示今天的减肥活动。

    周一:跑步

    周二:游泳

    周三:慢走

    周四:动感单车

    周五:拳击

    周六:爬山

    周日:好好吃一顿

  • 代码示例:

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package a01switch选择语句;

import java.util.Scanner;

public class SwitchDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//1.键盘录入一个整数表示星期
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入一个整数表示星期");
int week = sc.nextInt();

//2.书写一个switch语句去跟week进行匹配
switch (week){
case 1:
System.out.println("跑步");
break;
case 2:
System.out.println("游泳");
break;
case 3:
System.out.println("慢走");
break;
case 4:
System.out.println("动感单车");
break;
case 5:
System.out.println("拳击");
break;
case 6:
System.out.println("爬山");
break;
case 7:
System.out.println("好好吃一顿");
break;
default:
System.out.println("输入错误,没有这个星期");
break;
}
}
}

3.3 switch的扩展知识:

  • default的位置和省略情况

    default可以放在任意位置,也可以省略

  • case穿透

    不写break会引发case穿透现象

  • switch在JDK12的新特性

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int number = 10;
switch (number) {
case 1 -> System.out.println("一");
case 2 -> System.out.println("二");
case 3 -> System.out.println("三");
default -> System.out.println("其他");
}
  • switch和if第三种格式各自的使用场景

当我们需要对一个范围进行判断的时候,用if的第三种格式

当我们把有限个数据列举出来,选择其中一个执行的时候,用switch语句

比如:

​ 小明的考试成绩,如果用switch,那么需要写100个case,太麻烦了,所以用if简单。

​ 如果是星期,月份,客服电话中0~9的功能选择就可以用switch

4.4 循环结构

4.4.1 for循环结构(掌握)

​ 循环语句可以在满足循环条件的情况下,反复执行某一段代码,这段被重复执行的代码被称为循环体语句,当反复 执行这个循环体时,需要在合适的时候把循环判断条件修改为false,从而结束循环,否则循环将一直执行下去,形 成死循环。

4.4.1.1 for循环格式:

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for (初始化语句;条件判断语句;条件控制语句) {
循环体语句;
}

格式解释:

  • 初始化语句: 用于表示循环开启时的起始状态,简单说就是循环开始的时候什么样
  • 条件判断语句:用于表示循环反复执行的条件,简单说就是判断循环是否能一直执行下去
  • 循环体语句: 用于表示循环反复执行的内容,简单说就是循环反复执行的事情
  • 条件控制语句:用于表示循环执行中每次变化的内容,简单说就是控制循环是否能执行下去

执行流程:

①执行初始化语句

②执行条件判断语句,看其结果是true还是false

​ 如果是false,循环结束

​ 如果是true,继续执行

③执行循环体语句

④执行条件控制语句

⑤回到②继续

for循环书写技巧:

  • 确定循环的开始条件
  • 确定循环的结束条件
  • 确定循环要重复执行的代码

代码示例:

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//1.确定循环的开始条件
//2.确定循环的结束条件
//3.确定要重复执行的代码

//需求:打印5次HelloWorld
//开始条件:1
//结束条件:5
//重复代码:打印语句

for (int i = 1; i <= 5; i++) {
System.out.println("HelloWorld");
}
for循环练习-输出数据
  • 需求:在控制台输出1-5和5-1的数据
  • 示例代码:
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public class ForTest01 {
public static void main(String[] args) {
//需求:输出数据1-5
for(int i=1; i<=5; i++) {
System.out.println(i);
}
System.out.println("--------");
//需求:输出数据5-1
for(int i=5; i>=1; i--) {
System.out.println(i);
}
}
}
for循环练习-求和
  • 需求:求1-5之间的数据和,并把求和结果在控制台输出
  • 示例代码:
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public class ForTest02 {
public static void main(String[] args) {
//求和的最终结果必须保存起来,需要定义一个变量,用于保存求和的结果,初始值为0
int sum = 0;
//从1开始到5结束的数据,使用循环结构完成
for(int i=1; i<=5; i++) {
//将反复进行的事情写入循环结构内部
// 此处反复进行的事情是将数据 i 加到用于保存最终求和的变量 sum 中
sum = sum + i;
/*
sum += i; sum = sum + i;
第一次:sum = sum + i = 0 + 1 = 1;
第二次:sum = sum + i = 1 + 2 = 3;
第三次:sum = sum + i = 3 + 3 = 6;
第四次:sum = sum + i = 6 + 4 = 10;
第五次:sum = sum + i = 10 + 5 = 15;
*/
}
//当循环执行完毕时,将最终数据打印出来
System.out.println("1-5之间的数据和是:" + sum);
}
}
  • 本题要点:
    • 今后遇到的需求中,如果带有求和二字,请立即联想到求和变量
    • 求和变量的定义位置,必须在循环外部,如果在循环内部则计算出的数据将是错误的
for循环练习-求偶数和
  • 需求:求1-100之间的偶数和,并把求和结果在控制台输出 }
  • 示例代码:
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public class ForTest03 {
public static void main(String[] args) {
//求和的最终结果必须保存起来,需要定义一个变量,用于保存求和的结果,初始值为0
int sum = 0;
//对1-100的数据求和与1-5的数据求和几乎完全一样,仅仅是结束条件不同
for(int i=1; i<=100; i++) {
//对1-100的偶数求和,需要对求和操作添加限制条件,判断是否是偶数
if(i%2 == 0) {
//sum += i;
sum = sum + i;
}
}
//当循环执行完毕时,将最终数据打印出来
System.out.println("1-100之间的偶数和是:" + sum);
}
}
for循环练习-统计次数

需求:

​ 键盘录入两个数字,表示一个范围。

​ 统计这个范围中。

​ 既能被3整除,又能被5整除数字有多少个?

代码示例:

1

4.4.2 while循环

4.4.2.1 格式:

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初始化语句;
while(条件判断语句){
循环体;
条件控制语句;
}
练习1:打印5次HelloWorld
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int i = 1;
while(i <= 5){
System.out.println("HelloWorld");
i++;
}
System.out.println(i);
练习2:珠穆朗玛峰
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//1.定义一个变量表示珠穆朗玛峰的高度
int height = 8844430;
//2.定义一个变量表示纸张的厚度
double paper = 0.1;

//定义一个计数器(变量),用来统计折叠的次数
int count = 0;

//3.循环折叠纸张
//只有纸张的厚度 < 穆朗玛峰的高度 循环才继续,否则循环就停止
//坑:只有判断为真,循环才会继续
while(paper < height){
//折叠纸张
paper = paper * 2;
count++;
}

//4.打印一下纸张的厚度
System.out.println(count);//27

4.4.3 do…while循环

本知识点了解即可

格式:

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初始化语句;
do{
循环体;
条件控制语句;
}while(条件判断语句);

特点:

​ 先执行,再判断。

4.4.4 三种格式的区别:

​ for和while循环,是先判断,再执行。

​ do…while是先执行,再判断。

​ 当知道循环次数或者循环范围的时候,用for循环。

​ 当不知道循环次数,也不知道循环范围,但是知道循环的结束条件时,用while循环。

5.数组

1.概念:

​ 指的是一种容器,可以同来存储同种数据类型的多个值。

​ 但是数组容器在存储数据的时候,需要结合隐式转换考虑。

比如:

​ 定义了一个int类型的数组。那么boolean。double类型的数据是不能存到这个数组中的,

​ 但是byte类型,short类型,int类型的数据是可以存到这个数组里面的。

建议:

​ 容器的类,和存储的数据类型保持一致。

举例:

​ 整数1 2 3 4 56 就可以使用int类型的数组来存储。

​ 小数1.1 1.2 1.3 1.4 就可以使用double类型的数组来存储。

​ 字符串”aaa” “bbb” “ccc” 就可以使用String类型的数组来存储。

2.数组的定义

格式一:

​ 数据类型 [] 数组名

比如:int [] array

格式二:

​ 数据类型 数组名 []

比如: int array []

详解:

数据类型:限定了数组以后能存什么类型的数据。

方括号:表示现在定义的是一个数组。

数组名:就是一个名字而已,方便以后使用。

注意点:

​ 方法括号跟数组名,谁写在前面,谁写在后面都是一样的。

​ 平时习惯性使用第一种方式。

3.数组的静态初始化

完整格式:

​ 数据类型[] 数组名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3,元素4…};

比如:

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int[] arr = new int[]{11,22,33};

double[] arr = new double[]{1.1,1.2,1.3};

格式详解:

​ 数据类型:限定了数组以后能存什么类型的数据。

​ 方括号:表示现在定义的是一个数组。

​ 数组名:其实就是名字而已,方便以后使用,在起名字的时候遵循小驼峰命名法。

​ arr namesArr

​ new:就是给数组在内存中开辟了一个空间。

​ 数据类型:限定了数组以后能存什么类型的数据。

​ 前面和后面的数据类型一定要保持一致。

1
int[] arr = new double[]{11,22,33};//错误写法

​ 方括号:表示现在定义的是一个数组。

​ 大括号:表示数组里面的元素。元素也就是存入到数组中的数据。

​ 多个元素之间,一定要用逗号隔开。

注意点:

  • 等号前后的数据类型必须保持一致。
  • 数组一旦创建之后,长度不能发生变化。

简化格式:

​ 数据类型[] 数组名 = {元素1,元素2,元素3,元素4…};

比如:

​ int[] array = {1,2,3,4,5};

​ double[] array = {1.1,1.2,1.3};

练习1:

定义数组存储5个学生的年龄。

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1.给数组限定什么类型? int
2.利用静态初始化完成创建并添加元素
int[] agesArr = new int[]{18,19,20,21,22};
int[] agesArr = {18,19,20,21,22};

练习2:

定义数组存储3个学生的姓名。

1
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4
1.给数组限定什么类型? String
2.利用静态初始化完成创建并添加元素
String[] namesArr = new String[]{"zhangsan","lisi","wangwu"};
String[] namesArr = {"zhangsan","lisi","wangwu"};

练习3:

定义数组存储4个学生的身高。

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1.给数组限定什么类型? double
2.利用静态初始化完成创建并添加元素
double[] heightsArr = new double[]{1.85,1.82,1.78,1.65};
double[] heightsArr = {1.85,1.82,1.78,1.65};

4.地址值

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int[] arr = {1,2,3,4,5};
System.out.println(arr);//[I@6d03e736

double[] arr2 = {1.1,2.2,3.3};
System.out.println(arr2);//[D@568db2f2

打印数组的时候,实际出现的是数组的地址值。

数组的地址值:就表示数组在内存中的位置。

以[I@6d03e736为例:

[ :表示现在打印的是一个数组。

I:表示现在打印的数组是int类型的。

@:仅仅是一个间隔符号而已。

6d03e736:就是数组在内存中真正的地址值。(十六进制的)

但是,我们习惯性会把[I@6d03e736这个整体称之为数组的地址值。

地址值对于我们来京,作用不大,简单了解。

5.数组元素访问

格式:

​ 数组名[索引];

作用:

  • 获取数组中对应索引上的值

  • 修改数组中对应索引上的值

    一旦修改之后,原来的值就会被覆盖了。

代码示例:

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public class ArrDemo2 {
/*

数组中元素访问的格式:
数组名[索引];

作用:
1.获取指定索引上对应的元素
2.修改指定索引上对应的元素


*/
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5};
//需求1:获取arr数组中,3索引上的值
int number = arr[3];
System.out.println(number);
System.out.println(arr[3]);

//需求2:将arr数组中,3索引上的值修改为10
arr[3] = 10;
System.out.println("修改之后为:" + arr[3]);

}
}

6.索引

​ 也叫角标、下标

​ 就是数组容器中每一个小格子对应的编号。

索引的特点:

  • 索引一定是从0开始的。
  • 连续不间断。
  • 逐个+1增长。

7.数组的遍历

遍历:就是把数组里面所有的内容一个一个全部取出来。

数组的长度:数组名.length;

通用代码:

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for(int i = 0; i < arr.length; i++){
//在循环的过程中,i依次表示数组中的每一个索引
sout(arr[i]);//就可以把数组里面的每一个元素都获取出来,并打印在控制台上了。
}

8.数组的动态初始化

格式:

​ 数据类型[] 数组名 = new 数据类型[数组的长度];

举例:

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//1.定义一个数组,存3个人的年龄,年龄未知
int[] agesArr = new int[3];


//2.定义一个数组,存班级10名学生的考试成绩,考试成绩暂时未知,考完才知道。
int[] scoresArr = new int[10];

数组的默认初始化值:

整数类型:0

小数类型:0.0

布尔类型:false

字符类型:’\u0000’

引用类型:null

9.数组两种初始化方式的区别

静态初始化:int[] arr = {1,2,3,4,5};

动态初始化:int[] arr = new int[3];

静态初始化:手动指定数组的元素,系统会根据元素的个数,计算出数组的长度。

动态初始化:手动指定数组长度,由系统给出默认初始化值。

使用场景:

只明确元素个数,但是不明确具体的数据,推荐使用动态初始化。

已经明确了要操作的所有数据,推荐使用静态初始化。

举例:

  • 使用数组来存储键盘录入的5个整数。

    int[] arr = new int[5];

  • 将全班的学生成绩存入数组中,已知学生成绩为:66,77,88,99,100

    int[] arr = new int[5];

    arr[0] = 66;

    arr[1] = 77;

    … 虽然可以实现,但是太麻烦了。

    建议使用静态初始化:int[] arr = {66,77,88,99,100};

10.数组常见问题

当访问了数组中不存在的索引,就会引发索引越界异常。

避免:

​ 针对于任意一个数组,索引的范围:
最小索引:0
最大索引:数组的长度 - 1
​ 数组名.length - 1

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public class ArrDemo6 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1,2,3,4,5,5,5,5,5};
//用索引来访问数组中的元素
System.out.println(arr[1]);
System.out.println(arr[10]);//ArrayIndexOutOfBoundsException

}
}

6.无限循环

概念:

​ 又叫死循环。循环一直停不下来。

for格式:

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for(;;){
System.out.println("循环执行一直在打印内容");
}

解释:

初始化语句可以空着不写,表示循环之前不定义任何的控制变量。

条件判断语句可以空着不写,如果不写,默认表示true,循环一直进行。

条件控制语句可以空着不写,表示每次循环体执行完毕后,控制变量不做任何变化。

while格式:

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while(true){
System.out.println("循环执行一直在打印内容");
}

解释:

​ 小括号里面就不能省略了,true一定要写出来,否则代码会报错。

do…while格式:

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3
do{
System.out.println("循环执行一直在打印内容");
}while(true);

解释:

​ 小括号里面就不能省略了,true一定要写出来,否则代码会报错。

无限循环的注意事项:

  • 最为常用的格式:while
  • 无限循环下面不能再写其他代码了,因为永远执行不到。

2.条件控制语句

  • break
  • continue

break:

​ 不能单独存在的。可以用在switch和循环中,表示结束,跳出的意思。

代码示例:

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//1.吃1~5号包子
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
System.out.println("在吃第" + i + "个包子");
//2.吃完第三个的时候就不吃了
if(i == 3){
break;//结束整个循环。
}
}

continue:

​ 不能单独存在的。只能存在于循环当中。

​ 表示:跳过本次循环,继续执行下次循环。

代码示例:

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//1.吃1~5号包子
for (int i = 1; i <= 5; i++) {
//2.第3个包子有虫子就跳过,继续吃下面的包子
if(i == 3){
//跳过本次循环(本次循环中,下面的代码就不执行了),继续执行下次循环。
continue;
}
System.out.println("在吃第" + i + "个包子");
}

3. Random

Random跟Scanner一样,也是Java提前写好的类,我们不需要关心是如何实现的,只要直接使用就可以了。

使用步骤:

  1. 导包
1
2
import java.util.Random;
导包的动作必须出现在类定义的上边。
  1. 创建对象
1
2
Random r = new Random ();
上面这个格式里面,只有r是变量名,可以变,其他的都不允许变。
  1. 生成随机数
1
2
3
int number = r.nextInt(随机数的范围);
上面这个格式里面,只有number是变量名,可以变,其他的都不允许变。
随机数范围的特点:从0开始,不包含指定值。比如:参数为10,生成的范围[0,10)

代码示例:

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//1.导包
import java.util.Random;

public class RandomDemo1 {
public static void main(String[] args) {
//2.创建对象
Random r = new Random();
//3.生成随机数
int number = r.nextInt(100);//包左不包右,包头不包尾
//0 ~ 99
System.out.println(number);

}
}

7. 方法概述

1 方法的概念

​ 方法(method)是程序中最小的执行单元

  • 注意:
    • 方法必须先创建才可以使用,该过程成为方法定义
    • 方法创建后并不是直接可以运行的,需要手动使用后,才执行,该过程成为方法调用

2. 方法的定义和调用

2.1 无参数方法定义和调用

  • 定义格式:

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    3
    public static void 方法名 (   ) {
    // 方法体;
    }
  • 范例:

    1
    2
    3
    public static void method (    ) {
    // 方法体;
    }
  • 调用格式:

    1
    方法名();
  • 范例:

    1
    method();
  • 注意:

    ​ 方法必须先定义,后调用,否则程序将报错

2.3 无参数方法的练习

  • 需求:设计一个方法用于打印两个数中的较大数
  • 思路:
    • ①定义一个方法,用于打印两个数字中的较大数,例如getMax()
    • ②方法中定义两个变量,用于保存两个数字
    • ③使用分支语句分两种情况对两个数字的大小关系进行处理
    • ④在main()方法中调用定义好的方法
  • 代码:
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public class MethodTest {
public static void main(String[] args) {
//在main()方法中调用定义好的方法
getMax();
}

//定义一个方法,用于打印两个数字中的较大数,例如getMax()
public static void getMax() {
//方法中定义两个变量,用于保存两个数字
int a = 10;
int b = 20;

//使用分支语句分两种情况对两个数字的大小关系进行处理
if(a > b) {
System.out.println(a);
} else {
System.out.println(b);
}
}
}

3. 带参数方法定义和调用

3.1 带参数方法定义和调用

  • 定义格式:

    参数:由数据类型和变量名组成 - 数据类型 变量名

    参数范例:int a

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    5
    6
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    public static void 方法名 (参数1) {
    方法体;
    }

    public static void 方法名 (参数1, 参数2, 参数3...) {
    方法体;
    }
  • 范例:

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    public static void isEvenNumber(int number){
    ...
    }
    public static void getMax(int num1, int num2){
    ...
    }
    • 注意:

      方法定义时,参数中的数据类型与变量名都不能缺少,缺少任意一个程序将报错
      
      方法定义时,多个参数之间使用逗号( ,)分隔
      
  • 调用格式:

    1
    2
    3
    方法名(参数);

    方法名(参数1,参数2);
  • 范例:

    1
    2
    3
    isEvenNumber(10);

    getMax(10,20);
    • 方法调用时,参数的数量与类型必须与方法定义中的设置相匹配,否则程序将报错

3.2 形参和实参

  1. 形参:方法定义中的参数

​ 等同于变量定义格式,例如:int number

  1. 实参:方法调用中的参数

​ 等同于使用变量或常量,例如: 10 number

3.3 带参数方法练习

  • 需求:设计一个方法用于打印两个数中的较大数,数据来自于方法参数 }
  • 思路:
    • ①定义一个方法,用于打印两个数字中的较大数,例如getMax()
    • ②为方法定义两个参数,用于接收两个数字
    • ③使用分支语句分两种情况对两个数字的大小关系进行处理
    • ④在main()方法中调用定义好的方法(使用常量)
    • ⑤在main()方法中调用定义好的方法(使用变量)
  • 代码:
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public class MethodTest {
public static void main(String[] args) {
//在main()方法中调用定义好的方法(使用常量)
getMax(10,20);
//调用方法的时候,人家要几个,你就给几个,人家要什么类型的,你就给什么类型的
//getMax(30);
//getMax(10.0,20.0);

//在main()方法中调用定义好的方法(使用变量)
int a = 10;
int b = 20;
getMax(a, b);
}

//定义一个方法,用于打印两个数字中的较大数,例如getMax()
//为方法定义两个参数,用于接收两个数字
public static void getMax(int a, int b) {
//使用分支语句分两种情况对两个数字的大小关系进行处理
if(a > b) {
System.out.println(a);
} else {
System.out.println(b);
}
}
}

4. 带返回值方法的定义和调用

4.1 带返回值方法定义和调用

  • 定义格式

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    public static 数据类型 方法名 ( 参数 ) { 
    return 数据 ;
    }
  • 范例

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    public static boolean isEvenNumber( int number ) {           
    return true ;
    }
    public static int getMax( int a, int b ) {
    return 100 ;
    }
    • 注意:
      • 方法定义时return后面的返回值与方法定义上的数据类型要匹配,否则程序将报错
  • 调用格式

    1
    2
    方法名 ( 参数 ) ;
    数据类型 变量名 = 方法名 ( 参数 ) ;
  • 范例

    1
    2
    isEvenNumber ( 5 ) ;
    boolean flag = isEvenNumber ( 5 );
    • 注意:
      • 方法的返回值通常会使用变量接收,否则该返回值将无意义

4.2 带返回值方法练习1

  • 需求:设计一个方法可以获取两个数的较大值,数据来自于参数

  • 思路:

    • ①定义一个方法,用于获取两个数字中的较大数
    • ②使用分支语句分两种情况对两个数字的大小关系进行处理
    • ③根据题设分别设置两种情况下对应的返回结果
    • ④在main()方法中调用定义好的方法并使用变量保存
    • ⑤在main()方法中调用定义好的方法并直接打印结果
  • 代码:

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    public class MethodTest {
    public static void main(String[] args) {
    //在main()方法中调用定义好的方法并使用变量保存
    int result = getMax(10,20);
    System.out.println(result);

    //在main()方法中调用定义好的方法并直接打印结果
    System.out.println(getMax(10,20));
    }

    //定义一个方法,用于获取两个数字中的较大数
    public static int getMax(int a, int b) {
    //使用分支语句分两种情况对两个数字的大小关系进行处理
    //根据题设分别设置两种情况下对应的返回结果
    if(a > b) {
    return a;
    } else {
    return b;
    }
    }
    }

4.3 带返回值方法练习2

需求:

​ 定义一个方法,求一家商场每个季度的营业额。根据方法结果再计算出全年营业额。

代码示例:

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package com.itheima.demo;

public class MethodDemo9 {
public static void main(String[] args) {
/*需求:定义一个方法,求一家商场每个季度的营业额。
根据方法结果再计算出全年营业额。*/
int sum1 = getSum(10, 20, 30);
int sum2 = getSum(10, 20, 30);
int sum3 = getSum(10, 20, 30);
int sum4 = getSum(10, 20, 30);

int sum = sum1 + sum2 + sum3 + sum4;
System.out.println(sum);

}

//心得:
//1.我要干嘛? 决定了方法体 每个季度的营业额
//2.我干这件事情,需要什么才能完成? 决定了形参 需要三个月的营业额 a b c
//3.我干完这件事情,看调用处是否需要使用方法的结果。 决定了返回值
//如果需要使用,那么必须返回
//如果不需要使用,可以返回也可以不返回
public static int getSum(int month1,int month2,int month3){
int sum = month1 + month2 + month3;
//因为方法的调用处,需要继续使用这个结果
//所以我们必须要把sum返回
return sum;
}
}

4.4 带返回值方法练习3

需求:

​ 键盘录入两个圆的半径(整数),比较两个圆的面积。

代码示例:

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import java.util.Scanner;

public class MethodDemo10 {
public static void main(String[] args) {
//需求:键盘录入两个圆的半径(整数),比较两个圆的面积。
//键盘录入圆的半径
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入圆的半径");
int radii1 = sc.nextInt();

System.out.println("请输入第二个圆的半径");
int radii2 = sc.nextInt();
double area1 = getArea(radii1);
double area2 = getArea(radii2);
if(area1 > area2){
System.out.println("第一个圆更大");
}else{
System.out.println("第二个圆更大");
}
}

//心得:
//1.我要干嘛? 求圆的面积
//2.我干这件事情,需要什么才能完成? 半径
//3.方法的调用处,是否需要继续使用方法的结果 要比较
public static double getArea(int radii) {
double area = 3.14 * radii * radii;
return area;
}
}

5. 方法的注意事项

5.1 方法的注意事项

  • 方法不能嵌套定义

    • 示例代码:

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      public class MethodDemo {
      public static void main(String[] args) {

      }

      public static void methodOne() {
      public static void methodTwo() {
      // 这里会引发编译错误!!!
      }
      }
      }
  • void表示无返回值,可以省略return,也可以单独的书写return,后面不加数据

    • 示例代码:

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      public class MethodDemo {
      public static void main(String[] args) {

      }
      public static void methodTwo() {
      //return 100; 编译错误,因为没有具体返回值类型
      return;
      //System.out.println(100); return语句后面不能跟数据或代码
      }
      }

5.2 方法的通用格式

  • 格式:

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    public static 返回值类型 方法名(参数) {
    方法体;
    return 数据 ;
    }
  • 解释:

    • public static 修饰符,目前先记住这个格式

      返回值类型 方法操作完毕之后返回的数据的数据类型

      ​ 如果方法操作完毕,没有数据返回,这里写void,而且方法体中一般不写return

      方法名 调用方法时候使用的标识

      参数 由数据类型和变量名组成,多个参数之间用逗号隔开

      方法体 完成功能的代码块

      return 如果方法操作完毕,有数据返回,用于把数据返回给调用者

  • 定义方法时,要做到两个明确

    • 明确返回值类型:主要是明确方法操作完毕之后是否有数据返回,如果没有,写void;如果有,写对应的数据类型
    • 明确参数:主要是明确参数的类型和数量
  • 调用方法时的注意:

    • void类型的方法,直接调用即可
    • 非void类型的方法,推荐用变量接收调用

6. 方法重载

6.1 方法重载

  • 方法重载概念

    方法重载指同一个类中定义的多个方法之间的关系,满足下列条件的多个方法相互构成重载

    • 多个方法在同一个类中
    • 多个方法具有相同的方法名
    • 多个方法的参数不相同,类型不同或者数量不同
  • 注意:

    • 重载仅对应方法的定义,与方法的调用无关,调用方式参照标准格式
    • 重载仅针对同一个类中方法的名称与参数进行识别,与返回值无关,换句话说不能通过返回值来判定两个方法是否相互构成重载
  • 正确范例:

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    public class MethodDemo {
    public static void fn(int a) {
    //方法体
    }
    public static int fn(double a) {
    //方法体
    }
    }

    public class MethodDemo {
    public static float fn(int a) {
    //方法体
    }
    public static int fn(int a , int b) {
    //方法体
    }
    }
  • 错误范例:

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    public class MethodDemo {
    public static void fn(int a) {
    //方法体
    }
    public static int fn(int a) { /*错误原因:重载与返回值无关*/
    //方法体
    }
    }

    public class MethodDemo01 {
    public static void fn(int a) {
    //方法体
    }
    }
    public class MethodDemo02 {
    public static int fn(double a) { /*错误原因:这是两个类的两个fn方法*/
    //方法体
    }
    }

6.2 方法重载练习

  • 需求:使用方法重载的思想,设计比较两个整数是否相同的方法,兼容全整数类型(byte,short,int,long)

  • 思路:

    • ①定义比较两个数字的是否相同的方法compare()方法,参数选择两个int型参数
    • ②定义对应的重载方法,变更对应的参数类型,参数变更为两个long型参数
    • ③定义所有的重载方法,两个byte类型与两个short类型参数
    • ④完成方法的调用,测试运行结果
  • 代码:

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    public class MethodTest {
    public static void main(String[] args) {
    //调用方法
    System.out.println(compare(10, 20));
    System.out.println(compare((byte) 10, (byte) 20));
    System.out.println(compare((short) 10, (short) 20));
    System.out.println(compare(10L, 20L));
    }

    //int
    public static boolean compare(int a, int b) {
    System.out.println("int");
    return a == b;
    }

    //byte
    public static boolean compare(byte a, byte b) {
    System.out.println("byte");
    return a == b;
    }

    //short
    public static boolean compare(short a, short b) {
    System.out.println("short");
    return a == b;
    }

    //long
    public static boolean compare(long a, long b) {
    System.out.println("long");
    return a == b;
    }

    }

8. 类和对象

1.1 类和对象的理解

客观存在的事物皆为对象 ,所以我们也常常说万物皆对象。

    • 类的理解
      • 类是对现实生活中一类具有共同属性和行为的事物的抽象
      • 类是对象的数据类型,类是具有相同属性和行为的一组对象的集合
      • 简单理解:类就是对现实事物的一种描述
    • 类的组成
      • 属性:指事物的特征,例如:手机事物(品牌,价格,尺寸)
      • 行为:指事物能执行的操作,例如:手机事物(打电话,发短信)
  • 类和对象的关系
    • 类:类是对现实生活中一类具有共同属性和行为的事物的抽象
    • 对象:是能够看得到摸的着的真实存在的实体
    • 简单理解:类是对事物的一种描述,对象则为具体存在的事物

1.2 类的定义

类的组成是由属性和行为两部分组成

  • 属性:在类中通过成员变量来体现(类中方法外的变量)
  • 行为:在类中通过成员方法来体现(和前面的方法相比去掉static关键字即可)

类的定义步骤:

①定义类

②编写类的成员变量

③编写类的成员方法

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public class 类名 {
// 成员变量
变量1的数据类型 变量1
变量2的数据类型 变量2;

// 成员方法
方法1;
方法2;
}

示例代码:

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/*
手机类:
类名:
手机(Phone)

成员变量:
品牌(brand)
价格(price)

成员方法:
打电话(call)
发短信(sendMessage)
*/
public class Phone {
//成员变量
String brand;
int price;

//成员方法
public void call() {
System.out.println("打电话");
}

public void sendMessage() {
System.out.println("发短信");
}
}

1.3 对象的使用

  • 创建对象的格式:
    • 类名 对象名 = new 类名();
  • 调用成员的格式:
    • 对象名.成员变量
    • 对象名.成员方法();
  • 示例代码
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/*
创建对象
格式:类名 对象名 = new 类名();
范例:Phone p = new Phone();

使用对象
1:使用成员变量
格式:对象名.变量名
范例:p.brand
2:使用成员方法
格式:对象名.方法名()
范例:p.call()
*/
public class PhoneDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建对象
Phone p = new Phone();

//使用成员变量
System.out.println(p.brand);
System.out.println(p.price);

p.brand = "小米";
p.price = 2999;

System.out.println(p.brand);
System.out.println(p.price);

//使用成员方法
p.call();
p.sendMessage();
}
}

1.4 学生对象-练习

  • 需求:首先定义一个学生类,然后定义一个学生测试类,在学生测试类中通过对象完成成员变量和成员方法的使用
  • 分析:
    • 成员变量:姓名,年龄…
    • 成员方法:学习,做作业…
  • 示例代码:
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public class Student {
//成员变量
String name;
int age;

//成员方法
public void study() {
System.out.println("好好学习,天天向上");
}

public void doHomework() {
System.out.println("键盘敲烂,月薪过万");
}
}
/*
学生测试类
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建对象
Student s = new Student();

//使用对象
System.out.println(s.name + "," + s.age);

s.name = "林青霞";
s.age = 30;

System.out.println(s.name + "," + s.age);

s.study();
s.doHomework();
}
}

2. 对象内存图

2.1 单个对象内存图

  • 成员变量使用过程

1

  • 成员方法调用过程

2

2.2 多个对象内存图

  • 成员变量使用过程

3

  • 成员方法调用过程

4

  • 总结:

    多个对象在堆内存中,都有不同的内存划分,成员变量存储在各自的内存区域中,成员方法多个对象共用的一份

3. 成员变量和局部变量

3.1 成员变量和局部变量的区别

  • 类中位置不同:成员变量(类中方法外)局部变量(方法内部或方法声明上)
  • 内存中位置不同:成员变量(堆内存)局部变量(栈内存)
  • 生命周期不同:成员变量(随着对象的存在而存在,随着对象的消失而消失)局部变量(随着方法的调用而存在,醉着方法的调用完毕而消失)
  • 初始化值不同:成员变量(有默认初始化值)局部变量(没有默认初始化值,必须先定义,赋值才能使用)

4. 封装

4.1 封装思想

  1. 封装概述
    是面向对象三大特征之一(封装,继承,多态)

    对象代表什么,就得封装对应的数据,并提供数据对应的行为

  2. 封装代码实现
    将类的某些信息隐藏在类内部,不允许外部程序直接访问,而是通过该类提供的方法来实现对隐藏信息的操作和访问
    成员变量private,提供对应的getXxx()/setXxx()方法

4.2 private关键字

private是一个修饰符,可以用来修饰成员(成员变量,成员方法)

  • 被private修饰的成员,只能在本类进行访问,针对private修饰的成员变量,如果需要被其他类使用,提供相应的操作

    • 提供“get变量名()”方法,用于获取成员变量的值,方法用public修饰
    • 提供“set变量名(参数)”方法,用于设置成员变量的值,方法用public修饰
  • 示例代码:

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    /*
    学生类
    */
    class Student {
    //成员变量
    String name;
    private int age;

    //提供get/set方法
    public void setAge(int a) {
    if(a<0 || a>120) {
    System.out.println("你给的年龄有误");
    } else {
    age = a;
    }
    }

    public int getAge() {
    return age;
    }

    //成员方法
    public void show() {
    System.out.println(name + "," + age);
    }
    }
    /*
    学生测试类
    */
    public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //创建对象
    Student s = new Student();
    //给成员变量赋值
    s.name = "林青霞";
    s.setAge(30);
    //调用show方法
    s.show();
    }
    }

4.3 private的使用

  • 需求:定义标准的学生类,要求name和age使用private修饰,并提供set和get方法以及便于显示数据的show方法,测试类中创建对象并使用,最终控制台输出  林青霞,30

  • 示例代码:

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    /*
    学生类
    */
    class Student {
    //成员变量
    private String name;
    private int age;

    //get/set方法
    public void setName(String n) {
    name = n;
    }

    public String getName() {
    return name;
    }

    public void setAge(int a) {
    age = a;
    }

    public int getAge() {
    return age;
    }

    public void show() {
    System.out.println(name + "," + age);
    }
    }
    /*
    学生测试类
    */
    public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //创建对象
    Student s = new Student();

    //使用set方法给成员变量赋值
    s.setName("林青霞");
    s.setAge(30);

    s.show();

    //使用get方法获取成员变量的值
    System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
    System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());

    }
    }

4.4 this关键字

  • this修饰的变量用于指代成员变量,其主要作用是(区分局部变量和成员变量的重名问题)
    • 方法的如果与成员变量同名,不带this修饰的变量指的是形参,而不是成员变量
    • 方法的形参没有与成员变量同名,不带this修饰的变量指的是成员变量
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public class Student {
private String name;
private int age;

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

public String getName() {
return name;
}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
}

public int getAge() {
return age;
}

public void show() {
System.out.println(name + "," + age);
}
}

5. 构造方法

5.1 构造方法概述

构造方法是一种特殊的方法

  • 作用:创建对象 Student stu = new Student();

  • 格式:

    public class 类名{

    ​ 修饰符 类名( 参数 ) {

    ​ }

    }

  • 功能:主要是完成对象数据的初始化

  • 示例代码:

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class Student {
private String name;
private int age;

//构造方法
public Student() {
System.out.println("无参构造方法");
}

public void show() {
System.out.println(name + "," + age);
}
}
/*
测试类
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建对象
Student s = new Student();
s.show();
}
}

5.2 构造方法的注意事项

  • 构造方法的创建

如果没有定义构造方法,系统将给出一个默认的无参数构造方法
如果定义了构造方法,系统将不再提供默认的构造方法

  • 构造方法的重载

如果自定义了带参构造方法,还要使用无参数构造方法,就必须再写一个无参数构造方法

  • 推荐的使用方式

无论是否使用,都手工书写无参数构造方法

  • 重要功能!

可以使用带参构造,为成员变量进行初始化

  • 示例代码
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/*
学生类
*/
class Student {
private String name;
private int age;

public Student() {}

public Student(String name) {
this.name = name;
}

public Student(int age) {
this.age = age;
}

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

public void show() {
System.out.println(name + "," + age);
}
}
/*
测试类
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建对象
Student s1 = new Student();
s1.show();

//public Student(String name)
Student s2 = new Student("林青霞");
s2.show();

//public Student(int age)
Student s3 = new Student(30);
s3.show();

//public Student(String name,int age)
Student s4 = new Student("林青霞",30);
s4.show();
}
}

5.3 标准类制作

① 类名需要见名知意

② 成员变量使用private修饰

③ 提供至少两个构造方法

  • 无参构造方法
  • 带全部参数的构造方法

④ get和set方法

​ 提供每一个成员变量对应的setXxx()/getXxx()

⑤ 如果还有其他行为,也需要写上

5.4 练习1

需求:

​ 定义标准学生类,要求分别使用空参和有参构造方法创建对象,空参创建的对象通过setXxx赋值,有参创建的对象直接赋值,并通过show方法展示数据。

  • 示例代码:
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class Student {
//成员变量
private String name;
private int age;

//构造方法
public Student() {
}

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

//成员方法
public void setName(String name) {
this.name = name;
}

public String getName() {
return name;
}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
}

public int getAge() {
return age;
}

public void show() {
System.out.println(name + "," + age);
}
}
/*
创建对象并为其成员变量赋值的两种方式
1:无参构造方法创建对象后使用setXxx()赋值
2:使用带参构造方法直接创建带有属性值的对象
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//无参构造方法创建对象后使用setXxx()赋值
Student s1 = new Student();
s1.setName("林青霞");
s1.setAge(30);
s1.show();

//使用带参构造方法直接创建带有属性值的对象
Student s2 = new Student("林青霞",30);
s2.show();
}
}

9.String类

9.1String类概述

​ String 类代表字符串,Java 程序中的所有字符串文字(例如“abc”)都被实现为此类的实例。也就是说,Java 程序中所有的双引号字符串,都是 String 类的对象。String 类在 java.lang 包下,所以使用的时候不需要导包!

9.2String类的特点

  • 字符串不可变,它们的值在创建后不能被更改
  • 虽然 String 的值是不可变的,但是它们可以被共享
  • 字符串效果上相当于字符数组( char[] ),但是底层原理是字节数组( byte[] )

9.3创建字符串对象两种方式的区别

  • 通过构造方法创建
1
2
String s1 = new String();
System.out.println("s1:" + s1);

通过 new 创建的字符串对象,每一次 new 都会申请一个内存空间,虽然内容相同,但是地址值不同

  • 直接赋值方式创建
1
2
String s4 = "abc";
System.out.println("s4:" + s4);

以“”方式给出的字符串,只要字符序列相同(顺序和大小写),无论在程序代码中出现几次,JVM 都只会建立一个 String 对象,并在字符串池中维护

9.4字符串的比较

9.4.1==号的作用

  • 比较基本数据类型:比较的是具体的值
  • 比较引用数据类型:比较的是对象地址值

9.4.2equals方法的作用

  • 方法介绍

    1
    public boolean equals(String s)     比较两个字符串内容是否相同、区分大小写
  • 方法使用

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public class StringDemo02 {
public static void main(String[] args) {
//构造方法的方式得到对象
char[] chs = {'a', 'b', 'c'};
String s1 = new String(chs);
String s2 = new String(chs);

//直接赋值的方式得到对象
String s3 = "abc";
String s4 = "abc";

//比较字符串对象地址是否相同
System.out.println(s1 == s2);
System.out.println(s1 == s3);
System.out.println(s3 == s4);
System.out.println("--------");

//比较字符串内容是否相同
System.out.println(s1.equals(s2));
System.out.println(s1.equals(s3));
System.out.println(s3.equals(s4));
}
}

9.5.string常用方法

1、int length();

语法:字符串变量名.length();
返回值为 int 类型。得到一个字符串的字符个数(中、英、空格、转义字符皆为字符,计入长度)

代码如下(示例):

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String a="小沈_Java博客";

int l = a.length();

System.out.println(l);

//输出的结果为9

2、char charAt(值);

语法 :字符串名.charAt(值);  返回值为 char 类型。从字符串中取出指定位置的字符

代码如下(示例):

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String str="Java";
char c = str.charAt(3);
System.out.println("指定字符为:" + c);
运行结果:指定字符为:a

3、char toCharArray();

语法 :字符串名.toCharArray();返回值为 char 数组类型。将字符串变成一个字符数组

代码如下(示例):

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String str="java"
char c[] = str.toCharArray();
for (int i = 0; i < c.length; i++)
System.out.println("转为数组输出:" + c[i]);

/* 运行结果:
转为数组输出:j
转为数组输出:a
转为数组输出:v
转为数组输出:a
*/

4、 int indexOf(“字符”)

语法

indexOf(String str)

如果字符串参数作为一个子字符串在此对象中出现,则返回第一个这种子字符串的第一个字符的索引;如果它不存在,则返回 -1。

indexOf(String str, int fromIndex)

参数
str - 要搜索的子字符串。
fromIndex - 开始搜索的索引位置。
返回
指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引,从指定的索引开始。

lastIndexOf(String str)

如果字符串参数作为一个子字符串在此对象中出现一次或多次,则返回最后一个这种子字符串的第一个字符。如果它不存在,则返回 -1。

代码如下(示例):

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String str = "I am a good student";
int a = str.indexOf('a');//a = 2
int b = str.indexOf("good");//b = 7
int c = str.indexOf("w", 2);//c = -1
int d = str.lastIndexOf("a");//d = 5
int e = str.lastIndexOf("a",3);//e = 2

5、字符串大小写的转换

toUpperCase()

将字符串全部转换为大写

toLowerCase()

将字符串全部转换为小写

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String str="hello world";

System.out.println("将字符串转大写为:" + str.toUpperCase());
System.out.println("将字符串转换成小写为:" + str.toUpperCase().toLowerCase());

运算结果:

将字符串转大写为:HELLO WORLD
将字符串转换成小写为:hello world

6、String[] split(“字符”)

根据给定的正则表达式的匹配来拆分此字符串。形成一个新的String数组。

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String str = "boo:and:foo";
String[] arr1 = str.split(":");
String[] arr2 = str.split("o");
运行结果:
  arr1  //{ "boo", "and", "foo" }
  arr2  //{ "b", "", ":and:f" }

7、boolean equals(Object anObject)

语法 :字符串变量名.equals(字符串变量名);  返回值为布尔类型。所以这里用 if 演示。比较两个字符串是否相等,返回布尔值

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String str = "hello";
String str1 = "world";
if (str.equals(str1)) {
System.out.println("这俩字符串值相等");
} else {
System.out.println("这俩字符串值不相等");
}
  运行结果:
    这俩字符串值不相等

8、去掉字符串左右空格

trim();去掉字符串左右空格  

replace(char oldChar,char newChar);新字符替换旧字符,也可以达到去空格的效果一种。

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String str = "      java         ";  
System.out.println("去掉左右空格后:" + str.trim());

运行结果:
  去掉左右空格后:Java

第二种:
String str = " java ";
System.out.println("去掉左右空格后:" + str.replace(" ",""));

运行结果:
  去掉左右空格后:Java

9、截取字符串

String substring(int beginIndex,int endIndex)  

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String str = "123456";
System.out.println("截取后的字符为:" + str.substring(0, 3));// 截取0-3个位置的内容 不含3
System.out.println("截取后字符为:" + str.substring(2));// 从第3个位置开始截取 含2

运行结果:
   截取后的字符为:123
   截取后字符为:3456

10、boolean contains(String) 判断一个字符串里面是否包含指定的内容,返回一个布尔值

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 String str = "HELLO WORLd";
String str1 = "WO";
if (str.contains(str1)) {
System.out.println("str内容中存在WO");
} else {
System.out.println("抱歉没找着");
}
运行结果:
  str内容中存在WO

11、boolean startsWith(String)  测试此字符串是否以指定的前缀开始。返回一个布尔值

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 String str = "HELLO WORLd";
String str1 = "HE";
if (str.startsWith(str1)) {
System.out.println("str内容中存在HE前缀开头");
} else {
System.out.println("抱歉没找着");
}
运行结果:
  str内容中存在HE前缀开头

12.boolean endsWith(String)  测试此字符串是否以指定的后缀结束。返回一个布尔值

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String str = "小沈博客";
String str1 = "博客";
if (str.endsWith(str1)) {
System.out.println("str内容中存在\'博客\'后缀结束");
} else {
System.out.println("抱歉没找着");
}
运行结果:
  str内容中存在'博客'后缀结束

9.6.StringBuilder

StringBuilder 可以看成是一个容器,创建之后里面的内容是可变的。

当我们在拼接字符串和反转字符串的时候会使用到

1 基本使用

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//1.创建对象
StringBuilder sb = new StringBuilder("abc");

//2.添加元素
sb.append(1);
sb.append(2.3);

//反转
sb.reverse();

//获取长度
int len = sb.length();
System.out.println(len);


//因为StringBuilder是Java已经写好的类
//java在底层对他做了一些特殊处理。
//打印对象不是地址值而是属性值。
System.out.println(sb);//打印123


2 链式编程

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public class StringBuilderDemo4 {
public static void main(String[] args) {
//1.创建对象
StringBuilder sb = new StringBuilder();

//2.添加字符串
sb.append("aaa").append("bbb").append("ccc").append("ddd");

System.out.println(sb);//aaabbbcccddd

//3.再把StringBuilder变回字符串
String str = sb.toString();
System.out.println(str);//aaabbbcccddd

}
}

9.7. StringJoiner

  • StringJoiner跟StringBuilder一样,也可以看成是一个容器,创建之后里面的内容是可变的。
  • 作用:提高字符串的操作效率,而且代码编写特别简洁,但是目前市场上很少有人用。
  • JDK8出现的

基本使用:

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//1.创建一个对象,并指定中间的间隔符号
StringJoiner sj = new StringJoiner("---");
//2.添加元素
sj.add("aaa").add("bbb").add("ccc");
//3.打印结果
System.out.println(sj);//aaa---bbb---ccc
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//1.创建对象
StringJoiner sj = new StringJoiner(", ","[","]");
//2.添加元素
sj.add("aaa").add("bbb").add("ccc");
int len = sj.length();
System.out.println(len);//15
//3.打印
System.out.println(sj);//[aaa, bbb, ccc]
String str = sj.toString();
System.out.println(str);//[aaa, bbb, ccc]

关于字符串的小扩展:

  1. 字符串存储的内存原理

    String s = “abc”;直接赋值

    特点:

    ​ 此时字符串abc是存在字符串常量池中的。

    ​ 先检查字符串常量池中有没有字符串abc,如果有,不会创建新的,而是直接复用。如果没有abc,才会创建一个新的。

    所以,直接赋值的方式,代码简单,而且节约内存。

  2. new出来的字符串

    看到new关键字,一定是在堆里面开辟了一个小空间。

    String s1 = new String(“abc”);

    String s2 = “abc”;

    s1记录的是new出来的,在堆里面的地址值。

    s2是直接赋值的,所以记录的是字符串常量池中的地址值。

  3. ==号比较的到底是什么?

    如果比较的是基本数据类型:比的是具体的数值是否相等。

    如果比较的是引用数据类型:比的是地址值是否相等。

    结论:==只能用于比较基本数据类型。不能比较引用数据类型。

10.ArrayList

集合和数组的优势对比:

  1. 长度可变
  2. 添加数据的时候不需要考虑索引,默认将数据添加到末尾

1.1 ArrayList类概述

  • 什么是集合

    ​ 提供一种存储空间可变的存储模型,存储的数据容量可以发生改变

  • ArrayList集合的特点

    ​ 长度可以变化,只能存储引用数据类型。

  • 泛型的使用

    ​ 用于约束集合中存储元素的数据类型

1.2 ArrayList类常用方法

1.2.1 构造方法

方法名 说明
public ArrayList() 创建一个空的集合对象

1.2.2 成员方法

方法名 说明
public boolean add(要添加的元素) 将指定的元素追加到此集合的末尾
public boolean remove(要删除的元素) 删除指定元素,返回值表示是否删除成功
public E remove(int index) 删除指定索引处的元素,返回被删除的元素
public E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素,返回被修改的元素
public E get(int index) 返回指定索引处的元素
public int size() 返回集合中的元素的个数

1.2.3 示例代码

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public class ArrayListDemo02 {
public static void main(String[] args) {
//创建集合
ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();

//添加元素
array.add("hello");
array.add("world");
array.add("java");

//public boolean remove(Object o):删除指定的元素,返回删除是否成功
System.out.println(array.remove("world"));
System.out.println(array.remove("javaee"));

//public E remove(int index):删除指定索引处的元素,返回被删除的元素
System.out.println(array.remove(1));

IndexOutOfBoundsException
System.out.println(array.remove(3));

//public E set(int index,E element):修改指定索引处的元素,返回被修改的元素
System.out.println(array.set(1,"javaee"));

IndexOutOfBoundsException
System.out.println(array.set(3,"javaee"));

//public E get(int index):返回指定索引处的元素
System.out.println(array.get(0));
System.out.println(array.get(1));
System.out.println(array.get(2));
System.out.println(array.get(3)); //?????? 自己测试

//public int size():返回集合中的元素的个数
System.out.println(array.size());

//输出集合
System.out.println("array:" + array);
}
}

11.面向对象

1.1 如何定义类

类的定义格式如下:

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修饰符 class 类名 {
// 1.成员变量(属性)
// 2.成员方法 (行为)
// 3.构造方法 (初始化类的对象数据的)
}

例如:

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public class Student {
// 1.成员变量
public String name ;
public char sex ; // '男' '女'
public int age;
}

1.2 如何通过类创建对象

1
类名 对象名称 = new 类名();

例如:

1
Student stu = new Student();

1.3 封装

1.3.1 封装的步骤

1.使用 private 关键字来修饰成员变量。

2.使用public修饰getter和setter方法。

1.3.2 封装的步骤实现

  1. private修饰成员变量
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public class Student {
private String name;
private int age;
}
  1. public修饰getter和setter方法
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public class Student {
private String name;
private int age;

public void setName(String n) {
name = n;
}

public String getName() {
return name;
}

public void setAge(int a) {
if (a > 0 && a <200) {
age = a;
} else {
System.out.println("年龄非法!");
}
}

public int getAge() {
return age;
}
}

1.4 构造方法

1.4.1 构造方法的作用

在创建对象的时候,给成员变量进行初始化。

初始化即赋值的意思。

1.4.2 构造方法的格式

1
2
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修饰符 类名(形参列表) {
// 构造体代码,执行代码
}

1.4.3 构造方法的应用

首先定义一个学生类,代码如下:

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public class Student {
// 1.成员变量
public String name;
public int age;

// 2.构造方法
public Student() {
System.out.println("无参数构造方法被调用");
}
}

接下来通过调用构造方法得到两个学生对象。

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public class CreateStu02 {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个学生对象
// 类名 变量名称 = new 类名();
Student s1 = new Student();
// 使用对象访问成员变量,赋值
s1.name = "张三";
s1.age = 20 ;

// 使用对象访问成员变量 输出值
System.out.println(s1.name);
System.out.println(s1.age);

Student s2 = new Student();
// 使用对象访问成员变量 赋值
s2.name = "李四";
s2.age = 18 ;
System.out.println(s2.name);
System.out.println(s2.age);
}
}

1.5 this关键字的作用

1.5.1 this关键字的作用

this代表所在类的当前对象的引用(地址值),即代表当前对象。

1.5.2 this关键字的应用

1.5.2.1 用于普通的gettter与setter方法

this出现在实例方法中,谁调用这个方法(哪个对象调用这个方法),this就代表谁(this就代表哪个对象)。

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public class Student {
private String name;
private int age;

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

public String getName() {
return name;
}

public void setAge(int age) {
if (age > 0 && age < 200) {
this.age = age;
} else {
System.out.println("年龄非法!");
}
}

public int getAge() {
return age;
}
}

1.5.2.2 用于构造方法中

this出现在构造方法中,代表构造方法正在初始化的那个对象。

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public class Student {
private String name;
private int age;

// 无参数构造方法
public Student() {}

// 有参数构造方法
public Student(String name,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}

2.1 static关键字

以前我们定义过如下类:

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public class Student {
// 成员变量
public String name;
public char sex; // '男' '女'
public int age;

// 无参数构造方法
public Student() {

}

// 有参数构造方法
public Student(String a) {

}
}

我们已经知道面向对象中,存在类和对象的概念,我们在类中定义了一些成员变量,例如name,age,sex ,结果发现这些成员变量,每个对象都存在(因为每个对象都可以访问)。

而像name ,age , sex确实是每个学生对象都应该有的属性,应该属于每个对象。

所以Java中成员(变量和方法)等是存在所属性的,Java是通过static关键字来区分的。static关键字在Java开发非常的重要,对于理解面向对象非常关键。

关于 static 关键字的使用,它可以用来修饰的成员变量和成员方法,被static修饰的成员是属于类的是放在静态区中,没有static修饰的成员变量和方法则是属于对象的。我们上面案例中的成员变量都是没有static修饰的,所以属于每个对象。

2.2 定义格式和使用

static是静态的意思。 static可以修饰成员变量或者修饰方法。

2.2.1 静态变量及其访问

有static修饰成员变量,说明这个成员变量是属于类的,这个成员变量称为类变量或者静态成员变量。 直接用 类名访问即可。因为类只有一个,所以静态成员变量在内存区域中也只存在一份。所有的对象都可以共享这个变量。

如何使用呢

例如现在我们需要定义传智全部的学生类,那么这些学生类的对象的学校属性应该都是“传智”,这个时候我们可以把这个属性定义成static修饰的静态成员变量。

定义格式

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修饰符 static 数据类型 变量名 = 初始值;    

举例

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public class Student {
public static String schoolName = "传智播客"// 属于类,只有一份。
// .....
}

静态成员变量的访问:

格式:类名.静态变量

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public static void  main(String[] args){
System.out.println(Student.schoolName); // 传智播客
Student.schoolName = "程序员";
System.out.println(Student.schoolName); // 程序员
}

2.2.2 实例变量及其访问

无static修饰的成员变量属于每个对象的, 这个成员变量叫实例变量,之前我们写成员变量就是实例成员变量。

需要注意的是:实例成员变量属于每个对象,必须创建类的对象才可以访问。

格式:对象.实例成员变量

2.2.3 静态方法及其访问

有static修饰成员方法,说明这个成员方法是属于类的,这个成员方法称为类方法或者静态方法**。 直接用 类名访问即可。因为类只有一个,所以静态方法在内存区域中也只存在一份。所有的对象都可以共享这个方法。

与静态成员变量一样,静态方法也是直接通过类名.方法名称即可访问。

举例

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public class Student{
public static String schoolName = "传智播客"// 属于类,只有一份。
// .....
public static void study(){
System.out.println("我们都在黑马程序员学习");
}
}

静态成员变量的访问:

格式:类名.静态方法

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public static void  main(String[] args){
Student.study();
}

2.2.4 实例方法及其访问

无static修饰的成员方法属于每个对象的,这个成员方法也叫做实例方法

需要注意的是:实例方法是属于每个对象,必须创建类的对象才可以访问。

格式:对象.实例方法

示例

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public class Student {
// 实例变量
private String name ;
// 2.方法:行为
// 无 static修饰,实例方法。属于每个对象,必须创建对象调用
public void run(){
System.out.println("学生可以跑步");
}
// 无 static修饰,实例方法
public void sleep(){
System.out.println("学生睡觉");
}
public static void study(){

}
}
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public static void main(String[] args){
// 创建对象
Student stu = new Student ;
stu.name = "徐干";
// Student.sleep();// 报错,必须用对象访问。
stu.sleep();
stu.run();
}

2.3 小结

1.当 static 修饰成员变量或者成员方法时,该变量称为静态变量,该方法称为静态方法。该类的每个对象都共享同一个类的静态变量和静态方法。任何对象都可以更改该静态变量的值或者访问静态方法。但是不推荐这种方式去访问。因为静态变量或者静态方法直接通过类名访问即可,完全没有必要用对象去访问。

2.无static修饰的成员变量或者成员方法,称为实例变量,实例方法,实例变量和实例方法必须创建类的对象,然后通过对象来访问。

3.static修饰的成员属于类,会存储在静态区,是随着类的加载而加载的,且只加载一次,所以只有一份,节省内存。存储于一块固定的内存区域(静态区),所以,可以直接被类名调用。它优先于对象存在,所以,可以被所有对象共享。

4.无static修饰的成员,是属于对象,对象有多少个,他们就会出现多少份。所以必须由对象调用。

3.1 继承

3.1.1 引入

假如我们要定义如下类:
学生类,老师类和工人类,分析如下。

  1. 学生类
    属性:姓名,年龄
    行为:吃饭,睡觉

  2. 老师类
    属性:姓名,年龄,薪水
    行为:吃饭,睡觉,教书

  3. 班主任
    属性:姓名,年龄,薪水
    行为:吃饭,睡觉,管理

如果我们定义了这三个类去开发一个系统,那么这三个类中就存在大量重复的信息(属性:姓名,年龄。行为:吃饭,睡觉)。这样就导致了相同代码大量重复,代码显得很臃肿和冗余,那么如何解决呢?

假如多个类中存在相同属性和行为时,我们可以将这些内容抽取到单独一个类中,那么多个类无需再定义这些属性和行为,只要继承那一个类即可。如图所示:

其中,多个类可以称为子类,单独被继承的那一个类称为父类超类(superclass)或者基类

3.1.2 继承的含义

继承描述的是事物之间的所属关系,这种关系是:is-a 的关系。例如,兔子属于食草动物,食草动物属于动物。可见,父类更通用,子类更具体。我们通过继承,可以使多种事物之间形成一种关系体系。

继承:就是子类继承父类的属性行为,使得子类对象可以直接具有与父类相同的属性、相同的行为。子类可以直接访问父类中的非私有的属性和行为。

3.1.3 继承的好处

  1. 提高代码的复用性(减少代码冗余,相同代码重复利用)。
  2. 使类与类之间产生了关系。

3.2 继承的格式

通过 extends 关键字,可以声明一个子类继承另外一个父类,定义格式如下:

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class 父类 {
...
}

class 子类 extends 父类 {
...
}

需要注意:Java是单继承的,一个类只能继承一个直接父类,跟现实世界很像,但是Java中的子类是更加强大的。

3.3 继承案例

3.3.1 案例

请使用继承定义以下类:

  1. 学生类
    属性:姓名,年龄
    行为:吃饭,睡觉
  2. 老师类
    属性:姓名,年龄,薪水
    行为:吃饭,睡觉,教书
  3. 班主任
    属性:姓名,年龄,薪水
    行为:吃饭,睡觉,管理

3.3.2 案例图解分析

老师类,学生类,还有班主任类,实际上都是属于人类的,我们可以定义一个人类,把他们相同的属性和行为都定义在人类中,然后继承人类即可,子类特有的属性和行为就定义在子类中了。

如下图所示。

3.3.3 案例代码实现

1.父类Human类

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public class Human {
// 合理隐藏
private String name ;
private int age ;

// 合理暴露
public String getName() {
return name;
}

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

public int getAge() {
return age;
}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}

2.子类Teacher类

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public class Teacher extends Human {
// 工资
private double salary ;

// 特有方法
public void teach(){
System.out.println("老师在认真教技术!");
}

public double getSalary() {
return salary;
}

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

3.子类Student类

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public class Student extends Human{

}

4.子类BanZhuren类

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public class Teacher extends Human {
// 工资
private double salary ;

// 特有方法
public void admin(){
System.out.println("班主任强调纪律问题!");
}

public double getSalary() {
return salary;
}

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

5.测试类

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public class Test {
public static void main(String[] args) {
Teacher dlei = new Teacher();
dlei.setName("播仔");
dlei.setAge("31");
dlei.setSalary(1000.99);
System.out.println(dlei.getName());
System.out.println(dlei.getAge());
System.out.println(dlei.getSalary());
dlei.teach();

BanZhuRen linTao = new BanZhuRen();
linTao.setName("灵涛");
linTao.setAge("28");
linTao.setSalary(1000.99);
System.out.println(linTao.getName());
System.out.println(linTao.getAge());
System.out.println(linTao.getSalary());
linTao.admin();

Student xugan = new Student();
xugan.setName("播仔");
xugan.setAge("31");
//xugan.setSalary(1000.99); // xugan没有薪水属性,报错!
System.out.println(xugan.getName());
System.out.println(xugan.getAge());



}
}

3.3.4 小结

1.继承实际上是子类相同的属性和行为可以定义在父类中,子类特有的属性和行为由自己定义,这样就实现了相同属性和行为的重复利用,从而提高了代码复用。

2.子类继承父类,就可以直接得到父类的成员变量和方法。是否可以继承所有成分呢?请看下节!

3.4 子类不能继承的内容

3.4.1 引入

并不是父类的所有内容都可以给子类继承的:

子类不能继承父类的构造方法。

值得注意的是子类可以继承父类的私有成员(成员变量,方法),只是子类无法直接访问而已,可以通过getter/setter方法访问父类的private成员变量。

3.4.1 演示代码

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public class Demo03 {
public static void main(String[] args) {
Zi z = new Zi();
System.out.println(z.num1);
// System.out.println(z.num2); // 私有的子类无法使用
// 通过getter/setter方法访问父类的private成员变量
System.out.println(z.getNum2());

z.show1();
// z.show2(); // 私有的子类无法使用
}
}

class Fu {
public int num1 = 10;
private int num2 = 20;

public void show1() {
System.out.println("show1");
}

private void show2() {
System.out.println("show2");
}

public int getNum2() {
return num2;
}

public void setNum2(int num2) {
this.num2 = num2;
}
}

class Zi extends Fu {
}

3.5 继承后的特点—成员变量

当类之间产生了继承关系后,其中各类中的成员变量,又产生了哪些影响呢?

3.5.1 成员变量不重名

如果子类父类中出现不重名的成员变量,这时的访问是没有影响的。代码如下:

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class Fu {
// Fu中的成员变量
int num = 5;
}
class Zi extends Fu {
// Zi中的成员变量
int num2 = 6;

// Zi中的成员方法
public void show() {
// 访问父类中的num
System.out.println("Fu num="+num); // 继承而来,所以直接访问。
// 访问子类中的num2
System.out.println("Zi num2="+num2);
}
}
class Demo04 {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
Zi z = new Zi();
// 调用子类中的show方法
z.show();
}
}

演示结果:
Fu num = 5
Zi num2 = 6

3.5.2 成员变量重名

如果子类父类中出现重名的成员变量,这时的访问是有影响的。代码如下:

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class Fu1 {
// Fu中的成员变量。
int num = 5;
}
class Zi1 extends Fu1 {
// Zi中的成员变量
int num = 6;

public void show() {
// 访问父类中的num
System.out.println("Fu num=" + num);
// 访问子类中的num
System.out.println("Zi num=" + num);
}
}
class Demo04 {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
Zi1 z = new Zi1();
// 调用子类中的show方法
z1.show();
}
}
演示结果:
Fu num = 6
Zi num = 6

子父类中出现了同名的成员变量时,子类会优先访问自己对象中的成员变量。如果此时想访问父类成员变量如何解决呢?我们可以使用super关键字。

3.5.3 super访问父类成员变量

子父类中出现了同名的成员变量时,在子类中需要访问父类中非私有成员变量时,需要使用super 关键字,修饰父类成员变量,类似于之前学过的 this

需要注意的是:super代表的是父类对象的引用,this代表的是当前对象的引用。

使用格式:

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super.父类成员变量名

子类方法需要修改,代码如下:

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class Fu {
// Fu中的成员变量。
int num = 5;
}

class Zi extends Fu {
// Zi中的成员变量
int num = 6;

public void show() {
int num = 1;

// 访问方法中的num
System.out.println("method num=" + num);
// 访问子类中的num
System.out.println("Zi num=" + this.num);
// 访问父类中的num
System.out.println("Fu num=" + super.num);
}
}

class Demo04 {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
Zi1 z = new Zi1();
// 调用子类中的show方法
z1.show();
}
}

演示结果:
method num=1
Zi num=6
Fu num=5

小贴士:Fu 类中的成员变量是非私有的,子类中可以直接访问。若Fu 类中的成员变量私有了,子类是不能直接访问的。通常编码时,我们遵循封装的原则,使用private修饰成员变量,那么如何访问父类的私有成员变量呢?对!可以在父类中提供公共的getXxx方法和setXxx方法。

3.6 继承后的特点—成员方法

当类之间产生了关系,其中各类中的成员方法,又产生了哪些影响呢?

3.6.1 成员方法不重名

如果子类父类中出现不重名的成员方法,这时的调用是没有影响的。对象调用方法时,会先在子类中查找有没有对应的方法,若子类中存在就会执行子类中的方法,若子类中不存在就会执行父类中相应的方法。代码如下:

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class Fu {
public void show() {
System.out.println("Fu类中的show方法执行");
}
}
class Zi extends Fu {
public void show2() {
System.out.println("Zi类中的show2方法执行");
}
}
public class Demo05 {
public static void main(String[] args) {
Zi z = new Zi();
//子类中没有show方法,但是可以找到父类方法去执行
z.show();
z.show2();
}
}

3.6.2 成员方法重名

如果子类父类中出现重名的成员方法,则创建子类对象调用该方法的时候,子类对象会优先调用自己的方法。

代码如下:

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class Fu {
public void show() {
System.out.println("Fu show");
}
}
class Zi extends Fu {
//子类重写了父类的show方法
public void show() {
System.out.println("Zi show");
}
}
public class ExtendsDemo05{
public static void main(String[] args) {
Zi z = new Zi();
// 子类中有show方法,只执行重写后的show方法
z.show(); // Zi show
}
}

3.7 方法重写

3.7.1 概念

方法重写 :子类中出现与父类一模一样的方法时(返回值类型,方法名和参数列表都相同),会出现覆盖效果,也称为重写或者复写。声明不变,重新实现

3.7.2 使用场景与案例

发生在子父类之间的关系。
子类继承了父类的方法,但是子类觉得父类的这方法不足以满足自己的需求,子类重新写了一个与父类同名的方法,以便覆盖父类的该方 法。

例如:我们定义了一个动物类代码如下:

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public class Animal  {
public void run(){
System.out.println("动物跑的很快!");
}
public void cry(){
System.out.println("动物都可以叫~~~");
}
}

然后定义一个猫类,猫可能认为父类cry()方法不能满足自己的需求

代码如下:

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public class Cat extends Animal {
public void cry(){
System.out.println("我们一起学猫叫,喵喵喵!喵的非常好听!");
}
}

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建子类对象
Cat ddm = new Cat();
// 调用父类继承而来的方法
ddm.run();
// 调用子类重写的方法
ddm.cry();
}
}

3.7.2 @Override重写注解

  • @Override:注解,重写注解校验!

  • 这个注解标记的方法,就说明这个方法必须是重写父类的方法,否则编译阶段报错。

  • 建议重写都加上这个注解,一方面可以提高代码的可读性,一方面可以防止重写出错!

    加上后的子类代码形式如下:

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    public class Cat extends Animal {
    // 声明不变,重新实现
    // 方法名称与父类全部一样,只是方法体中的功能重写写了!
    @Override
    public void cry(){
    System.out.println("我们一起学猫叫,喵喵喵!喵的非常好听!");
    }
    }

3.7.3 注意事项

  1. 方法重写是发生在子父类之间的关系。
  2. 子类方法覆盖父类方法,必须要保证权限大于等于父类权限。
  3. 子类方法覆盖父类方法,返回值类型、函数名和参数列表都要一模一样。

3.8 继承后的特点—构造方法

3.8.1 引入

当类之间产生了关系,其中各类中的构造方法,又产生了哪些影响呢?
首先我们要回忆两个事情,构造方法的定义格式和作用。

  1. 构造方法的名字是与类名一致的。所以子类是无法继承父类构造方法的。
  2. 构造方法的作用是初始化对象成员变量数据的。所以子类的初始化过程中,必须先执行父类的初始化动作。子类的构造方法中默认有一个super() ,表示调用父类的构造方法,父类成员变量初始化后,才可以给子类使用。(先有爸爸,才能有儿子

继承后子类构方法器特点:子类所有构造方法的第一行都会默认先调用父类的无参构造方法

3.8.2 案例演示

按如下需求定义类:

  1. 人类
    成员变量: 姓名,年龄
    成员方法: 吃饭
  2. 学生类
    成员变量: 姓名,年龄,成绩
    成员方法: 吃饭

代码如下:

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class Person {
private String name;
private int age;

public Person() {
System.out.println("父类无参");
}

// getter/setter省略
}

class Student extends Person {
private double score;

public Student() {
//super(); // 调用父类无参,默认就存在,可以不写,必须再第一行
System.out.println("子类无参");
}

public Student(double score) {
//super(); // 调用父类无参,默认就存在,可以不写,必须再第一行
this.score = score;
System.out.println("子类有参");
}

}

public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student();
System.out.println("----------");
Student s2 = new Student(99.9);
}
}

输出结果:
父类无参
子类无参
----------
父类无参
子类有参

3.8.3 小结

  • 子类构造方法执行的时候,都会在第一行默认先调用父类无参数构造方法一次。
  • 子类构造方法的第一行都隐含了一个**super()去调用父类无参数构造方法,super()**可以省略不写。

3.9 super(…)和this(…)

3.9.1 引入

请看上节中的如下案例:

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class Person {
private String name;
private int age;

public Person() {
System.out.println("父类无参");
}

// getter/setter省略
}

class Student extends Person {
private double score;

public Student() {
//super(); // 调用父类无参构造方法,默认就存在,可以不写,必须再第一行
System.out.println("子类无参");
}

public Student(double score) {
//super(); // 调用父类无参构造方法,默认就存在,可以不写,必须再第一行
this.score = score;
System.out.println("子类有参");
}
// getter/setter省略
}

public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
// 调用子类有参数构造方法
Student s2 = new Student(99.9);
System.out.println(s2.getScore()); // 99.9
System.out.println(s2.getName()); // 输出 null
System.out.println(s2.getAge()); // 输出 0
}
}

我们发现,子类有参数构造方法只是初始化了自己对象中的成员变量score,而父类中的成员变量name和age依然是没有数据的,怎么解决这个问题呢,我们可以借助与super(…)去调用父类构造方法,以便初始化继承自父类对象的name和age.

3.9.2 super和this的用法格式

super和this完整的用法如下,其中this,super访问成员我们已经接触过了。

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this.成员变量    	--    本类的
super.成员变量 -- 父类的

this.成员方法名() -- 本类的
super.成员方法名() -- 父类的

接下来我们使用调用构造方法格式:

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super(...) -- 调用父类的构造方法,根据参数匹配确认
this(...) -- 调用本类的其他构造方法,根据参数匹配确认

3.9.3 super(….)用法演示

代码如下:

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class Person {
private String name ="凤姐";
private int age = 20;

public Person() {
System.out.println("父类无参");
}

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

// getter/setter省略
}

class Student extends Person {
private double score = 100;

public Student() {
//super(); // 调用父类无参构造方法,默认就存在,可以不写,必须再第一行
System.out.println("子类无参");
}

public Student(String name , int age,double score) {
super(name ,age);// 调用父类有参构造方法Person(String name , int age)初始化name和age
this.score = score;
System.out.println("子类有参");
}
// getter/setter省略
}

public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
// 调用子类有参数构造方法
Student s2 = new Student("张三"2099);
System.out.println(s2.getScore()); // 99
System.out.println(s2.getName()); // 输出 张三
System.out.println(s2.getAge()); // 输出 20
}
}

注意:

子类的每个构造方法中均有默认的super(),调用父类的空参构造。手动调用父类构造会覆盖默认的super()。

super() 和 this() 都必须是在构造方法的第一行,所以不能同时出现。

super(..)是根据参数去确定调用父类哪个构造方法的。

3.9.4 super(…)案例图解

父类空间优先于子类对象产生

在每次创建子类对象时,先初始化父类空间,再创建其子类对象本身。目的在于子类对象中包含了其对应的父类空间,便可以包含其父类的成员,如果父类成员非private修饰,则子类可以随意使用父类成员。代码体现在子类的构造七调用时,一定先调用父类的构造方法。理解图解如下:

3.9.5 this(…)用法演示

this(…)

  • 默认是去找本类中的其他构造方法,根据参数来确定具体调用哪一个构造方法。
  • 为了借用其他构造方法的功能。
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package com.itheima._08this和super调用构造方法;
/**
* this(...):
* 默认是去找本类中的其他构造方法,根据参数来确定具体调用哪一个构造方法。
* 为了借用其他构造方法的功能。
*
*/
public class ThisDemo01 {
public static void main(String[] args) {
Student xuGan = new Student();
System.out.println(xuGan.getName()); // 输出:徐干
System.out.println(xuGan.getAge());// 输出:21
System.out.println(xuGan.getSex());// 输出: 男
}
}

class Student{
private String name ;
private int age ;
private char sex ;

public Student() {
// 很弱,我的兄弟很牛逼啊,我可以调用其他构造方法:Student(String name, int age, char sex)
this("徐干",21,'男');
}

public Student(String name, int age, char sex) {
this.name = name ;
this.age = age ;
this.sex = sex ;
}

public String getName() {
return name;
}

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

public int getAge() {
return age;
}

public void setAge(int age) {
this.age = age;
}

public char getSex() {
return sex;
}

public void setSex(char sex) {
this.sex = sex;
}
}

3.9.6 小结

  • 子类的每个构造方法中均有默认的super(),调用父类的空参构造。手动调用父类构造会覆盖默认的super()。

  • super() 和 this() 都必须是在构造方法的第一行,所以不能同时出现。

  • super(..)和this(…)是根据参数去确定调用父类哪个构造方法的。

  • super(..)可以调用父类构造方法初始化继承自父类的成员变量的数据。

  • this(..)可以调用本类中的其他构造方法。

3.10 继承的特点

  1. Java只支持单继承,不支持多继承。
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// 一个类只能有一个父类,不可以有多个父类。
class A {}
class B {}
class C1 extends A {} // ok
// class C2 extends A, B {} // error
  1. 一个类可以有多个子类。
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// A可以有多个子类
class A {}
class C1 extends A {}
class C2 extends A {}
  1. 可以多层继承。
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class A {}
class C1 extends A {}
class D extends C1 {}

顶层父类是Object类。所有的类默认继承Object,作为父类。

12.面向对象2

第一章 多态

1.1 多态的形式

多态是继封装、继承之后,面向对象的第三大特性。

多态是出现在继承或者实现关系中的

多态体现的格式

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父类类型 变量名 = new 子类/实现类构造器;
变量名.方法名();

多态的前提:有继承关系,子类对象是可以赋值给父类类型的变量。例如Animal是一个动物类型,而Cat是一个猫类型。Cat继承了Animal,Cat对象也是Animal类型,自然可以赋值给父类类型的变量。

1.2 多态的使用场景

如果没有多态,在下图中register方法只能传递学生对象,其他的Teacher和administrator对象是无法传递给register方法方法的,在这种情况下,只能定义三个不同的register方法分别接收学生,老师和管理员。

多态的应用场景

有了多态之后,方法的形参就可以定义为共同的父类Person。

要注意的是:

  • 当一个方法的形参是一个类,我们可以传递这个类所有的子类对象。
  • 当一个方法的形参是一个接口,我们可以传递这个接口所有的实现类对象(后面会学)。
  • 而且多态还可以根据传递的不同对象来调用不同类中的方法。

多态的应用场景

代码示例:

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父类:
public class Person {
private String name;
private int age;

空参构造
带全部参数的构造
get和set方法

public void show(){
System.out.println(name + ", " + age);
}
}

子类1
public class Administrator extends Person {
@Override
public void show() {
System.out.println("管理员的信息为:" + getName() + ", " + getAge());
}
}

子类2
public class Student extends Person{

@Override
public void show() {
System.out.println("学生的信息为:" + getName() + ", " + getAge());
}
}

子类3
public class Teacher extends Person{

@Override
public void show() {
System.out.println("老师的信息为:" + getName() + ", " + getAge());
}
}

测试类:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//创建三个对象,并调用register方法

Student s = new Student();
s.setName("张三");
s.setAge(18);


Teacher t = new Teacher();
t.setName("王建国");
t.setAge(30);

Administrator admin = new Administrator();
admin.setName("管理员");
admin.setAge(35);



register(s);
register(t);
register(admin);


}



//这个方法既能接收老师,又能接收学生,还能接收管理员
//只能把参数写成这三个类型的父类
public static void register(Person p){
p.show();
}
}

1.3 多态的定义和前提

多态: 是指同一行为,具有多个不同表现形式。

从上面案例可以看出,Cat和Dog都是动物,都是吃这一行为,但是出现的效果(表现形式)是不一样的。

前提【重点】

  1. 有继承或者实现关系

  2. 方法的重写【意义体现:不重写,无意义】

  3. 父类引用指向子类对象【格式体现】

    父类类型:指子类对象继承的父类类型,或者实现的父接口类型。

1.4 多态的运行特点

调用成员变量时:编译看左边,运行看左边

调用成员方法时:编译看左边,运行看右边

代码示例:

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Fu f = new Zi();
//编译看左边的父类中有没有name这个属性,没有就报错
//在实际运行的时候,把父类name属性的值打印出来
System.out.println(f.name);
//编译看左边的父类中有没有show这个方法,没有就报错
//在实际运行的时候,运行的是子类中的show方法
f.show();

1.5 多态的弊端

我们已经知道多态编译阶段是看左边父类类型的,如果子类有些独有的功能,此时多态的写法就无法访问子类独有功能了

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class Animal{
public void eat()
System.out.println("动物吃东西!")

}
class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}

public void catchMouse() {
System.out.println("抓老鼠");
}
}

class Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
}

class Test{
public static void main(String[] args){
Animal a = new Cat();
a.eat();
a.catchMouse();//编译报错,编译看左边,Animal没有这个方法
}
}

1.6 引用类型转换

1.6.1 为什么要转型

多态的写法就无法访问子类独有功能了。

当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点”小麻烦”。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。

回顾基本数据类型转换

  • 自动转换: 范围小的赋值给范围大的.自动完成:double d = 5;
  • 强制转换: 范围大的赋值给范围小的,强制转换:int i = (int)3.14

​ 多态的转型分为向上转型(自动转换)与向下转型(强制转换)两种。

1.6.2 向上转型(自动转换)

  • 向上转型:多态本身是子类类型向父类类型向上转换(自动转换)的过程,这个过程是默认的。
    当父类引用指向一个子类对象时,便是向上转型。
    使用格式:
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父类类型  变量名 = new 子类类型();
如:Animal a = new Cat();

原因是:父类类型相对与子类来说是大范围的类型,Animal是动物类,是父类类型。Cat是猫类,是子类类型。Animal类型的范围当然很大,包含一切动物。所以子类范围小可以直接自动转型给父类类型的变量。

1.6.3 向下转型(强制转换)

  • 向下转型:父类类型向子类类型向下转换的过程,这个过程是强制的。
    一个已经向上转型的子类对象,将父类引用转为子类引用,可以使用强制类型转换的格式,便是向下转型。

使用格式:

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子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名;
如:Aniaml a = new Cat();
Cat c =(Cat) a;

1.6.4 案例演示

当使用多态方式调用方法时,首先检查父类中是否有该方法,如果没有,则编译错误。也就是说,不能调用子类拥有,而父类没有的方法。编译都错误,更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点”小麻烦”。所以,想要调用子类特有的方法,必须做向下转型。

转型演示,代码如下:

定义类:

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abstract class Animal {  
abstract void eat();
}

class Cat extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃鱼");
}
public void catchMouse() {
System.out.println("抓老鼠");
}
}

class Dog extends Animal {
public void eat() {
System.out.println("吃骨头");
}
public void watchHouse() {
System.out.println("看家");
}
}

定义测试类:

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public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat

// 向下转型
Cat c = (Cat)a;
c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse
}
}

1.6.5 转型的异常

转型的过程中,一不小心就会遇到这样的问题,请看如下代码:

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public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat

// 向下转型
Dog d = (Dog)a;
d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】
}
}

这段代码可以通过编译,但是运行时,却报出了 ClassCastException ,类型转换异常!这是因为,明明创建了Cat类型对象,运行时,当然不能转换成Dog对象的。

1.6.6 instanceof关键字

为了避免ClassCastException的发生,Java提供了 instanceof 关键字,给引用变量做类型的校验,格式如下:

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变量名 instanceof 数据类型 
如果变量属于该数据类型或者其子类类型,返回true
如果变量不属于该数据类型或者其子类类型,返回false

所以,转换前,我们最好先做一个判断,代码如下:

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public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 向上转型
Animal a = new Cat();
a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat

// 向下转型
if (a instanceof Cat){
Cat c = (Cat)a;
c.catchMouse(); // 调用的是 Cat 的 catchMouse
} else if (a instanceof Dog){
Dog d = (Dog)a;
d.watchHouse(); // 调用的是 Dog 的 watchHouse
}
}
}

1.6.7 instanceof新特性

JDK14的时候提出了新特性,把判断和强转合并成了一行

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//新特性
//先判断a是否为Dog类型,如果是,则强转成Dog类型,转换之后变量名为d
//如果不是,则不强转,结果直接是false
if(a instanceof Dog d){
d.lookHome();
}else if(a instanceof Cat c){
c.catchMouse();
}else{
System.out.println("没有这个类型,无法转换");
}

2.1 包

​ 包在操作系统中其实就是一个文件夹。包是用来分门别类的管理技术,不同的技术类放在不同的包下,方便管理和维护。

在IDEA项目中,建包的操作如下:

包名的命名规范

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路径名.路径名.xxx.xxx
// 例如:com.itheima.oa

2.2 导包

什么时候需要导包?

​ 情况一:在使用Java中提供的非核心包中的类时

​ 情况二:使用自己写的其他包中的类时

什么时候不需要导包?

​ 情况一:在使用Java核心包(java.lang)中的类时

​ 情况二:在使用自己写的同一个包中的类时

2.3 使用不同包下的相同类怎么办?

假设demo1和demo2中都有一个Student该如何使用?

代码示例:

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//使用全类名的形式即可。
//全类名:包名 + 类名
//拷贝全类名的快捷键:选中类名crtl + shift + alt + c 或者用鼠标点copy,再点击copy Reference
com.itheima.homework.demo1.Student s1 = new com.itheima.homework.demo1.Student();
com.itheima.homework.demo2.Student s2 = new com.itheima.homework.demo2.Student();

3.1 权限修饰符

​ 在Java中提供了四种访问权限,使用不同的访问权限修饰符修饰时,被修饰的内容会有不同的访问权限,我们之前已经学习过了public 和 private,接下来我们研究一下protected和默认修饰符的作用。

  • public:公共的,所有地方都可以访问。

  • protected:本类 ,本包,其他包中的子类都可以访问。

  • 默认(没有修饰符):本类 ,本包可以访问。

    注意:默认是空着不写,不是default

  • private:私有的,当前类可以访问。
    public > protected > 默认 > private

3.2 不同权限的访问能力

public protected 默认 private
同一类中
同一包中的类
不同包的子类
不同包中的无关类

可见,public具有最大权限。private则是最小权限。

编写代码时,如果没有特殊的考虑,建议这样使用权限:

  • 成员变量使用private ,隐藏细节。
  • 构造方法使用 public ,方便创建对象。
  • 成员方法使用public ,方便调用方法。

小贴士:不加权限修饰符,就是默认权限

4.1 final关键字

​ 学习了继承后,我们知道,子类可以在父类的基础上改写父类内容,比如,方法重写。

如果有一个方法我不想别人去改写里面内容,该怎么办呢?

Java提供了final 关键字,表示修饰的内容不可变。

  • final: 不可改变,最终的含义。可以用于修饰类、方法和变量。
    • 类:被修饰的类,不能被继承。
    • 方法:被修饰的方法,不能被重写。
    • 变量:被修饰的变量,有且仅能被赋值一次。

4.2 使用方式

4.2.1 修饰类

final修饰的类,不能被继承。

格式如下:

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final class 类名 {
}

代码:

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final class Fu {
}
// class Zi extends Fu {} // 报错,不能继承final的类

查询API发现像 public final class Stringpublic final class Mathpublic final class Scanner 等,很多我们学习过的类,都是被final修饰的,目的就是供我们使用,而不让我们所以改变其内容。

4.2.2 修饰方法

final修饰的方法,不能被重写。
格式如下:

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修饰符 final 返回值类型 方法名(参数列表){
//方法体
}

代码:

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class Fu2 {
final public void show1() {
System.out.println("Fu2 show1");
}
public void show2() {
System.out.println("Fu2 show2");
}
}

class Zi2 extends Fu2 {
// @Override
// public void show1() {
// System.out.println("Zi2 show1");
// }
@Override
public void show2() {
System.out.println("Zi2 show2");
}
}

4.2.3 修饰变量-局部变量

  1. 局部变量——基本类型
    基本类型的局部变量,被final修饰后,只能赋值一次,不能再更改。代码如下:
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public class FinalDemo1 {
public static void main(String[] args) {
// 声明变量,使用final修饰
final int a;
// 第一次赋值
a = 10;
// 第二次赋值
a = 20; // 报错,不可重新赋值

// 声明变量,直接赋值,使用final修饰
final int b = 10;
// 第二次赋值
b = 20; // 报错,不可重新赋值
}
}

思考,下面两种写法,哪种可以通过编译?

写法1:

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final int c = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
c = i;
System.out.println(c);
}

写法2:

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for (int i = 0; i < 10; i++) {
final int c = i;
System.out.println(c);
}

根据 final 的定义,写法1报错!写法2,为什么通过编译呢?因为每次循环,都是一次新的变量c。这也是大家需要注意的地方。

4.2.4 修饰变量-成员变量

成员变量涉及到初始化的问题,初始化方式有显示初始化和构造方法初始化,只能选择其中一个:

  • 显示初始化(在定义成员变量的时候立马赋值)(常用);
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public class Student {
final int num = 10;
}
  • 构造方法初始化(在构造方法中赋值一次)(不常用,了解即可)。

    注意:每个构造方法中都要赋值一次!

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public class Student {
final int num = 10;
final int num2;

public Student() {
this.num2 = 20;
// this.num2 = 20;
}

public Student(String name) {
this.num2 = 20;
// this.num2 = 20;
}
}

被final修饰的常量名称,一般都有书写规范,所有字母都大写

13.抽象类

1.1 概述

1.1.1 抽象类引入

​ 父类中的方法,被它的子类们重写,子类各自的实现都不尽相同。那么父类的方法声明和方法主体,只有声明还有意义,而方法主体则没有存在的意义了(因为子类对象会调用自己重写的方法)。换句话说,父类可能知道子类应该有哪个功能,但是功能具体怎么实现父类是不清楚的(由子类自己决定),父类只需要提供一个没有方法体的定义即可,具体实现交给子类自己去实现。我们把没有方法体的方法称为抽象方法。Java语法规定,包含抽象方法的类就是抽象类

  • 抽象方法 : 没有方法体的方法。
  • 抽象类:包含抽象方法的类。

1.2 abstract使用格式

abstract是抽象的意思,用于修饰方法方法和类,修饰的方法是抽象方法,修饰的类是抽象类。

1.2.1 抽象方法

使用abstract 关键字修饰方法,该方法就成了抽象方法,抽象方法只包含一个方法名,而没有方法体。

定义格式:

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修饰符 abstract 返回值类型 方法名 (参数列表);

代码举例:

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public abstract void run()

1.2.2 抽象类

如果一个类包含抽象方法,那么该类必须是抽象类。注意:抽象类不一定有抽象方法,但是有抽象方法的类必须定义成抽象类。

定义格式:

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abstract class 类名字 { 

}

代码举例:

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public abstract class Animal {
public abstract void run()
}

1.2.3 抽象类的使用

要求:继承抽象类的子类必须重写父类所有的抽象方法。否则,该子类也必须声明为抽象类。

代码举例:

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// 父类,抽象类
abstract class Employee {
private String id;
private String name;
private double salary;

public Employee() {
}

public Employee(String id, String name, double salary) {
this.id = id;
this.name = name;
this.salary = salary;
}

// 抽象方法
// 抽象方法必须要放在抽象类中
abstract public void work();
}

// 定义一个子类继承抽象类
class Manager extends Employee {
public Manager() {
}
public Manager(String id, String name, double salary) {
super(id, name, salary);
}
// 2.重写父类的抽象方法
@Override
public void work() {
System.out.println("管理其他人");
}
}

// 定义一个子类继承抽象类
class Cook extends Employee {
public Cook() {
}
public Cook(String id, String name, double salary) {
super(id, name, salary);
}
@Override
public void work() {
System.out.println("厨师炒菜多加点盐...");
}
}

// 测试类
public class Demo10 {
public static void main(String[] args) {
// 创建抽象类,抽象类不能创建对象
// 假设抽象类让我们创建对象,里面的抽象方法没有方法体,无法执行.所以不让我们创建对象
// Employee e = new Employee();
// e.work();

// 3.创建子类
Manager m = new Manager();
m.work();

Cook c = new Cook("ap002", "库克", 1);
c.work();
}
}

此时的方法重写,是子类对父类抽象方法的完成实现,我们将这种方法重写的操作,也叫做实现方法

1.3 抽象类的特征

抽象类的特征总结起来可以说是 有得有失

有得:抽象类得到了拥有抽象方法的能力。

有失:抽象类失去了创建对象的能力。

其他成员(构造方法,实例方法,静态方法等)抽象类都是具备的。

1.4 抽象类的细节

不需要背,只要当idea报错之后,知道如何修改即可。

关于抽象类的使用,以下为语法上要注意的细节,虽然条目较多,但若理解了抽象的本质,无需死记硬背。

  1. 抽象类不能创建对象,如果创建,编译无法通过而报错。只能创建其非抽象子类的对象。

    理解:假设创建了抽象类的对象,调用抽象的方法,而抽象方法没有具体的方法体,没有意义。

  2. 抽象类中,可以有构造方法,是供子类创建对象时,初始化父类成员使用的。

    理解:子类的构造方法中,有默认的super(),需要访问父类构造方法。

  3. 抽象类中,不一定包含抽象方法,但是有抽象方法的类必定是抽象类。

    理解:未包含抽象方法的抽象类,目的就是不想让调用者创建该类对象,通常用于某些特殊的类结构设计。

  4. 抽象类的子类,必须重写抽象父类中所有的抽象方法,否则子类也必须定义成抽象类,编译无法通过而报错。

    理解:假设不重写所有抽象方法,则类中可能包含抽象方法。那么创建对象后,调用抽象的方法,没有意义。

  5. 抽象类存在的意义是为了被子类继承。

    理解:抽象类中已经实现的是模板中确定的成员,抽象类不确定如何实现的定义成抽象方法,交给具体的子类去实现。

1.5 抽象类存在的意义

​ 抽象类存在的意义是为了被子类继承,否则抽象类将毫无意义。抽象类可以强制让子类,一定要按照规定的格式进行重写。

14. 接口

2.1 概述

我们已经学完了抽象类,抽象类中可以用抽象方法,也可以有普通方法,构造方法,成员变量等。那么什么是接口呢?接口是更加彻底的抽象,JDK7之前,包括JDK7,接口中全部是抽象方法。接口同样是不能创建对象的

2.2 定义格式

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//接口的定义格式:
interface 接口名称{
// 抽象方法
}

// 接口的声明:interface
// 接口名称:首字母大写,满足“驼峰模式”

2.3 接口成分的特点

在JDK7,包括JDK7之前,接口中的只有包含:抽象方法和常量

2.3.1.抽象方法

​ 注意:接口中的抽象方法默认会自动加上public abstract修饰程序员无需自己手写!!
​ 按照规范:以后接口中的抽象方法建议不要写上public abstract。因为没有必要啊,默认会加上。

2.3.2 常量

在接口中定义的成员变量默认会加上: public static final修饰。也就是说在接口中定义的成员变量实际上是一个常量。这里是使用public static final修饰后,变量值就不可被修改,并且是静态化的变量可以直接用接口名访问,所以也叫常量。常量必须要给初始值。常量命名规范建议字母全部大写,多个单词用下划线连接。

2.3.3 案例演示

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public interface InterF {
// 抽象方法!
// public abstract void run();
void run();

// public abstract String getName();
String getName();

// public abstract int add(int a , int b);
int add(int a , int b);


// 它的最终写法是:
// public static final int AGE = 12 ;
int AGE = 12; //常量
String SCHOOL_NAME = "黑马程序员";

}

2.4 基本的实现

2.4.1 实现接口的概述

类与接口的关系为实现关系,即类实现接口,该类可以称为接口的实现类,也可以称为接口的子类。实现的动作类似继承,格式相仿,只是关键字不同,实现使用 implements关键字。

2.4.2 实现接口的格式

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/**接口的实现:
在Java中接口是被实现的,实现接口的类称为实现类。
实现类的格式:*/
class 类名 implements 接口1,接口2,接口3...{

}

从上面格式可以看出,接口是可以被多实现的。大家可以想一想为什么呢?

2.4.3 类实现接口的要求和意义

  1. 必须重写实现的全部接口中所有抽象方法。
  2. 如果一个类实现了接口,但是没有重写完全部接口的全部抽象方法,这个类也必须定义成抽象类。
  3. 意义:接口体现的是一种规范,接口对实现类是一种强制性的约束,要么全部完成接口申明的功能,要么自己也定义成抽象类。这正是一种强制性的规范。

2.4.4 类与接口基本实现案例

假如我们定义一个运动员的接口(规范),代码如下:

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/**
接口:接口体现的是规范。
* */
public interface SportMan {
void run(); // 抽象方法,跑步。
void law(); // 抽象方法,遵守法律。
String compittion(String project); // 抽象方法,比赛。
}

接下来定义一个乒乓球运动员类,实现接口,实现接口的实现类代码如下:

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package com.itheima._03接口的实现;
/**
* 接口的实现:
* 在Java中接口是被实现的,实现接口的类称为实现类。
* 实现类的格式:
* class 类名 implements 接口1,接口2,接口3...{
*
*
* }
* */
public class PingPongMan implements SportMan {
@Override
public void run() {
System.out.println("乒乓球运动员稍微跑一下!!");
}

@Override
public void law() {
System.out.println("乒乓球运动员守法!");
}

@Override
public String compittion(String project) {
return "参加"+project+"得金牌!";
}
}

测试代码

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public class TestMain {
public static void main(String[] args) {
// 创建实现类对象。
PingPongMan zjk = new PingPongMan();
zjk.run();
zjk.law();
System.out.println(zjk.compittion("全球乒乓球比赛"));

}
}

2.4.5 类与接口的多实现案例

类与接口之间的关系是多实现的,一个类可以同时实现多个接口。

首先我们先定义两个接口,代码如下:

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/** 法律规范:接口*/
public interface Law {
void rule();
}

/** 这一个运动员的规范:接口*/
public interface SportMan {
void run();
}

然后定义一个实现类:

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/**
* Java中接口是可以被多实现的:
* 一个类可以实现多个接口: Law, SportMan
*
* */
public class JumpMan implements Law ,SportMan {
@Override
public void rule() {
System.out.println("尊长守法");
}

@Override
public void run() {
System.out.println("训练跑步!");
}
}

从上面可以看出类与接口之间是可以多实现的,我们可以理解成实现多个规范,这是合理的。

2.5 接口与接口的多继承

Java中,接口与接口之间是可以多继承的:也就是一个接口可以同时继承多个接口。大家一定要注意:

类与接口是实现关系

接口与接口是继承关系

接口继承接口就是把其他接口的抽象方法与本接口进行了合并。

案例演示:

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public interface Abc {
void go();
void test();
}

/** 法律规范:接口*/
public interface Law {
void rule();
void test();
}

*
* 总结:
* 接口与类之间是多实现的。
* 接口与接口之间是多继承的。
* */
public interface SportMan extends Law , Abc {
void run();
}

2.6扩展:接口的细节

不需要背,只要当idea报错之后,知道如何修改即可。

关于接口的使用,以下为语法上要注意的细节,虽然条目较多,但若理解了抽象的本质,无需死记硬背。

  1. 当两个接口中存在相同抽象方法的时候,该怎么办?

只要重写一次即可。此时重写的方法,既表示重写1接口的,也表示重写2接口的。

  1. 实现类能不能继承A类的时候,同时实现其他接口呢?

继承的父类,就好比是亲爸爸一样
实现的接口,就好比是干爹一样
可以继承一个类的同时,再实现多个接口,只不过,要把接口里面所有的抽象方法,全部实现。

  1. 实现类能不能继承一个抽象类的时候,同时实现其他接口呢?

实现类可以继承一个抽象类的同时,再实现其他多个接口,只不过要把里面所有的抽象方法全部重写。

  1. 实现类Zi,实现了一个接口,还继承了一个Fu类。假设在接口中有一个方法,父类中也有一个相同的方法。子类如何操作呢?

处理办法一:如果父类中的方法体,能满足当前业务的需求,在子类中可以不用重写。
处理办法二:如果父类中的方法体,不能满足当前业务的需求,需要在子类中重写。

  1. 如果一个接口中,有10个抽象方法,但是我在实现类中,只需要用其中一个,该怎么办?

可以在接口跟实现类中间,新建一个中间类(适配器类)
让这个适配器类去实现接口,对接口里面的所有的方法做空重写。
让子类继承这个适配器类,想要用到哪个方法,就重写哪个方法。
因为中间类没有什么实际的意义,所以一般会把中间类定义为抽象的,不让外界创建对象

15.内部类

3.1 概述

3.1.1 什么是内部类

将一个类A定义在另一个类B里面,里面的那个类A就称为内部类,B则称为外部类。可以把内部类理解成寄生,外部类理解成宿主。

3.2 内部类的分类

按定义的位置来分

  1. 成员内部内,类定义在了成员位置 (类中方法外称为成员位置,无static修饰的内部类)
  2. 静态内部类,类定义在了成员位置 (类中方法外称为成员位置,有static修饰的内部类)
  3. 局部内部类,类定义在方法内
  4. 匿名内部类,没有名字的内部类,可以在方法中,也可以在类中方法外。

3.3 成员内部类

成员内部类特点

  • 无static修饰的内部类,属于外部类对象的。
  • 宿主:外部类对象。

内部类的使用格式

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外部类.内部类。 // 访问内部类的类型都是用 外部类.内部类

获取成员内部类对象的两种方式

方式一:外部直接创建成员内部类的对象

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外部类.内部类 变量 = new 外部类().new 内部类();

方式二:在外部类中定义一个方法提供内部类的对象

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方式一:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 宿主:外部类对象。
// Outer out = new Outer();
// 创建内部类对象。
Outer.Inner oi = new Outer().new Inner();
oi.method();
}
}

class Outer {
// 成员内部类,属于外部类对象的。
// 拓展:成员内部类不能定义静态成员。
public class Inner{
// 这里面的东西与类是完全一样的。
public void method(){
System.out.println("内部类中的方法被调用了");
}
}
}


方式二:
public class Outer {
String name;
private class Inner{
static int a = 10;
}
public Inner getInstance(){
return new Inner();
}
}

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Outer o = new Outer();
System.out.println(o.getInstance());


}
}

3.4 成员内部类的细节

编写成员内部类的注意点:

  1. 成员内部类可以被一些修饰符所修饰,比如: private,默认,protected,public,static等
  2. 在成员内部类里面,JDK16之前不能定义静态变量,JDK16开始才可以定义静态变量。
  3. 创建内部类对象时,对象中有一个隐含的Outer.this记录外部类对象的地址值。(请参见3.6节的内存图)

详解:

​ 内部类被private修饰,外界无法直接获取内部类的对象,只能通过3.3节中的方式二获取内部类的对象

​ 被其他权限修饰符修饰的内部类一般用3.3节中的方式一直接获取内部类的对象

​ 内部类被static修饰是成员内部类中的特殊情况,叫做静态内部类下面单独学习。

​ 内部类如果想要访问外部类的成员变量,外部类的变量必须用final修饰,JDK8以前必须手动写final,JDK8之后不需要手动写,JDK默认加上。

3.5 成员内部类面试题

请在?地方向上相应代码,以达到输出的内容

注意:内部类访问外部类对象的格式是:外部类名.this

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public class Test {
public static void main(String[] args) {
Outer.inner oi = new Outer().new inner();
oi.method();
}
}

class Outer { // 外部类
private int a = 30;

// 在成员位置定义一个类
class inner {
private int a = 20;

public void method() {
int a = 10;
System.out.println(???); // 10 答案:a
System.out.println(???); // 20 答案:this.a
System.out.println(???); // 30 答案:Outer.this.a
}
}
}

3.6 成员内部类内存图

内部类内存图

3.7 静态内部类

静态内部类特点

  • 静态内部类是一种特殊的成员内部类。
  • 有static修饰,属于外部类本身的。
  • 总结:静态内部类与其他类的用法完全一样。只是访问的时候需要加上外部类.内部类。
  • 拓展1:静态内部类可以直接访问外部类的静态成员。
  • 拓展2:静态内部类不可以直接访问外部类的非静态成员,如果要访问需要创建外部类的对象。
  • 拓展3:静态内部类中没有银行的Outer.this。

内部类的使用格式

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外部类.内部类。

静态内部类对象的创建格式

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外部类.内部类  变量 = new  外部类.内部类构造器;

调用方法的格式:

  • 调用非静态方法的格式:先创建对象,用对象调用
  • 调用静态方法的格式:外部类名.内部类名.方法名();

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// 外部类:Outer01
class Outer01{
private static String sc_name = "黑马程序";
// 内部类: Inner01
public static class Inner01{
// 这里面的东西与类是完全一样的。
private String name;
public Inner01(String name) {
this.name = name;
}
public void showName(){
System.out.println(this.name);
// 拓展:静态内部类可以直接访问外部类的静态成员。
System.out.println(sc_name);
}
}
}

public class InnerClassDemo01 {
public static void main(String[] args) {
// 创建静态内部类对象。
// 外部类.内部类 变量 = new 外部类.内部类构造器;
Outer01.Inner01 in = new Outer01.Inner01("张三");
in.showName();
}
}

3.8 局部内部类

  • 局部内部类 :定义在方法中的类。

定义格式:

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class 外部类名 {
数据类型 变量名;

修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) {
// …
class 内部类 {
// 成员变量
// 成员方法
}
}
}

3.9 匿名内部类【重点】

3.9.1 概述

匿名内部类 :是内部类的简化写法。他是一个隐含了名字的内部类。开发中,最常用到的内部类就是匿名内部类了。

3.9.2 格式

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new 类名或者接口名() {
重写方法;
};

包含了:

  • 继承或者实现关系

  • 方法重写

  • 创建对象

所以从语法上来讲,这个整体其实是匿名内部类对象

3.9.2 什么时候用到匿名内部类

实际上,如果我们希望定义一个只要使用一次的类,就可考虑使用匿名内部类。匿名内部类的本质作用

是为了简化代码

之前我们使用接口时,似乎得做如下几步操作:

  1. 定义子类
  2. 重写接口中的方法
  3. 创建子类对象
  4. 调用重写后的方法
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interface Swim {
public abstract void swimming();
}

// 1. 定义接口的实现类
class Student implements Swim {
// 2. 重写抽象方法
@Override
public void swimming() {
System.out.println("狗刨式...");
}
}

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 3. 创建实现类对象
Student s = new Student();
// 4. 调用方法
s.swimming();
}
}

我们的目的,最终只是为了调用方法,那么能不能简化一下,把以上四步合成一步呢?匿名内部类就是做这样的快捷方式。

3.9.3 匿名内部类前提和格式

匿名内部类必须继承一个父类或者实现一个父接口

匿名内部类格式

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new 父类名或者接口名(){
// 方法重写
@Override
public void method() {
// 执行语句
}
};

3.9.4 使用方式

以接口为例,匿名内部类的使用,代码如下:

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interface Swim {
public abstract void swimming();
}

public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
// 使用匿名内部类
new Swim() {
@Override
public void swimming() {
System.out.println("自由泳...");
}
}.swimming();

// 接口 变量 = new 实现类(); // 多态,走子类的重写方法
Swim s2 = new Swim() {
@Override
public void swimming() {
System.out.println("蛙泳...");
}
};

s2.swimming();
s2.swimming();
}
}

3.9.5 匿名内部类的特点

  1. 定义一个没有名字的内部类
  2. 这个类实现了父类,或者父类接口
  3. 匿名内部类会创建这个没有名字的类的对象

3.9.6 匿名内部类的使用场景

通常在方法的形式参数是接口或者抽象类时,也可以将匿名内部类作为参数传递。代码如下:

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interface Swim {
public abstract void swimming();
}

public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
// 普通方式传入对象
// 创建实现类对象
Student s = new Student();

goSwimming(s);
// 匿名内部类使用场景:作为方法参数传递
Swim s3 = new Swim() {
@Override
public void swimming() {
System.out.println("蝶泳...");
}
};
// 传入匿名内部类
goSwimming(s3);

// 完美方案: 一步到位
goSwimming(new Swim() {
public void swimming() {
System.out.println("大学生, 蛙泳...");
}
});

goSwimming(new Swim() {
public void swimming() {
System.out.println("小学生, 自由泳...");
}
});
}

// 定义一个方法,模拟请一些人去游泳
public static void goSwimming(Swim s) {
s.swimming();
}
}

16.类

1 Math类

1.1 概述

tips:了解内容

查看API文档,我们可以看到API文档中关于Math类的定义如下:

1576047659085

Math类所在包为java.lang包,因此在使用的时候不需要进行导包。并且Math类被final修饰了,因此该类是不能被继承的。

Math类包含执行基本数字运算的方法,我们可以使用Math类完成基本的数学运算。

要想使用Math类我们就需要先创建该类的对象,那么创建对象就需要借助于构造方法。因此我们就需要首先查看一下API文档,看看API文档中针对Math类有没有提供对应的构造方法。通过API文档来查看

一下Math类的成员,如下所示:

1576047846672

在API文档中没有体现可用的构造方法,因此我们就不能直接通过new关键字去创建Math类的对象。同时我们发现Math类中的方法都是静态的,因此在使用的时候我们可以直接通过类名去调用。在Math类中

定义了很多数学运算的方法,但是我们并不可能将所有的方法学习一遍,我们主要学习的就是一些常见的方法。

1.2 常见方法

tips:重点讲解内容

常见方法介绍

我们要学习的Math的常见方法如下所示:

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public static int abs(int a)					// 返回参数的绝对值
public static double ceil(double a) // 返回大于或等于参数的最小整数
public static double floor(double a) // 返回小于或等于参数的最大整数
public static int round(float a) // 按照四舍五入返回最接近参数的int类型的值
public static int max(int a,int b) // 获取两个int值中的较大值
public static int min(int a,int b) // 获取两个int值中的较小值
public static double pow (double a,double b) // 计算a的b次幂的值
public static double random() // 返回一个[0.0,1.0)的随机值

案例演示

接下来我们就来演示一些这些方法的执行效果,如下所示:

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public class MathDemo01 {

public static void main(String[] args) {

// public static int abs(int a) 返回参数的绝对值
System.out.println("-2的绝对值为:" + Math.abs(-2));
System.out.println("2的绝对值为:" + Math.abs(2));

// public static double ceil(double a) 返回大于或等于参数的最小整数
System.out.println("大于或等于23.45的最小整数位:" + Math.ceil(23.45));
System.out.println("大于或等于-23.45的最小整数位:" + Math.ceil(-23.45));

// public static double floor(double a) 返回小于或等于参数的最大整数
System.out.println("小于或等于23.45的最大整数位:" + Math.floor(23.45));
System.out.println("小于或等于-23.45的最大整数位:" + Math.floor(-23.45));

// public static int round(float a) 按照四舍五入返回最接近参数的int
System.out.println("23.45四舍五入的结果为:" + Math.round(23.45));
System.out.println("23.55四舍五入的结果为:" + Math.round(23.55));

// public static int max(int a,int b) 返回两个int值中的较大值
System.out.println("23和45的最大值为: " + Math.max(23, 45));

// public static int min(int a,int b) 返回两个int值中的较小值
System.out.println("12和34的最小值为: " + Math.min(12 , 34));

// public static double pow (double a,double b)返回a的b次幂的值
System.out.println("2的3次幂计算结果为: " + Math.pow(2,3));

// public static double random()返回值为double的正值,[0.0,1.0)
System.out.println("获取到的0-1之间的随机数为: " + Math.random());
}

}

运行程序进行测试,控制台输出结果如下:

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-2的绝对值为:2
2的绝对值为:2
大于或等于23.45的最小整数位:24.0
大于或等于-23.45的最小整数位:-23.0
小于或等于23.45的最大整数位:23.0
小于或等于-23.45的最大整数位:-24.0
23.45四舍五入的结果为:23
23.55四舍五入的结果为:24
2345的最大值为: 45
1234的最小值为: 12
23次幂计算结果为: 8.0
获取到的0-1之间的随机数为: 0.7322484131745958

1.3 算法小题(质数)

需求:

​ 判断一个数是否为一个质数

代码实现:

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public class MathDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//判断一个数是否为一个质数
System.out.println(isPrime(997));
//997 2~996 995次
}

public static boolean isPrime(int number) {
int count = 0;
for (int i = 2; i <= Math.sqrt(number); i++) {
count++;
if (number % i == 0) {
return false;
}
}
System.out.println(count);
return true;
}
}

1.4 算法小题(自幂数)

自幂数,一个n位自然数等于自身各个数位上数字的n次幂之和

​ 举例1:三位数 1^3 + 5^3 + 3^3 = 153

​ 举例2:四位数 1^4 + 6^4 + 3^4 + 4^3 = 1634

如果自幂数是:

  • 一位自幂数,也叫做:独身数
  • 三位自幂数:水仙花数 四位自幂数:四叶玫瑰数
  • 五位自幂数:五角星数 六位自幂数:六合数
  • 七位自幂数:北斗七星数 八位自幂数:八仙数
  • 九位自幂数:九九重阳数 十位自幂数:十全十美数

要求1:统计一共有多少个水仙花数。

要求2:(课后作业)证明没有两位的自幂数。

要求3:(课后作业)分别统计有多少个四叶玫瑰数和五角星数。(答案:都是3个)

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//水仙花数:100 ~ 999
int count = 0;
//得到每一个三位数
for (int i = 100; i <= 999; i++) {
//个位 十位 百位
int ge = i % 10;
int shi = i / 10 % 10;
int bai = i / 100 % 10;
//判断:
//每一位的三次方之和 跟本身 进行比较。
double sum = Math.pow(ge, 3) + Math.pow(shi, 3) + Math.pow(bai, 3);
if (sum == i) {
count++;
//System.out.println(i);

System.out.println(count);
}
}

2 System类

2.1 概述

tips:了解内容

查看API文档,我们可以看到API文档中关于System类的定义如下:

1576049347968

System类所在包为java.lang包,因此在使用的时候不需要进行导包。并且System类被final修饰了,因此该类是不能被继承的。

System包含了系统操作的一些常用的方法。比如获取当前时间所对应的毫秒值,再比如终止当前JVM等等。

要想使用System类我们就需要先创建该类的对象,那么创建对象就需要借助于构造方法。因此我们就需要首先查看一下API文档,看看API文档中针对System类有没有提供对应的构造方法。通过API文档来

查看一下System类的成员,如下所示:

1576049535584

在API文档中没有体现可用的构造方法,因此我们就不能直接通过new关键字去创建System类的对象。同时我们发现System类中的方法都是静态的,因此在使用的时候我们可以直接通过类名去调用(Nested

Class Summary内部类或者内部接口的描述)。

2.2 常见方法

tips:重点讲解内容

常见方法介绍

我们要学习的System类中的常见方法如下所示:

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public static long currentTimeMillis()			// 获取当前时间所对应的毫秒值(当前时间为0时区所对应的时间即就是英国格林尼治天文台旧址所在位置)
public static void exit(int status) // 终止当前正在运行的Java虚拟机,0表示正常退出,非零表示异常退出
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length); // 进行数值元素copy

案例演示

接下来我们就来通过一些案例演示一下这些方法的特点。

案例1:演示currentTimeMillis方法

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public class SystemDemo01 {

public static void main(String[] args) {

// 获取当前时间所对应的毫秒值
long millis = System.currentTimeMillis();

// 输出结果
System.out.println("当前时间所对应的毫秒值为:" + millis);

}

}

运行程序进行测试,控制台的输出结果如下:

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当前时间所对应的毫秒值为:1576050298343

获取到当前时间的毫秒值的意义:我们常常来需要统计某一段代码的执行时间。此时我们就可以在执行这段代码之前获取一次时间,在执行完毕以后再次获取一次系统时间,然后计算两个时间的差值,

这个差值就是这段代码执行完毕以后所需要的时间。如下代码所示:

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public class SystemDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//判断1~100000之间有多少个质数

long start = System.currentTimeMillis();

for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
boolean flag = isPrime2(i);
if (flag) {
System.out.println(i);
}
}
long end = System.currentTimeMillis();
//获取程序运行的总时间
System.out.println(end - start); //方式一:1514 毫秒 方式二:71毫秒
}

//以前判断是否为质数的方式
public static boolean isPrime1(int number) {
for (int i = 2; i < number; i++) {
if (number % i == 0) {
return false;
}
}
return true;
}

//改进之后判断是否为质数的方式(效率高)
public static boolean isPrime2(int number) {
for (int i = 2; i <= Math.sqrt(number); i++) {
if (number % i == 0) {
return false;
}
}
return true;
}
}

案例2:演示exit方法

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public class SystemDemo01 {

public static void main(String[] args) {

// 输出
System.out.println("程序开始执行了.....");

// 终止JVM
System.exit(0);

// 输出
System.out.println("程序终止了..........");

}

}

运行程序进行测试,控制台输出结果如下:

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程序开始执行了.....

此时可以看到在控制台只输出了”程序开始了…”,由于JVM终止了,因此输出”程序终止了…”这段代码没有被执行。

案例3:演示arraycopy方法

方法参数说明:

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// src: 	 源数组
// srcPos: 源数值的开始位置
// dest: 目标数组
// destPos: 目标数组开始位置
// length: 要复制的元素个数
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length);

代码如下所示:

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public class SystemDemo01 {

public static void main(String[] args) {

// 定义源数组
int[] srcArray = {23 , 45 , 67 , 89 , 14 , 56 } ;

// 定义目标数组
int[] desArray = new int[10] ;

// 进行数组元素的copy: 把srcArray数组中从0索引开始的3个元素,从desArray数组中的1索引开始复制过去
System.arraycopy(srcArray , 0 , desArray , 1 , 3);

// 遍历目标数组
for(int x = 0 ; x < desArray.length ; x++) {
if(x != desArray.length - 1) {
System.out.print(desArray[x] + ", ");
}else {
System.out.println(desArray[x]);
}

}

}

}

运行程序进行测试,控制台输出结果如下所示:

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0, 23, 45, 67, 0, 0, 0, 0, 0, 0

通过控制台输出结果我们可以看到,数组元素的确进行复制了。

使用这个方法我们也可以完成数组元素的删除操作,如下所示:

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public class SystemDemo02 {
public static void main(String[] args) {
// 定义一个数组
int[] srcArray = {23 , 45 , 67 , 89 , 14 , 56 } ;
// 删除数组中第3个元素(67):要删除67这个元素,我们只需要将67后面的其他元素依次向前进行移动即可
System.arraycopy(srcArray , 3 , srcArray , 2 , 3);
// 遍历srcArray数组
for(int x = 0 ; x < srcArray.length ; x++) {
if(x != desArray.length - 1) {
System.out.print(srcArray[x] + ", ");
}else {
System.out.println(srcArray[x]);
}
}
}
}

运行程序进行测试,控制台的输出结果如下所示:

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23, 45, 89, 14, 56, 56 

通过控制台输出结果我们可以看到此时多出了一个56元素,此时我们只需要将最后一个位置设置为0即可。如下所示:

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public class SystemDemo02 {
public static void main(String[] args) {
// 定义一个数组
int[] srcArray = {23 , 45 , 67 , 89 , 14 , 56 } ;
// 删除数组中第3个元素(67):要删除67这个元素,我们只需要将67后面的其他元素依次向前进行移动即可
System.arraycopy(srcArray , 3 , srcArray , 2 , 3);
// 将最后一个位置的元素设置为0
srcArray[srcArray.length - 1] = 0 ;
// 遍历srcArray数组
for(int x = 0 ; x < srcArray.length ; x++) {
if(x != srcArray.length - 1 ) {
System.out.print(srcArray[x] + ", ");
}else {
System.out.println(srcArray[x]);
}
}
}
}

运行程序进行测试,控制台输出结果如下所示:

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23, 45, 89, 14, 56, 0

此时我们可以看到元素”67”已经被删除掉了。67后面的其他元素依次向前进行移动了一位。

arraycopy方法底层细节:

1.如果数据源数组和目的地数组都是基本数据类型,那么两者的类型必须保持一致,否则会报错

2.在拷贝的时候需要考虑数组的长度,如果超出范围也会报错

3.如果数据源数组和目的地数组都是引用数据类型,那么子类类型可以赋值给父类类型

代码示例:

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public class SystemDemo3 {
public static void main(String[] args) {
//public static void arraycopy(数据源数组,起始索引,目的地数组,起始索引,拷贝个数) 数组拷贝
//细节:
//1.如果数据源数组和目的地数组都是基本数据类型,那么两者的类型必须保持一致,否则会报错
//2.在拷贝的时候需要考虑数组的长度,如果超出范围也会报错
//3.如果数据源数组和目的地数组都是引用数据类型,那么子类类型可以赋值给父类类型

Student s1 = new Student("zhangsan", 23);
Student s2 = new Student("lisi", 24);
Student s3 = new Student("wangwu", 25);

Student[] arr1 = {s1, s2, s3};
Person[] arr2 = new Person[3];
//把arr1中对象的地址值赋值给arr2中
System.arraycopy(arr1, 0, arr2, 0, 3);

//遍历数组arr2
for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
Student stu = (Student) arr2[i];
System.out.println(stu.getName() + "," + stu.getAge());
}
}
}

class Person {
private String name;
private int age;

public Person() {
}

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

/**
* 获取
*
* @return name
*/
public String getName() {
return name;
}

/**
* 设置
*
* @param name
*/
public void setName(String name) {
this.name = name;
}

/**
* 获取
*
* @return age
*/
public int getAge() {
return age;
}

/**
* 设置
*
* @param age
*/
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}

public String toString() {
return "Person{name = " + name + ", age = " + age + "}";
}
}


class Student extends Person {

public Student() {
}

public Student(String name, int age) {
super(name, age);
}
}

3 Runtime

3.1 概述

​ Runtime表示Java中运行时对象,可以获取到程序运行时设计到的一些信息

3.2 常见方法

常见方法介绍

我们要学习的Object类中的常见方法如下所示:

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public static Runtime getRuntime()		//当前系统的运行环境对象
public void exit(int status) //停止虚拟机
public int availableProcessors() //获得CPU的线程数
public long maxMemory() //JVM能从系统中获取总内存大小(单位byte)
public long totalMemory() //JVM已经从系统中获取总内存大小(单位byte)
public long freeMemory() //JVM剩余内存大小(单位byte)
public Process exec(String command) //运行cmd命令

代码示例:

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public class RunTimeDemo1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
public static Runtime getRuntime() 当前系统的运行环境对象
public void exit(int status) 停止虚拟机
public int availableProcessors() 获得CPU的线程数
public long maxMemory() JVM能从系统中获取总内存大小(单位byte)
public long totalMemory() JVM已经从系统中获取总内存大小(单位byte)
public long freeMemory() JVM剩余内存大小(单位byte)
public Process exec(string command) 运行cmd命令
*/

//1.获取Runtime的对象
//Runtime r1 =Runtime.getRuntime();

//2.exit 停止虚拟机
//Runtime.getRuntime().exit(0);
//System.out.println("看看我执行了吗?");


//3.获得CPU的线程数
System.out.println(Runtime.getRuntime().availableProcessors());//8
//4.总内存大小,单位byte字节
System.out.println(Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024 / 1024);//4064
//5.已经获取的总内存大小,单位byte字节
System.out.println(Runtime.getRuntime().totalMemory() / 1024 / 1024);//254
//6.剩余内存大小
System.out.println(Runtime.getRuntime().freeMemory() / 1024 / 1024);//251

//7.运行cmd命令
//shutdown :关机
//加上参数才能执行
//-s :默认在1分钟之后关机
//-s -t 指定时间 : 指定关机时间
//-a :取消关机操作
//-r: 关机并重启
Runtime.getRuntime().exec("shutdown -s -t 3600");


}
}

4 Object类

4.1 概述

tips:重点讲解内容

查看API文档,我们可以看到API文档中关于Object类的定义如下:

1576053677194

Object类所在包是java.lang包。Object 是类层次结构的根,每个类都可以将 Object 作为超类。所有类都直接或者间接的继承自该类;换句话说,该类所具备的方法,其他所有类都继承了。

查看API文档我们可以看到,在Object类中提供了一个无参构造方法,如下所示:

1576053871503

但是一般情况下我们很少去主动的创建Object类的对象,调用其对应的方法。更多的是创建Object类的某个子类对象,然后通过子类对象调用Object类中的方法。

4.2 常见方法

tips:重点讲解内容

常见方法介绍

我们要学习的Object类中的常见方法如下所示:

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public String toString()				//返回该对象的字符串表示形式(可以看做是对象的内存地址值)
public boolean equals(Object obj) //比较两个对象地址值是否相等;true表示相同,false表示不相同
protected Object clone() //对象克隆

案例演示

接下来我们就来通过一些案例演示一下这些方法的特点。

案例1:演示toString方法

实现步骤:

  1. 创建一个学生类,提供两个成员变量(name , age);并且提供对应的无参构造方法和有参构造方法以及get/set方法
  2. 创建一个测试类(ObjectDemo01),在测试类的main方法中去创建学生对象,然后调用该对象的toString方法获取该对象的字符串表现形式,并将结果进行输出

如下所示:

Student类

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public class Student {

private String name ; // 姓名
private String age ; // 年龄

// 无参构造方法和有参构造方法以及get和set方法略
...

}

ObjectDemo01测试类

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public class ObjectDemo01 {

public static void main(String[] args) {

// 创建学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用toString方法获取s1对象的字符串表现形式
String result1 = s1.toString();

// 输出结果
System.out.println("s1对象的字符串表现形式为:" + result1);

}

}

运行程序进行测试,控制台输出结果如下所示:

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s1对象的字符串表现形式为:com.itheima.api.system.demo04.Student@3f3afe78

为什么控制台输出的结果为:com.itheima.api.system.demo04.Student@3f3afe78; 此时我们可以查看一下Object类中toString方法的源码,如下所示:

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public String toString() {		// Object类中toString方法的源码定义
return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

其中getClass().getName()对应的结果就是:com.itheima.api.system.demo04.Student;Integer.toHexString(hashCode())对应的结果就是3f3afe78。

我们常常将”com.itheima.api.system.demo04.Student@3f3afe78”这一部分称之为对象的内存地址值。但是一般情况下获取对象的内存地址值没有太大的意义。获取对象的成员变量的字符串拼接形式才

算有意义,怎么实现呢?此时我们就需要在Student类中重写Object的toString方法。我们可以通过idea开发工具进行实现,具体步骤如下所示:

  1. 在空白处使用快捷键:alt + insert。此时会弹出如下的对话框

1576055135105

  1. 选择toString,此时会弹出如下的对话框

1576055198877

同时选择name和age属性,点击OK。此时就会完成toString方法的重写,代码如下所示:

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@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age='" + age + '\'' +
'}';
}

这段代码就是把Student类中的成员变量进行了字符串的拼接。重写完毕以后,再次运行程序,控制台输出结果如下所示:

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s1对象的字符串表现形式为:Student{name='itheima', age='14'}

此时我们就可以清楚的查看Student的成员变量值,因此重写toString方法的意义就是以良好的格式,更方便的展示对象中的属性值

我们再来查看一下如下代码的输出:

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// 创建学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 直接输出对象s1
System.out.println(s1);

运行程序进行测试,控制台输出结果如下所示:

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Student{name='itheima', age='14'}

我们可以看到和刚才的输出结果是一致的。那么此时也就证明直接输出一个对象,那么会默认调用对象的toString方法,因此如上代码的等同于如下代码:

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// 创建学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用s1的toString方法,把结果进行输出
System.out.println(s1.toString());

因此后期为了方便进行测试,我们常常是通过输出语句直接输出一个对象的名称。

小结:

  1. 在通过输出语句输出一个对象时,默认调用的就是toString()方法
  2. 输出地址值一般没有意义,我们可以通过重写toString方法去输出对应的成员变量信息(快捷键:atl + insert , 空白处 右键 -> Generate -> 选择toString)
  3. toString方法的作用:以良好的格式,更方便的展示对象中的属性值
  4. 一般情况下Jdk所提供的类都会重写Object类中的toString方法

案例2:演示equals方法

实现步骤:

  1. 在测试类(ObjectDemo02)的main方法中,创建两个学生对象,然后比较两个对象是否相同

代码如下所示:

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public class ObjectDemo02 {

public static void main(String[] args) {

// 创建两个学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;
Student s2 = new Student("itheima" , "14") ;

// 比较两个对象是否相等
System.out.println(s1 == s2);

}

}

运行程序进行测试,控制台的输出结果如下所示:

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false

因为”==”号比较的是对象的地址值,而我们通过new关键字创建了两个对象,它们的地址值是不相同的。因此比较结果就是false。

我们尝试调用Object类中的equals方法进行比较,代码如下所示:

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// 调用equals方法比较两个对象是否相等
boolean result = s1.equals(s2);

// 输出结果
System.out.println(result);

运行程序进行测试,控制台的输出结果为:

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false

为什么结果还是false呢?我们可以查看一下Object类中equals方法的源码,如下所示:

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public boolean equals(Object obj) {		// Object类中的equals方法的源码
return (this == obj);
}

通过源码我们可以发现默认情况下equals方法比较的也是对象的地址值。比较内存地址值一般情况下是没有意义的,我们希望比较的是对象的属性,如果两个对象的属性相同,我们认为就是同一个对象;

那么要比较对象的属性,我们就需要在Student类中重写Object类中的equals方法。equals方法的重写,我们也可以使用idea开发工具完成,具体的操作如下所示:

  1. 在空白处使用快捷键:alt + insert。此时会弹出如下的对话框

1576056718392

  1. 选择equals() and hashCode()方法,此时会弹出如下的对话框

1576057779458

点击next,会弹出如下对话框:

1576057813175

选择neme和age属性点击next,此时就会弹出如下对话框:

1576057892814

取消name和age属性(因为此时选择的是在生成hashCode方法时所涉及到的属性,关于hashCode方法后期再做重点介绍),点击Finish完成生成操作。生成的equals方法和hashCode方法如下:

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@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Student student = (Student) o;
return Objects.equals(name, student.name) && Objects.equals(age, student.age); // 比较的是对象的name属性值和age属性值
}

@Override
public int hashCode() {
return 0;
}

hashCode方法我们暂时使用不到,可以将hashCode方法删除。重写完毕以后运行程序进行测试,控制台输出结果如下所示:

1
true

此时equals方法比较的是对象的成员变量值,而s1和s2两个对象的成员变量值都是相同的。因此比较完毕以后的结果就是true。

小结:

  1. 默认情况下equals方法比较的是对象的地址值
  2. 比较对象的地址值是没有意义的,因此一般情况下我们都会重写Object类中的equals方法

案例2:对象克隆

​ 把A对象的属性值完全拷贝给B对象,也叫对象拷贝,对象复制

对象克隆的分类:

深克隆和浅克隆

浅克隆:

​ 不管对象内部的属性是基本数据类型还是引用数据类型,都完全拷贝过来

​ 基本数据类型拷贝过来的是具体的数据,引用数据类型拷贝过来的是地址值。

​ Object类默认的是浅克隆

浅克隆

深克隆:

​ 基本数据类型拷贝过来,字符串复用,引用数据类型会重新创建新的

深克隆

代码实现:

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package com.itheima.a04objectdemo;

public class ObjectDemo4 {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
// protected object clone(int a) 对象克隆

//1.先创建一个对象
int[] data = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 0};
User u1 = new User(1, "zhangsan", "1234qwer", "girl11", data);

//2.克隆对象
//细节:
//方法在底层会帮我们创建一个对象,并把原对象中的数据拷贝过去。
//书写细节:
//1.重写Object中的clone方法
//2.让javabean类实现Cloneable接口
//3.创建原对象并调用clone就可以了
//User u2 =(User)u1.clone();

//验证一件事情:Object中的克隆是浅克隆
//想要进行深克隆,就需要重写clone方法并修改里面的方法体
//int[] arr = u1.getData();
//arr[0] = 100;

//System.out.println(u1);
//System.out.println(u2);


//以后一般会用第三方工具进行克隆
//1.第三方写的代码导入到项目中
//2.编写代码
//Gson gson =new Gson();
//把对象变成一个字符串
//String s=gson.toJson(u1);
//再把字符串变回对象就可以了
//User user =gson.fromJson(s, User.class);

//int[] arr=u1.getData();
//arr[0] = 100;

//打印对象
//System.out.println(user);

}
}

package com.itheima.a04objectdemo;

import java.util.StringJoiner;



//Cloneable
//如果一个接口里面没有抽象方法
//表示当前的接口是一个标记性接口
//现在Cloneable表示一旦实现了,那么当前类的对象就可以被克降
//如果没有实现,当前类的对象就不能克隆
public class User implements Cloneable {
private int id;
private String username;
private String password;
private String path;
private int[] data;




public User() {
}

public User(int id, String username, String password, String path, int[] data) {
this.id = id;
this.username = username;
this.password = password;
this.path = path;
this.data = data;
}

/**
* 获取
*
* @return id
*/
public int getId() {
return id;
}

/**
* 设置
*
* @param id
*/
public void setId(int id) {
this.id = id;
}

/**
* 获取
*
* @return username
*/
public String getUsername() {
return username;
}

/**
* 设置
*
* @param username
*/
public void setUsername(String username) {
this.username = username;
}

/**
* 获取
*
* @return password
*/
public String getPassword() {
return password;
}

/**
* 设置
*
* @param password
*/
public void setPassword(String password) {
this.password = password;
}

/**
* 获取
*
* @return path
*/
public String getPath() {
return path;
}

/**
* 设置
*
* @param path
*/
public void setPath(String path) {
this.path = path;
}

/**
* 获取
*
* @return data
*/
public int[] getData() {
return data;
}

/**
* 设置
*
* @param data
*/
public void setData(int[] data) {
this.data = data;
}

public String toString() {
return "角色编号为:" + id + ",用户名为:" + username + "密码为:" + password + ", 游戏图片为:" + path + ", 进度:" + arrToString();
}


public String arrToString() {
StringJoiner sj = new StringJoiner(", ", "[", "]");

for (int i = 0; i < data.length; i++) {
sj.add(data[i] + "");
}
return sj.toString();
}

@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
//调用父类中的clone方法
//相当于让Java帮我们克隆一个对象,并把克隆之后的对象返回出去。

//先把被克隆对象中的数组获取出来
int[] data = this.data;
//创建新的数组
int[] newData =new int[data.length];
//拷贝数组中的数据
for (int i = 0; i < data.length; i++) {
newData[i] = data[i];
}
//调用父类中的方法克隆对象
User u=(User)super.clone();
//因为父类中的克隆方法是浅克隆,替换克隆出来对象中的数组地址值
u.data =newData;
return u;
}
}

5 Objects类

5.1 概述

tips:了解内容

查看API文档,我们可以看到API文档中关于Objects类的定义如下:

1576058492444

Objects类所在包是在java.util包下,因此在使用的时候需要进行导包。并且Objects类是被final修饰的,因此该类不能被继承。

Objects类提供了一些对象常见操作的方法。比如判断对象是否相等,判断对象是否为null等等。

接下来我们来查看一下API文档,看一下Objects类中的成员,如下所示:

1576058659628

我们可以发现Objects类中无无参构造方法,因此我们不能使用new关键字去创建Objects的对象。同时我们可以发现Objects类中所提供的方法都是静态的。因此我们可以通过类名直接去调用这些方法。

5.2 常见方法

tips:重点讲解内容

常见方法介绍

我们要重点学习的Objects类中的常见方法如下所示:

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public static String toString(Object o) 					// 获取对象的字符串表现形式
public static boolean equals(Object a, Object b) // 比较两个对象是否相等
public static boolean isNull(Object obj) // 判断对象是否为null
public static boolean nonNull(Object obj) // 判断对象是否不为null

我们要了解的Objects类中的常见方法如下所示:

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public static <T> T requireNonNull(T obj)					// 检查对象是否不为null,如果为null直接抛出异常;如果不是null返回该对象;
public static <T> T requireNonNullElse(T obj, T defaultObj) // 检查对象是否不为null,如果不为null,返回该对象;如果为null返回defaultObj值
public static <T> T requireNonNullElseGet(T obj, Supplier<? extends T> supplier) // 检查对象是否不为null,如果不为null,返回该对象;如果 // 为null,返回由Supplier所提供的值

上述方法中的T可以理解为是Object类型。

案例演示

接下来我们就来通过一些案例演示一下Objects类中的这些方法特点。

案例1:演示重点学习方法

实现步骤:

  1. 创建一个学生类,提供两个成员变量(name , age);并且提供对应的无参构造方法和有参构造方法以及get/set方法,并且重写toString方法和equals方法
  2. 创建一个测试类(ObjectsDemo01), 在该类中编写测试代码

如下所示:

Student类

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public class Student {

private String name ; // 姓名
private String age ; // 年龄

// 其他代码略
...

}

ObjectsDemo01测试类

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public class ObjectsDemo01 {

public static void main(String[] args) {

// 调用方法
method_04() ;

}

// 测试nonNull方法
public static void method_04() {

// 创建一个学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用Objects类中的nonNull方法
boolean result = Objects.nonNull(s1);

// 输出结果
System.out.println(result);

}

// 测试isNull方法
public static void method_03() {

// 创建一个学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用Objects类中的isNull方法
boolean result = Objects.isNull(s1);

// 输出结果
System.out.println(result);

}

// 测试equals方法
public static void method_02() {

// 创建两个学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;
Student s2 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用Objects类中的equals方法,比较两个对象是否相等
boolean result = Objects.equals(s1, s2); // 如果Student没有重写Object类中的equals方法,此处比较的还是对象的地址值

// 输出结果
System.out.println(result);

}

// 测试toString方法
public static void method_01() {

// 创建一个学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用Objects中的toString方法,获取s1对象的字符串表现形式
String result = Objects.toString(s1); // 如果Student没有重写Object类中的toString方法,此处还是返回的对象的地址值

// 输出结果
System.out.println(result);

}

}

案例2:演示需要了解的方法

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public class ObjectsDemo02 {

public static void main(String[] args) {

// 调用方法
method_03();

}

// 演示requireNonNullElseGet
public static void method_03() {

// 创建一个学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用Objects对象的requireNonNullElseGet方法,该方法的第二个参数是Supplier类型的,查看源码我们发现Supplier是一个函数式接口,
// 那么我们就可以为其传递一个Lambda表达式,而在Supplier接口中所定义的方法是无参有返回值的方法,因此具体调用所传入的Lambda表达式如下所示
Student student = Objects.requireNonNullElseGet(s1, () -> {
return new Student("itcast", "14");
});

// 输出
System.out.println(student);

}

// 演示requireNonNullElse
public static void method_02() {

// 创建一个学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用Objects对象的requireNonNullElse方法
Student student = Objects.requireNonNullElse(s1, new Student("itcast", "14"));

// 输出
System.out.println(student);

}

// 演示requireNonNull
public static void method_01() {

// 创建一个学生对象
Student s1 = new Student("itheima" , "14") ;

// 调用Objects对象的requireNonNull方法
Student student = Objects.requireNonNull(s1);

// 输出
System.out.println(student);

}

}

注:了解性的方法可以可以作为扩展视频进行下发。

6 BigInteger类

6.1 引入

​ 平时在存储整数的时候,Java中默认是int类型,int类型有取值范围:-2147483648 ~ 2147483647。如果数字过大,我们可以使用long类型,但是如果long类型也表示不下怎么办呢?

​ 就需要用到BigInteger,可以理解为:大的整数。

​ 有多大呢?理论上最大到42亿的21亿次方

​ 基本上在内存撑爆之前,都无法达到这个上限。

6.2 概述

查看API文档,我们可以看到API文档中关于BigInteger类的定义如下:

Snipaste_2022-09-04_21-36-01

BigInteger所在包是在java.math包下,因此在使用的时候就需要进行导包。我们可以使用BigInteger类进行大整数的计算

6.3 常见方法

构造方法

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public BigInteger(int num, Random rnd) 		//获取随机大整数,范围:[0 ~ 2的num次方-1]
public BigInteger(String val) //获取指定的大整数
public BigInteger(String val, int radix) //获取指定进制的大整数

下面这个不是构造,而是一个静态方法获取BigInteger对象
public static BigInteger valueOf(long val) //静态方法获取BigInteger的对象,内部有优化

构造方法小结:

  • 如果BigInteger表示的数字没有超出long的范围,可以用静态方法获取。
  • 如果BigInteger表示的超出long的范围,可以用构造方法获取。
  • 对象一旦创建,BigInteger内部记录的值不能发生改变。
  • 只要进行计算都会产生一个新的BigInteger对象

常见成员方法

BigDecimal类中使用最多的还是提供的进行四则运算的方法,如下:

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public BigInteger add(BigInteger val)					//加法
public BigInteger subtract(BigInteger val) //减法
public BigInteger multiply(BigInteger val) //乘法
public BigInteger divide(BigInteger val) //除法
public BigInteger[] divideAndRemainder(BigInteger val) //除法,获取商和余数
public boolean equals(Object x) //比较是否相同
public BigInteger pow(int exponent) //次幂、次方
public BigInteger max/min(BigInteger val) //返回较大值/较小值
public int intValue(BigInteger val) //转为int类型整数,超出范围数据有误

代码实现:

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package com.itheima.a06bigintegerdemo;

import java.math.BigInteger;

public class BigIntegerDemo1 {
public static void main(String[] args) {
/*
public BigInteger(int num, Random rnd) 获取随机大整数,范围:[0~ 2的num次方-11
public BigInteger(String val) 获取指定的大整数
public BigInteger(String val, int radix) 获取指定进制的大整数

public static BigInteger valueOf(long val) 静态方法获取BigInteger的对象,内部有优化

细节:
对象一旦创建里面的数据不能发生改变。
*/


//1.获取一个随机的大整数
/* Random r=new Random();
for (int i = e; i < 100; i++) {
BigInteger bd1 = new BigInteger(4,r);
System.out.println(bd1);//[@ ~ 15]}
}
*/

//2.获取一个指定的大整数,可以超出long的取值范围
//细节:字符串中必须是整数,否则会报错
/* BigInteger bd2 = new BigInteger("1.1");
System.out.println(bd2);
*/

/*
BigInteger bd3 = new BigInteger("abc");
System.out.println(bd3);
*/

//3.获取指定进制的大整数
//细节:
//1.字符串中的数字必须是整数
//2.字符串中的数字必须要跟进制吻合。
//比如二进制中,那么只能写日和1,写其他的就报错。
BigInteger bd4 = new BigInteger("123", 2);
System.out.println(bd4);

//4.静态方法获取BigInteger的对象,内部有优化
//细节:
//1.能表示范围比较小,只能在long的取值范围之内,如果超出long的范围就不行了。
//2.在内部对常用的数字: -16 ~ 16 进行了优化。
// 提前把-16~16 先创建好BigInteger的对象,如果多次获取不会重新创建新的。
BigInteger bd5 = BigInteger.valueOf(16);
BigInteger bd6 = BigInteger.valueOf(16);
System.out.println(bd5 == bd6);//true


BigInteger bd7 = BigInteger.valueOf(17);
BigInteger bd8 = BigInteger.valueOf(17);
System.out.println(bd7 == bd8);//false


//5.对象一旦创建内部的数据不能发生改变
BigInteger bd9 =BigInteger.valueOf(1);
BigInteger bd10 =BigInteger.valueOf(2);
//此时,不会修改参与计算的BigInteger对象中的借,而是产生了一个新的BigInteger对象记录
BigInteger result=bd9.add(bd10);
System.out.println(result);//3

}
}

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package com.itheima.a06bigintegerdemo;

import java.math.BigInteger;

public class BigIntegerDemo2 {
public static void main(String[] args) {
/*
public BigInteger add(BigInteger val) 加法
public BigInteger subtract(BigInteger val) 减法
public BigInteger multiply(BigInteger val) 乘法
public BigInteger divide(BigInteger val) 除法,获取商
public BigInteger[] divideAndRemainder(BigInteger val) 除法,获取商和余数
public boolean equals(Object x) 比较是否相同
public BigInteger pow(int exponent) 次幂
public BigInteger max/min(BigInteger val) 返回较大值/较小值
public int intValue(BigInteger val) 转为int类型整数,超出范围数据有误
*/

//1.创建两个BigInteger对象
BigInteger bd1 = BigInteger.valueOf(10);
BigInteger bd2 = BigInteger.valueOf(5);

//2.加法
BigInteger bd3 = bd1.add(bd2);
System.out.println(bd3);

//3.除法,获取商和余数
BigInteger[] arr = bd1.divideAndRemainder(bd2);
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);

//4.比较是否相同
boolean result = bd1.equals(bd2);
System.out.println(result);

//5.次幂
BigInteger bd4 = bd1.pow(2);
System.out.println(bd4);

//6.max
BigInteger bd5 = bd1.max(bd2);


//7.转为int类型整数,超出范围数据有误
/* BigInteger bd6 = BigInteger.valueOf(2147483647L);
int i = bd6.intValue();
System.out.println(i);
*/

BigInteger bd6 = BigInteger.valueOf(200);
double v = bd6.doubleValue();
System.out.println(v);//200.0
}
}

6.4 底层存储方式:

对于计算机而言,其实是没有数据类型的概念的,都是0101010101,数据类型是编程语言自己规定的,所以在实际存储的时候,先把具体的数字变成二进制,每32个bit为一组,存储在数组中。

数组中最多能存储元素个数:21亿多

数组中每一位能表示的数字:42亿多

理论上,BigInteger能表示的最大数字为:42亿的21亿次方。

但是还没到这个数字,电脑的内存就会撑爆,所以一般认为BigInteger是无限的。

存储方式如图所示:

bigInteger的底层原理

7 BigDecimal类

7.1 引入

首先我们来分析一下如下程序的执行结果:

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public class BigDecimalDemo01 {

public static void main(String[] args) {
System.out.println(0.09 + 0.01);
}

}

这段代码比较简单,就是计算0.09和0.01之和,并且将其结果在控制台进行输出。那么按照我们的想法在控制台输出的结果应该为0.1。那么实际的运行结果是什么呢?我们来运行一下程序,控制台的输出

结果如下所示:

1
0.09999999999999999

这样的结果其实就是一个丢失精度的结果。为什么会产生精度丢失呢?

在使用float或者double类型的数据在进行数学运算的时候,很有可能会产生精度丢失问题。我们都知道计算机底层在进行运算的时候,使用的都是二进制数据; 当我们在程序中写了一个十进制数据 ,在

进行运算的时候,计算机会将这个十进制数据转换成二进制数据,然后再进行运算,计算完毕以后计算机会把运算的结果再转换成十进制数据给我们展示; 如果我们使用的是整数类型的数据进行计算,那

么在把十进制数据转换成二进制数据的时候不会存在精度问题; 如果我们的数据是一个浮点类型的数据,有的时候计算机并不会将这个数据完全转换成一个二进制数据,而是将这个将其转换成一个无限的

趋近于这个十进数的二进制数据; 这样使用一个不太准确的数据进行运算的时候, 最终就会造成精度丢失;为了提高精度,Java就给我们提供了BigDecimal供我们进行数据运算。

7.2 概述

查看API文档,我们可以看到API文档中关于BigDecimal类的定义如下:

1576132679789

BigDecimal所在包是在java.math包下,因此在使用的时候就需要进行导包。我们可以使用BigDecimal类进行更加精准的数据计算。

7.3 常见方法

构造方法

要用BigDecimal类,那么就需要首先学习一下如何去创建BigDecimal的对象。通过查看API文档,我们可以发现Jdk中针对BigDecimal类提供了很多的构造方法,但是最常用的构造方法是:

1576134383441

了解完常见的构造方法以后,我们接下来就重点介绍一下常见的成员方法。

常见成员方法

BigDecimal类中使用最多的还是提供的进行四则运算的方法,如下:

1
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public BigDecimal add(BigDecimal value)				// 加法运算
public BigDecimal subtract(BigDecimal value) // 减法运算
public BigDecimal multiply(BigDecimal value) // 乘法运算
public BigDecimal divide(BigDecimal value) // 触发运算

接下来我们就来通过一些案例演示一下这些成员方法的使用。

案例1:演示基本的四则运算

代码如下所示:

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public class BigDecimalDemo01 {

public static void main(String[] args) {

// 创建两个BigDecimal对象
BigDecimal b1 = new BigDecimal("0.3") ;
BigDecimal b2 = new BigDecimal("4") ;

// 调用方法进行b1和b2的四则运算,并将其运算结果在控制台进行输出
System.out.println(b1.add(b2)); // 进行加法运算
System.out.println(b1.subtract(b2)); // 进行减法运算
System.out.println(b1.multiply(b2)); // 进行乘法运算
System.out.println(b1.divide(b2)); // 进行除法运算

}

}

运行程序进行测试,控制台输出结果如下:

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4.3
-3.7
1.2
0.075

此时我们可以看到使用BigDecimal类来完成浮点数的计算不会存在损失精度的问题。

案例2:演示除法的特殊情况

如果使用BigDecimal类型的数据进行除法运算的时候,得到的结果是一个无限循环小数,那么就会报错:ArithmeticException。 如下代码所示:

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public class BigDecimalDemo02 {

public static void main(String[] args) {

// 创建两个BigDecimal对象
BigDecimal b1 = new BigDecimal("1") ;
BigDecimal b2 = new BigDecimal("3") ;

// 调用方法进行b1和b2的除法运算,并且将计算结果在控制台进行输出
System.out.println(b1.divide(b2));

}

}

运行程序进行测试,控制台输出结果如下所示:

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Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: Non-terminating decimal expansion; no exact representable decimal result.
at java.base/java.math.BigDecimal.divide(BigDecimal.java:1716)
at com.itheima.api.bigdecimal.demo02.BigDecimalDemo02.main(BigDecimalDemo02.java:14)

针对这个问题怎么解决,此时我们就需要使用到BigDecimal类中另外一个divide方法,如下所示:

1
BigDecimal divide(BigDecimal divisor, int scale, int roundingMode)

上述divide方法参数说明:

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divisor:			除数对应的BigDecimal对象;
scale: 精确的位数;
roundingMode: 取舍模式;
取舍模式被封装到了RoundingMode这个枚举类中(关于枚举我们后期再做重点讲解),在这个枚举类中定义了很多种取舍方式。最常见的取舍方式有如下几个:
UP(直接进1) , FLOOR(直接删除) , HALF_UP(4舍五入),我们可以通过如下格式直接访问这些取舍模式:枚举类名.变量名

接下来我们就来演示一下这些取舍模式,代码如下所示:

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public class BigDecimalDemo02 {

public static void main(String[] args) {

// 调用方法
method_03() ;

}

// 演示取舍模式HALF_UP
public static void method_03() {

// 创建两个BigDecimal对象
BigDecimal b1 = new BigDecimal("0.3") ;
BigDecimal b2 = new BigDecimal("4") ;

// 调用方法进行b1和b2的除法运算,并且将计算结果在控制台进行输出
System.out.println(b1.divide(b2 , 2 , RoundingMode.HALF_UP));

}

// 演示取舍模式FLOOR
public static void method_02() {

// 创建两个BigDecimal对象
BigDecimal b1 = new BigDecimal("1") ;
BigDecimal b2 = new BigDecimal("3") ;

// 调用方法进行b1和b2的除法运算,并且将计算结果在控制台进行输出
System.out.println(b1.divide(b2 , 2 , RoundingMode.FLOOR));

}

// 演示取舍模式UP
public static void method_01() {

// 创建两个BigDecimal对象
BigDecimal b1 = new BigDecimal("1") ;
BigDecimal b2 = new BigDecimal("3") ;

// 调用方法进行b1和b2的除法运算,并且将计算结果在控制台进行输出
System.out.println(b1.divide(b2 , 2 , RoundingMode.UP));

}

}

小结:后期在进行两个数的除法运算的时候,我们常常使用的是可以设置取舍模式的divide方法。

7.4 底层存储方式:

把数据看成字符串,遍历得到里面的每一个字符,把这些字符在ASCII码表上的值,都存储到数组中。

bigdecimal存储原理

19.正则表达式

1.1 正则表达式的概念及演示

  • 在Java中,我们经常需要验证一些字符串,例如:年龄必须是2位的数字、用户名必须是8位长度而且只能包含大小写字母、数字等。正则表达式就是用来验证各种字符串的规则。它内部描述了一些规则,我们可以验证用户输入的字符串是否匹配这个规则。
  • 先看一个不使用正则表达式验证的例子:下面的程序让用户输入一个QQ号码,我们要验证:
    • QQ号码必须是5–15位长度
    • 而且必须全部是数字
    • 而且首位不能为0
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package com.itheima.a08regexdemo;

public class RegexDemo1 {
public static void main(String[] args) {
/* 假如现在要求校验一个qq号码是否正确。
规则:6位及20位之内,日不能在开头,必须全部是数字。
先使用目前所学知识完成校验需求然后体验一下正则表达式检验。
*/

String qq ="1234567890";
System.out.println(checkQQ(qq));

System.out.println(qq.matches("[1-9]\\d{5,19}"));

}

public static boolean checkQQ(String qq) {
//规则:6位及20位之内,日不能在开头,必须全部是数字 。
//核心思想:
//先把异常数据进行过滤
//下面的就是满足要求的数据了。
int len = qq.length();
if (len < 6 || len > 20) {
return false;
}
//0不能在开头
if (qq.startsWith("0")) {
return false;
}
//必须全部是数字
for (int i = 0; i < qq.length(); i++) {
char c = qq.charAt(i);
if (c < '0' | c > '9') {
return false;
}
}
return true;
}
}
  • 使用正则表达式验证:
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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
String qq ="1234567890";
System.out.println(qq.matches("[1-9]\\d{5,19}"));
}
}

我们接下来就重点学习怎样写正则表达式

1.2 正则表达式-字符类

  • 语法示例:
  1. [abc]:代表a或者b,或者c字符中的一个。
  2. [^abc]:代表除a,b,c以外的任何字符。
  3. [a-z]:代表a-z的所有小写字符中的一个。
  4. [A-Z]:代表A-Z的所有大写字符中的一个。
  5. [0-9]:代表0-9之间的某一个数字字符。
  6. [a-zA-Z0-9]:代表a-z或者A-Z或者0-9之间的任意一个字符。
  7. [a-dm-p]:a 到 d 或 m 到 p之间的任意一个字符。
  • 代码示例:
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package com.itheima.a08regexdemo;

public class RegexDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//public boolean matches(String regex):判断是否与正则表达式匹配,匹配返回true
// 只能是a b c
System.out.println("-----------1-------------");
System.out.println("a".matches("[abc]")); // true
System.out.println("z".matches("[abc]")); // false

// 不能出现a b c
System.out.println("-----------2-------------");
System.out.println("a".matches("[^abc]")); // false
System.out.println("z".matches("[^abc]")); // true
System.out.println("zz".matches("[^abc]")); //false
System.out.println("zz".matches("[^abc][^abc]")); //true

// a到zA到Z(包括头尾的范围)
System.out.println("-----------3-------------");
System.out.println("a".matches("[a-zA-z]")); // true
System.out.println("z".matches("[a-zA-z]")); // true
System.out.println("aa".matches("[a-zA-z]"));//false
System.out.println("zz".matches("[a-zA-Z]")); //false
System.out.println("zz".matches("[a-zA-Z][a-zA-Z]")); //true
System.out.println("0".matches("[a-zA-Z]"));//false
System.out.println("0".matches("[a-zA-Z0-9]"));//true


// [a-d[m-p]] a到d,或m到p
System.out.println("-----------4-------------");
System.out.println("a".matches("[a-d[m-p]]"));//true
System.out.println("d".matches("[a-d[m-p]]")); //true
System.out.println("m".matches("[a-d[m-p]]")); //true
System.out.println("p".matches("[a-d[m-p]]")); //true
System.out.println("e".matches("[a-d[m-p]]")); //false
System.out.println("0".matches("[a-d[m-p]]")); //false

// [a-z&&[def]] a-z和def的交集。为:d,e,f
System.out.println("----------5------------");
System.out.println("a".matches("[a-z&[def]]")); //false
System.out.println("d".matches("[a-z&&[def]]")); //true
System.out.println("0".matches("[a-z&&[def]]")); //false

// [a-z&&[^bc]] a-z和非bc的交集。(等同于[ad-z])
System.out.println("-----------6------------_");
System.out.println("a".matches("[a-z&&[^bc]]"));//true
System.out.println("b".matches("[a-z&&[^bc]]")); //false
System.out.println("0".matches("[a-z&&[^bc]]")); //false

// [a-z&&[^m-p]] a到z和除了m到p的交集。(等同于[a-1q-z])
System.out.println("-----------7-------------");
System.out.println("a".matches("[a-z&&[^m-p]]")); //true
System.out.println("m".matches("[a-z&&[^m-p]]")); //false
System.out.println("0".matches("[a-z&&[^m-p]]")); //false

}
}

1.3 正则表达式-逻辑运算符

  • 语法示例:
    1. &&:并且
    2. | :或者
    3. \ :转义字符
  • 代码示例:
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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
String str = "had";

//1.要求字符串是小写辅音字符开头,后跟ad
String regex = "[a-z&&[^aeiou]]ad";
System.out.println("1." + str.matches(regex));

//2.要求字符串是aeiou中的某个字符开头,后跟ad
regex = "[a|e|i|o|u]ad";//这种写法相当于:regex = "[aeiou]ad";
System.out.println("2." + str.matches(regex));
}
}

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package com.itheima.a08regexdemo;

public class RegexDemo3 {
public static void main(String[] args) {
// \ 转义字符 改变后面那个字符原本的含义
//练习:以字符串的形式打印一个双引号
//"在Java中表示字符串的开头或者结尾

//此时\表示转义字符,改变了后面那个双引号原本的含义
//把他变成了一个普普通通的双引号而已。
System.out.println("\"");

// \表示转义字符
//两个\的理解方式:前面的\是一个转义字符,改变了后面\原本的含义,把他变成一个普普通通的\而已。
System.out.println("c:Users\\moon\\IdeaProjects\\basic-code\\myapi\\src\\com\\itheima\\a08regexdemo\\RegexDemo1.java");




}
}

1.4 正则表达式-预定义字符

  • 语法示例:
    1. “.” : 匹配任何字符。
    2. “\d”:任何数字[0-9]的简写;
    3. “\D”:任何非数字[^0-9]的简写;
    4. “\s”: 空白字符:[ \t\n\x0B\f\r] 的简写
    5. “\S”: 非空白字符:[^\s] 的简写
    6. “\w”:单词字符:[a-zA-Z_0-9]的简写
    7. “\W”:非单词字符:[^\w]
  • 代码示例:
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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//.表示任意一个字符
System.out.println("你".matches("..")); //false
System.out.println("你".matches(".")); //true
System.out.println("你a".matches(".."));//true

// \\d 表示任意的一个数字
// \\d只能是任意的一位数字
// 简单来记:两个\表示一个\
System.out.println("a".matches("\\d")); // false
System.out.println("3".matches("\\d")); // true
System.out.println("333".matches("\\d")); // false

//\\w只能是一位单词字符[a-zA-Z_0-9]
System.out.println("z".matches("\\w")); // true
System.out.println("2".matches("\\w")); // true
System.out.println("21".matches("\\w")); // false
System.out.println("你".matches("\\w"));//false

// 非单词字符
System.out.println("你".matches("\\W")); // true
System.out.println("---------------------------------------------");
// 以上正则匹配只能校验单个字符。


// 必须是数字 字母 下划线 至少 6位
System.out.println("2442fsfsf".matches("\\w{6,}"));//true
System.out.println("244f".matches("\\w{6,}"));//false

// 必须是数字和字符 必须是4位
System.out.println("23dF".matches("[a-zA-Z0-9]{4}"));//true
System.out.println("23 F".matches("[a-zA-Z0-9]{4}"));//false
System.out.println("23dF".matches("[\\w&&[^_]]{4}"));//true
System.out.println("23_F".matches("[\\w&&[^_]]{4}"));//false

}
}

1.5 正则表达式-数量词

  • 语法示例:
    1. X? : 0次或1次
    2. X* : 0次到多次
    3. X+ : 1次或多次
    4. X{n} : 恰好n次
    5. X{n,} : 至少n次
    6. X{n,m}: n到m次(n和m都是包含的)
  • 代码示例:
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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
// 必须是数字 字母 下划线 至少 6位
System.out.println("2442fsfsf".matches("\\w{6,}"));//true
System.out.println("244f".matches("\\w{6,}"));//false

// 必须是数字和字符 必须是4位
System.out.println("23dF".matches("[a-zA-Z0-9]{4}"));//true
System.out.println("23 F".matches("[a-zA-Z0-9]{4}"));//false
System.out.println("23dF".matches("[\\w&&[^_]]{4}"));//true
System.out.println("23_F".matches("[\\w&&[^_]]{4}"));//false
}
}

1.6 正则表达式练习1

需求:

​ 请编写正则表达式验证用户输入的手机号码是否满足要求。

​ 请编写正则表达式验证用户输入的邮箱号是否满足要求。

​ 请编写正则表达式验证用户输入的电话号码是否满足要求。

​ 验证手机号码 13112345678 13712345667 13945679027 139456790271

​ 验证座机电话号码 020-2324242 02122442 027-42424 0712-3242434

​ 验证邮箱号码 3232323@qq.com zhangsan@itcast.cnn dlei0009@163.com dlei0009@pci.com.cn

代码示例:

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package com.itheima.a08regexdemo;

public class RegexDemo4 {
public static void main(String[] args) {
/*
需求
请编写正则表达式验证用户输入的手机号码是否满足要求。请编写正则表达式验证用户输入的邮箱号是否满足要求。请编写正则表达式验证用户输入的电话号码是否满足要求。
验证手机号码 13112345678 13712345667 13945679027 139456790271
验证座机电话号码 020-2324242 02122442 027-42424 0712-3242434
验证邮箱号码 3232323@qq.com zhangsan@itcast.cnn dlei0009@163.com dlei0009@pci.com.cn
*/

//心得:
//拿着一个正确的数据,从左到右依次去写。
//13112345678
//分成三部分:
//第一部分:1 表示手机号码只能以1开头
//第二部分:[3-9] 表示手机号码第二位只能是3-9之间的
//第三部分:\\d{9} 表示任意数字可以出现9次,也只能出现9次
String regex1 = "1[3-9]\\d{9}";
System.out.println("13112345678".matches(regex1));//true
System.out.println("13712345667".matches(regex1));//true
System.out.println("13945679027".matches(regex1));//true
System.out.println("139456790271".matches(regex1));//false
System.out.println("-----------------------------------");

//座机电话号码
//020-2324242 02122442 027-42424 0712-3242434
//思路:
//在书写座机号正则的时候需要把正确的数据分为三部分
//一:区号@\\d{2,3}
// 0:表示区号一定是以0开头的
// \\d{2,3}:表示区号从第二位开始可以是任意的数字,可以出现2到3次。
//二:- ?表示次数,日次或一次
//三:号码 号码的第一位也不能以日开头,从第二位开始可以是任意的数字,号码的总长度:5-10位
String regex2 = "0\\d{2,3}-?[1-9]\\d{4,9}";
System.out.println("020-2324242".matches(regex2));
System.out.println("02122442".matches(regex2));
System.out.println("027-42424".matches(regex2));
System.out.println("0712-3242434".matches(regex2));

//邮箱号码
//3232323@qq.com zhangsan@itcast.cnn dlei0009@163.com dlei0009@pci.com.cn
//思路:
//在书写邮箱号码正则的时候需要把正确的数据分为三部分
//第一部分:@的左边 \\w+
// 任意的字母数字下划线,至少出现一次就可以了
//第二部分:@ 只能出现一次
//第三部分:
// 3.1 .的左边[\\w&&[^_]]{2,6}
// 任意的字母加数字,总共出现2-6次(此时不能出现下划线)
// 3.2 . \\.
// 3.3 大写字母,小写字母都可以,只能出现2-3次[a-zA-Z]{2,3}
// 我们可以把3.2和3.3看成一组,这一组可以出现1次或者两次
String regex3 = "\\w+@[\\w&&[^_]]{2,6}(\\.[a-zA-Z]{2,3}){1,2}";
System.out.println("3232323@qq.com".matches(regex3));
System.out.println("zhangsan@itcast.cnn".matches(regex3));
System.out.println("dlei0009@163.com".matches(regex3));
System.out.println("dlei0009@pci.com.cn".matches(regex3));


//24小时的正则表达式
String regex4 = "([01]\\d|2[0-3]):[0-5]\\d:[0-5]\\d";
System.out.println("23:11:11".matches(regex4));

String regex5 = "([01]\\d 2[0-3])(:[0-5]\\d){2}";
System.out.println("23:11:11".matches(regex5));
}
}

1.7 正则表达式练习2

需求
请编写正则表达式验证用户名是否满足要求。要求:大小写字母,数字,下划线一共4-16位
请编写正则表达式验证身份证号码是否满足要求。
简单要求:
18位,前17位任意数字,最后一位可以是数字可以是大写或小写的x
复杂要求:
按照身份证号码的格式严格要求。

​ 身份证号码:
​ 41080119930228457x
​ 510801197609022309
​ 15040119810705387X
​ 130133197204039024
​ 430102197606046442

代码示例:

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public class RegexDemo5 {
public static void main(String[] args) {
/*
正则表达式练习:
需求
请编写正则表达式验证用户名是否满足要求。要求:大小写字母,数字,下划线一共4-16位
请编写正则表达式验证身份证号码是否满足要求。
简单要求:
18位,前17位任意数字,最后一位可以是数字可以是大写或小写的x
复杂要求:
按照身份证号码的格式严格要求。

身份证号码:
41080119930228457x
510801197609022309
15040119810705387X
130133197204039024 I
430102197606046442
*/

//用户名要求:大小写字母,数字,下划线一共4-16位
String regex1 = "\\w{4,16}";
System.out.println("zhangsan".matches(regex1));
System.out.println("lisi".matches(regex1));
System.out.println("wangwu".matches(regex1));
System.out.println("$123".matches(regex1));


//身份证号码的简单校验:
//18位,前17位任意数字,最后一位可以是数字可以是大写或小写的x
String regex2 = "[1-9]\\d{16}(\\d|x|x)";
String regex3 = "[1-9]\\d{16}[\\dXx]";
String regex5 = "[1-9]\\d{16}(\\d(?i)x)";

System.out.println("41080119930228457x".matches(regex3));
System.out.println("510801197609022309".matches(regex3));
System.out.println("15040119810705387X".matches(regex3));
System.out.println("130133197204039024".matches(regex3));
System.out.println("430102197606046442".matches(regex3));


//忽略大小写的书写方式
//在匹配的时候忽略abc的大小写
String regex4 = "a((?i)b)c";
System.out.println("------------------------------");
System.out.println("abc".matches(regex4));//true
System.out.println("ABC".matches(regex4));//false
System.out.println("aBc".matches(regex4));//true


//身份证号码的严格校验
//编写正则的小心得:
//第一步:按照正确的数据进行拆分
//第二步:找每一部分的规律,并编写正则表达式
//第三步:把每一部分的正则拼接在一起,就是最终的结果
//书写的时候:从左到右去书写。

//410801 1993 02 28 457x
//前面6位:省份,市区,派出所等信息,第一位不能是0,后面5位是任意数字 [1-9]\\d{5}
//年的前半段: 18 19 20 (18|19|20)
//年的后半段: 任意数字出现两次 \\d{2}
//月份: 01~ 09 10 11 12 (@[1-9]|1[0-2])
//日期: 01~09 10~19 20~29 30 31 (0[1-9]|[12]\\d|3[01])
//后面四位: 任意数字出现3次 最后一位可以是数字也可以是大写x或者小写x \\d{3}[\\dXx]
String regex6 = "[1-9]\\d{5}(18|19|20)\\d{2}(@[1-9]|1[0-2])(@[1-9]|[12]\\d|3[01])\\d{3}[\\dxXx]";

System.out.println("41080119930228457x".matches(regex6));
System.out.println("510801197609022309".matches(regex6));
System.out.println("15040119810705387X".matches(regex6));
System.out.println("130133197204039024".matches(regex6));
System.out.println("430102197606046442".matches(regex6));


}
}

1.8 本地数据爬取

Pattern:表示正则表达式
Matcher:文本匹配器,作用按照正则表达式的规则去读取字符串,从头开始读取。
在大串中去找符合匹配规则的子串。

代码示例:

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package com.itheima.a08regexdemo;

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class RegexDemo6 {
public static void main(String[] args) {
/* 有如下文本,请按照要求爬取数据。
Java自从95年问世以来,经历了很多版本,目前企业中用的最多的是Java8和Java11,
因为这两个是长期支持版本,下一个长期支持版本是Java17,相信在未来不久Java17也会逐渐登上历史舞台
要求:找出里面所有的JavaXX
*/

String str = "Java自从95年问世以来,经历了很多版本,目前企业中用的最多的是Java8和Java11," +
"因为这两个是长期支持版本,下一个长期支持版本是Java17,相信在未来不久Java17也会逐渐登上历史舞台";


//1.获取正则表达式的对象
Pattern p = Pattern.compile("Java\\d{0,2}");
//2.获取文本匹配器的对象
//拿着m去读取str,找符合p规则的子串
Matcher m = p.matcher(str);

//3.利用循环获取
while (m.find()) {
String s = m.group();
System.out.println(s);
}


}

private static void method1(String str) {
//Pattern:表示正则表达式
//Matcher: 文本匹配器,作用按照正则表达式的规则去读取字符串,从头开始读取。
// 在大串中去找符合匹配规则的子串。

//获取正则表达式的对象
Pattern p = Pattern.compile("Java\\d{0,2}");
//获取文本匹配器的对象
//m:文本匹配器的对象
//str:大串
//p:规则
//m要在str中找符合p规则的小串
Matcher m = p.matcher(str);

//拿着文本匹配器从头开始读取,寻找是否有满足规则的子串
//如果没有,方法返回false
//如果有,返回true。在底层记录子串的起始索引和结束索引+1
// 0,4
boolean b = m.find();

//方法底层会根据find方法记录的索引进行字符串的截取
// substring(起始索引,结束索引);包头不包尾
// (0,4)但是不包含4索引
// 会把截取的小串进行返回。
String s1 = m.group();
System.out.println(s1);


//第二次在调用find的时候,会继续读取后面的内容
//读取到第二个满足要求的子串,方法会继续返回true
//并把第二个子串的起始索引和结束索引+1,进行记录
b = m.find();

//第二次调用group方法的时候,会根据find方法记录的索引再次截取子串
String s2 = m.group();
System.out.println(s2);
}
}

1.9 网络数据爬取(了解)

需求:

​ 把连接:https://m.sengzan.com/jiaoyu/29104.html?ivk sa=1025883i中所有的身份证号码都爬取出来。

代码示例:

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public class RegexDemo7 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/* 扩展需求2:
把连接:https://m.sengzan.com/jiaoyu/29104.html?ivk sa=1025883i
中所有的身份证号码都爬取出来。
*/

//创建一个URL对象
URL url = new URL("https://m.sengzan.com/jiaoyu/29104.html?ivk sa=1025883i");
//连接上这个网址
//细节:保证网络是畅通
URLConnection conn = url.openConnection();//创建一个对象去读取网络中的数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream()));
String line;
//获取正则表达式的对象pattern
String regex = "[1-9]\\d{17}";
Pattern pattern = Pattern.compile(regex);//在读取的时候每次读一整行
while ((line = br.readLine()) != null) {
//拿着文本匹配器的对象matcher按照pattern的规则去读取当前的这一行信息
Matcher matcher = pattern.matcher(line);
while (matcher.find()) {
System.out.println(matcher.group());
}
}
br.close();
}
}

1.10 爬取数据练习

需求:

​ 把下面文本中的座机电话,邮箱,手机号,热线都爬取出来。

来黑马程序员学习Java,手机号:18512516758,18512508907或者联系邮箱:boniu@itcast.cn,座机电话:01036517895,010-98951256邮箱:bozai@itcast.cn,热线电话:400-618-9090 ,400-618-4000,4006184000,4006189090手机号的正则表达式:1[3-9]\d{9}

代码示例:

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package com.itheima.a08regexdemo;

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class RegexDemo8 {
public static void main(String[] args) {
/*
需求:把下面文本中的座机电话,邮箱,手机号,热线都爬取出来。
来黑马程序员学习Java,
手机号:18512516758,18512508907或者联系邮箱:boniu@itcast.cn,
座机电话:01036517895,010-98951256邮箱:bozai@itcast.cn,
热线电话:400-618-9090 ,400-618-4000,4006184000,4006189090

手机号的正则表达式:1[3-9]\d{9}
邮箱的正则表达式:\w+@[\w&&[^_]]{2,6}(\.[a-zA-Z]{2,3}){1,2}座机电话的正则表达式:θ\d{2,3}-?[1-9]\d{4,9}
热线电话的正则表达式:400-?[1-9]\\d{2}-?[1-9]\\d{3}

*/

String s = "来黑马程序员学习Java," +
"电话:18512516758,18512508907" + "或者联系邮箱:boniu@itcast.cn," +
"座机电话:01036517895,010-98951256" + "邮箱:bozai@itcast.cn," +
"热线电话:400-618-9090 ,400-618-4000,4006184000,4006189090";

System.out.println("400-618-9090");

String regex = "(1[3-9]\\d{9})|(\\w+@[\\w&&[^_]]{2,6}(\\.[a-zA-Z]{2,3}){1,2})" +
"|(0\\d{2,3}-?[1-9]\\d{4,9})" +
"(400-?[1-9]\\d{2}-?[1-9]\\d{3})";

//1.获取正则表达式的对象
Pattern p = Pattern.compile(regex);

//2.获取文本匹配器的对象
//利用m去读取s,会按照p的规则找里面的小串
Matcher m = p.matcher(s);
//3.利用循环获取每一个数据 while(m.find()){
String str = m.group();
System.out.println(str);

}
}

1.11 按要求爬取

需求:

​ 有如下文本,按要求爬取数据。

​ Java自从95年问世以来,经历了很多版本,目前企业中用的最多的是Java8和Java11,因为这两个是长期支持版本,下一个长期支持版本是Java17,相信在未来不久Java17也会逐渐登上历史舞台。

需求1:

​ 爬取版本号为8,11.17的Java文本,但是只要Java,不显示版本号。

需求2:

​ 爬取版本号为8,11,17的Java文本。正确爬取结果为:Java8 Java11 Java17 Java17

需求3:

​ 爬取除了版本号为8,11,17的Java文本。
代码示例:

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public class RegexDemo9 {
public static void main(String[] args) {
/*
有如下文本,按要求爬取数据。
Java自从95年问世以来,经历了很多版本,目前企业中用的最多的是Java8和Java11,
因为这两个是长期支持版本,下一个长期支持版本是Java17,相信在未来不久Java17也会逐渐登上历史舞台


需求1:爬取版本号为8,11.17的Java文本,但是只要Java,不显示版本号。
需求2:爬取版本号为8,11,17的Java文本。正确爬取结果为:Java8 Java11 Java17 Java17
需求3:爬取除了版本号为8,11.17的Java文本,
*/
String s = "Java自从95年问世以来,经历了很多版本,目前企业中用的最多的是Java8和Java11," +
"因为这两个是长期支持版本,下一个长期支持版本是Java17,相信在未来不久Java17也会逐渐登上历史舞台";

//1.定义正则表达式
//?理解为前面的数据Java
//=表示在Java后面要跟随的数据
//但是在获取的时候,只获取前半部分
//需求1:
String regex1 = "((?i)Java)(?=8|11|17)";
//需求2:
String regex2 = "((?i)Java)(8|11|17)";
String regex3 = "((?i)Java)(?:8|11|17)";
//需求3:
String regex4 = "((?i)Java)(?!8|11|17)";

Pattern p = Pattern.compile(regex4);
Matcher m = p.matcher(s);
while (m.find()) {
System.out.println(m.group());
}
}
}

1.12 贪婪爬取和非贪婪爬取

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只写+和表示贪婪匹配,如果在+和后面加问号表示非贪婪爬取
+? 非贪婪匹配
*? 非贪婪匹配
贪婪爬取:在爬取数据的时候尽可能的多获取数据
非贪婪爬取:在爬取数据的时候尽可能的少获取数据

举例:
如果获取数据:ab+
贪婪爬取获取结果:abbbbbbbbbbbb
非贪婪爬取获取结果:ab

代码示例:

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public class RegexDemo10 {
public static void main(String[] args) {
/*
只写+和*表示贪婪匹配

+? 非贪婪匹配
*? 非贪婪匹配

贪婪爬取:在爬取数据的时候尽可能的多获取数据
非贪婪爬取:在爬取数据的时候尽可能的少获取数据

ab+:
贪婪爬取:abbbbbbbbbbbb
非贪婪爬取:ab
*/
String s = "Java自从95年问世以来,abbbbbbbbbbbbaaaaaaaaaaaaaaaaaa" +
"经历了很多版木,目前企业中用的最多的是]ava8和]ava11,因为这两个是长期支持版木。" +
"下一个长期支持版本是Java17,相信在未来不久Java17也会逐渐登上历史舞台";

String regex = "ab+";
Pattern p = Pattern.compile(regex);
Matcher m = p.matcher(s);

while (m.find()) {
System.out.println(m.group());
}


}
}

1.13 String的split方法中使用正则表达式

  • String类的split()方法原型:

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    2
    public String[] split(String regex)
    //参数regex表示正则表达式。可以将当前字符串中匹配regex正则表达式的符号作为"分隔符"来切割字符串。
  • 代码示例:

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/*
有一段字符串:小诗诗dqwefqwfqwfwq12312小丹丹dqwefqwfqwfwq12312小惠惠
要求1:把字符串中三个姓名之间的字母替换为vs
要求2:把字符串中的三个姓名切割出来*/

String s = "小诗诗dqwefqwfqwfwq12312小丹丹dqwefqwfqwfwq12312小惠惠";
//细节:
//方法在底层跟之前一样也会创建文本解析器的对象
//然后从头开始去读取字符串中的内容,只要有满足的,那么就切割。
String[] arr = s.split("[\\w&&[^_]]+");
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}

1.14 String类的replaceAll方法中使用正则表达式

  • String类的replaceAll()方法原型:
1
2
public String replaceAll(String regex,String newStr)
//参数regex表示一个正则表达式。可以将当前字符串中匹配regex正则表达式的字符串替换为newStr。
  • 代码示例:
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/*
有一段字符串:小诗诗dqwefqwfqwfwq12312小丹丹dqwefqwfqwfwq12312小惠惠
要求1:把字符串中三个姓名之间的字母替换为vs
要求2:把字符串中的三个姓名切割出来*/

String s = "小诗诗dqwefqwfqwfwq12312小丹丹dqwefqwfqwfwq12312小惠惠";
//细节:
//方法在底层跟之前一样也会创建文本解析器的对象
//然后从头开始去读取字符串中的内容,只要有满足的,那么就用第一个参数去替换。
String result1 = s.replaceAll("[\\w&&[^_]]+", "vs");
System.out.println(result1);

1.15 正则表达式-分组括号( )

细节:如何识别组号?

只看左括号,不看有括号,按照左括号的顺序,从左往右,依次为第一组,第二组,第三组等等

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//需求1:判断一个字符串的开始字符和结束字符是否一致?只考虑一个字符
//举例: a123a b456b 17891 &abc& a123b(false)
// \\组号:表示把第X组的内容再出来用一次
String regex1 = "(.).+\\1";
System.out.println("a123a".matches(regex1));
System.out.println("b456b".matches(regex1));
System.out.println("17891".matches(regex1));
System.out.println("&abc&".matches(regex1));
System.out.println("a123b".matches(regex1));
System.out.println("--------------------------");


//需求2:判断一个字符串的开始部分和结束部分是否一致?可以有多个字符
//举例: abc123abc b456b 123789123 &!@abc&!@ abc123abd(false)
String regex2 = "(.+).+\\1";
System.out.println("abc123abc".matches(regex2));
System.out.println("b456b".matches(regex2));
System.out.println("123789123".matches(regex2));
System.out.println("&!@abc&!@".matches(regex2));
System.out.println("abc123abd".matches(regex2));
System.out.println("---------------------");

//需求3:判断一个字符串的开始部分和结束部分是否一致?开始部分内部每个字符也需要一致
//举例: aaa123aaa bbb456bbb 111789111 &&abc&&
//(.):把首字母看做一组
// \\2:把首字母拿出来再次使用
// *:作用于\\2,表示后面重复的内容出现日次或多次
String regex3 = "((.)\\2*).+\\1";
System.out.println("aaa123aaa".matches(regex3));
System.out.println("bbb456bbb".matches(regex3));
System.out.println("111789111".matches(regex3));
System.out.println("&&abc&&".matches(regex3));
System.out.println("aaa123aab".matches(regex3));

1.16 分组练习

需求:

​ 将字符串:我要学学编编编编程程程程程程。

​ 替换为:我要学编程

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String str = "我要学学编编编编程程程程程程";

//需求:把重复的内容 替换为 单个的
//学学 学
//编编编编 编
//程程程程程程 程
// (.)表示把重复内容的第一个字符看做一组
// \\1表示第一字符再次出现
// + 至少一次
// $1 表示把正则表达式中第一组的内容,再拿出来用
String result = str.replaceAll("(.)\\1+", "$1");
System.out.println(result);

1.17 忽略大小写的写法

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//(?i) :表示忽略后面数据的大小写
//忽略abc的大小写
String regex = "(?i)abc";
//a需要一模一样,忽略bc的大小写
String regex = "a(?i)bc";
//ac需要一模一样,忽略b的大小写
String regex = "a((?i)b)c";

1.18 非捕获分组

非捕获分组:分组之后不需要再用本组数据,仅仅是把数据括起来。

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//身份证号码的简易正则表达式
//非捕获分组:仅仅是把数据括起来
//特点:不占用组号
//这里\\1报错原因:(?:)就是非捕获分组,此时是不占用组号的。


//(?:) (?=) (?!)都是非捕获分组//更多的使用第一个
//String regex1 ="[1-9]\\d{16}(?:\\d|x|x)\\1";
String regex2 ="[1-9]\\d{16}(\\d Xx)\\1";
//^([01]\d|2[0-3]):[0-5]\d:[@-5]\d$

System.out.println("41080119930228457x".matches(regex2));

1.19 正则表达式练习

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手机号码:1[3-9]\\d{9}
座机号码:0\\d{2,3}-?[1-9]\\d{4,9}
邮箱号码:\\w+@[\\w&&[^_]]{2,6}(\\.[a-zA-Z]{2,3}){1,2}
24小时:([01]\\d|2[0-3]):[0-5]\\d:[0-5]\\d
([01]\\d|2[0-3])(:[0-5]\\d){2}
用户名: \\w{4,16}
身份证号码,简单校验:
[1-9]\\d{16}(\\d|X|x)
[1-9]\\d{16}[\\dXx]
[1-9]\\d{16}(\\d(?i)X)
身份证号码,严格校验:
[1-9]\\d{5}(18|19|20)\\d{2}(0[1-9]|1[0-2])(0[1-9|[12])\\d|3[01])\\d{3}[\\dXx]

20【常用API】

第一章 Date类

1.1 Date概述

java.util.Date`类 表示特定的瞬间,精确到毫秒。

继续查阅Date类的描述,发现Date拥有多个构造函数,只是部分已经过时,我们重点看以下两个构造函数

  • public Date():从运行程序的此时此刻到时间原点经历的毫秒值,转换成Date对象,分配Date对象并初始化此对象,以表示分配它的时间(精确到毫秒)。
  • public Date(long date):将指定参数的毫秒值date,转换成Date对象,分配Date对象并初始化此对象,以表示自从标准基准时间(称为“历元(epoch)”,即1970年1月1日00:00:00 GMT)以来的指定毫秒数。

tips: 由于中国处于东八区(GMT+08:00)是比世界协调时间/格林尼治时间(GMT)快8小时的时区,当格林尼治标准时间为0:00时,东八区的标准时间为08:00。

简单来说:使用无参构造,可以自动设置当前系统时间的毫秒时刻;指定long类型的构造参数,可以自定义毫秒时刻。例如:

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import java.util.Date;

public class Demo01Date {
public static void main(String[] args) {
// 创建日期对象,把当前的时间
System.out.println(new Date()); // Tue Jan 16 14:37:35 CST 2020
// 创建日期对象,把当前的毫秒值转成日期对象
System.out.println(new Date(0L)); // Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
}
}

tips:在使用println方法时,会自动调用Date类中的toString方法。Date类对Object类中的toString方法进行了覆盖重写,所以结果为指定格式的字符串。

1.2 Date常用方法

Date类中的多数方法已经过时,常用的方法有:

  • public long getTime() 把日期对象转换成对应的时间毫秒值。
  • public void setTime(long time) 把方法参数给定的毫秒值设置给日期对象

示例代码

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public class DateDemo02 {
public static void main(String[] args) {
//创建日期对象
Date d = new Date();

//public long getTime():获取的是日期对象从1970年1月1日 00:00:00到现在的毫秒值
//System.out.println(d.getTime());
//System.out.println(d.getTime() * 1.0 / 1000 / 60 / 60 / 24 / 365 + "年");

//public void setTime(long time):设置时间,给的是毫秒值
//long time = 1000*60*60;
long time = System.currentTimeMillis();
d.setTime(time);

System.out.println(d);
}
}

小结:Date表示特定的时间瞬间,我们可以使用Date对象对时间进行操作。

第二章 SimpleDateFormat类

java.text.SimpleDateFormat 是日期/时间格式化类,我们通过这个类可以帮我们完成日期和文本之间的转换,也就是可以在Date对象与String对象之间进行来回转换。

  • 格式化:按照指定的格式,把Date对象转换为String对象。
  • 解析:按照指定的格式,把String对象转换为Date对象。

2.1 构造方法

由于DateFormat为抽象类,不能直接使用,所以需要常用的子类java.text.SimpleDateFormat。这个类需要一个模式(格式)来指定格式化或解析的标准。构造方法为:

  • public SimpleDateFormat(String pattern):用给定的模式和默认语言环境的日期格式符号构造SimpleDateFormat。参数pattern是一个字符串,代表日期时间的自定义格式。

2.2 格式规则

常用的格式规则为:

标识字母(区分大小写) 含义
y
M
d
H
m
s

备注:更详细的格式规则,可以参考SimpleDateFormat类的API文档。

2.3 常用方法

DateFormat类的常用方法有:

  • public String format(Date date):将Date对象格式化为字符串。

  • public Date parse(String source):将字符串解析为Date对象。

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    package com.itheima.a01jdk7datedemo;

    import java.text.ParseException;
    import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;

    public class A03_SimpleDateFormatDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws ParseException {
    /*
    public simpleDateFormat() 默认格式
    public simpleDateFormat(String pattern) 指定格式
    public final string format(Date date) 格式化(日期对象 ->字符串)
    public Date parse(string source) 解析(字符串 ->日期对象)
    */

    //1.定义一个字符串表示时间
    String str = "2023-11-11 11:11:11";
    //2.利用空参构造创建simpleDateFormat对象
    // 细节:
    //创建对象的格式要跟字符串的格式完全一致
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    Date date = sdf.parse(str);
    //3.打印结果
    System.out.println(date.getTime());//1699672271000


    }

    private static void method1() {
    //1.利用空参构造创建simpleDateFormat对象,默认格式
    SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat();
    Date d1 = new Date(0L);
    String str1 = sdf1.format(d1);
    System.out.println(str1);//1970/1/1 上午8:00

    //2.利用带参构造创建simpleDateFormat对象,指定格式
    SimpleDateFormat sdf2 = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日HH:mm:ss");
    String str2 = sdf2.format(d1);
    System.out.println(str2);//1970年01月01日 08:00:00

    //课堂练习:yyyy年MM月dd日 时:分:秒 星期
    }
    }

小结:DateFormat可以将Date对象和字符串相互转换。

2.4 练习1(初恋女友的出生日期)

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/*
假设,你初恋的出生年月日为:2000-11-11
请用字符串表示这个数据,并将其转换为:2000年11月11日

创建一个Date对象表示2000年11月11日
创建一个SimpleDateFormat对象,并定义格式为年月日把时间变成:2000年11月11日
*/

//1.可以通过2000-11-11进行解析,解析成一个Date对象
String str = "2000-11-11";
//2.解析
SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
Date date = sdf1.parse(str);
//3.格式化
SimpleDateFormat sdf2 = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日");
String result = sdf2.format(date);
System.out.println(result);

2.5 练习2(秒杀活动)

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/* 需求:
秒杀活动开始时间:2023年11月11日 0:0:0(毫秒值)
秒杀活动结束时间:2023年11月11日 0:10:0(毫秒值)

小贾下单并付款的时间为:2023年11月11日 0:01:0
小皮下单并付款的时间为:2023年11月11日 0:11:0
用代码说明这两位同学有没有参加上秒杀活动?
*/

//1.定义字符串表示三个时间
String startstr = "2023年11月11日 0:0:0";
String endstr = "2023年11月11日 0:10:0";
String orderstr = "2023年11月11日 0:01:00";
//2.解析上面的三个时间,得到Date对象
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日HH:mm:ss");
Date startDate = sdf.parse(startstr);
Date endDate = sdf.parse(endstr);
Date orderDate = sdf.parse(orderstr);

//3.得到三个时间的毫秒值
long startTime = startDate.getTime();
long endTime = endDate.getTime();
long orderTime = orderDate.getTime();

//4.判断
if (orderTime >= startTime && orderTime <= endTime) {
System.out.println("参加秒杀活动成功");
} else {
System.out.println("参加秒杀活动失败");
}

第三章 Calendar类

3.1 概述

  • java.util.Calendar类表示一个“日历类”,可以进行日期运算。它是一个抽象类,不能创建对象,我们可以使用它的子类:java.util.GregorianCalendar类。
  • 有两种方式可以获取GregorianCalendar对象:
    • 直接创建GregorianCalendar对象;
    • 通过Calendar的静态方法getInstance()方法获取GregorianCalendar对象【本次课使用】

3.2 常用方法

方法名 说明
public static Calendar getInstance() 获取一个它的子类GregorianCalendar对象。
public int get(int field) 获取某个字段的值。field参数表示获取哪个字段的值,
可以使用Calender中定义的常量来表示:
Calendar.YEAR : 年
Calendar.MONTH :月
Calendar.DAY_OF_MONTH:月中的日期
Calendar.HOUR:小时
Calendar.MINUTE:分钟
Calendar.SECOND:秒
Calendar.DAY_OF_WEEK:星期
public void set(int field,int value) 设置某个字段的值
public void add(int field,int amount) 为某个字段增加/减少指定的值

3.3 get方法示例

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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//1.获取一个GregorianCalendar对象
Calendar instance = Calendar.getInstance();//获取子类对象

//2.打印子类对象
System.out.println(instance);

//3.获取属性
int year = instance.get(Calendar.YEAR);
int month = instance.get(Calendar.MONTH) + 1;//Calendar的月份值是0-11
int day = instance.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);

int hour = instance.get(Calendar.HOUR);
int minute = instance.get(Calendar.MINUTE);
int second = instance.get(Calendar.SECOND);

int week = instance.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);//返回值范围:1--7,分别表示:"星期日","星期一","星期二",...,"星期六"

System.out.println(year + "年" + month + "月" + day + "日" +
hour + ":" + minute + ":" + second);
System.out.println(getWeek(week));

}

//查表法,查询星期几
public static String getWeek(int w) {//w = 1 --- 7
//做一个表(数组)
String[] weekArray = {"星期日", "星期一", "星期二", "星期三", "星期四", "星期五", "星期六"};
// 索引 [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6]
//查表
return weekArray[w - 1];
}
}

3.4 set方法示例:

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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//设置属性——set(int field,int value):
Calendar c1 = Calendar.getInstance();//获取当前日期

//计算班长出生那天是星期几(假如班长出生日期为:1998年3月18日)
c1.set(Calendar.YEAR, 1998);
c1.set(Calendar.MONTH, 3 - 1);//转换为Calendar内部的月份值
c1.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 18);

int w = c1.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);
System.out.println("班长出生那天是:" + getWeek(w));


}
//查表法,查询星期几
public static String getWeek(int w) {//w = 1 --- 7
//做一个表(数组)
String[] weekArray = {"星期日", "星期一", "星期二", "星期三", "星期四", "星期五", "星期六"};
// 索引 [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6]
//查表
return weekArray[w - 1];
}
}

3.5 add方法示例:

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public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//计算200天以后是哪年哪月哪日,星期几?
Calendar c2 = Calendar.getInstance();//获取当前日期
c2.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, 200);//日期加200

int y = c2.get(Calendar.YEAR);
int m = c2.get(Calendar.MONTH) + 1;//转换为实际的月份
int d = c2.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);

int wk = c2.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);
System.out.println("200天后是:" + y + "年" + m + "月" + d + "日" + getWeek(wk));

}
//查表法,查询星期几
public static String getWeek(int w) {//w = 1 --- 7
//做一个表(数组)
String[] weekArray = {"星期日", "星期一", "星期二", "星期三", "星期四", "星期五", "星期六"};
// 索引 [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6]
//查表
return weekArray[w - 1];
}
}

第四章 JDK8时间相关类

JDK8时间类类名 作用
ZoneId 时区
Instant 时间戳
ZoneDateTime 带时区的时间
DateTimeFormatter 用于时间的格式化和解析
LocalDate 年、月、日
LocalTime 时、分、秒
LocalDateTime 年、月、日、时、分、秒
Duration 时间间隔(秒,纳,秒)
Period 时间间隔(年,月,日)
ChronoUnit 时间间隔(所有单位)

4.1 ZoneId 时区

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/*
static Set<string> getAvailableZoneIds() 获取Java中支持的所有时区
static ZoneId systemDefault() 获取系统默认时区
static Zoneld of(string zoneld) 获取一个指定时区
*/

//1.获取所有的时区名称
Set<String> zoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();
System.out.println(zoneIds.size());//600
System.out.println(zoneIds);// Asia/Shanghai

//2.获取当前系统的默认时区
ZoneId zoneId = ZoneId.systemDefault();
System.out.println(zoneId);//Asia/Shanghai

//3.获取指定的时区
ZoneId zoneId1 = ZoneId.of("Asia/Pontianak");
System.out.println(zoneId1);//Asia/Pontianak

4.2 Instant 时间戳

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/*
static Instant now() 获取当前时间的Instant对象(标准时间)
static Instant ofXxxx(long epochMilli) 根据(秒/毫秒/纳秒)获取Instant对象
ZonedDateTime atZone(ZoneIdzone) 指定时区
boolean isxxx(Instant otherInstant) 判断系列的方法
Instant minusXxx(long millisToSubtract) 减少时间系列的方法
Instant plusXxx(long millisToSubtract) 增加时间系列的方法
*/
//1.获取当前时间的Instant对象(标准时间)
Instant now = Instant.now();
System.out.println(now);

//2.根据(秒/毫秒/纳秒)获取Instant对象
Instant instant1 = Instant.ofEpochMilli(0L);
System.out.println(instant1);//1970-01-01T00:00:00z

Instant instant2 = Instant.ofEpochSecond(1L);
System.out.println(instant2);//1970-01-01T00:00:01Z

Instant instant3 = Instant.ofEpochSecond(1L, 1000000000L);
System.out.println(instant3);//1970-01-01T00:00:027

//3. 指定时区
ZonedDateTime time = Instant.now().atZone(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println(time);


//4.isXxx 判断
Instant instant4=Instant.ofEpochMilli(0L);
Instant instant5 =Instant.ofEpochMilli(1000L);

//5.用于时间的判断
//isBefore:判断调用者代表的时间是否在参数表示时间的前面
boolean result1=instant4.isBefore(instant5);
System.out.println(result1);//true

//isAfter:判断调用者代表的时间是否在参数表示时间的后面
boolean result2 = instant4.isAfter(instant5);
System.out.println(result2);//false

//6.Instant minusXxx(long millisToSubtract) 减少时间系列的方法
Instant instant6 =Instant.ofEpochMilli(3000L);
System.out.println(instant6);//1970-01-01T00:00:03Z

Instant instant7 =instant6.minusSeconds(1);
System.out.println(instant7);//1970-01-01T00:00:02Z

4.3 ZoneDateTime 带时区的时间

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/*
static ZonedDateTime now() 获取当前时间的ZonedDateTime对象
static ZonedDateTime ofXxxx(。。。) 获取指定时间的ZonedDateTime对象
ZonedDateTime withXxx(时间) 修改时间系列的方法
ZonedDateTime minusXxx(时间) 减少时间系列的方法
ZonedDateTime plusXxx(时间) 增加时间系列的方法
*/
//1.获取当前时间对象(带时区)
ZonedDateTime now = ZonedDateTime.now();
System.out.println(now);

//2.获取指定的时间对象(带时区)1/年月日时分秒纳秒方式指定
ZonedDateTime time1 = ZonedDateTime.of(2023, 10, 1,
11, 12, 12, 0, ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println(time1);

//通过Instant + 时区的方式指定获取时间对象
Instant instant = Instant.ofEpochMilli(0L);
ZoneId zoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
ZonedDateTime time2 = ZonedDateTime.ofInstant(instant, zoneId);
System.out.println(time2);


//3.withXxx 修改时间系列的方法
ZonedDateTime time3 = time2.withYear(2000);
System.out.println(time3);

//4. 减少时间
ZonedDateTime time4 = time3.minusYears(1);
System.out.println(time4);

//5.增加时间
ZonedDateTime time5 = time4.plusYears(1);
System.out.println(time5);

4.4DateTimeFormatter 用于时间的格式化和解析

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/*
static DateTimeFormatter ofPattern(格式) 获取格式对象
String format(时间对象) 按照指定方式格式化
*/
//获取时间对象
ZonedDateTime time = Instant.now().atZone(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));

// 解析/格式化器
DateTimeFormatter dtf1=DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm;ss EE a");
// 格式化
System.out.println(dtf1.format(time));

4.5LocalDate 年、月、日

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//1.获取当前时间的日历对象(包含 年月日)
LocalDate nowDate = LocalDate.now();
//System.out.println("今天的日期:" + nowDate);
//2.获取指定的时间的日历对象
LocalDate ldDate = LocalDate.of(2023, 1, 1);
System.out.println("指定日期:" + ldDate);

System.out.println("=============================");

//3.get系列方法获取日历中的每一个属性值//获取年
int year = ldDate.getYear();
System.out.println("year: " + year);
//获取月//方式一:
Month m = ldDate.getMonth();
System.out.println(m);
System.out.println(m.getValue());

//方式二:
int month = ldDate.getMonthValue();
System.out.println("month: " + month);


//获取日
int day = ldDate.getDayOfMonth();
System.out.println("day:" + day);

//获取一年的第几天
int dayofYear = ldDate.getDayOfYear();
System.out.println("dayOfYear:" + dayofYear);

//获取星期
DayOfWeek dayOfWeek = ldDate.getDayOfWeek();
System.out.println(dayOfWeek);
System.out.println(dayOfWeek.getValue());

//is开头的方法表示判断
System.out.println(ldDate.isBefore(ldDate));
System.out.println(ldDate.isAfter(ldDate));

//with开头的方法表示修改,只能修改年月日
LocalDate withLocalDate = ldDate.withYear(2000);
System.out.println(withLocalDate);

//minus开头的方法表示减少,只能减少年月日
LocalDate minusLocalDate = ldDate.minusYears(1);
System.out.println(minusLocalDate);


//plus开头的方法表示增加,只能增加年月日
LocalDate plusLocalDate = ldDate.plusDays(1);
System.out.println(plusLocalDate);

//-------------
// 判断今天是否是你的生日
LocalDate birDate = LocalDate.of(2000, 1, 1);
LocalDate nowDate1 = LocalDate.now();

MonthDay birMd = MonthDay.of(birDate.getMonthValue(), birDate.getDayOfMonth());
MonthDay nowMd = MonthDay.from(nowDate1);

System.out.println("今天是你的生日吗? " + birMd.equals(nowMd));//今天是你的生日吗?

4.6 LocalTime 时、分、秒

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// 获取本地时间的日历对象。(包含 时分秒)
LocalTime nowTime = LocalTime.now();
System.out.println("今天的时间:" + nowTime);

int hour = nowTime.getHour();//时
System.out.println("hour: " + hour);

int minute = nowTime.getMinute();//分
System.out.println("minute: " + minute);

int second = nowTime.getSecond();//秒
System.out.println("second:" + second);

int nano = nowTime.getNano();//纳秒
System.out.println("nano:" + nano);
System.out.println("------------------------------------");
System.out.println(LocalTime.of(8, 20));//时分
System.out.println(LocalTime.of(8, 20, 30));//时分秒
System.out.println(LocalTime.of(8, 20, 30, 150));//时分秒纳秒
LocalTime mTime = LocalTime.of(8, 20, 30, 150);

//is系列的方法
System.out.println(nowTime.isBefore(mTime));
System.out.println(nowTime.isAfter(mTime));

//with系列的方法,只能修改时、分、秒
System.out.println(nowTime.withHour(10));

//plus系列的方法,只能修改时、分、秒
System.out.println(nowTime.plusHours(10));

4.7 LocalDateTime 年、月、日、时、分、秒

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// 当前时间的的日历对象(包含年月日时分秒)
LocalDateTime nowDateTime = LocalDateTime.now();

System.out.println("今天是:" + nowDateTime);//今天是:
System.out.println(nowDateTime.getYear());//年
System.out.println(nowDateTime.getMonthValue());//月
System.out.println(nowDateTime.getDayOfMonth());//日
System.out.println(nowDateTime.getHour());//时
System.out.println(nowDateTime.getMinute());//分
System.out.println(nowDateTime.getSecond());//秒
System.out.println(nowDateTime.getNano());//纳秒
// 日:当年的第几天
System.out.println("dayofYear:" + nowDateTime.getDayOfYear());
//星期
System.out.println(nowDateTime.getDayOfWeek());
System.out.println(nowDateTime.getDayOfWeek().getValue());
//月份
System.out.println(nowDateTime.getMonth());
System.out.println(nowDateTime.getMonth().getValue());

LocalDate ld = nowDateTime.toLocalDate();
System.out.println(ld);

LocalTime lt = nowDateTime.toLocalTime();
System.out.println(lt.getHour());
System.out.println(lt.getMinute());
System.out.println(lt.getSecond());

4.8 Duration 时间间隔(秒,纳,秒)

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// 本地日期时间对象。
LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
System.out.println(today);

// 出生的日期时间对象
LocalDateTime birthDate = LocalDateTime.of(2000, 1, 1, 0, 0, 0);
System.out.println(birthDate);

Duration duration = Duration.between(birthDate, today);//第二个参数减第一个参数
System.out.println("相差的时间间隔对象:" + duration);

System.out.println("============================================");
System.out.println(duration.toDays());//两个时间差的天数
System.out.println(duration.toHours());//两个时间差的小时数
System.out.println(duration.toMinutes());//两个时间差的分钟数
System.out.println(duration.toMillis());//两个时间差的毫秒数
System.out.println(duration.toNanos());//两个时间差的纳秒数

4.9 Period 时间间隔(年,月,日)

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// 当前本地 年月日
LocalDate today = LocalDate.now();
System.out.println(today);

// 生日的 年月日
LocalDate birthDate = LocalDate.of(2000, 1, 1);
System.out.println(birthDate);

Period period = Period.between(birthDate, today);//第二个参数减第一个参数

System.out.println("相差的时间间隔对象:" + period);
System.out.println(period.getYears());
System.out.println(period.getMonths());
System.out.println(period.getDays());

System.out.println(period.toTotalMonths());

4.10 ChronoUnit 时间间隔(所有单位)

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// 当前时间
LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
System.out.println(today);
// 生日时间
LocalDateTime birthDate = LocalDateTime.of(2000, 1, 1,0, 0, 0);
System.out.println(birthDate);

System.out.println("相差的年数:" + ChronoUnit.YEARS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的月数:" + ChronoUnit.MONTHS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的周数:" + ChronoUnit.WEEKS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的天数:" + ChronoUnit.DAYS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的时数:" + ChronoUnit.HOURS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的分数:" + ChronoUnit.MINUTES.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的秒数:" + ChronoUnit.SECONDS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的毫秒数:" + ChronoUnit.MILLIS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的微秒数:" + ChronoUnit.MICROS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的纳秒数:" + ChronoUnit.NANOS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的半天数:" + ChronoUnit.HALF_DAYS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的十年数:" + ChronoUnit.DECADES.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的世纪(百年)数:" + ChronoUnit.CENTURIES.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的千年数:" + ChronoUnit.MILLENNIA.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的纪元数:" + ChronoUnit.ERAS.between(birthDate, today));

第五章 包装类

5.1 概述

Java提供了两个类型系统,基本类型与引用类型,使用基本类型在于效率,然而很多情况,会创建对象使用,因为对象可以做更多的功能,如果想要我们的基本类型像对象一样操作,就可以使用基本类型对应的包装类,如下:

基本类型 对应的包装类(位于java.lang包中)
byte Byte
short Short
int Integer
long Long
float Float
double Double
char Character
boolean Boolean

5.2 Integer类

  • Integer类概述

    包装一个对象中的原始类型 int 的值

  • Integer类构造方法及静态方法

方法名 说明
public Integer(int value) 根据 int 值创建 Integer 对象(过时)
public Integer(String s) 根据 String 值创建 Integer 对象(过时)
public static Integer valueOf(int i) 返回表示指定的 int 值的 Integer 实例
public static Integer valueOf(String s) 返回保存指定String值的 Integer 对象
static string tobinarystring(int i) 得到二进制
static string tooctalstring(int i) 得到八进制
static string toHexstring(int i) 得到十六进制
static int parseInt(string s) 将字符串类型的整数转成int类型的整数
  • 示例代码
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//public Integer(int value):根据 int 值创建 Integer 对象(过时)
Integer i1 = new Integer(100);
System.out.println(i1);

//public Integer(String s):根据 String 值创建 Integer 对象(过时)
Integer i2 = new Integer("100");
//Integer i2 = new Integer("abc"); //NumberFormatException
System.out.println(i2);
System.out.println("--------");

//public static Integer valueOf(int i):返回表示指定的 int 值的 Integer 实例
Integer i3 = Integer.valueOf(100);
System.out.println(i3);

//public static Integer valueOf(String s):返回保存指定String值的Integer对象
Integer i4 = Integer.valueOf("100");
System.out.println(i4);
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/*
public static string tobinarystring(int i) 得到二进制
public static string tooctalstring(int i) 得到八进制
public static string toHexstring(int i) 得到十六进制
public static int parseInt(string s) 将字符串类型的整数转成int类型的整数
*/

//1.把整数转成二进制,十六进制
String str1 = Integer.toBinaryString(100);
System.out.println(str1);//1100100

//2.把整数转成八进制
String str2 = Integer.toOctalString(100);
System.out.println(str2);//144

//3.把整数转成十六进制
String str3 = Integer.toHexString(100);
System.out.println(str3);//64

//4.将字符串类型的整数转成int类型的整数
//强类型语言:每种数据在java中都有各自的数据类型
//在计算的时候,如果不是同一种数据类型,是无法直接计算的。
int i = Integer.parseInt("123");
System.out.println(i);
System.out.println(i + 1);//124
//细节1:
//在类型转换的时候,括号中的参数只能是数字不能是其他,否则代码会报错
//细节2:
//8种包装类当中,除了Character都有对应的parseXxx的方法,进行类型转换
String str = "true";
boolean b = Boolean.parseBoolean(str);
System.out.println(b);

5.3 装箱与拆箱

基本类型与对应的包装类对象之间,来回转换的过程称为”装箱“与”拆箱“:

  • 装箱:从基本类型转换为对应的包装类对象。
  • 拆箱:从包装类对象转换为对应的基本类型。

用Integer与 int为例:(看懂代码即可)

基本数值—->包装对象

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Integer i = new Integer(4);//使用构造函数函数
Integer iii = Integer.valueOf(4);//使用包装类中的valueOf方法

包装对象—->基本数值

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int num = i.intValue();

5.4 自动装箱与自动拆箱

由于我们经常要做基本类型与包装类之间的转换,从Java 5(JDK 1.5)开始,基本类型与包装类的装箱、拆箱动作可以自动完成。例如:

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Integer i = 4;//自动装箱。相当于Integer i = Integer.valueOf(4);
i = i + 5;//等号右边:将i对象转成基本数值(自动拆箱) i.intValue() + 5;
//加法运算完成后,再次装箱,把基本数值转成对象。

5.5 基本类型与字符串之间的转换

基本类型转换为String

  • 转换方式
  • 方式一:直接在数字后加一个空字符串
  • 方式二:通过String类静态方法valueOf()
  • 示例代码
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public class IntegerDemo {
public static void main(String[] args) {
//int --- String
int number = 100;
//方式1
String s1 = number + "";
System.out.println(s1);
//方式2
//public static String valueOf(int i)
String s2 = String.valueOf(number);
System.out.println(s2);
System.out.println("--------");
}
}

String转换成基本类型

除了Character类之外,其他所有包装类都具有parseXxx静态方法可以将字符串参数转换为对应的基本类型:

  • public static byte parseByte(String s):将字符串参数转换为对应的byte基本类型。
  • public static short parseShort(String s):将字符串参数转换为对应的short基本类型。
  • public static int parseInt(String s):将字符串参数转换为对应的int基本类型。
  • public static long parseLong(String s):将字符串参数转换为对应的long基本类型。
  • public static float parseFloat(String s):将字符串参数转换为对应的float基本类型。
  • public static double parseDouble(String s):将字符串参数转换为对应的double基本类型。
  • public static boolean parseBoolean(String s):将字符串参数转换为对应的boolean基本类型。

代码使用(仅以Integer类的静态方法parseXxx为例)如:

  • 转换方式
    • 方式一:先将字符串数字转成Integer,再调用valueOf()方法
    • 方式二:通过Integer静态方法parseInt()进行转换
  • 示例代码
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public class IntegerDemo {
public static void main(String[] args) {
//String --- int
String s = "100";
//方式1:String --- Integer --- int
Integer i = Integer.valueOf(s);
//public int intValue()
int x = i.intValue();
System.out.println(x);
//方式2
//public static int parseInt(String s)
int y = Integer.parseInt(s);
System.out.println(y);
}
}

注意:如果字符串参数的内容无法正确转换为对应的基本类型,则会抛出java.lang.NumberFormatException异常。

5.6 底层原理

建议:获取Integer对象的时候不要自己new,而是采取直接赋值或者静态方法valueOf的方式

因为在实际开发中,-128~127之间的数据,用的比较多。如果每次使用都是new对象,那么太浪费内存了。

所以,提前把这个范围之内的每一个数据都创建好对象,如果要用到了不会创建新的,而是返回已经创建好的对象。

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//1.利用构造方法获取Integer的对象(JDK5以前的方式)
/*Integer i1 = new Integer(1);
Integer i2 = new Integer("1");
System.out.println(i1);
System.out.println(i2);*/

//2.利用静态方法获取Integer的对象(JDK5以前的方式)
Integer i3 = Integer.valueOf(123);
Integer i4 = Integer.valueOf("123");
Integer i5 = Integer.valueOf("123", 8);

System.out.println(i3);
System.out.println(i4);
System.out.println(i5);

//3.这两种方式获取对象的区别(掌握)
//底层原理:
//因为在实际开发中,-128~127之间的数据,用的比较多。
//如果每次使用都是new对象,那么太浪费内存了
//所以,提前把这个范围之内的每一个数据都创建好对象
//如果要用到了不会创建新的,而是返回已经创建好的对象。
Integer i6 = Integer.valueOf(127);
Integer i7 = Integer.valueOf(127);
System.out.println(i6 == i7);//true

Integer i8 = Integer.valueOf(128);
Integer i9 = Integer.valueOf(128);
System.out.println(i8 == i9);//false

//因为看到了new关键字,在Java中,每一次new都是创建了一个新的对象
//所以下面的两个对象都是new出来,地址值不一样。
/*Integer i10 = new Integer(127);
Integer i11 = new Integer(127);
System.out.println(i10 == i11);

Integer i12 = new Integer(128);
Integer i13 = new Integer(128);
System.out.println(i12 == i13);*/

21.常见的七种查找算法:

​ 数据结构是数据存储的方式,算法是数据计算的方式。所以在开发中,算法和数据结构息息相关。今天的讲义中会涉及部分数据结构的专业名词,如果各位铁粉有疑惑,可以先看一下哥们后面录制的数据结构,再回头看算法。

1. 基本查找

​ 也叫做顺序查找

​ 说明:顺序查找适合于存储结构为数组或者链表。

基本思想:顺序查找也称为线形查找,属于无序查找算法。从数据结构线的一端开始,顺序扫描,依次将遍历到的结点与要查找的值相比较,若相等则表示查找成功;若遍历结束仍没有找到相同的,表示查找失败。

示例代码:

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public class A01_BasicSearchDemo1 {
public static void main(String[] args) {
//基本查找/顺序查找
//核心:
//从0索引开始挨个往后查找

//需求:定义一个方法利用基本查找,查询某个元素是否存在
//数据如下:{131, 127, 147, 81, 103, 23, 7, 79}


int[] arr = {131, 127, 147, 81, 103, 23, 7, 79};
int number = 82;
System.out.println(basicSearch(arr, number));

}

//参数:
//一:数组
//二:要查找的元素

//返回值:
//元素是否存在
public static boolean basicSearch(int[] arr, int number){
//利用基本查找来查找number在数组中是否存在
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if(arr[i] == number){
return true;
}
}
return false;
}
}

2. 二分查找

​ 也叫做折半查找

说明:元素必须是有序的,从小到大,或者从大到小都是可以的。

如果是无序的,也可以先进行排序。但是排序之后,会改变原有数据的顺序,查找出来元素位置跟原来的元素可能是不一样的,所以排序之后再查找只能判断当前数据是否在容器当中,返回的索引无实际的意义。

  基本思想:也称为是折半查找,属于有序查找算法。用给定值先与中间结点比较。比较完之后有三种情况:

  • 相等

    说明找到了

  • 要查找的数据比中间节点小

    说明要查找的数字在中间节点左边

  • 要查找的数据比中间节点大

    说明要查找的数字在中间节点右边

代码示例:

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package com.itheima.search;

public class A02_BinarySearchDemo1 {
public static void main(String[] args) {
//二分查找/折半查找
//核心:
//每次排除一半的查找范围

//需求:定义一个方法利用二分查找,查询某个元素在数组中的索引
//数据如下:{7, 23, 79, 81, 103, 127, 131, 147}

int[] arr = {7, 23, 79, 81, 103, 127, 131, 147};
System.out.println(binarySearch(arr, 150));
}

public static int binarySearch(int[] arr, int number){
//1.定义两个变量记录要查找的范围
int min = 0;
int max = arr.length - 1;

//2.利用循环不断的去找要查找的数据
while(true){
if(min > max){
return -1;
}
//3.找到min和max的中间位置
int mid = (min + max) / 2;
//4.拿着mid指向的元素跟要查找的元素进行比较
if(arr[mid] > number){
//4.1 number在mid的左边
//min不变,max = mid - 1;
max = mid - 1;
}else if(arr[mid] < number){
//4.2 number在mid的右边
//max不变,min = mid + 1;
min = mid + 1;
}else{
//4.3 number跟mid指向的元素一样
//找到了
return mid;
}

}
}
}

3. 插值查找

在介绍插值查找之前,先考虑一个问题:

​ 为什么二分查找算法一定要是折半,而不是折四分之一或者折更多呢?

其实就是因为方便,简单,但是如果我能在二分查找的基础上,让中间的mid点,尽可能靠近想要查找的元素,那不就能提高查找的效率了吗?

二分查找中查找点计算如下:

  mid=(low+high)/2, 即mid=low+1/2*(high-low);

我们可以将查找的点改进为如下:

  mid=low+(key-a[low])/(a[high]-a[low])*(high-low),

这样,让mid值的变化更靠近关键字key,这样也就间接地减少了比较次数。

  基本思想:基于二分查找算法,将查找点的选择改进为自适应选择,可以提高查找效率。当然,差值查找也属于有序查找。

细节:对于表长较大,而关键字分布又比较均匀的查找表来说,插值查找算法的平均性能比折半查找要好的多。反之,数组中如果分布非常不均匀,那么插值查找未必是很合适的选择。

代码跟二分查找类似,只要修改一下mid的计算方式即可。

4. 斐波那契查找

在介绍斐波那契查找算法之前,我们先介绍一下很它紧密相连并且大家都熟知的一个概念——黄金分割。

  黄金比例又称黄金分割,是指事物各部分间一定的数学比例关系,即将整体一分为二,较大部分与较小部分之比等于整体与较大部分之比,其比值约为1:0.618或1.618:1。

  0.618被公认为最具有审美意义的比例数字,这个数值的作用不仅仅体现在诸如绘画、雕塑、音乐、建筑等艺术领域,而且在管理、工程设计等方面也有着不可忽视的作用。因此被称为黄金分割。

  在数学中有一个非常有名的数学规律:斐波那契数列:1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89…….

(从第三个数开始,后边每一个数都是前两个数的和)。

然后我们会发现,随着斐波那契数列的递增,前后两个数的比值会越来越接近0.618,利用这个特性,我们就可以将黄金比例运用到查找技术中。

img

基本思想:也是二分查找的一种提升算法,通过运用黄金比例的概念在数列中选择查找点进行查找,提高查找效率。同样地,斐波那契查找也属于一种有序查找算法。

斐波那契查找也是在二分查找的基础上进行了优化,优化中间点mid的计算方式即可

代码示例:

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public class FeiBoSearchDemo {
public static int maxSize = 20;

public static void main(String[] args) {
int[] arr = {1, 8, 10, 89, 1000, 1234};
System.out.println(search(arr, 1234));
}

public static int[] getFeiBo() {
int[] arr = new int[maxSize];
arr[0] = 1;
arr[1] = 1;
for (int i = 2; i < maxSize; i++) {
arr[i] = arr[i - 1] + arr[i - 2];
}
return arr;
}

public static int search(int[] arr, int key) {
int low = 0;
int high = arr.length - 1;
//表示斐波那契数分割数的下标值
int index = 0;
int mid = 0;
//调用斐波那契数列
int[] f = getFeiBo();
//获取斐波那契分割数值的下标
while (high > (f[index] - 1)) {
index++;
}
//因为f[k]值可能大于a的长度,因此需要使用Arrays工具类,构造一个新法数组,并指向temp[],不足的部分会使用0补齐
int[] temp = Arrays.copyOf(arr, f[index]);
//实际需要使用arr数组的最后一个数来填充不足的部分
for (int i = high + 1; i < temp.length; i++) {
temp[i] = arr[high];
}
//使用while循环处理,找到key值
while (low <= high) {
mid = low + f[index - 1] - 1;
if (key < temp[mid]) {//向数组的前面部分进行查找
high = mid - 1;
/*
对k--进行理解
1.全部元素=前面的元素+后面的元素
2.f[k]=k[k-1]+f[k-2]
因为前面有k-1个元素没所以可以继续分为f[k-1]=f[k-2]+f[k-3]
即在f[k-1]的前面继续查找k--
即下次循环,mid=f[k-1-1]-1
*/
index--;
} else if (key > temp[mid]) {//向数组的后面的部分进行查找
low = mid + 1;
index -= 2;
} else {//找到了
//需要确定返回的是哪个下标
if (mid <= high) {
return mid;
} else {
return high;
}
}
}
return -1;
}
}

5. 分块查找

当数据表中的数据元素很多时,可以采用分块查找。

汲取了顺序查找和折半查找各自的优点,既有动态结构,又适于快速查找

分块查找适用于数据较多,但是数据不会发生变化的情况,如果需要一边添加一边查找,建议使用哈希查找

分块查找的过程:

  1. 需要把数据分成N多小块,块与块之间不能有数据重复的交集。
  2. 给每一块创建对象单独存储到数组当中
  3. 查找数据的时候,先在数组查,当前数据属于哪一块
  4. 再到这一块中顺序查找

代码示例:

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package com.itheima.search;

public class A03_BlockSearchDemo {
public static void main(String[] args) {
/*
分块查找
核心思想:
块内无序,块间有序
实现步骤:
1.创建数组blockArr存放每一个块对象的信息
2.先查找blockArr确定要查找的数据属于哪一块
3.再单独遍历这一块数据即可
*/
int[] arr = {16, 5, 9, 12,21, 18,
32, 23, 37, 26, 45, 34,
50, 48, 61, 52, 73, 66};

//创建三个块的对象
Block b1 = new Block(21,0,5);
Block b2 = new Block(45,6,11);
Block b3 = new Block(73,12,17);

//定义数组用来管理三个块的对象(索引表)
Block[] blockArr = {b1,b2,b3};

//定义一个变量用来记录要查找的元素
int number = 37;

//调用方法,传递索引表,数组,要查找的元素
int index = getIndex(blockArr,arr,number);

//打印一下
System.out.println(index);



}

//利用分块查找的原理,查询number的索引
private static int getIndex(Block[] blockArr, int[] arr, int number) {
//1.确定number是在那一块当中
int indexBlock = findIndexBlock(blockArr, number);

if(indexBlock == -1){
//表示number不在数组当中
return -1;
}

//2.获取这一块的起始索引和结束索引 --- 30
// Block b1 = new Block(21,0,5); ---- 0
// Block b2 = new Block(45,6,11); ---- 1
// Block b3 = new Block(73,12,17); ---- 2
int startIndex = blockArr[indexBlock].getStartIndex();
int endIndex = blockArr[indexBlock].getEndIndex();

//3.遍历
for (int i = startIndex; i <= endIndex; i++) {
if(arr[i] == number){
return i;
}
}
return -1;
}


//定义一个方法,用来确定number在哪一块当中
public static int findIndexBlock(Block[] blockArr,int number){ //100


//从0索引开始遍历blockArr,如果number小于max,那么就表示number是在这一块当中的
for (int i = 0; i < blockArr.length; i++) {
if(number <= blockArr[i].getMax()){
return i;
}
}
return -1;
}



}

class Block{
private int max;//最大值
private int startIndex;//起始索引
private int endIndex;//结束索引


public Block() {
}

public Block(int max, int startIndex, int endIndex) {
this.max = max;
this.startIndex = startIndex;
this.endIndex = endIndex;
}

/**
* 获取
* @return max
*/
public int getMax() {
return max;
}

/**
* 设置
* @param max
*/
public void setMax(int max) {
this.max = max;
}

/**
* 获取
* @return startIndex
*/
public int getStartIndex() {
return startIndex;
}

/**
* 设置
* @param startIndex
*/
public void setStartIndex(int startIndex) {
this.startIndex = startIndex;
}

/**
* 获取
* @return endIndex
*/
public int getEndIndex() {
return endIndex;
}

/**
* 设置
* @param endIndex
*/
public void setEndIndex(int endIndex) {
this.endIndex = endIndex;
}

public String toString() {
return "Block{max = " + max + ", startIndex = " + startIndex + ", endIndex = " + endIndex + "}";
}
}

6. 哈希查找

哈希查找是分块查找的进阶版,适用于数据一边添加一边查找的情况。

一般是数组 + 链表的结合体或者是数组+链表 + 红黑树的结合体

在课程中,为了让大家方便理解,所以规定:

  • 数组的0索引处存储1~100
  • 数组的1索引处存储101~200
  • 数组的2索引处存储201~300
  • 以此类推

但是实际上,我们一般不会采取这种方式,因为这种方式容易导致一块区域添加的元素过多,导致效率偏低。

更多的是先计算出当前数据的哈希值,用哈希值跟数组的长度进行计算,计算出应存入的位置,再挂在数组的后面形成链表,如果挂的元素太多而且数组长度过长,我们也会把链表转化为红黑树,进一步提高效率。

具体的过程,大家可以参见B站阿玮讲解课程:从入门到起飞。在集合章节详细讲解了哈希表的数据结构。全程采取动画形式讲解,让大家一目了然。

在此不多做阐述。

Snipaste_2022-09-05_21-36-50

7. 树表查找

本知识点涉及到数据结构:树。

建议先看一下后面阿玮讲解的数据结构,再回头理解。

基本思想:二叉查找树是先对待查找的数据进行生成树,确保树的左分支的值小于右分支的值,然后在就行和每个节点的父节点比较大小,查找最适合的范围。 这个算法的查找效率很高,但是如果使用这种查找方法要首先创建树。

  二叉查找树(BinarySearch Tree,也叫二叉搜索树,或称二叉排序树Binary Sort Tree),具有下列性质的二叉树:

  1)若任意节点左子树上所有的数据,均小于本身;

  2)若任意节点右子树上所有的数据,均大于本身;

  二叉查找树性质:对二叉查找树进行中序遍历,即可得到有序的数列。

​ 不同形态的二叉查找树如下图所示:

20180226113852869

  基于二叉查找树进行优化,进而可以得到其他的树表查找算法,如平衡树、红黑树等高效算法。

具体细节大家可以参见B站阿玮讲解课程:从入门到起飞。在集合章节详细讲解了树数据结构。全程采取动画形式讲解,让大家一目了然。

在此不多做阐述。

​ 不管是二叉查找树,还是平衡二叉树,还是红黑树,查找的性能都比较高

十大排序算法:

1. 冒泡排序

冒泡排序(Bubble Sort)也是一种简单直观的排序算法。

它重复的遍历过要排序的数列,一次比较相邻的两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。

这个算法的名字由来是因为越大的元素会经由交换慢慢”浮”到最后面。

当然,大家可以按照从大到小的方式进行排列。

1.1 算法步骤

  1. 相邻的元素两两比较,大的放右边,小的放左边
  2. 第一轮比较完毕之后,最大值就已经确定,第二轮可以少循环一次,后面以此类推
  3. 如果数组中有n个数据,总共我们只要执行n-1轮的代码就可以

1.2 动图演示

冒泡

1.3 代码示例

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public class A01_BubbleDemo {
public static void main(String[] args) {
/*
冒泡排序:
核心思想:
1,相邻的元素两两比较,大的放右边,小的放左边。
2,第一轮比较完毕之后,最大值就已经确定,第二轮可以少循环一次,后面以此类推。
3,如果数组中有n个数据,总共我们只要执行n-1轮的代码就可以。
*/


//1.定义数组
int[] arr = {2, 4, 5, 3, 1};

//2.利用冒泡排序将数组中的数据变成 1 2 3 4 5

//外循环:表示我要执行多少轮。 如果有n个数据,那么执行n - 1 轮
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
//内循环:每一轮中我如何比较数据并找到当前的最大值
//-1:为了防止索引越界
//-i:提高效率,每一轮执行的次数应该比上一轮少一次。
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
//i 依次表示数组中的每一个索引:0 1 2 3 4
if(arr[j] > arr[j + 1]){
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}

printArr(arr);




}

private static void printArr(int[] arr) {
//3.遍历数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}
}

2. 选择排序

2.1 算法步骤

  1. 从0索引开始,跟后面的元素一一比较
  2. 小的放前面,大的放后面
  3. 第一次循环结束后,最小的数据已经确定
  4. 第二次循环从1索引开始以此类推
  5. 第三轮循环从2索引开始以此类推
  6. 第四轮循环从3索引开始以此类推。

2.2 动图演示

选择排序

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public class A02_SelectionDemo {
public static void main(String[] args) {

/*
选择排序:
1,从0索引开始,跟后面的元素一一比较。
2,小的放前面,大的放后面。
3,第一次循环结束后,最小的数据已经确定。
4,第二次循环从1索引开始以此类推。

*/


//1.定义数组
int[] arr = {2, 4, 5, 3, 1};


//2.利用选择排序让数组变成 1 2 3 4 5
/* //第一轮:
//从0索引开始,跟后面的元素一一比较。
for (int i = 0 + 1; i < arr.length; i++) {
//拿着0索引跟后面的数据进行比较
if(arr[0] > arr[i]){
int temp = arr[0];
arr[0] = arr[i];
arr[i] = temp;
}
}*/

//最终代码:
//外循环:几轮
//i:表示这一轮中,我拿着哪个索引上的数据跟后面的数据进行比较并交换
for (int i = 0; i < arr.length -1; i++) {
//内循环:每一轮我要干什么事情?
//拿着i跟i后面的数据进行比较交换
for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if(arr[i] > arr[j]){
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
}


printArr(arr);


}
private static void printArr(int[] arr) {
//3.遍历数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}

}

3. 插入排序

插入排序的代码实现虽然没有冒泡排序和选择排序那么简单粗暴,但它的原理应该是最容易理解的了,因为只要打过扑克牌的人都应该能够秒懂。插入排序是一种最简单直观的排序算法,它的工作原理是通过创建有序序列和无序序列,然后再遍历无序序列得到里面每一个数字,把每一个数字插入到有序序列中正确的位置。

插入排序在插入的时候,有优化算法,在遍历有序序列找正确位置时,可以采取二分查找

3.1 算法步骤

将0索引的元素到N索引的元素看做是有序的,把N+1索引的元素到最后一个当成是无序的。

遍历无序的数据,将遍历到的元素插入有序序列中适当的位置,如遇到相同数据,插在后面。

N的范围:0~最大索引

3.2 动图演示

插入排序

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package com.itheima.mysort;


public class A03_InsertDemo {
public static void main(String[] args) {
/*
插入排序:
将0索引的元素到N索引的元素看做是有序的,把N+1索引的元素到最后一个当成是无序的。
遍历无序的数据,将遍历到的元素插入有序序列中适当的位置,如遇到相同数据,插在后面。
N的范围:0~最大索引

*/
int[] arr = {3, 44, 38, 5, 47, 15, 36, 26, 27, 2, 46, 4, 19, 50, 48};

//1.找到无序的哪一组数组是从哪个索引开始的。 2
int startIndex = -1;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if(arr[i] > arr[i + 1]){
startIndex = i + 1;
break;
}
}

//2.遍历从startIndex开始到最后一个元素,依次得到无序的哪一组数据中的每一个元素
for (int i = startIndex; i < arr.length; i++) {
//问题:如何把遍历到的数据,插入到前面有序的这一组当中

//记录当前要插入数据的索引
int j = i;

while(j > 0 && arr[j] < arr[j - 1]){
//交换位置
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j - 1];
arr[j - 1] = temp;
j--;
}

}
printArr(arr);
}

private static void printArr(int[] arr) {
//3.遍历数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}
System.out.println();
}

}

4. 快速排序

快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。

快速排序又是一种分而治之思想在排序算法上的典型应用。

快速排序的名字起的是简单粗暴,因为一听到这个名字你就知道它存在的意义,就是快,而且效率高!

它是处理大数据最快的排序算法之一了。

4.1 算法步骤

  1. 从数列中挑出一个元素,一般都是左边第一个数字,称为 “基准数”;
  2. 创建两个指针,一个从前往后走,一个从后往前走。
  3. 先执行后面的指针,找出第一个比基准数小的数字
  4. 再执行前面的指针,找出第一个比基准数大的数字
  5. 交换两个指针指向的数字
  6. 直到两个指针相遇
  7. 将基准数跟指针指向位置的数字交换位置,称之为:基准数归位。
  8. 第一轮结束之后,基准数左边的数字都是比基准数小的,基准数右边的数字都是比基准数大的。
  9. 把基准数左边看做一个序列,把基准数右边看做一个序列,按照刚刚的规则递归排序

4.2 动图演示

快速排序

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package com.itheima.mysort;

import java.util.Arrays;

public class A05_QuickSortDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);
/*
快速排序:
第一轮:以0索引的数字为基准数,确定基准数在数组中正确的位置。
比基准数小的全部在左边,比基准数大的全部在右边。
后面以此类推。
*/

int[] arr = {1,1, 6, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 1,10, 8};


//int[] arr = new int[1000000];

/* Random r = new Random();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = r.nextInt();
}*/


long start = System.currentTimeMillis();
quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
long end = System.currentTimeMillis();

System.out.println(end - start);//149

System.out.println(Arrays.toString(arr));
//课堂练习:
//我们可以利用相同的办法去测试一下,选择排序,冒泡排序以及插入排序运行的效率
//得到一个结论:快速排序真的非常快。

/* for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");
}*/

}


/*
* 参数一:我们要排序的数组
* 参数二:要排序数组的起始索引
* 参数三:要排序数组的结束索引
* */
public static void quickSort(int[] arr, int i, int j) {
//定义两个变量记录要查找的范围
int start = i;
int end = j;

if(start > end){
//递归的出口
return;
}



//记录基准数
int baseNumber = arr[i];
//利用循环找到要交换的数字
while(start != end){
//利用end,从后往前开始找,找比基准数小的数字
//int[] arr = {1, 6, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8};
while(true){
if(end <= start || arr[end] < baseNumber){
break;
}
end--;
}
System.out.println(end);
//利用start,从前往后找,找比基准数大的数字
while(true){
if(end <= start || arr[start] > baseNumber){
break;
}
start++;
}



//把end和start指向的元素进行交换
int temp = arr[start];
arr[start] = arr[end];
arr[end] = temp;
}

//当start和end指向了同一个元素的时候,那么上面的循环就会结束
//表示已经找到了基准数在数组中应存入的位置
//基准数归位
//就是拿着这个范围中的第一个数字,跟start指向的元素进行交换
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[start];
arr[start] = temp;

//确定6左边的范围,重复刚刚所做的事情
quickSort(arr,i,start - 1);
//确定6右边的范围,重复刚刚所做的事情
quickSort(arr,start + 1,j);

}
}

其他排序方式待更新~

22

1.Collection集合

1.1数组和集合的区别【理解】

  • 相同点

    都是容器,可以存储多个数据

  • 不同点

    • 数组的长度是不可变的,集合的长度是可变的

    • 数组可以存基本数据类型和引用数据类型

      集合只能存引用数据类型,如果要存基本数据类型,需要存对应的包装类

1.2集合类体系结构【理解】

01_集合类体系结构图

1.3Collection 集合概述和使用【应用】

  • Collection集合概述

    • 是单例集合的顶层接口,它表示一组对象,这些对象也称为Collection的元素
    • JDK 不提供此接口的任何直接实现.它提供更具体的子接口(如Set和List)实现
  • 创建Collection集合的对象

    • 多态的方式
    • 具体的实现类ArrayList
  • Collection集合常用方法

    方法名 说明
    boolean add(E e) 添加元素
    boolean remove(Object o) 从集合中移除指定的元素
    boolean removeIf(Object o) 根据条件进行移除
    void clear() 清空集合中的元素
    boolean contains(Object o) 判断集合中是否存在指定的元素
    boolean isEmpty() 判断集合是否为空
    int size() 集合的长度,也就是集合中元素的个数

1.4Collection集合的遍历【应用】

  • 迭代器介绍

    • 迭代器,集合的专用遍历方式
    • Iterator iterator(): 返回此集合中元素的迭代器,通过集合对象的iterator()方法得到
  • Iterator中的常用方法

    ​ boolean hasNext(): 判断当前位置是否有元素可以被取出
    ​ E next(): 获取当前位置的元素,将迭代器对象移向下一个索引位置

  • Collection集合的遍历

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    public class IteratorDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    Collection<String> c = new ArrayList<>();

    //添加元素
    c.add("hello");
    c.add("world");
    c.add("java");
    c.add("javaee");

    //Iterator<E> iterator():返回此集合中元素的迭代器,通过集合的iterator()方法得到
    Iterator<String> it = c.iterator();

    //用while循环改进元素的判断和获取
    while (it.hasNext()) {
    String s = it.next();
    System.out.println(s);
    }
    }
    }
  • 迭代器中删除的方法

    ​ void remove(): 删除迭代器对象当前指向的元素

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    public class IteratorDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("a");
    list.add("b");
    list.add("b");
    list.add("c");
    list.add("d");

    Iterator<String> it = list.iterator();
    while(it.hasNext()){
    String s = it.next();
    if("b".equals(s)){
    //指向谁,那么此时就删除谁.
    it.remove();
    }
    }
    System.out.println(list);
    }
    }

1.5增强for循环【应用】

  • 介绍

    • 它是JDK5之后出现的,其内部原理是一个Iterator迭代器
    • 实现Iterable接口的类才可以使用迭代器和增强for
    • 简化数组和Collection集合的遍历
  • 格式

    ​ for(集合/数组中元素的数据类型 变量名 : 集合/数组名) {

    ​ // 已经将当前遍历到的元素封装到变量中了,直接使用变量即可

    ​ }

  • 代码

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    public class MyCollectonDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("a");
    list.add("b");
    list.add("c");
    list.add("d");
    list.add("e");
    list.add("f");

    //1,数据类型一定是集合或者数组中元素的类型
    //2,str仅仅是一个变量名而已,在循环的过程中,依次表示集合或者数组中的每一个元素
    //3,list就是要遍历的集合或者数组
    for(String str : list){
    System.out.println(str);
    }
    }
    }

2.List集合

2.1List集合的概述和特点【记忆】

  • List集合的概述
    • 有序集合,这里的有序指的是存取顺序
    • 用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置,用户可以通过整数索引访问元素,并搜索列表中的元素
    • 与Set集合不同,列表通常允许重复的元素
  • List集合的特点
    • 存取有序
    • 可以重复
    • 有索引

2.2List集合的特有方法【应用】

  • 方法介绍

    方法名 描述
    void add(int index,E element) 在此集合中的指定位置插入指定的元素
    E remove(int index) 删除指定索引处的元素,返回被删除的元素
    E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素,返回被修改的元素
    E get(int index) 返回指定索引处的元素
  • 示例代码

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    public class MyListDemo {
    public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("aaa");
    list.add("bbb");
    list.add("ccc");
    //method1(list);
    //method2(list);
    //method3(list);
    //method4(list);
    }

    private static void method4(List<String> list) {
    // E get(int index) 返回指定索引处的元素
    String s = list.get(0);
    System.out.println(s);
    }

    private static void method3(List<String> list) {
    // E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素,返回被修改的元素
    //被替换的那个元素,在集合中就不存在了.
    String result = list.set(0, "qqq");
    System.out.println(result);
    System.out.println(list);
    }

    private static void method2(List<String> list) {
    // E remove(int index) 删除指定索引处的元素,返回被删除的元素
    //在List集合中有两个删除的方法
    //第一个 删除指定的元素,返回值表示当前元素是否删除成功
    //第二个 删除指定索引的元素,返回值表示实际删除的元素
    String s = list.remove(0);
    System.out.println(s);
    System.out.println(list);
    }

    private static void method1(List<String> list) {
    // void add(int index,E element) 在此集合中的指定位置插入指定的元素
    //原来位置上的元素往后挪一个索引.
    list.add(0,"qqq");
    System.out.println(list);
    }
    }

3.数据结构

3.1数据结构之栈和队列【记忆】

  • 栈结构

    ​ 先进后出

  • 队列结构

    ​ 先进先出

3.2数据结构之数组和链表【记忆】

  • 数组结构

    ​ 查询快、增删慢

  • 队列结构

    ​ 查询慢、增删快

4.List集合的实现类

4.1List集合子类的特点【记忆】

  • ArrayList集合

    ​ 底层是数组结构实现,查询快、增删慢

  • LinkedList集合

    ​ 底层是链表结构实现,查询慢、增删快

4.2LinkedList集合的特有功能【应用】

  • 特有方法

    方法名 说明
    public void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素
    public void addLast(E e) 将指定的元素追加到此列表的末尾
    public E getFirst() 返回此列表中的第一个元素
    public E getLast() 返回此列表中的最后一个元素
    public E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素
    public E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素
  • 示例代码

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    public class MyLinkedListDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
    LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
    list.add("aaa");
    list.add("bbb");
    list.add("ccc");
    // public void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素
    //method1(list);

    // public void addLast(E e) 将指定的元素追加到此列表的末尾
    //method2(list);

    // public E getFirst() 返回此列表中的第一个元素
    // public E getLast() 返回此列表中的最后一个元素
    //method3(list);

    // public E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素
    // public E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素
    //method4(list);

    }

    private static void method4(LinkedList<String> list) {
    String first = list.removeFirst();
    System.out.println(first);

    String last = list.removeLast();
    System.out.println(last);

    System.out.println(list);
    }

    private static void method3(LinkedList<String> list) {
    String first = list.getFirst();
    String last = list.getLast();
    System.out.println(first);
    System.out.println(last);
    }

    private static void method2(LinkedList<String> list) {
    list.addLast("www");
    System.out.println(list);
    }

    private static void method1(LinkedList<String> list) {
    list.addFirst("qqq");
    System.out.println(list);
    }
    }

    23

    1.泛型

    1.1泛型概述

    • 泛型的介绍

      ​ 泛型是JDK5中引入的特性,它提供了编译时类型安全检测机制

    • 泛型的好处

      1. 把运行时期的问题提前到了编译期间
      2. 避免了强制类型转换
    • 泛型的定义格式

      • <类型>: 指定一种类型的格式.尖括号里面可以任意书写,一般只写一个字母.例如:
      • <类型1,类型2…>: 指定多种类型的格式,多种类型之间用逗号隔开.例如: <E,T> <K,V>

    2.Set集合

    2.1Set集合概述和特点【应用】

    • 不可以存储重复元素
    • 没有索引,不能使用普通for循环遍历

    2.2Set集合的使用【应用】

    存储字符串并遍历

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    public class MySet1 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    Set<String> set = new TreeSet<>();
    //添加元素
    set.add("ccc");
    set.add("aaa");
    set.add("aaa");
    set.add("bbb");

    // for (int i = 0; i < set.size(); i++) {
    // //Set集合是没有索引的,所以不能使用通过索引获取元素的方法
    // }

    //遍历集合
    Iterator<String> it = set.iterator();
    while (it.hasNext()){
    String s = it.next();
    System.out.println(s);
    }
    System.out.println("-----------------------------------");
    for (String s : set) {
    System.out.println(s);
    }
    }
    }

    3.TreeSet集合

    3.1TreeSet集合概述和特点【应用】

    • 不可以存储重复元素
    • 没有索引
    • 可以将元素按照规则进行排序
      • TreeSet():根据其元素的自然排序进行排序
      • TreeSet(Comparator comparator) :根据指定的比较器进行排序

    3.2TreeSet集合基本使用【应用】

    存储Integer类型的整数并遍历

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    public class TreeSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();

    //添加元素
    ts.add(10);
    ts.add(40);
    ts.add(30);
    ts.add(50);
    ts.add(20);

    ts.add(30);

    //遍历集合
    for(Integer i : ts) {
    System.out.println(i);
    }
    }
    }

    3.3自然排序Comparable的使用【应用】

    • 案例需求

      • 存储学生对象并遍历,创建TreeSet集合使用无参构造方法
      • 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
    • 实现步骤

      1. 使用空参构造创建TreeSet集合
        • 用TreeSet集合存储自定义对象,无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
      2. 自定义的Student类实现Comparable接口
        • 自然排序,就是让元素所属的类实现Comparable接口,重写compareTo(T o)方法
      3. 重写接口中的compareTo方法
        • 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
    • 代码实现

      学生类

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      public class Student implements Comparable<Student>{
      private String name;
      private int age;

      public Student() {
      }

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

      public String getName() {
      return name;
      }

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

      public int getAge() {
      return age;
      }

      public void setAge(int age) {
      this.age = age;
      }

      @Override
      public String toString() {
      return "Student{" +
      "name='" + name + '\'' +
      ", age=" + age +
      '}';
      }

      @Override
      public int compareTo(Student o) {
      //按照对象的年龄进行排序
      //主要判断条件: 按照年龄从小到大排序
      int result = this.age - o.age;
      //次要判断条件: 年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
      result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result;
      return result;
      }
      }

      测试类

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      public class MyTreeSet2 {
      public static void main(String[] args) {
      //创建集合对象
      TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();
      //创建学生对象
      Student s1 = new Student("zhangsan",28);
      Student s2 = new Student("lisi",27);
      Student s3 = new Student("wangwu",29);
      Student s4 = new Student("zhaoliu",28);
      Student s5 = new Student("qianqi",30);
      //把学生添加到集合
      ts.add(s1);
      ts.add(s2);
      ts.add(s3);
      ts.add(s4);
      ts.add(s5);
      //遍历集合
      for (Student student : ts) {
      System.out.println(student);
      }
      }
      }

    3.4比较器排序Comparator的使用【应用】

    • 案例需求

      • 存储老师对象并遍历,创建TreeSet集合使用带参构造方法
      • 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
    • 实现步骤

      • 用TreeSet集合存储自定义对象,带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
      • 比较器排序,就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象,重写compare(T o1,T o2)方法
      • 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
    • 代码实现

      老师类

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      public class Teacher {
      private String name;
      private int age;

      public Teacher() {
      }

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

      public String getName() {
      return name;
      }

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

      public int getAge() {
      return age;
      }

      public void setAge(int age) {
      this.age = age;
      }

      @Override
      public String toString() {
      return "Teacher{" +
      "name='" + name + '\'' +
      ", age=" + age +
      '}';
      }
      }

      测试类

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      public class MyTreeSet4 {
      public static void main(String[] args) {
      //创建集合对象
      TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {
      @Override
      public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
      //o1表示现在要存入的那个元素
      //o2表示已经存入到集合中的元素

      //主要条件
      int result = o1.getAge() - o2.getAge();
      //次要条件
      result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;
      return result;
      }
      });
      //创建老师对象
      Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23);
      Teacher t2 = new Teacher("lisi",22);
      Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24);
      Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24);
      //把老师添加到集合
      ts.add(t1);
      ts.add(t2);
      ts.add(t3);
      ts.add(t4);
      //遍历集合
      for (Teacher teacher : ts) {
      System.out.println(teacher);
      }
      }
      }

    3.5两种比较方式总结【理解】

    • 两种比较方式小结
      • 自然排序: 自定义类实现Comparable接口,重写compareTo方法,根据返回值进行排序
      • 比较器排序: 创建TreeSet对象的时候传递Comparator的实现类对象,重写compare方法,根据返回值进行排序
      • 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
    • 两种方式中关于返回值的规则
      • 如果返回值为负数,表示当前存入的元素是较小值,存左边
      • 如果返回值为0,表示当前存入的元素跟集合中元素重复了,不存
      • 如果返回值为正数,表示当前存入的元素是较大值,存右边

    4.数据结构

    4.1二叉树【理解】

    • 二叉树的特点

      • 二叉树中,任意一个节点的度要小于等于2
        • 节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
        • 度: 每一个节点的子节点数量称之为度
    • 二叉树结构图

      01_二叉树结构图

    4.2二叉查找树【理解】

    • 二叉查找树的特点

      • 二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
      • 每一个节点上最多有两个子节点
      • 左子树上所有节点的值都小于根节点的值
      • 右子树上所有节点的值都大于根节点的值
    • 二叉查找树结构图

      02_二叉查找树结构图

    • 二叉查找树和二叉树对比结构图

      03_二叉查找树和二叉树对比结构图

    • 二叉查找树添加节点规则

      • 小的存左边
      • 大的存右边
      • 一样的不存

      04_二叉查找树添加节点规则

    4.3平衡二叉树【理解】

    • 平衡二叉树的特点

      • 二叉树左右两个子树的高度差不超过1
      • 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
    • 平衡二叉树旋转

      • 旋转触发时机

        • 当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树
      • 左旋

        • 就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点

        05_平衡二叉树左旋01

        05_平衡二叉树左旋02

      • 右旋

        • 就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点

          06_平衡二叉树右旋01

          06_平衡二叉树右旋02

    • 平衡二叉树和二叉查找树对比结构图

      07_平衡二叉树和二叉查找树对比结构图

    • 平衡二叉树旋转的四种情况

      • 左左

        • 左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡

        • 如何旋转: 直接对整体进行右旋即可

          08_平衡二叉树左左

      • 左右

        • 左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡

        • 如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋

          09_平衡二叉树左右

      • 右右

        • 右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡

        • 如何旋转: 直接对整体进行左旋即可

          10_平衡二叉树右右

      • 右左

        • 右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡

        • 如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋

          11_平衡二叉树右左

    4.3红黑树【理解】

    • 红黑树的特点

      • 平衡二叉B树
      • 每一个节点可以是红或者黑
      • 红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过”自己的红黑规则”进行实现的
    • 红黑树的红黑规则有哪些

      1. 每一个节点或是红色的,或者是黑色的

      2. 根节点必须是黑色

      3. 如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为Nil,这些Nil视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的

      4. 如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)

      5. 对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点

        12_红黑树结构图

    • 红黑树添加节点的默认颜色

      • 添加节点时,默认为红色,效率高

        13_红黑树添加节点颜色

    • 红黑树添加节点后如何保持红黑规则

      • 根节点位置
        • 直接变为黑色
      • 非根节点位置
        • 父节点为黑色
          • 不需要任何操作,默认红色即可
        • 父节点为红色
          • 叔叔节点为红色
            1. 将”父节点”设为黑色,将”叔叔节点”设为黑色
            2. 将”祖父节点”设为红色
            3. 如果”祖父节点”为根节点,则将根节点再次变成黑色
          • 叔叔节点为黑色
            1. 将”父节点”设为黑色
            2. 将”祖父节点”设为红色
            3. 以”祖父节点”为支点进行旋转

    ##5.HashSet集合

    5.1HashSet集合概述和特点【应用】

    • 底层数据结构是哈希表
    • 存取无序
    • 不可以存储重复元素
    • 没有索引,不能使用普通for循环遍历

    5.2HashSet集合的基本应用【应用】

    存储字符串并遍历

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    public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    HashSet<String> set = new HashSet<String>();

    //添加元素
    set.add("hello");
    set.add("world");
    set.add("java");
    //不包含重复元素的集合
    set.add("world");

    //遍历
    for(String s : set) {
    System.out.println(s);
    }
    }
    }

    5.3哈希值【理解】

    • 哈希值简介

      ​ 是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值

    • 如何获取哈希值

      ​ Object类中的public int hashCode():返回对象的哈希码值

    • 哈希值的特点

      • 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
      • 默认情况下,不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法,可以实现让不同对象的哈希值相同

    5.4哈希表结构【理解】

    • JDK1.8以前

      ​ 数组 + 链表

      14_JKD8以前哈希表

    • JDK1.8以后

      • 节点个数少于等于8个

        ​ 数组 + 链表

      • 节点个数多于8个

        ​ 数组 + 红黑树

      15_JKD8以后哈希表

    5.5HashSet集合存储学生对象并遍历【应用】

    • 案例需求

      • 创建一个存储学生对象的集合,存储多个学生对象,使用程序实现在控制台遍历该集合
      • 要求:学生对象的成员变量值相同,我们就认为是同一个对象
    • 代码实现

      学生类

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      public class Student {
      private String name;
      private int age;

      public Student() {
      }

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

      public String getName() {
      return name;
      }

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

      public int getAge() {
      return age;
      }

      public void setAge(int age) {
      this.age = age;
      }

      @Override
      public boolean equals(Object o) {
      if (this == o) return true;
      if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

      Student student = (Student) o;

      if (age != student.age) return false;
      return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
      }

      @Override
      public int hashCode() {
      int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
      result = 31 * result + age;
      return result;
      }
      }

      测试类

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      public class HashSetDemo02 {
      public static void main(String[] args) {
      //创建HashSet集合对象
      HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();

      //创建学生对象
      Student s1 = new Student("林青霞", 30);
      Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
      Student s3 = new Student("王祖贤", 33);

      Student s4 = new Student("王祖贤", 33);

      //把学生添加到集合
      hs.add(s1);
      hs.add(s2);
      hs.add(s3);
      hs.add(s4);

      //遍历集合(增强for)
      for (Student s : hs) {
      System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
      }
      }
      }
    • 总结

      ​ HashSet集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写hashCode方法和equals方法

241.Map集合

1.1Map集合概述和特点【理解】

  • Map集合概述

    1
    interface Map<K,V>  K:键的类型;V:值的类型
  • Map集合的特点

    • 双列集合,一个键对应一个值
    • 键不可以重复,值可以重复
  • Map集合的基本使用

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    public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();

    //V put(K key, V value) 将指定的值与该映射中的指定键相关联
    map.put("itheima001","林青霞");
    map.put("itheima002","张曼玉");
    map.put("itheima003","王祖贤");
    map.put("itheima003","柳岩");

    //输出集合对象
    System.out.println(map);
    }
    }

1.2Map集合的基本功能【应用】

  • 方法介绍

    方法名 说明
    V put(K key,V value) 添加元素
    V remove(Object key) 根据键删除键值对元素
    void clear() 移除所有的键值对元素
    boolean containsKey(Object key) 判断集合是否包含指定的键
    boolean containsValue(Object value) 判断集合是否包含指定的值
    boolean isEmpty() 判断集合是否为空
    int size() 集合的长度,也就是集合中键值对的个数
  • 示例代码

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    public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();

    //V put(K key,V value):添加元素
    map.put("张无忌","赵敏");
    map.put("郭靖","黄蓉");
    map.put("杨过","小龙女");

    //V remove(Object key):根据键删除键值对元素
    // System.out.println(map.remove("郭靖"));
    // System.out.println(map.remove("郭襄"));

    //void clear():移除所有的键值对元素
    // map.clear();

    //boolean containsKey(Object key):判断集合是否包含指定的键
    // System.out.println(map.containsKey("郭靖"));
    // System.out.println(map.containsKey("郭襄"));

    //boolean isEmpty():判断集合是否为空
    // System.out.println(map.isEmpty());

    //int size():集合的长度,也就是集合中键值对的个数
    System.out.println(map.size());

    //输出集合对象
    System.out.println(map);
    }
    }

1.3Map集合的获取功能【应用】

  • 方法介绍

    方法名 说明
    V get(Object key) 根据键获取值
    Set keySet() 获取所有键的集合
    Collection values() 获取所有值的集合
    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 获取所有键值对对象的集合
  • 示例代码

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    public class MapDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

    //添加元素
    map.put("张无忌", "赵敏");
    map.put("郭靖", "黄蓉");
    map.put("杨过", "小龙女");

    //V get(Object key):根据键获取值
    // System.out.println(map.get("张无忌"));
    // System.out.println(map.get("张三丰"));

    //Set<K> keySet():获取所有键的集合
    // Set<String> keySet = map.keySet();
    // for(String key : keySet) {
    // System.out.println(key);
    // }

    //Collection<V> values():获取所有值的集合
    Collection<String> values = map.values();
    for(String value : values) {
    System.out.println(value);
    }
    }
    }

1.4Map集合的遍历(方式1)【应用】

  • 遍历思路

    • 我们刚才存储的元素都是成对出现的,所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
      • 把所有的丈夫给集中起来
      • 遍历丈夫的集合,获取到每一个丈夫
      • 根据丈夫去找对应的妻子
  • 步骤分析

    • 获取所有键的集合。用keySet()方法实现
    • 遍历键的集合,获取到每一个键。用增强for实现
    • 根据键去找值。用get(Object key)方法实现
  • 代码实现

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    public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

    //添加元素
    map.put("张无忌", "赵敏");
    map.put("郭靖", "黄蓉");
    map.put("杨过", "小龙女");

    //获取所有键的集合。用keySet()方法实现
    Set<String> keySet = map.keySet();
    //遍历键的集合,获取到每一个键。用增强for实现
    for (String key : keySet) {
    //根据键去找值。用get(Object key)方法实现
    String value = map.get(key);
    System.out.println(key + "," + value);
    }
    }
    }

1.5Map集合的遍历(方式2)【应用】

  • 遍历思路

    • 我们刚才存储的元素都是成对出现的,所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合
      • 获取所有结婚证的集合
      • 遍历结婚证的集合,得到每一个结婚证
      • 根据结婚证获取丈夫和妻子
  • 步骤分析

    • 获取所有键值对对象的集合
      • Set<Map.Entry<K,V>> entrySet():获取所有键值对对象的集合
    • 遍历键值对对象的集合,得到每一个键值对对象
      • 用增强for实现,得到每一个Map.Entry
    • 根据键值对对象获取键和值
      • 用getKey()得到键
      • 用getValue()得到值
  • 代码实现

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    public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合对象
    Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

    //添加元素
    map.put("张无忌", "赵敏");
    map.put("郭靖", "黄蓉");
    map.put("杨过", "小龙女");

    //获取所有键值对对象的集合
    Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
    //遍历键值对对象的集合,得到每一个键值对对象
    for (Map.Entry<String, String> me : entrySet) {
    //根据键值对对象获取键和值
    String key = me.getKey();
    String value = me.getValue();
    System.out.println(key + "," + value);
    }
    }
    }

2.HashMap集合

2.1HashMap集合概述和特点【理解】

  • HashMap底层是哈希表结构的
  • 依赖hashCode方法和equals方法保证键的唯一
  • 如果键要存储的是自定义对象,需要重写hashCode和equals方法

2.2HashMap集合应用案例【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个HashMap集合,键是学生对象(Student),值是居住地 (String)。存储多个元素,并遍历。
    • 要求保证键的唯一性:如果学生对象的成员变量值相同,我们就认为是同一个对象
  • 代码实现

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    public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

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

    public String getName() {
    return name;
    }

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

    public int getAge() {
    return age;
    }

    public void setAge(int age) {
    this.age = age;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) return true;
    if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

    Student student = (Student) o;

    if (age != student.age) return false;
    return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
    int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
    result = 31 * result + age;
    return result;
    }
    }

    测试类

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    public class HashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //创建HashMap集合对象
    HashMap<Student, String> hm = new HashMap<Student, String>();

    //创建学生对象
    Student s1 = new Student("林青霞", 30);
    Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
    Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
    Student s4 = new Student("王祖贤", 33);

    //把学生添加到集合
    hm.put(s1, "西安");
    hm.put(s2, "武汉");
    hm.put(s3, "郑州");
    hm.put(s4, "北京");

    //遍历集合
    Set<Student> keySet = hm.keySet();
    for (Student key : keySet) {
    String value = hm.get(key);
    System.out.println(key.getName() + "," + key.getAge() + "," + value);
    }
    }
    }

3.TreeMap集合

3.1TreeMap集合概述和特点【理解】

  • TreeMap底层是红黑树结构
  • 依赖自然排序或者比较器排序,对键进行排序
  • 如果键存储的是自定义对象,需要实现Comparable接口或者在创建TreeMap对象时候给出比较器排序规则

3.2TreeMap集合应用案例【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个TreeMap集合,键是学生对象(Student),值是籍贯(String),学生属性姓名和年龄,按照年龄进行排序并遍历
    • 要求按照学生的年龄进行排序,如果年龄相同则按照姓名进行排序
  • 代码实现

    学生类

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    public class Student implements Comparable<Student>{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

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

    public String getName() {
    return name;
    }

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

    public int getAge() {
    return age;
    }

    public void setAge(int age) {
    this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
    return "Student{" +
    "name='" + name + '\'' +
    ", age=" + age +
    '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
    //按照年龄进行排序
    int result = o.getAge() - this.getAge();
    //次要条件,按照姓名排序。
    result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;
    return result;
    }
    }

    测试类

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    public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
    // 创建TreeMap集合对象
    TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<>();

    // 创建学生对象
    Student s1 = new Student("xiaohei",23);
    Student s2 = new Student("dapang",22);
    Student s3 = new Student("xiaomei",22);

    // 将学生对象添加到TreeMap集合中
    tm.put(s1,"江苏");
    tm.put(s2,"北京");
    tm.put(s3,"天津");

    // 遍历TreeMap集合,打印每个学生的信息
    tm.forEach(
    (Student key, String value)->{
    System.out.println(key + "---" + value);
    }
    );
    }
    }

26

1.不可变集合

1.1 什么是不可变集合

​ 是一个长度不可变,内容也无法修改的集合

1.2 使用场景

​ 如果某个数据不能被修改,把它防御性地拷贝到不可变集合中是个很好的实践。

​ 当集合对象被不可信的库调用时,不可变形式是安全的。

简单理解:

​ 不想让别人修改集合中的内容

比如说:

1,斗地主的54张牌,是不能添加,不能删除,不能修改的

2,斗地主的打牌规则:单张,对子,三张,顺子等,也是不能修改的

3,用代码获取的操作系统硬件信息,也是不能被修改的

1.3 不可变集合分类

  • 不可变的list集合
  • 不可变的set集合
  • 不可变的map集合

1.4 不可变的list集合

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public class ImmutableDemo1 {
public static void main(String[] args) {
/*
创建不可变的List集合
"张三", "李四", "王五", "赵六"
*/

//一旦创建完毕之后,是无法进行修改的,在下面的代码中,只能进行查询操作
List<String> list = List.of("张三", "李四", "王五", "赵六");

System.out.println(list.get(0));
System.out.println(list.get(1));
System.out.println(list.get(2));
System.out.println(list.get(3));

System.out.println("---------------------------");

for (String s : list) {
System.out.println(s);
}

System.out.println("---------------------------");


Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
System.out.println("---------------------------");

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String s = list.get(i);
System.out.println(s);
}
System.out.println("---------------------------");

//list.remove("李四");
//list.add("aaa");
list.set(0,"aaa");
}
}

1.5 不可变的Set集合

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public class ImmutableDemo2 {
public static void main(String[] args) {
/*
创建不可变的Set集合
"张三", "李四", "王五", "赵六"


细节:
当我们要获取一个不可变的Set集合时,里面的参数一定要保证唯一性
*/

//一旦创建完毕之后,是无法进行修改的,在下面的代码中,只能进行查询操作
Set<String> set = Set.of("张三", "张三", "李四", "王五", "赵六");

for (String s : set) {
System.out.println(s);
}

System.out.println("-----------------------");

Iterator<String> it = set.iterator();
while(it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}

System.out.println("-----------------------");
//set.remove("王五");
}
}

1.6 不可变的Map集合

1.6.1:键值对个数小于等于10

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public class ImmutableDemo3 {
public static void main(String[] args) {
/*
创建Map的不可变集合
细节1:
键是不能重复的
细节2:
Map里面的of方法,参数是有上限的,最多只能传递20个参数,10个键值对
细节3:
如果我们要传递多个键值对对象,数量大于10个,在Map接口中还有一个方法
*/

//一旦创建完毕之后,是无法进行修改的,在下面的代码中,只能进行查询操作
Map<String, String> map = Map.of("张三", "南京", "张三", "北京", "王五", "上海",
"赵六", "广州", "孙七", "深圳", "周八", "杭州",
"吴九", "宁波", "郑十", "苏州", "刘一", "无锡",
"陈二", "嘉兴");

Set<String> keys = map.keySet();
for (String key : keys) {
String value = map.get(key);
System.out.println(key + "=" + value);
}

System.out.println("--------------------------");

Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
for (Map.Entry<String, String> entry : entries) {
String key = entry.getKey();
String value = entry.getValue();
System.out.println(key + "=" + value);
}
System.out.println("--------------------------");
}
}

1.6.2:键值对个数大于10

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public class ImmutableDemo4 {
public static void main(String[] args) {

/*
创建Map的不可变集合,键值对的数量超过10个
*/

//1.创建一个普通的Map集合
HashMap<String, String> hm = new HashMap<>();
hm.put("张三", "南京");
hm.put("李四", "北京");
hm.put("王五", "上海");
hm.put("赵六", "北京");
hm.put("孙七", "深圳");
hm.put("周八", "杭州");
hm.put("吴九", "宁波");
hm.put("郑十", "苏州");
hm.put("刘一", "无锡");
hm.put("陈二", "嘉兴");
hm.put("aaa", "111");

//2.利用上面的数据来获取一个不可变的集合
/*
//获取到所有的键值对对象(Entry对象)
Set<Map.Entry<String, String>> entries = hm.entrySet();
//把entries变成一个数组
Map.Entry[] arr1 = new Map.Entry[0];
//toArray方法在底层会比较集合的长度跟数组的长度两者的大小
//如果集合的长度 > 数组的长度 :数据在数组中放不下,此时会根据实际数据的个数,重新创建数组
//如果集合的长度 <= 数组的长度:数据在数组中放的下,此时不会创建新的数组,而是直接用
Map.Entry[] arr2 = entries.toArray(arr1);
//不可变的map集合
Map map = Map.ofEntries(arr2);
map.put("bbb","222");*/


//Map<Object, Object> map = Map.ofEntries(hm.entrySet().toArray(new Map.Entry[0]));

Map<String, String> map = Map.copyOf(hm);
map.put("bbb","222");
}
}

2.Stream流

2.1体验Stream流【理解】

  • 案例需求

    按照下面的要求完成集合的创建和遍历

    • 创建一个集合,存储多个字符串元素
    • 把集合中所有以”张”开头的元素存储到一个新的集合
    • 把”张”开头的集合中的长度为3的元素存储到一个新的集合
    • 遍历上一步得到的集合
  • 原始方式示例代码

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    public class MyStream1 {
    public static void main(String[] args) {
    //集合的批量添加
    ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>(List.of("张三丰","张无忌","张翠山","王二麻子","张良","谢广坤"));
    //list.add()

    //遍历list1把以张开头的元素添加到list2中。
    ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
    for (String s : list1) {
    if(s.startsWith("张")){
    list2.add(s);
    }
    }
    //遍历list2集合,把其中长度为3的元素,再添加到list3中。
    ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>();
    for (String s : list2) {
    if(s.length() == 3){
    list3.add(s);
    }
    }
    for (String s : list3) {
    System.out.println(s);
    }
    }
    }
  • 使用Stream流示例代码

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    public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //集合的批量添加
    ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>(List.of("张三丰","张无忌","张翠山","王二麻子","张良","谢广坤"));

    //Stream流
    list1.stream().filter(s->s.startsWith("张"))
    .filter(s->s.length() == 3)
    .forEach(s-> System.out.println(s));
    }
    }
  • Stream流的好处

    • 直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义:获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印
    • Stream流把真正的函数式编程风格引入到Java中
    • 代码简洁

2.2Stream流的常见生成方式【应用】

  • Stream流的思想

    01_Stream流思想

  • Stream流的三类方法

    • 获取Stream流
      • 创建一条流水线,并把数据放到流水线上准备进行操作
    • 中间方法
      • 流水线上的操作
      • 一次操作完毕之后,还可以继续进行其他操作
    • 终结方法
      • 一个Stream流只能有一个终结方法
      • 是流水线上的最后一个操作
  • 生成Stream流的方式

    • Collection体系集合

      使用默认方法stream()生成流, default Stream stream()

    • Map体系集合

      把Map转成Set集合,间接的生成流

    • 数组

      通过Arrays中的静态方法stream生成流

    • 同种数据类型的多个数据

      通过Stream接口的静态方法of(T… values)生成流

  • 代码演示

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    public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //Collection体系的集合可以使用默认方法stream()生成流
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    Stream<String> listStream = list.stream();

    Set<String> set = new HashSet<String>();
    Stream<String> setStream = set.stream();

    //Map体系的集合间接的生成流
    Map<String,Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
    Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
    Stream<Integer> valueStream = map.values().stream();
    Stream<Map.Entry<String, Integer>> entryStream = map.entrySet().stream();

    //数组可以通过Arrays中的静态方法stream生成流
    String[] strArray = {"hello","world","java"};
    Stream<String> strArrayStream = Arrays.stream(strArray);

    //同种数据类型的多个数据可以通过Stream接口的静态方法of(T... values)生成流
    Stream<String> strArrayStream2 = Stream.of("hello", "world", "java");
    Stream<Integer> intStream = Stream.of(10, 20, 30);
    }
    }

2.3Stream流中间操作方法【应用】

  • 概念

    中间操作的意思是,执行完此方法之后,Stream流依然可以继续执行其他操作

  • 常见方法

    方法名 说明
    Stream filter(Predicate predicate) 用于对流中的数据进行过滤
    Stream limit(long maxSize) 返回此流中的元素组成的流,截取前指定参数个数的数据
    Stream skip(long n) 跳过指定参数个数的数据,返回由该流的剩余元素组成的流
    static Stream concat(Stream a, Stream b) 合并a和b两个流为一个流
    Stream distinct() 返回由该流的不同元素(根据Object.equals(Object) )组成的流
  • filter代码演示

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    public class MyStream3 {
    public static void main(String[] args) {
    // Stream<T> filter(Predicate predicate):过滤
    // Predicate接口中的方法 boolean test(T t):对给定的参数进行判断,返回一个布尔值

    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("张三丰");
    list.add("张无忌");
    list.add("张翠山");
    list.add("王二麻子");
    list.add("张良");
    list.add("谢广坤");

    //filter方法获取流中的 每一个数据.
    //而test方法中的s,就依次表示流中的每一个数据.
    //我们只要在test方法中对s进行判断就可以了.
    //如果判断的结果为true,则当前的数据留下
    //如果判断的结果为false,则当前数据就不要.
    // list.stream().filter(
    // new Predicate<String>() {
    // @Override
    // public boolean test(String s) {
    // boolean result = s.startsWith("张");
    // return result;
    // }
    // }
    // ).forEach(s-> System.out.println(s));

    //因为Predicate接口中只有一个抽象方法test
    //所以我们可以使用lambda表达式来简化
    // list.stream().filter(
    // (String s)->{
    // boolean result = s.startsWith("张");
    // return result;
    // }
    // ).forEach(s-> System.out.println(s));

    list.stream().filter(s ->s.startsWith("张")).forEach(s-> System.out.println(s));

    }
    }
  • limit&skip代码演示

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    public class StreamDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建一个集合,存储多个字符串元素
    ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

    list.add("林青霞");
    list.add("张曼玉");
    list.add("王祖贤");
    list.add("柳岩");
    list.add("张敏");
    list.add("张无忌");

    //需求1:取前3个数据在控制台输出
    list.stream().limit(3).forEach(s-> System.out.println(s));
    System.out.println("--------");

    //需求2:跳过3个元素,把剩下的元素在控制台输出
    list.stream().skip(3).forEach(s-> System.out.println(s));
    System.out.println("--------");

    //需求3:跳过2个元素,把剩下的元素中前2个在控制台输出
    list.stream().skip(2).limit(2).forEach(s-> System.out.println(s));
    }
    }
  • concat&distinct代码演示

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    public class StreamDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
    //创建一个集合,存储多个字符串元素
    ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

    list.add("林青霞");
    list.add("张曼玉");
    list.add("王祖贤");
    list.add("柳岩");
    list.add("张敏");
    list.add("张无忌");

    //需求1:取前4个数据组成一个流
    Stream<String> s1 = list.stream().limit(4);

    //需求2:跳过2个数据组成一个流
    Stream<String> s2 = list.stream().skip(2);

    //需求3:合并需求1和需求2得到的流,并把结果在控制台输出
    // Stream.concat(s1,s2).forEach(s-> System.out.println(s));

    //需求4:合并需求1和需求2得到的流,并把结果在控制台输出,要求字符串元素不能重复
    Stream.concat(s1,s2).distinct().forEach(s-> System.out.println(s));
    }
    }

2.4Stream流终结操作方法【应用】

  • 概念

    终结操作的意思是,执行完此方法之后,Stream流将不能再执行其他操作

  • 常见方法

    方法名 说明
    void forEach(Consumer action) 对此流的每个元素执行操作
    long count() 返回此流中的元素数
  • 代码演示

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    public class MyStream5 {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("张三丰");
    list.add("张无忌");
    list.add("张翠山");
    list.add("王二麻子");
    list.add("张良");
    list.add("谢广坤");

    //method1(list);

    // long count():返回此流中的元素数
    long count = list.stream().count();
    System.out.println(count);
    }

    private static void method1(ArrayList<String> list) {
    // void forEach(Consumer action):对此流的每个元素执行操作
    // Consumer接口中的方法void accept(T t):对给定的参数执行此操作
    //在forEach方法的底层,会循环获取到流中的每一个数据.
    //并循环调用accept方法,并把每一个数据传递给accept方法
    //s就依次表示了流中的每一个数据.
    //所以,我们只要在accept方法中,写上处理的业务逻辑就可以了.
    list.stream().forEach(
    new Consumer<String>() {
    @Override
    public void accept(String s) {
    System.out.println(s);
    }
    }
    );

    System.out.println("====================");
    //lambda表达式的简化格式
    //是因为Consumer接口中,只有一个accept方法
    list.stream().forEach(
    (String s)->{
    System.out.println(s);
    }
    );
    System.out.println("====================");
    //lambda表达式还是可以进一步简化的.
    list.stream().forEach(s->System.out.println(s));
    }
    }

2.5Stream流的收集操作【应用】

  • 概念

    对数据使用Stream流的方式操作完毕后,可以把流中的数据收集到集合中

  • 常用方法

    方法名 说明
    R collect(Collector collector) 把结果收集到集合中
  • 工具类Collectors提供了具体的收集方式

    方法名 说明
    public static Collector toList() 把元素收集到List集合中
    public static Collector toSet() 把元素收集到Set集合中
    public static Collector toMap(Function keyMapper,Function valueMapper) 把元素收集到Map集合中
  • 代码演示

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    // toList和toSet方法演示 
    public class MyStream7 {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    list1.add(i);
    }

    list1.add(10);
    list1.add(10);
    list1.add(10);
    list1.add(10);
    list1.add(10);

    //filter负责过滤数据的.
    //collect负责收集数据.
    //获取流中剩余的数据,但是他不负责创建容器,也不负责把数据添加到容器中.
    //Collectors.toList() : 在底层会创建一个List集合.并把所有的数据添加到List集合中.
    List<Integer> list = list1.stream().filter(number -> number % 2 == 0)
    .collect(Collectors.toList());

    System.out.println(list);

    Set<Integer> set = list1.stream().filter(number -> number % 2 == 0)
    .collect(Collectors.toSet());
    System.out.println(set);
    }
    }
    /**
    Stream流的收集方法 toMap方法演示
    创建一个ArrayList集合,并添加以下字符串。字符串中前面是姓名,后面是年龄
    "zhangsan,23"
    "lisi,24"
    "wangwu,25"
    保留年龄大于等于24岁的人,并将结果收集到Map集合中,姓名为键,年龄为值
    */
    public class MyStream8 {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("zhangsan,23");
    list.add("lisi,24");
    list.add("wangwu,25");

    Map<String, Integer> map = list.stream().filter(
    s -> {
    String[] split = s.split(",");
    int age = Integer.parseInt(split[1]);
    return age >= 24;
    }

    // collect方法只能获取到流中剩余的每一个数据.
    //在底层不能创建容器,也不能把数据添加到容器当中

    //Collectors.toMap 创建一个map集合并将数据添加到集合当中

    // s 依次表示流中的每一个数据

    //第一个lambda表达式就是如何获取到Map中的键
    //第二个lambda表达式就是如何获取Map中的值
    ).collect(Collectors.toMap(
    s -> s.split(",")[0],
    s -> Integer.parseInt(s.split(",")[1]) ));

    System.out.println(map);
    }
    }

2.6Stream流综合练习【应用】

  • 案例需求

    现在有两个ArrayList集合,分别存储6名男演员名称和6名女演员名称,要求完成如下的操作

    • 男演员只要名字为3个字的前三人
    • 女演员只要姓林的,并且不要第一个
    • 把过滤后的男演员姓名和女演员姓名合并到一起
    • 把上一步操作后的元素作为构造方法的参数创建演员对象,遍历数据

    演员类Actor已经提供,里面有一个成员变量,一个带参构造方法,以及成员变量对应的get/set方法

  • 代码实现

    演员类

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    public class Actor {
    private String name;

    public Actor(String name) {
    this.name = name;
    }

    public String getName() {
    return name;
    }

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

    测试类

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    public class StreamTest {
    public static void main(String[] args) {
    //创建集合
    ArrayList<String> manList = new ArrayList<String>();
    manList.add("周润发");
    manList.add("成龙");
    manList.add("刘德华");
    manList.add("吴京");
    manList.add("周星驰");
    manList.add("李连杰");

    ArrayList<String> womanList = new ArrayList<String>();
    womanList.add("林心如");
    womanList.add("张曼玉");
    womanList.add("林青霞");
    womanList.add("柳岩");
    womanList.add("林志玲");
    womanList.add("王祖贤");

    //男演员只要名字为3个字的前三人
    Stream<String> manStream = manList.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3);

    //女演员只要姓林的,并且不要第一个
    Stream<String> womanStream = womanList.stream().filter(s -> s.startsWith("林")).skip(1);

    //把过滤后的男演员姓名和女演员姓名合并到一起
    Stream<String> stream = Stream.concat(manStream, womanStream);

    // 将流中的数据封装成Actor对象之后打印
    stream.forEach(name -> {
    Actor actor = new Actor(name);
    System.out.println(actor);
    });
    }
    }

3.方法引用

3.1体验方法引用【理解】

  • 方法引用的出现原因

    在使用Lambda表达式的时候,我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案:拿参数做操作

    那么考虑一种情况:如果我们在Lambda中所指定的操作方案,已经有地方存在相同方案,那是否还有必要再写重复逻辑呢?答案肯定是没有必要

    那我们又是如何使用已经存在的方案的呢?

    这就是我们要讲解的方法引用,我们是通过方法引用来使用已经存在的方案

  • 代码演示

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    public interface Printable {
    void printString(String s);
    }

    public class PrintableDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //在主方法中调用usePrintable方法
    // usePrintable((String s) -> {
    // System.out.println(s);
    // });
    //Lambda简化写法
    usePrintable(s -> System.out.println(s));

    //方法引用
    usePrintable(System.out::println);

    }

    private static void usePrintable(Printable p) {
    p.printString("爱生活爱Java");
    }
    }

3.2方法引用符【理解】

  • 方法引用符

    :: 该符号为引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用

  • 推导与省略

    • 如果使用Lambda,那么根据“可推导就是可省略”的原则,无需指定参数类型,也无需指定的重载形式,它们都将被自动推导
    • 如果使用方法引用,也是同样可以根据上下文进行推导
    • 方法引用是Lambda的孪生兄弟

3.3引用类方法【应用】

​ 引用类方法,其实就是引用类的静态方法

  • 格式

    类名::静态方法

  • 范例

    Integer::parseInt

    Integer类的方法:public static int parseInt(String s) 将此String转换为int类型数据

  • 练习描述

    • 定义一个接口(Converter),里面定义一个抽象方法 int convert(String s);
    • 定义一个测试类(ConverterDemo),在测试类中提供两个方法
      • 一个方法是:useConverter(Converter c)
      • 一个方法是主方法,在主方法中调用useConverter方法
  • 代码演示

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    public interface Converter {
    int convert(String s);
    }

    public class ConverterDemo {
    public static void main(String[] args) {

    //Lambda写法
    useConverter(s -> Integer.parseInt(s));

    //引用类方法
    useConverter(Integer::parseInt);

    }

    private static void useConverter(Converter c) {
    int number = c.convert("666");
    System.out.println(number);
    }
    }
  • 使用说明

    Lambda表达式被类方法替代的时候,它的形式参数全部传递给静态方法作为参数

3.4引用对象的实例方法【应用】

​ 引用对象的实例方法,其实就引用类中的成员方法

  • 格式

    对象::成员方法

  • 范例

    “HelloWorld”::toUpperCase

    String类中的方法:public String toUpperCase() 将此String所有字符转换为大写

  • 练习描述

    • 定义一个类(PrintString),里面定义一个方法

      public void printUpper(String s):把字符串参数变成大写的数据,然后在控制台输出

    • 定义一个接口(Printer),里面定义一个抽象方法

      void printUpperCase(String s)

    • 定义一个测试类(PrinterDemo),在测试类中提供两个方法

      • 一个方法是:usePrinter(Printer p)
      • 一个方法是主方法,在主方法中调用usePrinter方法
  • 代码演示

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    public class PrintString {
    //把字符串参数变成大写的数据,然后在控制台输出
    public void printUpper(String s) {
    String result = s.toUpperCase();
    System.out.println(result);
    }
    }

    public interface Printer {
    void printUpperCase(String s);
    }

    public class PrinterDemo {
    public static void main(String[] args) {

    //Lambda简化写法
    usePrinter(s -> System.out.println(s.toUpperCase()));

    //引用对象的实例方法
    PrintString ps = new PrintString();
    usePrinter(ps::printUpper);

    }

    private static void usePrinter(Printer p) {
    p.printUpperCase("HelloWorld");
    }
    }

  • 使用说明

    Lambda表达式被对象的实例方法替代的时候,它的形式参数全部传递给该方法作为参数

3.5引用类的实例方法【应用】

​ 引用类的实例方法,其实就是引用类中的成员方法

  • 格式

    类名::成员方法

  • 范例

    String::substring

    public String substring(int beginIndex,int endIndex)

    从beginIndex开始到endIndex结束,截取字符串。返回一个子串,子串的长度为endIndex-beginIndex

  • 练习描述

    • 定义一个接口(MyString),里面定义一个抽象方法:

      String mySubString(String s,int x,int y);

    • 定义一个测试类(MyStringDemo),在测试类中提供两个方法

      • 一个方法是:useMyString(MyString my)
      • 一个方法是主方法,在主方法中调用useMyString方法
  • 代码演示

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    public interface MyString {
    String mySubString(String s,int x,int y);
    }

    public class MyStringDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //Lambda简化写法
    useMyString((s,x,y) -> s.substring(x,y));

    //引用类的实例方法
    useMyString(String::substring);

    }

    private static void useMyString(MyString my) {
    String s = my.mySubString("HelloWorld", 2, 5);
    System.out.println(s);
    }
    }
  • 使用说明

    ​ Lambda表达式被类的实例方法替代的时候
    ​ 第一个参数作为调用者
    ​ 后面的参数全部传递给该方法作为参数

3.6引用构造器【应用】

​ 引用构造器,其实就是引用构造方法

  • l格式

    类名::new

  • 范例

    Student::new

  • 练习描述

    • 定义一个类(Student),里面有两个成员变量(name,age)

      并提供无参构造方法和带参构造方法,以及成员变量对应的get和set方法

    • 定义一个接口(StudentBuilder),里面定义一个抽象方法

      Student build(String name,int age);

    • 定义一个测试类(StudentDemo),在测试类中提供两个方法

      • 一个方法是:useStudentBuilder(StudentBuilder s)
      • 一个方法是主方法,在主方法中调用useStudentBuilder方法
  • 代码演示

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    public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

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

    public String getName() {
    return name;
    }

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

    public int getAge() {
    return age;
    }

    public void setAge(int age) {
    this.age = age;
    }
    }

    public interface StudentBuilder {
    Student build(String name,int age);
    }

    public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {

    //Lambda简化写法
    useStudentBuilder((name,age) -> new Student(name,age));

    //引用构造器
    useStudentBuilder(Student::new);

    }

    private static void useStudentBuilder(StudentBuilder sb) {
    Student s = sb.build("林青霞", 30);
    System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
    }
    }
  • 使用说明

    Lambda表达式被构造器替代的时候,它的形式参数全部传递给构造器作为参数

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1. 异常

1.1 异常概念

异常,就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是:

  • 异常 :指的是程序在执行过程中,出现的非正常的情况,最终会导致JVM的非正常停止。

在Java等面向对象的编程语言中,异常本身是一个类,产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。

异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.

1.2 异常体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题,异常的根类是java.lang.Throwable,其下有两个子类:java.lang.Errorjava.lang.Exception,平常所说的异常指java.lang.Exception

Throwable体系:

  • Error:严重错误Error,无法通过处理的错误,只能事先避免,好比绝症。
  • Exception:表示异常,异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正,使程序继续运行,是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。

Throwable中的常用方法:

  • public void printStackTrace():打印异常的详细信息。

    包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

  • public String getMessage():获取发生异常的原因。

    提示给用户的时候,就提示错误原因。

  • public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。

1.3 异常分类

我们平常说的异常就是指Exception,因为这类异常一旦出现,我们就要对代码进行更正,修复程序。

异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?

  • 编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
  • 运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

1.4 异常的产生过程解析

先运行下面的程序,程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

工具类

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public class ArrayTools {
// 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
public static int getElement(int[] arr, int index) {
int element = arr[index];
return element;
}
}

测试类

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public class ExceptionDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 34, 12, 67 };
intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
System.out.println("num=" + num);
System.out.println("over");
}
}

上述程序执行过程图解:

1.5 抛出异常throw

在编写程序时,我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如,在定义方法时,方法需要接受参数。那么,当调用方法使用接受到的参数时,首先需要先对参数数据进行合法的判断,数据若不合法,就应该告诉调用者,传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。

在java中,提供了一个throw关键字,它用来抛出一个指定的异常对象。那么,抛出一个异常具体如何操作呢?

  1. 创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。

  2. 需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢?怎么将这个异常对象传递到调用者处呢?通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。

    throw用在方法内,用来抛出一个异常对象,将这个异常对象传递到调用者处,并结束当前方法的执行。

使用格式:

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throw new 异常类名(参数);

例如:

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throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在,已超出范围");

学习完抛出异常的格式后,我们通过下面程序演示下throw的使用。

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public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个数组
int[] arr = {2,4,52,2};
//根据索引找对应的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);

System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根据 索引找到数组中对应的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
//判断 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*
判断条件如果满足,当执行完throw抛出异常对象后,方法已经无法继续运算。
这时就会结束当前方法的执行,并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们,角标越界了```");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}

注意:如果产生了问题,我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出,也就是将问题返回给该方法的调用者。

那么对于调用者来说,该怎么处理呢?一种是进行捕获处理,另一种就是继续讲问题声明出去,使用throws声明处理。

1.6 声明异常throws

声明异常:将问题标识出来,报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常,而没有捕获处理(稍后讲解该方式),那么必须通过throws进行声明,让调用者去处理。

关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).

声明异常格式:

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修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }	

声明异常的代码演示:

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public class ThrowsDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
read("a.txt");
}

// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}

throws用于进行异常类的声明,若该方法可能有多种异常情况产生,那么在throws后面可以写多个异常类,用逗号隔开。

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public class ThrowsDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
read("a.txt");
}

public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
if (!path.equals("b.txt")) {
throw new IOException();
}
}
}

1.7 捕获异常try…catch

如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:

  1. 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
  2. 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。

try-catch的方式就是捕获异常。

  • 捕获异常:Java中对异常有针对性的语句进行捕获,可以对出现的异常进行指定方式的处理。

捕获异常语法如下:

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try{
编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型 e){
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

try:该代码块中编写可能产生异常的代码。

catch:用来进行某种异常的捕获,实现对捕获到的异常进行处理。

注意:try和catch都不能单独使用,必须连用。

演示如下:

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public class TryCatchDemo {
public static void main(String[] args) {
try {// 当产生异常时,必须有处理方式。要么捕获,要么声明。
read("b.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢?
//try中抛出的是什么异常,在括号中就定义什么异常类型
System.out.println(e);
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}

如何获取异常信息:

Throwable类中定义了一些查看方法:

  • public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。

  • public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

  • public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。

包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。

在开发中呢也可以在catch将编译期异常转换成运行期异常处理。

多个异常使用捕获又该如何处理呢?

  1. 多个异常分别处理。
  2. 多个异常一次捕获,多次处理。
  3. 多个异常一次捕获一次处理。

一般我们是使用一次捕获多次处理方式,格式如下:

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try{
编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型A e){ 当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型B e){ 当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

注意:这种异常处理方式,要求多个catch中的异常不能相同,并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系,那么子类异常要求在上面的catch处理,父类异常在下面的catch处理。

1.8 finally 代码块

finally:有一些特定的代码无论异常是否发生,都需要执行。另外,因为异常会引发程序跳转,导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的,在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

什么时候的代码必须最终执行?

当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。

finally的语法:

try…catch….finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。

注意:finally不能单独使用。

比如在我们之后学习的IO流中,当打开了一个关联文件的资源,最后程序不管结果如何,都需要把这个资源关闭掉。

finally代码参考如下:

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public class TryCatchDemo4 {
public static void main(String[] args) {
try {
read("a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
//抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
throw new RuntimeException(e);
} finally {
System.out.println("不管程序怎样,这里都将会被执行。");
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}

当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。

1.9 异常注意事项

  • 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
  • 如果父类抛出了多个异常,子类覆盖父类方法时,只能抛出相同的异常或者是他的子集。
  • 父类方法没有抛出异常,子类覆盖父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常,只能捕获处理,不能声明抛出
  • 当多异常处理时,捕获处理,前边的类不能是后边类的父类
  • 在try/catch后可以追加finally代码块,其中的代码一定会被执行,通常用于资源回收。

1.10 概述

为什么需要自定义异常类:

我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题。

在上述代码中,发现这些异常都是JDK内部定义好的,但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢?

什么是自定义异常类:

在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.

自定义一个业务逻辑异常: LoginException。一个登陆异常类。

异常类如何定义:

  1. 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于java.lang.Exception
  2. 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于java.lang.RuntimeException

1.11 自定义异常的练习

要求:我们模拟登陆操作,如果用户名已存在,则抛出异常并提示:亲,该用户名已经被注册。

首先定义一个登陆异常类LoginException:

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// 业务逻辑异常
public class LoginException extends Exception {
/**
* 空参构造
*/
public LoginException() {
}

/**
*
* @param message 表示异常提示
*/
public LoginException(String message) {
super(message);
}
}

模拟登陆操作,使用数组模拟数据库中存储的数据,并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

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public class Demo {
// 模拟数据库中已存在账号
private static String[] names = {"bill","hill","jill"};

public static void main(String[] args) {
//调用方法
try{
// 可能出现异常的代码
checkUsername("nill");
System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
} catch(LoginException e) {
//处理异常
e.printStackTrace();
}
}

//判断当前注册账号是否存在
//因为是编译期异常,又想调用者去处理 所以声明该异常
public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException {
for (String name : names) {
if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
throw new LoginException("亲"+name+"已经被注册了!");
}
}
return true;
}
}

2. File类

2.1 概述

java.io.File 类是文件和目录路径名的抽象表示,主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。

2.2 构造方法

  • public File(String pathname) :通过将给定的路径名字符串转换为抽象路径名来创建新的 File实例。
  • public File(String parent, String child) :从父路径名字符串和子路径名字符串创建新的 File实例。
  • public File(File parent, String child) :从父抽象路径名和子路径名字符串创建新的 File实例。
  • 构造举例,代码如下:
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// 文件路径名
String pathname = "D:\\aaa.txt";
File file1 = new File(pathname);

// 文件路径名
String pathname2 = "D:\\aaa\\bbb.txt";
File file2 = new File(pathname2);

// 通过父路径和子路径字符串
String parent = "d:\\aaa";
String child = "bbb.txt";
File file3 = new File(parent, child);

// 通过父级File对象和子路径字符串
File parentDir = new File("d:\\aaa");
String child = "bbb.txt";
File file4 = new File(parentDir, child);

小贴士:

  1. 一个File对象代表硬盘中实际存在的一个文件或者目录。
  2. 无论该路径下是否存在文件或者目录,都不影响File对象的创建。

2.3 常用方法

获取功能的方法

  • public String getAbsolutePath() :返回此File的绝对路径名字符串。

  • public String getPath() :将此File转换为路径名字符串。

  • public String getName() :返回由此File表示的文件或目录的名称。

  • public long length() :返回由此File表示的文件的长度。

    方法演示,代码如下:

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    public class FileGet {
    public static void main(String[] args) {
    File f = new File("d:/aaa/bbb.java");
    System.out.println("文件绝对路径:"+f.getAbsolutePath());
    System.out.println("文件构造路径:"+f.getPath());
    System.out.println("文件名称:"+f.getName());
    System.out.println("文件长度:"+f.length()+"字节");

    File f2 = new File("d:/aaa");
    System.out.println("目录绝对路径:"+f2.getAbsolutePath());
    System.out.println("目录构造路径:"+f2.getPath());
    System.out.println("目录名称:"+f2.getName());
    System.out.println("目录长度:"+f2.length());
    }
    }
    输出结果:
    文件绝对路径:d:\aaa\bbb.java
    文件构造路径:d:\aaa\bbb.java
    文件名称:bbb.java
    文件长度:636字节

    目录绝对路径:d:\aaa
    目录构造路径:d:\aaa
    目录名称:aaa
    目录长度:4096

API中说明:length(),表示文件的长度。但是File对象表示目录,则返回值未指定。

绝对路径和相对路径

  • 绝对路径:从盘符开始的路径,这是一个完整的路径。
  • 相对路径:相对于项目目录的路径,这是一个便捷的路径,开发中经常使用。
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public class FilePath {
public static void main(String[] args) {
// D盘下的bbb.java文件
File f = new File("D:\\bbb.java");
System.out.println(f.getAbsolutePath());

// 项目下的bbb.java文件
File f2 = new File("bbb.java");
System.out.println(f2.getAbsolutePath());
}
}
输出结果:
D:\bbb.java
D:\idea_project_test4\bbb.java

判断功能的方法

  • public boolean exists() :此File表示的文件或目录是否实际存在。
  • public boolean isDirectory() :此File表示的是否为目录。
  • public boolean isFile() :此File表示的是否为文件。

方法演示,代码如下:

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public class FileIs {
public static void main(String[] args) {
File f = new File("d:\\aaa\\bbb.java");
File f2 = new File("d:\\aaa");
// 判断是否存在
System.out.println("d:\\aaa\\bbb.java 是否存在:"+f.exists());
System.out.println("d:\\aaa 是否存在:"+f2.exists());
// 判断是文件还是目录
System.out.println("d:\\aaa 文件?:"+f2.isFile());
System.out.println("d:\\aaa 目录?:"+f2.isDirectory());
}
}
输出结果:
d:\aaa\bbb.java 是否存在:true
d:\aaa 是否存在:true
d:\aaa 文件?:false
d:\aaa 目录?:true

创建删除功能的方法

  • public boolean createNewFile() :当且仅当具有该名称的文件尚不存在时,创建一个新的空文件。
  • public boolean delete() :删除由此File表示的文件或目录。
  • public boolean mkdir() :创建由此File表示的目录。
  • public boolean mkdirs() :创建由此File表示的目录,包括任何必需但不存在的父目录。

方法演示,代码如下:

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public class FileCreateDelete {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 文件的创建
File f = new File("aaa.txt");
System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // false
System.out.println("是否创建:"+f.createNewFile()); // true
System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // true

// 目录的创建
File f2= new File("newDir");
System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// false
System.out.println("是否创建:"+f2.mkdir()); // true
System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// true

// 创建多级目录
File f3= new File("newDira\\newDirb");
System.out.println(f3.mkdir());// false
File f4= new File("newDira\\newDirb");
System.out.println(f4.mkdirs());// true

// 文件的删除
System.out.println(f.delete());// true

// 目录的删除
System.out.println(f2.delete());// true
System.out.println(f4.delete());// false
}
}

API中说明:delete方法,如果此File表示目录,则目录必须为空才能删除。

2.4 目录的遍历

  • public String[] list() :返回一个String数组,表示该File目录中的所有子文件或目录。
  • public File[] listFiles() :返回一个File数组,表示该File目录中的所有的子文件或目录。
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public class FileFor {
public static void main(String[] args) {
File dir = new File("d:\\java_code");

//获取当前目录下的文件以及文件夹的名称。
String[] names = dir.list();
for(String name : names){
System.out.println(name);
}
//获取当前目录下的文件以及文件夹对象,只要拿到了文件对象,那么就可以获取更多信息
File[] files = dir.listFiles();
for (File file : files) {
System.out.println(file);
}
}
}

小贴士:

调用listFiles方法的File对象,表示的必须是实际存在的目录,否则返回null,无法进行遍历。

2.5 综合练习

练习1:创建文件夹

​ 在当前模块下的aaa文件夹中创建一个a.txt文件

代码实现:

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public class Test1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//需求:在当前模块下的aaa文件夹中创建一个a.txt文件

//1.创建a.txt的父级路径
File file = new File("myfile\\aaa");
//2.创建父级路径
//如果aaa是存在的,那么此时创建失败的。
//如果aaa是不存在的,那么此时创建成功的。
file.mkdirs();
//3.拼接父级路径和子级路径
File src = new File(file,"a.txt");
boolean b = src.createNewFile();
if(b){
System.out.println("创建成功");
}else{
System.out.println("创建失败");
}
}
}

练习2:查找文件(不考虑子文件夹)

​ 定义一个方法找某一个文件夹中,是否有以avi结尾的电影(暂时不需要考虑子文件夹)

代码示例:

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public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
/*需求:
定义一个方法找某一个文件夹中,是否有以avi结尾的电影。
(暂时不需要考虑子文件夹)
*/

File file = new File("D:\\aaa\\bbb");
boolean b = haveAVI(file);
System.out.println(b);
}
/*
* 作用:用来找某一个文件夹中,是否有以avi结尾的电影
* 形参:要查找的文件夹
* 返回值:查找的结果 存在true 不存在false
* */
public static boolean haveAVI(File file){// D:\\aaa
//1.进入aaa文件夹,而且要获取里面所有的内容
File[] files = file.listFiles();
//2.遍历数组获取里面的每一个元素
for (File f : files) {
//f:依次表示aaa文件夹里面每一个文件或者文件夹的路径
if(f.isFile() && f.getName().endsWith(".avi")){
return true;
}
}
//3.如果循环结束之后还没有找到,直接返回false
return false;
}
}

练习3:(考虑子文件夹)

​ 找到电脑中所有以avi结尾的电影。(需要考虑子文件夹)

代码示例:

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public class Test3 {
public static void main(String[] args) {
/* 需求:
找到电脑中所有以avi结尾的电影。(需要考虑子文件夹)


套路:
1,进入文件夹
2,遍历数组
3,判断
4,判断

*/

findAVI();

}

public static void findAVI(){
//获取本地所有的盘符
File[] arr = File.listRoots();
for (File f : arr) {
findAVI(f);
}
}

public static void findAVI(File src){//"C:\\
//1.进入文件夹src
File[] files = src.listFiles();
//2.遍历数组,依次得到src里面每一个文件或者文件夹
if(files != null){
for (File file : files) {
if(file.isFile()){
//3,判断,如果是文件,就可以执行题目的业务逻辑
String name = file.getName();
if(name.endsWith(".avi")){
System.out.println(file);
}
}else{
//4,判断,如果是文件夹,就可以递归
//细节:再次调用本方法的时候,参数一定要是src的次一级路径
findAVI(file);
}
}
}
}
}

练习4:删除多级文件夹

需求: 如果我们要删除一个有内容的文件夹
1.先删除文件夹里面所有的内容
2.再删除自己

代码示例:

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public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
/*
删除一个多级文件夹
如果我们要删除一个有内容的文件夹
1.先删除文件夹里面所有的内容
2.再删除自己
*/

File file = new File("D:\\aaa\\src");
delete(file);

}

/*
* 作用:删除src文件夹
* 参数:要删除的文件夹
* */
public static void delete(File src){
//1.先删除文件夹里面所有的内容
//进入src
File[] files = src.listFiles();
//遍历
for (File file : files) {
//判断,如果是文件,删除
if(file.isFile()){
file.delete();
}else {
//判断,如果是文件夹,就递归
delete(file);
}
}
//2.再删除自己
src.delete();
}
}

练习5:统计大小

​ 需求:统计一个文件夹的总大小

代码示例:

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public class Test5 {
public static void main(String[] args) {
/*需求:
统计一个文件夹的总大小
*/


File file = new File("D:\\aaa\\src");

long len = getLen(file);
System.out.println(len);//4919189
}

/*
* 作用:
* 统计一个文件夹的总大小
* 参数:
* 表示要统计的那个文件夹
* 返回值:
* 统计之后的结果
*
* 文件夹的总大小:
* 说白了,文件夹里面所有文件的大小
* */
public static long getLen(File src){
//1.定义变量进行累加
long len = 0;
//2.进入src文件夹
File[] files = src.listFiles();
//3.遍历数组
for (File file : files) {
//4.判断
if(file.isFile()){
//我们就把当前文件的大小累加到len当中
len = len + file.length();
}else{
//判断,如果是文件夹就递归
len = len + getLen(file);
}
}
return len;
}
}

练习6:统计文件个数

需求:统计一个文件夹中每种文件的个数并打印。(考虑子文件夹)
打印格式如下:
txt:3个
doc:4个
jpg:6个

代码示例:

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public class Test6 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
需求:统计一个文件夹中每种文件的个数并打印。(考虑子文件夹)
打印格式如下:
txt:3个
doc:4个
jpg:6个
*/
File file = new File("D:\\aaa\\src");
HashMap<String, Integer> hm = getCount(file);
System.out.println(hm);
}

/*
* 作用:
* 统计一个文件夹中每种文件的个数
* 参数:
* 要统计的那个文件夹
* 返回值:
* 用来统计map集合
* 键:后缀名 值:次数
*
* a.txt
* a.a.txt
* aaa(不需要统计的)
*
*
* */
public static HashMap<String,Integer> getCount(File src){
//1.定义集合用来统计
HashMap<String,Integer> hm = new HashMap<>();
//2.进入src文件夹
File[] files = src.listFiles();
//3.遍历数组
for (File file : files) {
//4.判断,如果是文件,统计
if(file.isFile()){
//a.txt
String name = file.getName();
String[] arr = name.split("\\.");
if(arr.length >= 2){
String endName = arr[arr.length - 1];
if(hm.containsKey(endName)){
//存在
int count = hm.get(endName);
count++;
hm.put(endName,count);
}else{
//不存在
hm.put(endName,1);
}
}
}else{
//5.判断,如果是文件夹,递归
//sonMap里面是子文件中每一种文件的个数
HashMap<String, Integer> sonMap = getCount(file);
//hm: txt=1 jpg=2 doc=3
//sonMap: txt=3 jpg=1
//遍历sonMap把里面的值累加到hm当中
Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = sonMap.entrySet();
for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {
String key = entry.getKey();
int value = entry.getValue();
if(hm.containsKey(key)){
//存在
int count = hm.get(key);
count = count + value;
hm.put(key,count);
}else{
//不存在
hm.put(key,value);
}
}
}
}
return hm;
}
}

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1. IO概述

1.1 什么是IO

生活中,你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件,忘记了ctrl+s ,可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个U盘,可以把一个视频,拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢?键盘、内存、硬盘、外接设备等等。

我们把这种数据的传输,可以看做是一种数据的流动,按照流动的方向,以内存为基准,分为输入input输出output ,即流向内存是输入流,流出内存的输出流。

Java中I/O操作主要是指使用java.io包下的内容,进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据,输出也叫做作写出数据。

1.2 IO的分类

根据数据的流向分为:输入流输出流

  • 输入流 :把数据从其他设备上读取到内存中的流。
  • 输出流 :把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

格局数据的类型分为:字节流字符流

  • 字节流 :以字节为单位,读写数据的流。
  • 字符流 :以字符为单位,读写数据的流。

1.3 IO的流向说明图解

1.4 顶级父类们

输入流 输出流
字节流 字节输入流
InputStream
字节输出流
OutputStream
字符流 字符输入流
Reader
字符输出流
Writer

2. 字节流

2.1 一切皆为字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时,都是以二进制数字的形式保存,都一个一个的字节,那么传输时一样如此。所以,字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候,我们要时刻明确,无论使用什么样的流对象,底层传输的始终为二进制数据。

2.2 字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream 抽象类是表示字节输出流的所有类的超类,将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

  • public void close() :关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public void flush() :刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
  • public void write(byte[] b):将 b.length字节从指定的字节数组写入此输出流。
  • public void write(byte[] b, int off, int len) :从指定的字节数组写入 len字节,从偏移量 off开始输出到此输出流。
  • public abstract void write(int b) :将指定的字节输出流。

小贴士:

close方法,当完成流的操作时,必须调用此方法,释放系统资源。

2.3 FileOutputStream类

OutputStream有很多子类,我们从最简单的一个子类开始。

java.io.FileOutputStream 类是文件输出流,用于将数据写出到文件。

构造方法

  • public FileOutputStream(File file):创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  • public FileOutputStream(String name): 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。该路径下,如果没有这个文件,会创建该文件。如果有这个文件,会清空这个文件的数据。

  • 构造举例,代码如下:
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public class FileOutputStreamConstructor throws IOException {
public static void main(String[] args) {
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");
}
}

写出字节数据

  1. 写出字节write(int b) 方法,每次可以写出一个字节数据,代码使用演示:
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public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 写出数据
fos.write(97); // 写出第1个字节
fos.write(98); // 写出第2个字节
fos.write(99); // 写出第3个字节
// 关闭资源
fos.close();
}
}
输出结果:
abc

小贴士:

  1. 虽然参数为int类型四个字节,但是只会保留一个字节的信息写出。
  2. 流操作完毕后,必须释放系统资源,调用close方法,千万记得。
  1. 写出字节数组write(byte[] b),每次可以写出数组中的数据,代码使用演示:
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public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "黑马程序员".getBytes();
// 写出字节数组数据
fos.write(b);
// 关闭资源
fos.close();
}
}
输出结果:
黑马程序员
  1. 写出指定长度字节数组write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从off索引开始,len个字节,代码使用演示:
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public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "abcde".getBytes();
// 写出从索引2开始,2个字节。索引2是c,两个字节,也就是cd。
fos.write(b,2,2);
// 关闭资源
fos.close();
}
}
输出结果:
cd

数据追加续写

经过以上的演示,每次程序运行,创建输出流对象,都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据,还能继续添加新数据呢?

  • public FileOutputStream(File file, boolean append): 创建文件输出流以写入由指定的 File对象表示的文件。
  • public FileOutputStream(String name, boolean append): 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法,参数中都需要传入一个boolean类型的值,true 表示追加数据,false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象,就可以指定是否追加续写了,代码使用演示:

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public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt"true);
// 字符串转换为字节数组
byte[] b = "abcde".getBytes();
// 写出从索引2开始,2个字节。索引2是c,两个字节,也就是cd。
fos.write(b);
// 关闭资源
fos.close();
}
}
文件操作前:cd
文件操作后:cdabcde

写出换行

Windows系统里,换行符号是\r\n 。把

以指定是否追加续写了,代码使用演示:

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public class FOSWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
// 定义字节数组
byte[] words = {97,98,99,100,101};
// 遍历数组
for (int i = 0; i < words.length; i++) {
// 写出一个字节
fos.write(words[i]);
// 写出一个换行, 换行符号转成数组写出
fos.write("\r\n".getBytes());
}
// 关闭资源
fos.close();
}
}

输出结果:
a
b
c
d
e
  • 回车符\r和换行符\n
    • 回车符:回到一行的开头(return)。
    • 换行符:下一行(newline)。
  • 系统中的换行:
    • Windows系统里,每行结尾是 回车+换行 ,即\r\n
    • Unix系统里,每行结尾只有 换行 ,即\n
    • Mac系统里,每行结尾是 回车 ,即\r。从 Mac OS X开始与Linux统一。

2.4 字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类,可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

  • public void close() :关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public abstract int read(): 从输入流读取数据的下一个字节。
  • public int read(byte[] b): 从输入流中读取一些字节数,并将它们存储到字节数组 b中 。

小贴士:

close方法,当完成流的操作时,必须调用此方法,释放系统资源。

2.5 FileInputStream类

java.io.FileInputStream 类是文件输入流,从文件中读取字节。

构造方法

  • FileInputStream(File file): 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ,该文件由文件系统中的 File对象 file命名。
  • FileInputStream(String name): 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ,该文件由文件系统中的路径名 name命名。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。该路径下,如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException

  • 构造举例,代码如下:
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public class FileInputStreamConstructor throws IOException{
public static void main(String[] args) {
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileInputStream fos = new FileInputStream(file);

// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");
}
}

读取字节数据

  1. 读取字节read方法,每次可以读取一个字节的数据,提升为int类型,读取到文件末尾,返回-1,代码使用演示:
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public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
// 读取数据,返回一个字节
int read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
read = fis.read();
System.out.println((char) read);
// 读取到末尾,返回-1
read = fis.read();
System.out.println( read);
// 关闭资源
fis.close();
}
}
输出结果:
a
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c
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e
-1

循环改进读取方式,代码使用演示:

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public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
// 定义变量,保存数据
int b ;
// 循环读取
while ((b = fis.read())!=-1) {
System.out.println((char)b);
}
// 关闭资源
fis.close();
}
}
输出结果:
a
b
c
d
e

小贴士:

  1. 虽然读取了一个字节,但是会自动提升为int类型。
  2. 流操作完毕后,必须释放系统资源,调用close方法,千万记得。
  1. 使用字节数组读取read(byte[] b),每次读取b的长度个字节到数组中,返回读取到的有效字节个数,读取到末尾时,返回-1 ,代码使用演示:
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public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象.
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
// 定义变量,作为有效个数
int len ;
// 定义字节数组,作为装字节数据的容器
byte[] b = new byte[2];
// 循环读取
while (( len= fis.read(b))!=-1) {
// 每次读取后,把数组变成字符串打印
System.out.println(new String(b));
}
// 关闭资源
fis.close();
}
}

输出结果:
ab
cd
ed

错误数据d,是由于最后一次读取时,只读取一个字节e,数组中,上次读取的数据没有被完全替换,所以要通过len ,获取有效的字节,代码使用演示:

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public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException{
// 使用文件名称创建流对象.
FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
// 定义变量,作为有效个数
int len ;
// 定义字节数组,作为装字节数据的容器
byte[] b = new byte[2];
// 循环读取
while (( len= fis.read(b))!=-1) {
// 每次读取后,把数组的有效字节部分,变成字符串打印
System.out.println(new String(b,0,len));// len 每次读取的有效字节个数
}
// 关闭资源
fis.close();
}
}

输出结果:
ab
cd
e

小贴士:

使用数组读取,每次读取多个字节,减少了系统间的IO操作次数,从而提高了读写的效率,建议开发中使用。

2.6 字节流练习:图片复制

复制原理图解

案例实现

复制图片文件,代码使用演示:

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public class Copy {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1.创建流对象
// 1.1 指定数据源
FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");
// 1.2 指定目的地
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");

// 2.读写数据
// 2.1 定义数组
byte[] b = new byte[1024];
// 2.2 定义长度
int len;
// 2.3 循环读取
while ((len = fis.read(b))!=-1) {
// 2.4 写出数据
fos.write(b, 0 , len);
}

// 3.关闭资源
fos.close();
fis.close();
}
}

小贴士:

流的关闭原则:先开后关,后开先关。

3. 字符流

当使用字节流读取文本文件时,可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时,可能不会显示完整的字符,那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以Java提供一些字符流类,以字符为单位读写数据,专门用于处理文本文件。

3.1 字符输入流【Reader】

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类,可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

  • public void close() :关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public int read(): 从输入流读取一个字符。
  • public int read(char[] cbuf): 从输入流中读取一些字符,并将它们存储到字符数组 cbuf中 。

3.2 FileReader类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

小贴士:

  1. 字符编码:字节与字符的对应规则。Windows系统的中文编码默认是GBK编码表。

    idea中UTF-8

  2. 字节缓冲区:一个字节数组,用来临时存储字节数据。

构造方法

  • FileReader(File file): 创建一个新的 FileReader ,给定要读取的File对象。
  • FileReader(String fileName): 创建一个新的 FileReader ,给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。类似于FileInputStream 。

  • 构造举例,代码如下:
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public class FileReaderConstructor throws IOException{
public static void main(String[] args) {
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileReader fr = new FileReader(file);

// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("b.txt");
}
}

读取字符数据

  1. 读取字符read方法,每次可以读取一个字符的数据,提升为int类型,读取到文件末尾,返回-1,循环读取,代码使用演示:
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public class FRRead {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("read.txt");
// 定义变量,保存数据
int b ;
// 循环读取
while ((b = fr.read())!=-1) {
System.out.println((char)b);
}
// 关闭资源
fr.close();
}
}
输出结果:





小贴士:虽然读取了一个字符,但是会自动提升为int类型。

  1. 使用字符数组读取read(char[] cbuf),每次读取b的长度个字符到数组中,返回读取到的有效字符个数,读取到末尾时,返回-1 ,代码使用演示:
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public class FRRead {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("read.txt");
// 定义变量,保存有效字符个数
int len ;
// 定义字符数组,作为装字符数据的容器
char[] cbuf = new char[2];
// 循环读取
while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
System.out.println(new String(cbuf));
}
// 关闭资源
fr.close();
}
}
输出结果:
黑马
程序
员序

获取有效的字符改进,代码使用演示:

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public class FISRead {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileReader fr = new FileReader("read.txt");
// 定义变量,保存有效字符个数
int len ;
// 定义字符数组,作为装字符数据的容器
char[] cbuf = new char[2];
// 循环读取
while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
System.out.println(new String(cbuf,0,len));
}
// 关闭资源
fr.close();
}
}

输出结果:
黑马
程序

3.3 字符输出流【Writer】

java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类,将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

  • void write(int c) 写入单个字符。
  • void write(char[] cbuf) 写入字符数组。
  • abstract void write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的某一部分,off数组的开始索引,len写的字符个数。
  • void write(String str) 写入字符串。
  • void write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分,off字符串的开始索引,len写的字符个数。
  • void flush() 刷新该流的缓冲。
  • void close() 关闭此流,但要先刷新它。

3.4 FileWriter类

java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

构造方法

  • FileWriter(File file): 创建一个新的 FileWriter,给定要读取的File对象。
  • FileWriter(String fileName): 创建一个新的 FileWriter,给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径,类似于FileOutputStream。

  • 构造举例,代码如下:
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public class FileWriterConstructor {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用File对象创建流对象
File file = new File("a.txt");
FileWriter fw = new FileWriter(file);

// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");
}
}

基本写出数据

写出字符write(int b) 方法,每次可以写出一个字符数据,代码使用演示:

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public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
// 写出数据
fw.write(97); // 写出第1个字符
fw.write('b'); // 写出第2个字符
fw.write('C'); // 写出第3个字符
fw.write(30000); // 写出第4个字符,中文编码表中30000对应一个汉字。

/*
【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
如果不关闭,数据只是保存到缓冲区,并未保存到文件。
*/
// fw.close();
}
}
输出结果:
abC田

小贴士:

  1. 虽然参数为int类型四个字节,但是只会保留一个字符的信息写出。
  2. 未调用close方法,数据只是保存到了缓冲区,并未写出到文件中。

关闭和刷新

因为内置缓冲区的原因,如果不关闭输出流,无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象,是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据,又想继续使用流,就需要flush 方法了。

  • flush :刷新缓冲区,流对象可以继续使用。
  • close :先刷新缓冲区,然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

代码使用演示:

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public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
// 写出数据,通过flush
fw.write('刷'); // 写出第1个字符
fw.flush();
fw.write('新'); // 继续写出第2个字符,写出成功
fw.flush();

// 写出数据,通过close
fw.write('关'); // 写出第1个字符
fw.close();
fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
fw.close();
}
}

小贴士:即便是flush方法写出了数据,操作的最后还是要调用close方法,释放系统资源。

写出其他数据

  1. 写出字符数组write(char[] cbuf)write(char[] cbuf, int off, int len) ,每次可以写出字符数组中的数据,用法类似FileOutputStream,代码使用演示:
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public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
// 字符串转换为字节数组
char[] chars = "黑马程序员".toCharArray();

// 写出字符数组
fw.write(chars); // 黑马程序员

// 写出从索引2开始,2个字节。索引2是'程',两个字节,也就是'程序'。
fw.write(b,2,2); // 程序

// 关闭资源
fos.close();
}
}
  1. 写出字符串write(String str)write(String str, int off, int len) ,每次可以写出字符串中的数据,更为方便,代码使用演示:
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public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
// 字符串
String msg = "黑马程序员";

// 写出字符数组
fw.write(msg); //黑马程序员

// 写出从索引2开始,2个字节。索引2是'程',两个字节,也就是'程序'。
fw.write(msg,2,2); // 程序

// 关闭资源
fos.close();
}
}
  1. 续写和换行:操作类似于FileOutputStream。
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public class FWWrite {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 使用文件名称创建流对象,可以续写数据
FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"true);
// 写出字符串
fw.write("黑马");
// 写出换行
fw.write("\r\n");
// 写出字符串
fw.write("程序员");
// 关闭资源
fw.close();
}
}
输出结果:
黑马
程序员

小贴士:字符流,只能操作文本文件,不能操作图片,视频等非文本文件。

当我们单纯读或者写文本文件时 使用字符流 其他情况使用字节流

4. IO异常的处理

JDK7前处理

之前的入门练习,我们一直把异常抛出,而实际开发中并不能这样处理,建议使用try...catch...finally 代码块,处理异常部分,代码使用演示:

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public class HandleException1 {
public static void main(String[] args) {
// 声明变量
FileWriter fw = null;
try {
//创建流对象
fw = new FileWriter("fw.txt");
// 写出数据
fw.write("黑马程序员"); //黑马程序员
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (fw != null) {
fw.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

JDK7的处理(扩展知识点了解内容)

还可以使用JDK7优化后的try-with-resource 语句,该语句确保了每个资源在语句结束时关闭。所谓的资源(resource)是指在程序完成后,必须关闭的对象。

格式:

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try (创建流对象语句,如果多个,使用';'隔开) {
// 读写数据
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

代码使用演示:

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public class HandleException2 {
public static void main(String[] args) {
// 创建流对象
try ( FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"); ) {
// 写出数据
fw.write("黑马程序员"); //黑马程序员
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

JDK9的改进(扩展知识点了解内容)

JDK9中try-with-resource 的改进,对于引入对象的方式,支持的更加简洁。被引入的对象,同样可以自动关闭,无需手动close,我们来了解一下格式。

改进前格式:

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// 被final修饰的对象
final Resource resource1 = new Resource("resource1");
// 普通对象
Resource resource2 = new Resource("resource2");
// 引入方式:创建新的变量保存
try (Resource r1 = resource1;
Resource r2 = resource2) {
// 使用对象
}

改进后格式:

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// 被final修饰的对象
final Resource resource1 = new Resource("resource1");
// 普通对象
Resource resource2 = new Resource("resource2");

// 引入方式:直接引入
try (resource1; resource2) {
// 使用对象
}

改进后,代码使用演示:

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public class TryDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
final FileReader fr = new FileReader("in.txt");
FileWriter fw = new FileWriter("out.txt");
// 引入到try中
try (fr; fw) {
// 定义变量
int b;
// 读取数据
while ((b = fr.read())!=-1) {
// 写出数据
fw.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

5. 综合练习

练习1:拷贝文件夹

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public class Test01 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//拷贝一个文件夹,考虑子文件夹

//1.创建对象表示数据源
File src = new File("D:\\aaa\\src");
//2.创建对象表示目的地
File dest = new File("D:\\aaa\\dest");

//3.调用方法开始拷贝
copydir(src,dest);



}

/*
* 作用:拷贝文件夹
* 参数一:数据源
* 参数二:目的地
*
* */
private static void copydir(File src, File dest) throws IOException {
dest.mkdirs();
//递归
//1.进入数据源
File[] files = src.listFiles();
//2.遍历数组
for (File file : files) {
if(file.isFile()){
//3.判断文件,拷贝
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(dest,file.getName()));
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while((len = fis.read(bytes)) != -1){
fos.write(bytes,0,len);
}
fos.close();
fis.close();
}else {
//4.判断文件夹,递归
copydir(file, new File(dest,file.getName()));
}
}
}
}

练习2:文件加密

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public class Test02 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
为了保证文件的安全性,就需要对原始文件进行加密存储,再使用的时候再对其进行解密处理。
加密原理:
对原始文件中的每一个字节数据进行更改,然后将更改以后的数据存储到新的文件中。
解密原理:
读取加密之后的文件,按照加密的规则反向操作,变成原始文件。

^ : 异或
两边相同:false
两边不同:true

0:false
1:true

100:1100100
10: 1010

1100100
^ 0001010
__________
1101110
^ 0001010
__________
1100100

*/
}

public static void encryptionAndReduction(File src, File dest) throws IOException {
FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest);
int b;
while ((b = fis.read()) != -1) {
fos.write(b ^ 2);
}
//4.释放资源
fos.close();
fis.close();
}


}

练习3:数字排序

文本文件中有以下的数据:
2-1-9-4-7-8
将文件中的数据进行排序,变成以下的数据:
1-2-4-7-8-9

实现方式一:

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public class Test03 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
文本文件中有以下的数据:
2-1-9-4-7-8
将文件中的数据进行排序,变成以下的数据:
1-2-4-7-8-9
*/


//1.读取数据
FileReader fr = new FileReader("myio\\a.txt");
StringBuilder sb = new StringBuilder();
int ch;
while((ch = fr.read()) != -1){
sb.append((char)ch);
}
fr.close();
System.out.println(sb);
//2.排序
String str = sb.toString();
String[] arrStr = str.split("-");//2-1-9-4-7-8

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
for (String s : arrStr) {
int i = Integer.parseInt(s);
list.add(i);
}
Collections.sort(list);
System.out.println(list);
//3.写出
FileWriter fw = new FileWriter("myio\\a.txt");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
if(i == list.size() - 1){
fw.write(list.get(i) + "");
}else{
fw.write(list.get(i) + "-");
}
}
fw.close();
}
}

实现方式二:

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public class Test04 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
文本文件中有以下的数据:
2-1-9-4-7-8
将文件中的数据进行排序,变成以下的数据:
1-2-4-7-8-9

细节1:
文件中的数据不要换行

细节2:
bom头
*/
//1.读取数据
FileReader fr = new FileReader("myio\\a.txt");
StringBuilder sb = new StringBuilder();
int ch;
while((ch = fr.read()) != -1){
sb.append((char)ch);
}
fr.close();
System.out.println(sb);
//2.排序
Integer[] arr = Arrays.stream(sb.toString()
.split("-"))
.map(Integer::parseInt)
.sorted()
.toArray(Integer[]::new);
//3.写出
FileWriter fw = new FileWriter("myio\\a.txt");
String s = Arrays.toString(arr).replace(", ","-");
String result = s.substring(1, s.length() - 1);
fw.write(result);
fw.close();
}
}

29

1. 缓冲流

昨天学习了基本的一些流,作为IO流的入门,今天我们要见识一些更强大的流。比如能够高效读写的缓冲流,能够转换编码的转换流,能够持久化存储对象的序列化流等等。这些功能更为强大的流,都是在基本的流对象基础之上创建而来的,就像穿上铠甲的武士一样,相当于是对基本流对象的一种增强。

1.1 概述

缓冲流,也叫高效流,是对4个基本的FileXxx 流的增强,所以也是4个流,按照数据类型分类:

  • 字节缓冲流BufferedInputStreamBufferedOutputStream
  • 字符缓冲流BufferedReaderBufferedWriter

缓冲流的基本原理,是在创建流对象时,会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组,通过缓冲区读写,减少系统IO次数,从而提高读写的效率。

1.2 字节缓冲流

构造方法

  • public BufferedInputStream(InputStream in) :创建一个 新的缓冲输入流。
  • public BufferedOutputStream(OutputStream out): 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例,代码如下:

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// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

效率测试

查询API,缓冲流读写方法与基本的流是一致的,我们通过复制大文件(375MB),测试它的效率。

  1. 基本流,代码如下:
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public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (
FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk9.exe");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")
){
// 读写数据
int b;
while ((b = fis.read()) != -1) {
fos.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("普通流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
}
}

十几分钟过去了...
  1. 缓冲流,代码如下:
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public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
){
// 读写数据
int b;
while ((b = bis.read()) != -1) {
bos.write(b);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("缓冲流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
}
}

缓冲流复制时间:8016 毫秒

如何更快呢?

使用数组的方式,代码如下:

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public class BufferedDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
// 记录开始时间
long start = System.currentTimeMillis();
// 创建流对象
try (
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
){
// 读写数据
int len;
byte[] bytes = new byte[8*1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
bos.write(bytes, 0 , len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 记录结束时间
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
}
}
缓冲流使用数组复制时间:666 毫秒

1.3 字符缓冲流

构造方法

  • public BufferedReader(Reader in) :创建一个 新的缓冲输入流。
  • public BufferedWriter(Writer out): 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例,代码如下:

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// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

特有方法

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致,不再阐述,我们来看它们具备的特有方法。

  • BufferedReader:public String readLine(): 读一行文字。
  • BufferedWriter:public void newLine(): 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。

readLine方法演示,代码如下:

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public class BufferedReaderDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
// 定义字符串,保存读取的一行文字
String line = null;
// 循环读取,读取到最后返回null
while ((line = br.readLine())!=null) {
System.out.print(line);
System.out.println("------");
}
// 释放资源
br.close();
}
}

newLine方法演示,代码如下:

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public class BufferedWriterDemo throws IOException {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建流对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
// 写出数据
bw.write("黑马");
// 写出换行
bw.newLine();
bw.write("程序");
bw.newLine();
bw.write("员");
bw.newLine();
// 释放资源
bw.close();
}
}
输出效果:
黑马
程序

1.4 练习:文本排序

请将文本信息恢复顺序。

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3.侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等,此皆良实,志虑忠纯,是以先帝简拔以遗陛下。愚以为宫中之事,事无大小,悉以咨之,然后施行,必得裨补阙漏,有所广益。
8.愿陛下托臣以讨贼兴复之效,不效,则治臣之罪,以告先帝之灵。若无兴德之言,则责攸之、祎、允等之慢,以彰其咎;陛下亦宜自谋,以咨诹善道,察纳雅言,深追先帝遗诏,臣不胜受恩感激。
4.将军向宠,性行淑均,晓畅军事,试用之于昔日,先帝称之曰能,是以众议举宠为督。愚以为营中之事,悉以咨之,必能使行阵和睦,优劣得所。
2.宫中府中,俱为一体,陟罚臧否,不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者,宜付有司论其刑赏,以昭陛下平明之理,不宜偏私,使内外异法也。
1.先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内,忠志之士忘身于外者,盖追先帝之殊遇,欲报之于陛下也。诚宜开张圣听,以光先帝遗德,恢弘志士之气,不宜妄自菲薄,引喻失义,以塞忠谏之路也。
9.今当远离,临表涕零,不知所言。
6.臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中,咨臣以当世之事,由是感激,遂许先帝以驱驰。后值倾覆,受任于败军之际,奉命于危难之间,尔来二十有一年矣。
7.先帝知臣谨慎,故临崩寄臣以大事也。受命以来,夙夜忧叹,恐付托不效,以伤先帝之明,故五月渡泸,深入不毛。今南方已定,兵甲已足,当奖率三军,北定中原,庶竭驽钝,攘除奸凶,兴复汉室,还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益,进尽忠言,则攸之、祎、允之任也。
5.亲贤臣,远小人,此先汉所以兴隆也;亲小人,远贤臣,此后汉所以倾颓也。先帝在时,每与臣论此事,未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军,此悉贞良死节之臣,愿陛下亲之信之,则汉室之隆,可计日而待也。

案例分析

  1. 逐行读取文本信息。
  2. 把读取到的文本存储到集合中
  3. 对集合中的文本进行排序
  4. 遍历集合,按顺序,写出文本信息。

案例实现

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public class Demo05Test {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1.创建ArrayList集合,泛型使用String
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
//2.创建BufferedReader对象,构造方法中传递FileReader对象
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("10_IO\\in.txt"));
//3.创建BufferedWriter对象,构造方法中传递FileWriter对象
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("10_IO\\out.txt"));
//4.使用BufferedReader对象中的方法readLine,以行的方式读取文本
String line;
while((line = br.readLine())!=null){
//5.把读取到的文本存储到ArrayList集合中
list.add(line);
}
//6.使用Collections集合工具类中的方法sort,对集合中的元素按照自定义规则排序
Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
/*
o1-o2:升序
o2-o1:降序
*/
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
//依次比较集合中两个元素的首字母,升序排序
return o1.charAt(0)-o2.charAt(0);
}
});
//7.遍历ArrayList集合,获取每一个元素
for (String s : list) {
//8.使用BufferedWriter对象中的方法wirte,把遍历得到的元素写入到文本中(内存缓冲区中)
bw.write(s);
//9.写换行
bw.newLine();
}
//10.释放资源
bw.close();
br.close();
}
}

2. 转换流

2.1 字符编码和字符集

字符编码

计算机中储存的信息都是用二进制数表示的,而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字等字符是二进制数转换之后的结果。按照某种规则,将字符存储到计算机中,称为编码 。反之,将存储在计算机中的二进制数按照某种规则解析显示出来,称为解码 。比如说,按照A规则存储,同样按照A规则解析,那么就能显示正确的文本符号。反之,按照A规则存储,再按照B规则解析,就会导致乱码现象。

编码:字符(能看懂的)–字节(看不懂的)

解码:字节(看不懂的)–>字符(能看懂的)

  • 字符编码Character Encoding : 就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。

    编码表:生活中文字和计算机中二进制的对应规则

字符集

  • **字符集 Charset**:也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合,包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。

计算机要准确的存储和识别各种字符集符号,需要进行字符编码,一套字符集必然至少有一套字符编码。常见字符集有ASCII字符集、GBK字符集、Unicode字符集等。

可见,当指定了编码,它所对应的字符集自然就指定了,所以编码才是我们最终要关心的。

  • ASCII字符集
    • ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统,用于显示现代英语,主要包括控制字符(回车键、退格、换行键等)和可显示字符(英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号)。
    • 基本的ASCII字符集,使用7位(bits)表示一个字符,共128字符。ASCII的扩展字符集使用8位(bits)表示一个字符,共256字符,方便支持欧洲常用字符。
  • ISO-8859-1字符集
    • 拉丁码表,别名Latin-1,用于显示欧洲使用的语言,包括荷兰、丹麦、德语、意大利语、西班牙语等。
    • ISO-8859-1使用单字节编码,兼容ASCII编码。
  • GBxxx字符集
    • GB就是国标的意思,是为了显示中文而设计的一套字符集。
    • GB2312:简体中文码表。一个小于127的字符的意义与原来相同。但两个大于127的字符连在一起时,就表示一个汉字,这样大约可以组合了包含7000多个简体汉字,此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了,连在ASCII里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码,这就是常说的”全角”字符,而原来在127号以下的那些就叫”半角”字符了。
    • GBK:最常用的中文码表。是在GB2312标准基础上的扩展规范,使用了双字节编码方案,共收录了21003个汉字,完全兼容GB2312标准,同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
    • GB18030:最新的中文码表。收录汉字70244个,采用多字节编码,每个字可以由1个、2个或4个字节组成。支持中国国内少数民族的文字,同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
  • Unicode字符集
    • Unicode编码系统为表达任意语言的任意字符而设计,是业界的一种标准,也称为统一码、标准万国码。
    • 它最多使用4个字节的数字来表达每个字母、符号,或者文字。有三种编码方案,UTF-8、UTF-16和UTF-32。最为常用的UTF-8编码。
    • UTF-8编码,可以用来表示Unicode标准中任何字符,它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中,优先采用的编码。互联网工程工作小组(IETF)要求所有互联网协议都必须支持UTF-8编码。所以,我们开发Web应用,也要使用UTF-8编码。它使用一至四个字节为每个字符编码,编码规则:
      1. 128个US-ASCII字符,只需一个字节编码。
      2. 拉丁文等字符,需要二个字节编码。
      3. 大部分常用字(含中文),使用三个字节编码。
      4. 其他极少使用的Unicode辅助字符,使用四字节编码。

2.2 编码引出的问题

在IDEA中,使用FileReader 读取项目中的文本文件。由于IDEA的设置,都是默认的UTF-8编码,所以没有任何问题。但是,当读取Windows系统中创建的文本文件时,由于Windows系统的默认是GBK编码,就会出现乱码。

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public class ReaderDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
FileReader fileReader = new FileReader("E:\\File_GBK.txt");
int read;
while ((read = fileReader.read()) != -1) {
System.out.print((char)read);
}
fileReader.close();
}
}
输出结果:
���

那么如何读取GBK编码的文件呢?

2.3 InputStreamReader类

转换流java.io.InputStreamReader,是Reader的子类,是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节,并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定,也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

  • InputStreamReader(InputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
  • InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例,代码如下:

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InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

指定编码读取

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public class ReaderDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 定义文件路径,文件为gbk编码
String FileName = "E:\\file_gbk.txt";
// 创建流对象,默认UTF8编码
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
// 创建流对象,指定GBK编码
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK");
// 定义变量,保存字符
int read;
// 使用默认编码字符流读取,乱码
while ((read = isr.read()) != -1) {
System.out.print((char)read); // ��Һ�
}
isr.close();

// 使用指定编码字符流读取,正常解析
while ((read = isr2.read()) != -1) {
System.out.print((char)read);// 大家好
}
isr2.close();
}
}

2.4 OutputStreamWriter类

转换流java.io.OutputStreamWriter ,是Writer的子类,是从字符流到字节流的桥梁。使用指定的字符集将字符编码为字节。它的字符集可以由名称指定,也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

  • OutputStreamWriter(OutputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
  • OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例,代码如下:

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OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定编码写出

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public class OutputDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 定义文件路径
String FileName = "E:\\out.txt";
// 创建流对象,默认UTF8编码
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
// 写出数据
osw.write("你好"); // 保存为6个字节
osw.close();

// 定义文件路径
String FileName2 = "E:\\out2.txt";
// 创建流对象,指定GBK编码
OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
// 写出数据
osw2.write("你好");// 保存为4个字节
osw2.close();
}
}

转换流理解图解

转换流是字节与字符间的桥梁!

2.5 练习:转换文件编码

将GBK编码的文本文件,转换为UTF-8编码的文本文件。

案例分析

  1. 指定GBK编码的转换流,读取文本文件。
  2. 使用UTF-8编码的转换流,写出文本文件。

案例实现

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public class TransDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1.定义文件路径
String srcFile = "file_gbk.txt";
String destFile = "file_utf8.txt";
// 2.创建流对象
// 2.1 转换输入流,指定GBK编码
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(srcFile) , "GBK");
// 2.2 转换输出流,默认utf8编码
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(destFile));
// 3.读写数据
// 3.1 定义数组
char[] cbuf = new char[1024];
// 3.2 定义长度
int len;
// 3.3 循环读取
while ((len = isr.read(cbuf))!=-1) {
// 循环写出
osw.write(cbuf,0,len);
}
// 4.释放资源
osw.close();
isr.close();
}
}

3. 序列化

3.1 概述

Java 提供了一种对象序列化的机制。用一个字节序列可以表示一个对象,该字节序列包含该对象的数据对象的类型对象中存储的属性等信息。字节序列写出到文件之后,相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

反之,该字节序列还可以从文件中读取回来,重构对象,对它进行反序列化对象的数据对象的类型对象中存储的数据信息,都可以用来在内存中创建对象。看图理解序列化:

3.2 ObjectOutputStream类

java.io.ObjectOutputStream 类,将Java对象的原始数据类型写出到文件,实现对象的持久存储。

构造方法

  • public ObjectOutputStream(OutputStream out) : 创建一个指定OutputStream的ObjectOutputStream。

构造举例,代码如下:

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FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

序列化操作

  1. 一个对象要想序列化,必须满足两个条件:
  • 该类必须实现java.io.Serializable 接口,Serializable 是一个标记接口,不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化,会抛出NotSerializableException
  • 该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要可序列化的,则该属性必须注明是瞬态的,使用transient 关键字修饰。
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public class Employee implements java.io.Serializable {
public String name;
public String address;
public transient int age; // transient瞬态修饰成员,不会被序列化
public void addressCheck() {
System.out.println("Address check : " + name + " -- " + address);
}
}

2.写出对象方法

  • public final void writeObject (Object obj) : 将指定的对象写出。
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public class SerializeDemo{
public static void main(String [] args) {
Employee e = new Employee();
e.name = "zhangsan";
e.address = "beiqinglu";
e.age = 20;
try {
// 创建序列化流对象
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
// 写出对象
out.writeObject(e);
// 释放资源
out.close();
fileOut.close();
System.out.println("Serialized data is saved"); // 姓名,地址被序列化,年龄没有被序列化。
} catch(IOException i) {
i.printStackTrace();
}
}
}
输出结果:
Serialized data is saved

3.3 ObjectInputStream类

ObjectInputStream反序列化流,将之前使用ObjectOutputStream序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法

  • public ObjectInputStream(InputStream in) : 创建一个指定InputStream的ObjectInputStream。

反序列化操作1

如果能找到一个对象的class文件,我们可以进行反序列化操作,调用ObjectInputStream读取对象的方法:

  • public final Object readObject () : 读取一个对象。
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public class DeserializeDemo {
public static void main(String [] args) {
Employee e = null;
try {
// 创建反序列化流
FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.txt");
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
// 读取一个对象
e = (Employee) in.readObject();
// 释放资源
in.close();
fileIn.close();
}catch(IOException i) {
// 捕获其他异常
i.printStackTrace();
return;
}catch(ClassNotFoundException c) {
// 捕获类找不到异常
System.out.println("Employee class not found");
c.printStackTrace();
return;
}
// 无异常,直接打印输出
System.out.println("Name: " + e.name); // zhangsan
System.out.println("Address: " + e.address); // beiqinglu
System.out.println("age: " + e.age); // 0
}
}

对于JVM可以反序列化对象,它必须是能够找到class文件的类。如果找不到该类的class文件,则抛出一个 ClassNotFoundException 异常。

反序列化操作2

另外,当JVM反序列化对象时,能找到class文件,但是class文件在序列化对象之后发生了修改,那么反序列化操作也会失败,抛出一个InvalidClassException异常。发生这个异常的原因如下:

  • 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
  • 该类包含未知数据类型
  • 该类没有可访问的无参数构造方法

Serializable 接口给需要序列化的类,提供了一个序列版本号。serialVersionUID 该版本号的目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。

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public class Employee implements java.io.Serializable {
// 加入序列版本号
private static final long serialVersionUID = 1L;
public String name;
public String address;
// 添加新的属性 ,重新编译, 可以反序列化,该属性赋为默认值.
public int eid;

public void addressCheck() {
System.out.println("Address check : " + name + " -- " + address);
}
}

3.4 练习:序列化集合

  1. 将存有多个自定义对象的集合序列化操作,保存到list.txt文件中。
  2. 反序列化list.txt ,并遍历集合,打印对象信息。

案例分析

  1. 把若干学生对象 ,保存到集合中。
  2. 把集合序列化。
  3. 反序列化读取时,只需要读取一次,转换为集合类型。
  4. 遍历集合,可以打印所有的学生信息

案例实现

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public class SerTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建 学生对象
Student student = new Student("老王", "laow");
Student student2 = new Student("老张", "laoz");
Student student3 = new Student("老李", "laol");

ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add(student);
arrayList.add(student2);
arrayList.add(student3);
// 序列化操作
// serializ(arrayList);

// 反序列化
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt"));
// 读取对象,强转为ArrayList类型
ArrayList<Student> list = (ArrayList<Student>)ois.readObject();

for (int i = 0; i < list.size(); i++ ){
Student s = list.get(i);
System.out.println(s.getName()+"--"+ s.getPwd());
}
}

private static void serializ(ArrayList<Student> arrayList) throws Exception {
// 创建 序列化流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt"));
// 写出对象
oos.writeObject(arrayList);
// 释放资源
oos.close();
}
}

4. 打印流

4.1 概述

平时我们在控制台打印输出,是调用print方法和println方法完成的,这两个方法都来自于java.io.PrintStream类,该类能够方便地打印各种数据类型的值,是一种便捷的输出方式。

4.2 PrintStream类

构造方法

  • public PrintStream(String fileName) : 使用指定的文件名创建一个新的打印流。

构造举例,代码如下:

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PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");

改变打印流向

System.out就是PrintStream类型的,只不过它的流向是系统规定的,打印在控制台上。不过,既然是流对象,我们就可以玩一个”小把戏”,改变它的流向。

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public class PrintDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 调用系统的打印流,控制台直接输出97
System.out.println(97);

// 创建打印流,指定文件的名称
PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");

// 设置系统的打印流流向,输出到ps.txt
System.setOut(ps);
// 调用系统的打印流,ps.txt中输出97
System.out.println(97);
}
}

5. 压缩流和解压缩流

压缩流:

​ 负责压缩文件或者文件夹

解压缩流:

​ 负责把压缩包中的文件和文件夹解压出来

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/*
* 解压缩流
*
* */
public class ZipStreamDemo1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {

//1.创建一个File表示要解压的压缩包
File src = new File("D:\\aaa.zip");
//2.创建一个File表示解压的目的地
File dest = new File("D:\\");

//调用方法
unzip(src,dest);

}

//定义一个方法用来解压
public static void unzip(File src,File dest) throws IOException {
//解压的本质:把压缩包里面的每一个文件或者文件夹读取出来,按照层级拷贝到目的地当中
//创建一个解压缩流用来读取压缩包中的数据
ZipInputStream zip = new ZipInputStream(new FileInputStream(src));
//要先获取到压缩包里面的每一个zipentry对象
//表示当前在压缩包中获取到的文件或者文件夹
ZipEntry entry;
while((entry = zip.getNextEntry()) != null){
System.out.println(entry);
if(entry.isDirectory()){
//文件夹:需要在目的地dest处创建一个同样的文件夹
File file = new File(dest,entry.toString());
file.mkdirs();
}else{
//文件:需要读取到压缩包中的文件,并把他存放到目的地dest文件夹中(按照层级目录进行存放)
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(dest,entry.toString()));
int b;
while((b = zip.read()) != -1){
//写到目的地
fos.write(b);
}
fos.close();
//表示在压缩包中的一个文件处理完毕了。
zip.closeEntry();
}
}
zip.close();
}
}
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public class ZipStreamDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
* 压缩流
* 需求:
* 把D:\\a.txt打包成一个压缩包
* */
//1.创建File对象表示要压缩的文件
File src = new File("D:\\a.txt");
//2.创建File对象表示压缩包的位置
File dest = new File("D:\\");
//3.调用方法用来压缩
toZip(src,dest);
}

/*
* 作用:压缩
* 参数一:表示要压缩的文件
* 参数二:表示压缩包的位置
* */
public static void toZip(File src,File dest) throws IOException {
//1.创建压缩流关联压缩包
ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(new File(dest,"a.zip")));
//2.创建ZipEntry对象,表示压缩包里面的每一个文件和文件夹
//参数:压缩包里面的路径
ZipEntry entry = new ZipEntry("aaa\\bbb\\a.txt");
//3.把ZipEntry对象放到压缩包当中
zos.putNextEntry(entry);
//4.把src文件中的数据写到压缩包当中
FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
int b;
while((b = fis.read()) != -1){
zos.write(b);
}
zos.closeEntry();
zos.close();
}
}
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public class ZipStreamDemo3 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
* 压缩流
* 需求:
* 把D:\\aaa文件夹压缩成一个压缩包
* */
//1.创建File对象表示要压缩的文件夹
File src = new File("D:\\aaa");
//2.创建File对象表示压缩包放在哪里(压缩包的父级路径)
File destParent = src.getParentFile();//D:\\
//3.创建File对象表示压缩包的路径
File dest = new File(destParent,src.getName() + ".zip");
//4.创建压缩流关联压缩包
ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(dest));
//5.获取src里面的每一个文件,变成ZipEntry对象,放入到压缩包当中
toZip(src,zos,src.getName());//aaa
//6.释放资源
zos.close();
}

/*
* 作用:获取src里面的每一个文件,变成ZipEntry对象,放入到压缩包当中
* 参数一:数据源
* 参数二:压缩流
* 参数三:压缩包内部的路径
* */
public static void toZip(File src,ZipOutputStream zos,String name) throws IOException {
//1.进入src文件夹
File[] files = src.listFiles();
//2.遍历数组
for (File file : files) {
if(file.isFile()){
//3.判断-文件,变成ZipEntry对象,放入到压缩包当中
ZipEntry entry = new ZipEntry(name + "\\" + file.getName());//aaa\\no1\\a.txt
zos.putNextEntry(entry);
//读取文件中的数据,写到压缩包
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
int b;
while((b = fis.read()) != -1){
zos.write(b);
}
fis.close();
zos.closeEntry();
}else{
//4.判断-文件夹,递归
toZip(file,zos,name + "\\" + file.getName());
// no1 aaa \\ no1
}
}
}
}

6. 工具包(Commons-io)

介绍:

​ Commons是apache开源基金组织提供的工具包,里面有很多帮助我们提高开发效率的API

比如:

​ StringUtils   字符串工具类

​ NumberUtils   数字工具类

​ ArrayUtils   数组工具类

​ RandomUtils   随机数工具类

​ DateUtils   日期工具类

​ StopWatch   秒表工具类

​ ClassUtils   反射工具类

​ SystemUtils   系统工具类

​ MapUtils   集合工具类

​ Beanutils   bean工具类

​ Commons-io io的工具类

​ 等等…..

其中:Commons-io是apache开源基金组织提供的一组有关IO操作的开源工具包。

作用:提高IO流的开发效率。

使用方式:

1,新建lib文件夹

2,把第三方jar包粘贴到文件夹中

3,右键点击add as a library

代码示例:

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public class CommonsIODemo1 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
/*
FileUtils类
static void copyFile(File srcFile, File destFile) 复制文件
static void copyDirectory(File srcDir, File destDir) 复制文件夹
static void copyDirectoryToDirectory(File srcDir, File destDir) 复制文件夹
static void deleteDirectory(File directory) 删除文件夹
static void cleanDirectory(File directory) 清空文件夹
static String readFileToString(File file, Charset encoding) 读取文件中的数据变成成字符串
static void write(File file, CharSequence data, String encoding) 写出数据

IOUtils类
public static int copy(InputStream input, OutputStream output) 复制文件
public static int copyLarge(Reader input, Writer output) 复制大文件
public static String readLines(Reader input) 读取数据
public static void write(String data, OutputStream output) 写出数据
*/


/* File src = new File("myio\\a.txt");
File dest = new File("myio\\copy.txt");
FileUtils.copyFile(src,dest);*/


/*File src = new File("D:\\aaa");
File dest = new File("D:\\bbb");
FileUtils.copyDirectoryToDirectory(src,dest);*/

/*File src = new File("D:\\bbb");
FileUtils.cleanDirectory(src);*/



}
}

7. 工具包(hutool)

介绍:

​ Commons是国人开发的开源工具包,里面有很多帮助我们提高开发效率的API

比如:

​ DateUtil  日期时间工具类

​ TimeInterval  计时器工具类

​ StrUtil  字符串工具类

​ HexUtil   16进制工具类

​ HashUtil   Hash算法类

​ ObjectUtil  对象工具类

​ ReflectUtil   反射工具类

​ TypeUtil  泛型类型工具类

​ PageUtil  分页工具类

​ NumberUtil  数字工具类

使用方式:

1,新建lib文件夹

2,把第三方jar包粘贴到文件夹中

3,右键点击add as a library

代码示例:

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public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
/*
FileUtil类:
file:根据参数创建一个file对象
touch:根据参数创建文件

writeLines:把集合中的数据写出到文件中,覆盖模式。
appendLines:把集合中的数据写出到文件中,续写模式。
readLines:指定字符编码,把文件中的数据,读到集合中。
readUtf8Lines:按照UTF-8的形式,把文件中的数据,读到集合中

copy:拷贝文件或者文件夹
*/


/* File file1 = FileUtil.file("D:\\", "aaa", "bbb", "a.txt");
System.out.println(file1);//D:\aaa\bbb\a.txt

File touch = FileUtil.touch(file1);
System.out.println(touch);


ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("aaa");
list.add("aaa");

File file2 = FileUtil.writeLines(list, "D:\\a.txt", "UTF-8");
System.out.println(file2);*/

/* ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("aaa");
list.add("aaa");
File file3 = FileUtil.appendLines(list, "D:\\a.txt", "UTF-8");
System.out.println(file3);*/
List<String> list = FileUtil.readLines("D:\\a.txt", "UTF-8");
System.out.println(list);
}
}

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1.实现多线程

1.1简单了解多线程【理解】

是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。
具有多线程能力的计算机因有硬件支持而能够在同一时间执行多个线程,提升性能。

01_简单了解多线程

1.2并发和并行【理解】

  • 并行:在同一时刻,有多个指令在多个CPU上同时执行。

    02_并行

  • 并发:在同一时刻,有多个指令在单个CPU上交替执行。

    03_并发

1.3进程和线程【理解】

  • 进程:是正在运行的程序

    独立性:进程是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统分配资源和调度的独立单位
    动态性:进程的实质是程序的一次执行过程,进程是动态产生,动态消亡的
    并发性:任何进程都可以同其他进程一起并发执行

  • 线程:是进程中的单个顺序控制流,是一条执行路径

    ​ 单线程:一个进程如果只有一条执行路径,则称为单线程程序

    ​ 多线程:一个进程如果有多条执行路径,则称为多线程程序

    04_多线程示例

1.4实现多线程方式一:继承Thread类【应用】

  • 方法介绍

    方法名 说明
    void run() 在线程开启后,此方法将被调用执行
    void start() 使此线程开始执行,Java虚拟机会调用run方法()
  • 实现步骤

    • 定义一个类MyThread继承Thread类
    • 在MyThread类中重写run()方法
    • 创建MyThread类的对象
    • 启动线程
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    public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
    for(int i=0; i<100; i++) {
    System.out.println(i);
    }
    }
    }
    public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
    MyThread my1 = new MyThread();
    MyThread my2 = new MyThread();

    // my1.run();
    // my2.run();

    //void start() 导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法
    my1.start();
    my2.start();
    }
    }
  • 两个小问题

    • 为什么要重写run()方法?

      因为run()是用来封装被线程执行的代码

    • run()方法和start()方法的区别?

      run():封装线程执行的代码,直接调用,相当于普通方法的调用

      start():启动线程;然后由JVM调用此线程的run()方法

1.5实现多线程方式二:实现Runnable接口【应用】

  • Thread构造方法

    方法名 说明
    Thread(Runnable target) 分配一个新的Thread对象
    Thread(Runnable target, String name) 分配一个新的Thread对象
  • 实现步骤

    • 定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
    • 在MyRunnable类中重写run()方法
    • 创建MyRunnable类的对象
    • 创建Thread类的对象,把MyRunnable对象作为构造方法的参数
    • 启动线程
  • 代码演示

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    public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
    for(int i=0; i<100; i++) {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
    }
    }
    }
    public class MyRunnableDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //创建MyRunnable类的对象
    MyRunnable my = new MyRunnable();

    //创建Thread类的对象,把MyRunnable对象作为构造方法的参数
    //Thread(Runnable target)
    // Thread t1 = new Thread(my);
    // Thread t2 = new Thread(my);
    //Thread(Runnable target, String name)
    Thread t1 = new Thread(my,"坦克");
    Thread t2 = new Thread(my,"飞机");

    //启动线程
    t1.start();
    t2.start();
    }
    }

1.6实现多线程方式三: 实现Callable接口【应用】

  • 方法介绍

    方法名 说明
    V call() 计算结果,如果无法计算结果,则抛出一个异常
    FutureTask(Callable callable) 创建一个 FutureTask,一旦运行就执行给定的 Callable
    V get() 如有必要,等待计算完成,然后获取其结果
  • 实现步骤

    • 定义一个类MyCallable实现Callable接口
    • 在MyCallable类中重写call()方法
    • 创建MyCallable类的对象
    • 创建Future的实现类FutureTask对象,把MyCallable对象作为构造方法的参数
    • 创建Thread类的对象,把FutureTask对象作为构造方法的参数
    • 启动线程
    • 再调用get方法,就可以获取线程结束之后的结果。
  • 代码演示

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    public class MyCallable implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
    System.out.println("跟女孩表白" + i);
    }
    //返回值就表示线程运行完毕之后的结果
    return "答应";
    }
    }
    public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    //线程开启之后需要执行里面的call方法
    MyCallable mc = new MyCallable();

    //Thread t1 = new Thread(mc);

    //可以获取线程执行完毕之后的结果.也可以作为参数传递给Thread对象
    FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(mc);

    //创建线程对象
    Thread t1 = new Thread(ft);

    String s = ft.get();
    //开启线程
    t1.start();

    //String s = ft.get();
    System.out.println(s);
    }
    }
  • 三种实现方式的对比

    • 实现Runnable、Callable接口
      • 好处: 扩展性强,实现该接口的同时还可以继承其他的类
      • 缺点: 编程相对复杂,不能直接使用Thread类中的方法
    • 继承Thread类
      • 好处: 编程比较简单,可以直接使用Thread类中的方法
      • 缺点: 可以扩展性较差,不能再继承其他的类

1.7设置和获取线程名称【应用】

  • 方法介绍

    方法名 说明
    void setName(String name) 将此线程的名称更改为等于参数name
    String getName() 返回此线程的名称
    Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用
  • 代码演示

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    public class MyThread extends Thread {
    public MyThread() {}
    public MyThread(String name) {
    super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
    System.out.println(getName()+":"+i);
    }
    }
    }
    public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
    MyThread my1 = new MyThread();
    MyThread my2 = new MyThread();

    //void setName(String name):将此线程的名称更改为等于参数 name
    my1.setName("高铁");
    my2.setName("飞机");

    //Thread(String name)
    MyThread my1 = new MyThread("高铁");
    MyThread my2 = new MyThread("飞机");

    my1.start();
    my2.start();

    //static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
    }

1.8线程休眠【应用】

  • 相关方法

    方法名 说明
    static void sleep(long millis) 使当前正在执行的线程停留(暂停执行)指定的毫秒数
  • 代码演示

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    public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
    try {
    Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }

    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + i);
    }
    }
    }
    public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    /*System.out.println("睡觉前");
    Thread.sleep(3000);
    System.out.println("睡醒了");*/

    MyRunnable mr = new MyRunnable();

    Thread t1 = new Thread(mr);
    Thread t2 = new Thread(mr);

    t1.start();
    t2.start();
    }
    }

1.9线程优先级【应用】

  • 线程调度

    • 两种调度方式

      • 分时调度模型:所有线程轮流使用 CPU 的使用权,平均分配每个线程占用 CPU 的时间片
      • 抢占式调度模型:优先让优先级高的线程使用 CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个,优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些
    • Java使用的是抢占式调度模型

    • 随机性

      假如计算机只有一个 CPU,那么 CPU 在某一个时刻只能执行一条指令,线程只有得到CPU时间片,也就是使用权,才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性,因为谁抢到CPU的使用权是不一定的

      05_多线程示例图

  • 优先级相关方法

    方法名 说明
    final int getPriority() 返回此线程的优先级
    final void setPriority(int newPriority) 更改此线程的优先级线程默认优先级是5;线程优先级的范围是:1-10
  • 代码演示

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    public class MyCallable implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + i);
    }
    return "线程执行完毕了";
    }
    }
    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    //优先级: 1 - 10 默认值:5
    MyCallable mc = new MyCallable();

    FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(mc);

    Thread t1 = new Thread(ft);
    t1.setName("飞机");
    t1.setPriority(10);
    //System.out.println(t1.getPriority());//5
    t1.start();

    MyCallable mc2 = new MyCallable();

    FutureTask<String> ft2 = new FutureTask<>(mc2);

    Thread t2 = new Thread(ft2);
    t2.setName("坦克");
    t2.setPriority(1);
    //System.out.println(t2.getPriority());//5
    t2.start();
    }
    }

1.10守护线程【应用】

  • 相关方法

    方法名 说明
    void setDaemon(boolean on) 将此线程标记为守护线程,当运行的线程都是守护线程时,Java虚拟机将退出
  • 代码演示

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    public class MyThread1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.println(getName() + "---" + i);
    }
    }
    }
    public class MyThread2 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
    System.out.println(getName() + "---" + i);
    }
    }
    }
    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    MyThread1 t1 = new MyThread1();
    MyThread2 t2 = new MyThread2();

    t1.setName("女神");
    t2.setName("备胎");

    //把第二个线程设置为守护线程
    //当普通线程执行完之后,那么守护线程也没有继续运行下去的必要了.
    t2.setDaemon(true);

    t1.start();
    t2.start();
    }
    }

2.线程同步

2.1卖票【应用】

  • 案例需求

    某电影院目前正在上映国产大片,共有100张票,而它有3个窗口卖票,请设计一个程序模拟该电影院卖票

  • 实现步骤

    • 定义一个类SellTicket实现Runnable接口,里面定义一个成员变量:private int tickets = 100;

    • 在SellTicket类中重写run()方法实现卖票,代码步骤如下

    • 判断票数大于0,就卖票,并告知是哪个窗口卖的

    • 卖了票之后,总票数要减1

    • 票卖没了,线程停止

    • 定义一个测试类SellTicketDemo,里面有main方法,代码步骤如下

    • 创建SellTicket类的对象

    • 创建三个Thread类的对象,把SellTicket对象作为构造方法的参数,并给出对应的窗口名称

    • 启动线程

  • 代码实现

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    public class SellTicket implements Runnable {
    private int tickets = 100;
    //在SellTicket类中重写run()方法实现卖票,代码步骤如下
    @Override
    public void run() {
    while (true) {
    if(ticket <= 0){
    //卖完了
    break;
    }else{
    try {
    Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    ticket--;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
    }
    }
    }
    }
    public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
    //创建SellTicket类的对象
    SellTicket st = new SellTicket();

    //创建三个Thread类的对象,把SellTicket对象作为构造方法的参数,并给出对应的窗口名称
    Thread t1 = new Thread(st,"窗口1");
    Thread t2 = new Thread(st,"窗口2");
    Thread t3 = new Thread(st,"窗口3");

    //启动线程
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
    }
    }

2.2卖票案例的问题【理解】

  • 卖票出现了问题

    • 相同的票出现了多次

    • 出现了负数的票

  • 问题产生原因

    线程执行的随机性导致的,可能在卖票过程中丢失cpu的执行权,导致出现问题

2.3同步代码块解决数据安全问题【应用】

  • 安全问题出现的条件

    • 是多线程环境

    • 有共享数据

    • 有多条语句操作共享数据

  • 如何解决多线程安全问题呢?

    • 基本思想:让程序没有安全问题的环境
  • 怎么实现呢?

    • 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来,让任意时刻只能有一个线程执行即可

    • Java提供了同步代码块的方式来解决

  • 同步代码块格式:

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    synchronized(任意对象) { 
    多条语句操作共享数据的代码
    }

    synchronized(任意对象):就相当于给代码加锁了,任意对象就可以看成是一把锁

  • 同步的好处和弊端

    • 好处:解决了多线程的数据安全问题

    • 弊端:当线程很多时,因为每个线程都会去判断同步上的锁,这是很耗费资源的,无形中会降低程序的运行效率

  • 代码演示

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    public class SellTicket implements Runnable {
    private int tickets = 100;
    private Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
    while (true) {
    synchronized (obj) { // 对可能有安全问题的代码加锁,多个线程必须使用同一把锁
    //t1进来后,就会把这段代码给锁起来
    if (tickets > 0) {
    try {
    Thread.sleep(100);
    //t1休息100毫秒
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    //窗口1正在出售第100张票
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
    tickets--; //tickets = 99;
    }
    }
    //t1出来了,这段代码的锁就被释放了
    }
    }
    }

    public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
    SellTicket st = new SellTicket();

    Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
    Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
    Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");

    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
    }
    }

2.4同步方法解决数据安全问题【应用】

  • 同步方法的格式

    同步方法:就是把synchronized关键字加到方法上

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    修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
    方法体;
    }

    同步方法的锁对象是什么呢?

    ​ this

  • 静态同步方法

    同步静态方法:就是把synchronized关键字加到静态方法上

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    修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
    方法体;
    }

    同步静态方法的锁对象是什么呢?

    ​ 类名.class

  • 代码演示

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    public class MyRunnable implements Runnable {
    private static int ticketCount = 100;

    @Override
    public void run() {
    while(true){
    if("窗口一".equals(Thread.currentThread().getName())){
    //同步方法
    boolean result = synchronizedMthod();
    if(result){
    break;
    }
    }

    if("窗口二".equals(Thread.currentThread().getName())){
    //同步代码块
    synchronized (MyRunnable.class){
    if(ticketCount == 0){
    break;
    }else{
    try {
    Thread.sleep(10);
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    ticketCount--;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
    }
    }
    }

    }
    }

    private static synchronized boolean synchronizedMthod() {
    if(ticketCount == 0){
    return true;
    }else{
    try {
    Thread.sleep(10);
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    ticketCount--;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
    return false;
    }
    }
    }

    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    MyRunnable mr = new MyRunnable();

    Thread t1 = new Thread(mr);
    Thread t2 = new Thread(mr);

    t1.setName(“窗口一”);
    t2.setName(“窗口二”);

    t1.start();
    t2.start();
    }
    }

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    ### 2.5Lock锁【应用】

    虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题,但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁,在哪里释放了锁,为了更清晰的表达如何加锁和释放锁,JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock

    Lock是接口不能直接实例化,这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化

    - ReentrantLock构造方法

    | 方法名 | 说明 |
    | --------------- | -------------------- |
    | ReentrantLock() | 创建一个ReentrantLock的实例 |

    - 加锁解锁方法

    | 方法名 | 说明 |
    | ------------- | ---- |
    | void lock() | 获得锁 |
    | void unlock() | 释放锁 |

    - 代码演示

    ```java
    public class Ticket implements Runnable {
    //票的数量
    private int ticket = 100;
    private Object obj = new Object();
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
    while (true) {
    //synchronized (obj){//多个线程必须使用同一把锁.
    try {
    lock.lock();
    if (ticket <= 0) {
    //卖完了
    break;
    } else {
    Thread.sleep(100);
    ticket--;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
    }
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    } finally {
    lock.unlock();
    }
    // }
    }
    }
    }

    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    Ticket ticket = new Ticket();

    Thread t1 = new Thread(ticket);
    Thread t2 = new Thread(ticket);
    Thread t3 = new Thread(ticket);

    t1.setName("窗口一");
    t2.setName("窗口二");
    t3.setName("窗口三");

    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
    }
    }

2.6死锁【理解】

  • 概述

    线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源,导致这些线程处于等待状态,无法前往执行

  • 什么情况下会产生死锁

    1. 资源有限
    2. 同步嵌套
  • 代码演示

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    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    Object objA = new Object();
    Object objB = new Object();

    new Thread(()->{
    while(true){
    synchronized (objA){
    //线程一
    synchronized (objB){
    System.out.println("小康同学正在走路");
    }
    }
    }
    }).start();

    new Thread(()->{
    while(true){
    synchronized (objB){
    //线程二
    synchronized (objA){
    System.out.println("小薇同学正在走路");
    }
    }
    }
    }).start();
    }
    }

3.生产者消费者

3.1生产者和消费者模式概述【应用】

  • 概述

    生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式,弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。

    所谓生产者消费者问题,实际上主要是包含了两类线程:

    ​ 一类是生产者线程用于生产数据

    ​ 一类是消费者线程用于消费数据

    为了解耦生产者和消费者的关系,通常会采用共享的数据区域,就像是一个仓库

    生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中,并不需要关心消费者的行为

    消费者只需要从共享数据区中去获取数据,并不需要关心生产者的行为

  • Object类的等待和唤醒方法

    方法名 说明
    void wait() 导致当前线程等待,直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法
    void notify() 唤醒正在等待对象监视器的单个线程
    void notifyAll() 唤醒正在等待对象监视器的所有线程

3.2生产者和消费者案例【应用】

  • 案例需求

    • 桌子类(Desk):定义表示包子数量的变量,定义锁对象变量,定义标记桌子上有无包子的变量

    • 生产者类(Cooker):实现Runnable接口,重写run()方法,设置线程任务

      1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行

      2.如果有包子,就进入等待状态,如果没有包子,继续执行,生产包子

      3.生产包子之后,更新桌子上包子状态,唤醒消费者消费包子

    • 消费者类(Foodie):实现Runnable接口,重写run()方法,设置线程任务

      1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行

      2.如果没有包子,就进入等待状态,如果有包子,就消费包子

      3.消费包子后,更新桌子上包子状态,唤醒生产者生产包子

    • 测试类(Demo):里面有main方法,main方法中的代码步骤如下

      创建生产者线程和消费者线程对象

      分别开启两个线程

  • 代码实现

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    public class Desk {

    //定义一个标记
    //true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行
    //false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行
    public static boolean flag = false;

    //汉堡包的总数量
    public static int count = 10;

    //锁对象
    public static final Object lock = new Object();
    }

    public class Cooker extends Thread {
    // 生产者步骤:
    // 1,判断桌子上是否有汉堡包
    // 如果有就等待,如果没有才生产。
    // 2,把汉堡包放在桌子上。
    // 3,叫醒等待的消费者开吃。
    @Override
    public void run() {
    while(true){
    synchronized (Desk.lock){
    if(Desk.count == 0){
    break;
    }else{
    if(!Desk.flag){
    //生产
    System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
    Desk.flag = true;
    Desk.lock.notifyAll();
    }else{
    try {
    Desk.lock.wait();
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }
    }
    }
    }
    }
    }

    public class Foodie extends Thread {
    @Override
    public void run() {
    // 1,判断桌子上是否有汉堡包。
    // 2,如果没有就等待。
    // 3,如果有就开吃
    // 4,吃完之后,桌子上的汉堡包就没有了
    // 叫醒等待的生产者继续生产
    // 汉堡包的总数量减一

    //套路:
    //1. while(true)死循环
    //2. synchronized 锁,锁对象要唯一
    //3. 判断,共享数据是否结束. 结束
    //4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
    while(true){
    synchronized (Desk.lock){
    if(Desk.count == 0){
    break;
    }else{
    if(Desk.flag){
    //有
    System.out.println("吃货在吃汉堡包");
    Desk.flag = false;
    Desk.lock.notifyAll();
    Desk.count--;
    }else{
    //没有就等待
    //使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
    try {
    Desk.lock.wait();
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }
    }
    }
    }

    }
    }

    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    /*消费者步骤:
    1,判断桌子上是否有汉堡包。
    2,如果没有就等待。
    3,如果有就开吃
    4,吃完之后,桌子上的汉堡包就没有了
    叫醒等待的生产者继续生产
    汉堡包的总数量减一*/

    /*生产者步骤:
    1,判断桌子上是否有汉堡包
    如果有就等待,如果没有才生产。
    2,把汉堡包放在桌子上。
    3,叫醒等待的消费者开吃。*/

    Foodie f = new Foodie();
    Cooker c = new Cooker();

    f.start();
    c.start();

    }
    }

3.3生产者和消费者案例优化【应用】

  • 需求

    • 将Desk类中的变量,采用面向对象的方式封装起来
    • 生产者和消费者类中构造方法接收Desk类对象,之后在run方法中进行使用
    • 创建生产者和消费者线程对象,构造方法中传入Desk类对象
    • 开启两个线程
  • 代码实现

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    public class Desk {

    //定义一个标记
    //true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行
    //false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行
    //public static boolean flag = false;
    private boolean flag;

    //汉堡包的总数量
    //public static int count = 10;
    //以后我们在使用这种必须有默认值的变量
    // private int count = 10;
    private int count;

    //锁对象
    //public static final Object lock = new Object();
    private final Object lock = new Object();

    public Desk() {
    this(false,10); // 在空参内部调用带参,对成员变量进行赋值,之后就可以直接使用成员变量了
    }

    public Desk(boolean flag, int count) {
    this.flag = flag;
    this.count = count;
    }

    public boolean isFlag() {
    return flag;
    }

    public void setFlag(boolean flag) {
    this.flag = flag;
    }

    public int getCount() {
    return count;
    }

    public void setCount(int count) {
    this.count = count;
    }

    public Object getLock() {
    return lock;
    }

    @Override
    public String toString() {
    return "Desk{" +
    "flag=" + flag +
    ", count=" + count +
    ", lock=" + lock +
    '}';
    }
    }

    public class Cooker extends Thread {

    private Desk desk;

    public Cooker(Desk desk) {
    this.desk = desk;
    }
    // 生产者步骤:
    // 1,判断桌子上是否有汉堡包
    // 如果有就等待,如果没有才生产。
    // 2,把汉堡包放在桌子上。
    // 3,叫醒等待的消费者开吃。

    @Override
    public void run() {
    while(true){
    synchronized (desk.getLock()){
    if(desk.getCount() == 0){
    break;
    }else{
    //System.out.println("验证一下是否执行了");
    if(!desk.isFlag()){
    //生产
    System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
    desk.setFlag(true);
    desk.getLock().notifyAll();
    }else{
    try {
    desk.getLock().wait();
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }
    }
    }
    }
    }
    }

    public class Foodie extends Thread {
    private Desk desk;

    public Foodie(Desk desk) {
    this.desk = desk;
    }

    @Override
    public void run() {
    // 1,判断桌子上是否有汉堡包。
    // 2,如果没有就等待。
    // 3,如果有就开吃
    // 4,吃完之后,桌子上的汉堡包就没有了
    // 叫醒等待的生产者继续生产
    // 汉堡包的总数量减一

    //套路:
    //1. while(true)死循环
    //2. synchronized 锁,锁对象要唯一
    //3. 判断,共享数据是否结束. 结束
    //4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
    while(true){
    synchronized (desk.getLock()){
    if(desk.getCount() == 0){
    break;
    }else{
    //System.out.println("验证一下是否执行了");
    if(desk.isFlag()){
    //有
    System.out.println("吃货在吃汉堡包");
    desk.setFlag(false);
    desk.getLock().notifyAll();
    desk.setCount(desk.getCount() - 1);
    }else{
    //没有就等待
    //使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
    try {
    desk.getLock().wait();
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }
    }
    }
    }

    }
    }

    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    /*消费者步骤:
    1,判断桌子上是否有汉堡包。
    2,如果没有就等待。
    3,如果有就开吃
    4,吃完之后,桌子上的汉堡包就没有了
    叫醒等待的生产者继续生产
    汉堡包的总数量减一*/

    /*生产者步骤:
    1,判断桌子上是否有汉堡包
    如果有就等待,如果没有才生产。
    2,把汉堡包放在桌子上。
    3,叫醒等待的消费者开吃。*/

    Desk desk = new Desk();

    Foodie f = new Foodie(desk);
    Cooker c = new Cooker(desk);

    f.start();
    c.start();

    }
    }

3.4阻塞队列基本使用【理解】

  • 阻塞队列继承结构

    06_阻塞队列继承结构

  • 常见BlockingQueue:

    ArrayBlockingQueue: 底层是数组,有界

    LinkedBlockingQueue: 底层是链表,无界.但不是真正的无界,最大为int的最大值

  • BlockingQueue的核心方法:

    put(anObject): 将参数放入队列,如果放不进去会阻塞

    take(): 取出第一个数据,取不到会阻塞

  • 代码示例

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    public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 创建阻塞队列的对象,容量为 1
    ArrayBlockingQueue<String> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);

    // 存储元素
    arrayBlockingQueue.put("汉堡包");

    // 取元素
    System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
    System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); // 取不到会阻塞

    System.out.println("程序结束了");
    }
    }

3.5阻塞队列实现等待唤醒机制【理解】

  • 案例需求

    • 生产者类(Cooker):实现Runnable接口,重写run()方法,设置线程任务

      1.构造方法中接收一个阻塞队列对象

      2.在run方法中循环向阻塞队列中添加包子

      3.打印添加结果

    • 消费者类(Foodie):实现Runnable接口,重写run()方法,设置线程任务

      1.构造方法中接收一个阻塞队列对象

      2.在run方法中循环获取阻塞队列中的包子

      3.打印获取结果

    • 测试类(Demo):里面有main方法,main方法中的代码步骤如下

      创建阻塞队列对象

      创建生产者线程和消费者线程对象,构造方法中传入阻塞队列对象

      分别开启两个线程

  • 代码实现

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    public class Cooker extends Thread {

    private ArrayBlockingQueue<String> bd;

    public Cooker(ArrayBlockingQueue<String> bd) {
    this.bd = bd;
    }
    // 生产者步骤:
    // 1,判断桌子上是否有汉堡包
    // 如果有就等待,如果没有才生产。
    // 2,把汉堡包放在桌子上。
    // 3,叫醒等待的消费者开吃。

    @Override
    public void run() {
    while (true) {
    try {
    bd.put("汉堡包");
    System.out.println("厨师放入一个汉堡包");
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }
    }
    }

    public class Foodie extends Thread {
    private ArrayBlockingQueue<String> bd;

    public Foodie(ArrayBlockingQueue<String> bd) {
    this.bd = bd;
    }

    @Override
    public void run() {
    // 1,判断桌子上是否有汉堡包。
    // 2,如果没有就等待。
    // 3,如果有就开吃
    // 4,吃完之后,桌子上的汉堡包就没有了
    // 叫醒等待的生产者继续生产
    // 汉堡包的总数量减一

    //套路:
    //1. while(true)死循环
    //2. synchronized 锁,锁对象要唯一
    //3. 判断,共享数据是否结束. 结束
    //4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
    while (true) {
    try {
    String take = bd.take();
    System.out.println("吃货将" + take + "拿出来吃了");
    } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    }

    }
    }

    public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayBlockingQueue<String> bd = new ArrayBlockingQueue<>(1);

    Foodie f = new Foodie(bd);
    Cooker c = new Cooker(bd);

    f.start();
    c.start();
    }
    }

32

1. 线程池

1.1 线程状态介绍

当线程被创建并启动以后,它既不是一启动就进入了执行状态,也不是一直处于执行状态。线程对象在不同的时期有不同的状态。那么Java中的线程存在哪几种状态呢?Java中的线程

状态被定义在了java.lang.Thread.State枚举类中,State枚举类的源码如下:

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public class Thread {

public enum State {

/* 新建 */
NEW ,

/* 可运行状态 */
RUNNABLE ,

/* 阻塞状态 */
BLOCKED ,

/* 无限等待状态 */
WAITING ,

/* 计时等待 */
TIMED_WAITING ,

/* 终止 */
TERMINATED;

}

// 获取当前线程的状态
public State getState() {
return jdk.internal.misc.VM.toThreadState(threadStatus);
}

}

通过源码我们可以看到Java中的线程存在6种状态,每种线程状态的含义如下

线程状态 具体含义
NEW 一个尚未启动的线程的状态。也称之为初始状态、开始状态。线程刚被创建,但是并未启动。还没调用start方法。MyThread t = new MyThread()只有线程象,没有线程特征。
RUNNABLE 当我们调用线程对象的start方法,那么此时线程对象进入了RUNNABLE状态。那么此时才是真正的在JVM进程中创建了一个线程,线程一经启动并不是立即得到执行,线程的运行与否要听令与CPU的调度,那么我们把这个中间状态称之为可执行状态(RUNNABLE)也就是说它具备执行的资格,但是并没有真正的执行起来而是在等待CPU的度。
BLOCKED 当一个线程试图获取一个对象锁,而该对象锁被其他的线程持有,则该线程进入Blocked状态;当该线程持有锁时,该线程将变成Runnable状态。
WAITING 一个正在等待的线程的状态。也称之为等待状态。造成线程等待的原因有两种,分别是调用Object.wait()、join()方法。处于等待状态的线程,正在等待其他线程去执行一个特定的操作。例如:因为wait()而等待的线程正在等待另一个线程去调用notify()或notifyAll();一个因为join()而等待的线程正在等待另一个线程结束。
TIMED_WAITING 一个在限定时间内等待的线程的状态。也称之为限时等待状态。造成线程限时等待状态的原因有三种,分别是:Thread.sleep(long),Object.wait(long)、join(long)。
TERMINATED 一个完全运行完成的线程的状态。也称之为终止状态、结束状态

各个状态的转换,如下图所示:

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1.2 线程池-基本原理

概述 :

​ 提到池,大家应该能想到的就是水池。水池就是一个容器,在该容器中存储了很多的水。那么什么是线程池呢?线程池也是可以看做成一个池子,在该池子中存储很多个线程。

线程池存在的意义:

​ 系统创建一个线程的成本是比较高的,因为它涉及到与操作系统交互,当程序中需要创建大量生存期很短暂的线程时,频繁的创建和销毁线程对系统的资源消耗有可能大于业务处理是对系

​ 统资源的消耗,这样就有点”舍本逐末”了。针对这一种情况,为了提高性能,我们就可以采用线程池。线程池在启动的时,会创建大量空闲线程,当我们向线程池提交任务的时,线程池就

​ 会启动一个线程来执行该任务。等待任务执行完毕以后,线程并不会死亡,而是再次返回到线程池中称为空闲状态。等待下一次任务的执行。

线程池的设计思路 :

  1. 准备一个任务容器
  2. 一次性启动多个(2个)消费者线程
  3. 刚开始任务容器是空的,所以线程都在wait
  4. 直到一个外部线程向这个任务容器中扔了一个”任务”,就会有一个消费者线程被唤醒
  5. 这个消费者线程取出”任务”,并且执行这个任务,执行完毕后,继续等待下一次任务的到来

1.3 线程池-Executors默认线程池

概述 : JDK对线程池也进行了相关的实现,在真实企业开发中我们也很少去自定义线程池,而是使用JDK中自带的线程池。

我们可以使用Executors中所提供的静态方法来创建线程池

​ static ExecutorService newCachedThreadPool() 创建一个默认的线程池
​ static newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个指定最多线程数量的线程池

代码实现 :

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package com.itheima.mythreadpool;


//static ExecutorService newCachedThreadPool() 创建一个默认的线程池
//static newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个指定最多线程数量的线程池

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class MyThreadPoolDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

//1,创建一个默认的线程池对象.池子中默认是空的.默认最多可以容纳int类型的最大值.
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
//Executors --- 可以帮助我们创建线程池对象
//ExecutorService --- 可以帮助我们控制线程池

executorService.submit(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在执行了");
});

//Thread.sleep(2000);

executorService.submit(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在执行了");
});

executorService.shutdown();
}
}

1.4 线程池-Executors创建指定上限的线程池

使用Executors中所提供的静态方法来创建线程池

​ static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) : 创建一个指定最多线程数量的线程池

代码实现 :

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package com.itheima.mythreadpool;

//static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
//创建一个指定最多线程数量的线程池

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

public class MyThreadPoolDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//参数不是初始值而是最大值
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

ThreadPoolExecutor pool = (ThreadPoolExecutor) executorService;
System.out.println(pool.getPoolSize());//0

executorService.submit(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在执行了");
});

executorService.submit(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在执行了");
});

System.out.println(pool.getPoolSize());//2
// executorService.shutdown();
}
}

1.5 线程池-ThreadPoolExecutor

创建线程池对象 :

ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(核心线程数量,最大线程数量,空闲线程最大存活时间,任务队列,创建线程工厂,任务的拒绝策略);

代码实现 :

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package com.itheima.mythreadpool;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class MyThreadPoolDemo3 {
// 参数一:核心线程数量
// 参数二:最大线程数
// 参数三:空闲线程最大存活时间
// 参数四:时间单位
// 参数五:任务队列
// 参数六:创建线程工厂
// 参数七:任务的拒绝策略
public static void main(String[] args) {
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2,5,2,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(10), Executors.defaultThreadFactory(),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
pool.submit(new MyRunnable());
pool.submit(new MyRunnable());

pool.shutdown();
}
}

1.6 线程池-参数详解

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public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize: 核心线程的最大值,不能小于0
maximumPoolSize:最大线程数,不能小于等于0,maximumPoolSize >= corePoolSize
keepAliveTime: 空闲线程最大存活时间,不能小于0
unit: 时间单位
workQueue: 任务队列,不能为null
threadFactory: 创建线程工厂,不能为null
handler: 任务的拒绝策略,不能为null

1.7 线程池-非默认任务拒绝策略

RejectedExecutionHandler是jdk提供的一个任务拒绝策略接口,它下面存在4个子类。

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ThreadPoolExecutor.AbortPolicy: 		    丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。是默认的策略。
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy: 丢弃任务,但是不抛出异常 这是不推荐的做法。
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy: 抛弃队列中等待最久的任务 然后把当前任务加入队列中。
ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy: 调用任务的run()方法绕过线程池直接执行。

注:明确线程池对多可执行的任务数 = 队列容量 + 最大线程数

案例演示1:演示ThreadPoolExecutor.AbortPolicy任务处理策略

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public class ThreadPoolExecutorDemo01 {

public static void main(String[] args) {

/**
* 核心线程数量为1 , 最大线程池数量为3, 任务容器的容量为1 ,空闲线程的最大存在时间为20s
*/
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1 , 3 , 20 , TimeUnit.SECONDS ,
new ArrayBlockingQueue<>(1) , Executors.defaultThreadFactory() , new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()) ;

// 提交5个任务,而该线程池最多可以处理4个任务,当我们使用AbortPolicy这个任务处理策略的时候,就会抛出异常
for(int x = 0 ; x < 5 ; x++) {
threadPoolExecutor.submit(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->> 执行了任务");
});
}
}
}

控制台输出结果

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pool-1-thread-1---->> 执行了任务
pool-1-thread-3---->> 执行了任务
pool-1-thread-2---->> 执行了任务
pool-1-thread-3---->> 执行了任务

控制台报错,仅仅执行了4个任务,有一个任务被丢弃了

案例演示2:演示ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy任务处理策略

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public class ThreadPoolExecutorDemo02 {
public static void main(String[] args) {
/**
* 核心线程数量为1 , 最大线程池数量为3, 任务容器的容量为1 ,空闲线程的最大存在时间为20s
*/
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1 , 3 , 20 , TimeUnit.SECONDS ,
new ArrayBlockingQueue<>(1) , Executors.defaultThreadFactory() , new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()) ;

// 提交5个任务,而该线程池最多可以处理4个任务,当我们使用DiscardPolicy这个任务处理策略的时候,控制台不会报错
for(int x = 0 ; x < 5 ; x++) {
threadPoolExecutor.submit(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->> 执行了任务");
});
}
}
}

控制台输出结果

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pool-1-thread-1---->> 执行了任务
pool-1-thread-1---->> 执行了任务
pool-1-thread-3---->> 执行了任务
pool-1-thread-2---->> 执行了任务

控制台没有报错,仅仅执行了4个任务,有一个任务被丢弃了

案例演示3:演示ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy任务处理策略

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public class ThreadPoolExecutorDemo02 {
public static void main(String[] args) {
/**
* 核心线程数量为1 , 最大线程池数量为3, 任务容器的容量为1 ,空闲线程的最大存在时间为20s
*/
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;
threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1 , 3 , 20 , TimeUnit.SECONDS ,
new ArrayBlockingQueue<>(1) , Executors.defaultThreadFactory() , new ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy());
// 提交5个任务
for(int x = 0 ; x < 5 ; x++) {
// 定义一个变量,来指定指定当前执行的任务;这个变量需要被final修饰
final int y = x ;
threadPoolExecutor.submit(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->> 执行了任务" + y);
});
}
}
}

控制台输出结果

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pool-1-thread-2---->> 执行了任务2
pool-1-thread-1---->> 执行了任务0
pool-1-thread-3---->> 执行了任务3
pool-1-thread-1---->> 执行了任务4

由于任务1在线程池中等待时间最长,因此任务1被丢弃。

案例演示4:演示ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy任务处理策略

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public class ThreadPoolExecutorDemo04 {
public static void main(String[] args) {

/**
* 核心线程数量为1 , 最大线程池数量为3, 任务容器的容量为1 ,空闲线程的最大存在时间为20s
*/
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;
threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1 , 3 , 20 , TimeUnit.SECONDS ,
new ArrayBlockingQueue<>(1) , Executors.defaultThreadFactory() , new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());

// 提交5个任务
for(int x = 0 ; x < 5 ; x++) {
threadPoolExecutor.submit(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->> 执行了任务");
});
}
}
}

控制台输出结果

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pool-1-thread-1---->> 执行了任务
pool-1-thread-3---->> 执行了任务
pool-1-thread-2---->> 执行了任务
pool-1-thread-1---->> 执行了任务
main---->> 执行了任务

通过控制台的输出,我们可以看到次策略没有通过线程池中的线程执行任务,而是直接调用任务的run()方法绕过线程池直接执行。

2. 多线程综合练习

练习一:售票

需求:

​ 一共有1000张电影票,可以在两个窗口领取,假设每次领取的时间为3000毫秒,

​ 请用多线程模拟卖票过程并打印剩余电影票的数量

代码示例:

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public class MyThread extends Thread {

//第一种方式实现多线程,测试类中MyThread会创建多次,所以需要加static
static int ticket = 1000;

@Override
public void run() {
//1.循环
while (true) {
//2.同步代码块
synchronized (MyThread.class) {
//3.判断共享数据(已经到末尾)
if (ticket == 0) {
break;
} else {
//4.判断共享数据(没有到末尾)
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
ticket--;
System.out.println(getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票!!!");
}
}
}
}
}

public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
一共有1000张电影票,可以在两个窗口领取,假设每次领取的时间为3000毫秒,
要求:请用多线程模拟卖票过程并打印剩余电影票的数量
*/

//创建线程对象
MyThread t1 = new MyThread();
MyThread t2 = new MyThread();

//给线程设置名字
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");

//开启线程
t1.start();
t2.start();

}
}

练习二:赠送礼物

需求:

​ 有100份礼品,两人同时发送,当剩下的礼品小于10份的时候则不再送出。

​ 利用多线程模拟该过程并将线程的名字和礼物的剩余数量打印出来.

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public class MyRunable implements Runnable {

//第二种方式实现多线程,测试类中MyRunable只创建一次,所以不需要加static
int count = 100;

@Override
public void run() {
//1.循环
while (true) {
//2.同步代码块
synchronized (MyThread.class) {
//3.判断共享数据(已经到末尾)
if (count < 10) {
System.out.println("礼物还剩下" + count + "不再赠送");
break;
} else {
//4.判断共享数据(没有到末尾)
count--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在赠送礼物,还剩下" + count + "个礼物!!!");
}
}
}
}
}


public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
有100份礼品,两人同时发送,当剩下的礼品小于10份的时候则不再送出,
利用多线程模拟该过程并将线程的名字和礼物的剩余数量打印出来.
*/

//创建参数对象
MyRunable mr = new MyRunable();

//创建线程对象
Thread t1 = new Thread(mr,"窗口1");
Thread t2 = new Thread(mr,"窗口2");

//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}

练习三:打印数字

需求:

​ 同时开启两个线程,共同获取1-100之间的所有数字。

​ 将输出所有的奇数。

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public class MyRunable implements Runnable {

//第二种方式实现多线程,测试类中MyRunable只创建一次,所以不需要加static
int number = 1;

@Override
public void run() {
//1.循环
while (true) {
//2.同步代码块
synchronized (MyThread.class) {
//3.判断共享数据(已经到末尾)
if (number > 100) {
break;
} else {
//4.判断共享数据(没有到末尾)
if(number % 2 == 1){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "打印数字" + number);
}
number++;
}
}
}
}
}


public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
同时开启两个线程,共同获取1-100之间的所有数字。
要求:将输出所有的奇数。
*/


//创建参数对象
MyRunable mr = new MyRunable();

//创建线程对象
Thread t1 = new Thread(mr,"线程A");
Thread t2 = new Thread(mr,"线程B");

//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}

练习四:抢红包

需求:

​ 抢红包也用到了多线程。

​ 假设:100块,分成了3个包,现在有5个人去抢。

​ 其中,红包是共享数据。

​ 5个人是5条线程。

​ 打印结果如下:

​ XXX抢到了XXX元

​ XXX抢到了XXX元

      XXX抢到了XXX元
 
     XXX没抢到
 
     XXX没抢到

解决方案一:

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public class MyThread extends Thread{

//共享数据
//100块,分成了3个包
static double money = 100;
static int count = 3;

//最小的中奖金额
static final double MIN = 0.01;

@Override
public void run() {
//同步代码块
synchronized (MyThread.class){
if(count == 0){
//判断,共享数据是否到了末尾(已经到末尾)
System.out.println(getName() + "没有抢到红包!");
}else{
//判断,共享数据是否到了末尾(没有到末尾)
//定义一个变量,表示中奖的金额
double prize = 0;
if(count == 1){
//表示此时是最后一个红包
//就无需随机,剩余所有的钱都是中奖金额
prize = money;
}else{
//表示第一次,第二次(随机)
Random r = new Random();
//100 元 3个包
//第一个红包:99.98
//100 - (3-1) * 0.01
double bounds = money - (count - 1) * MIN;
prize = r.nextDouble(bounds);
if(prize < MIN){
prize = MIN;
}
}
//从money当中,去掉当前中奖的金额
money = money - prize;
//红包的个数-1
count--;
//本次红包的信息进行打印
System.out.println(getName() + "抢到了" + prize + "元");
}
}
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
微信中的抢红包也用到了多线程。
假设:100块,分成了3个包,现在有5个人去抢。
其中,红包是共享数据。
5个人是5条线程。
打印结果如下:
XXX抢到了XXX元
XXX抢到了XXX元
XXX抢到了XXX元
XXX没抢到
XXX没抢到
*/

//创建线程的对象
MyThread t1 = new MyThread();
MyThread t2 = new MyThread();
MyThread t3 = new MyThread();
MyThread t4 = new MyThread();
MyThread t5 = new MyThread();

//给线程设置名字
t1.setName("小A");
t2.setName("小QQ");
t3.setName("小哈哈");
t4.setName("小诗诗");
t5.setName("小丹丹");

//启动线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}

解决方案二:

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public class MyThread extends Thread{

//总金额
static BigDecimal money = BigDecimal.valueOf(100.0);
//个数
static int count = 3;
//最小抽奖金额
static final BigDecimal MIN = BigDecimal.valueOf(0.01);

@Override
public void run() {
synchronized (MyThread.class){
if(count == 0){
System.out.println(getName() + "没有抢到红包!");
}else{
//中奖金额
BigDecimal prize;
if(count == 1){
prize = money;
}else{
//获取抽奖范围
double bounds = money.subtract(BigDecimal.valueOf(count-1).multiply(MIN)).doubleValue();
Random r = new Random();
//抽奖金额
prize = BigDecimal.valueOf(r.nextDouble(bounds));
}
//设置抽中红包,小数点保留两位,四舍五入
prize = prize.setScale(2,RoundingMode.HALF_UP);
//在总金额中去掉对应的钱
money = money.subtract(prize);
//红包少了一个
count--;
//输出红包信息
System.out.println(getName() + "抽中了" + prize + "元");
}
}
}
}

public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
微信中的抢红包也用到了多线程。
假设:100块,分成了3个包,现在有5个人去抢。
其中,红包是共享数据。
5个人是5条线程。
打印结果如下:
XXX抢到了XXX元
XXX抢到了XXX元
XXX抢到了XXX元
XXX没抢到
XXX没抢到
*/


MyThread t1 = new MyThread();
MyThread t2 = new MyThread();
MyThread t3 = new MyThread();
MyThread t4 = new MyThread();
MyThread t5 = new MyThread();

t1.setName("小A");
t2.setName("小QQ");
t3.setName("小哈哈");
t4.setName("小诗诗");
t5.setName("小丹丹");

t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}

练习五:抽奖箱

需求:

​ 有一个抽奖池,该抽奖池中存放了奖励的金额,该抽奖池中的奖项为 {10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700};

创建两个抽奖箱(线程)设置线程名称分别为“抽奖箱1”,“抽奖箱2”

随机从抽奖池中获取奖项元素并打印在控制台上,格式如下:

​ 每次抽出一个奖项就打印一个(随机)

​ 抽奖箱1 又产生了一个 10 元大奖

      抽奖箱1 又产生了一个 100 元大奖
  
      抽奖箱1 又产生了一个 200 元大奖
  
      抽奖箱1 又产生了一个 800 元大奖  

​ 抽奖箱2 又产生了一个 700 元大奖

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public class MyThread extends Thread {

ArrayList<Integer> list;

public MyThread(ArrayList<Integer> list) {
this.list = list;
}

@Override
public void run() {
//1.循环
//2.同步代码块
//3.判断
//4.判断

while (true) {
synchronized (MyThread.class) {
if (list.size() == 0) {
break;
} else {
//继续抽奖
Collections.shuffle(list);
int prize = list.remove(0);
System.out.println(getName() + "又产生了一个" + prize + "元大奖");
}
}
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

}
}
}



public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
有一个抽奖池,该抽奖池中存放了奖励的金额,该抽奖池中的奖项为 {10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700};
创建两个抽奖箱(线程)设置线程名称分别为“抽奖箱1”,“抽奖箱2”
随机从抽奖池中获取奖项元素并打印在控制台上,格式如下:
每次抽出一个奖项就打印一个(随机)
抽奖箱1 又产生了一个 10 元大奖
抽奖箱1 又产生了一个 100 元大奖
抽奖箱1 又产生了一个 200 元大奖
抽奖箱1 又产生了一个 800 元大奖
抽奖箱2 又产生了一个 700 元大奖
.....
*/

//创建奖池
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list,10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700);

//创建线程
MyThread t1 = new MyThread(list);
MyThread t2 = new MyThread(list);

//设置名字
t1.setName("抽奖箱1");
t2.setName("抽奖箱2");

//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}

练习六:多线程统计并求最大值

需求:

​ 在上一题基础上继续完成如下需求:

​ 每次抽的过程中,不打印,抽完时一次性打印(随机)

​ 在此次抽奖过程中,抽奖箱1总共产生了6个奖项。

​ 分别为:10,20,100,500,2,300最高奖项为300元,总计额为932元

​ 在此次抽奖过程中,抽奖箱2总共产生了6个奖项。

​ 分别为:5,50,200,800,80,700最高奖项为800元,总计额为1835元

解决方案一:

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public class MyThread extends Thread {

ArrayList<Integer> list;

public MyThread(ArrayList<Integer> list) {
this.list = list;
}

//线程一
static ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
//线程二
static ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();

@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (MyThread.class) {
if (list.size() == 0) {
if("抽奖箱1".equals(getName())){
System.out.println("抽奖箱1" + list1);
}else {
System.out.println("抽奖箱2" + list2);
}
break;
} else {
//继续抽奖
Collections.shuffle(list);
int prize = list.remove(0);
if("抽奖箱1".equals(getName())){
list1.add(prize);
}else {
list2.add(prize);
}
}
}
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

}
}
}

public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
有一个抽奖池,该抽奖池中存放了奖励的金额,该抽奖池中的奖项为 {10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700};
创建两个抽奖箱(线程)设置线程名称分别为“抽奖箱1”,“抽奖箱2”
随机从抽奖池中获取奖项元素并打印在控制台上,格式如下:
每次抽的过程中,不打印,抽完时一次性打印(随机) 在此次抽奖过程中,抽奖箱1总共产生了6个奖项。
分别为:10,20,100,500,2,300最高奖项为300元,总计额为932元
在此次抽奖过程中,抽奖箱2总共产生了6个奖项。
分别为:5,50,200,800,80,700最高奖项为800元,总计额为1835元
*/

//创建奖池
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list,10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700);

//创建线程
MyThread t1 = new MyThread(list);
MyThread t2 = new MyThread(list);

//设置名字
t1.setName("抽奖箱1");
t2.setName("抽奖箱2");

//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}

解决方案二:

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public class MyThread extends Thread {

ArrayList<Integer> list;

public MyThread(ArrayList<Integer> list) {
this.list = list;
}

@Override
public void run() {
ArrayList<Integer> boxList = new ArrayList<>();//1 //2
while (true) {
synchronized (MyThread.class) {
if (list.size() == 0) {
System.out.println(getName() + boxList);
break;
} else {
//继续抽奖
Collections.shuffle(list);
int prize = list.remove(0);
boxList.add(prize);
}
}
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

}
}
}

public class Test {
public static void main(String[] args) {
/*
有一个抽奖池,该抽奖池中存放了奖励的金额,该抽奖池中的奖项为 {10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700};
创建两个抽奖箱(线程)设置线程名称分别为“抽奖箱1”,“抽奖箱2”
随机从抽奖池中获取奖项元素并打印在控制台上,格式如下:
每次抽的过程中,不打印,抽完时一次性打印(随机) 在此次抽奖过程中,抽奖箱1总共产生了6个奖项。
分别为:10,20,100,500,2,300最高奖项为300元,总计额为932元
在此次抽奖过程中,抽奖箱2总共产生了6个奖项。
分别为:5,50,200,800,80,700最高奖项为800元,总计额为1835元
*/

//创建奖池
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list,10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700);

//创建线程
MyThread t1 = new MyThread(list);
MyThread t2 = new MyThread(list);


//设置名字
t1.setName("抽奖箱1");
t2.setName("抽奖箱2");


//启动线程
t1.start();
t2.start();

}
}

练习七:多线程之间的比较

需求:

​ 在上一题基础上继续完成如下需求:

​ 在此次抽奖过程中,抽奖箱1总共产生了6个奖项,分别为:10,20,100,500,2,300

  最高奖项为300元,总计额为932元

​ 在此次抽奖过程中,抽奖箱2总共产生了6个奖项,分别为:5,50,200,800,80,700

  最高奖项为800元,总计额为1835元

​ 在此次抽奖过程中,抽奖箱2中产生了最大奖项,该奖项金额为800元

​ 以上打印效果只是数据模拟,实际代码运行的效果会有差异

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public class MyCallable implements Callable<Integer> {

ArrayList<Integer> list;

public MyCallable(ArrayList<Integer> list) {
this.list = list;
}

@Override
public Integer call() throws Exception {
ArrayList<Integer> boxList = new ArrayList<>();//1 //2
while (true) {
synchronized (MyCallable.class) {
if (list.size() == 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + boxList);
break;
} else {
//继续抽奖
Collections.shuffle(list);
int prize = list.remove(0);
boxList.add(prize);
}
}
Thread.sleep(10);
}
//把集合中的最大值返回
if(boxList.size() == 0){
return null;
}else{
return Collections.max(boxList);
}
}
}

package com.itheima.test7;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class Test {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
/*
有一个抽奖池,该抽奖池中存放了奖励的金额,该抽奖池中的奖项为 {10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700};
创建两个抽奖箱(线程)设置线程名称分别为 "抽奖箱1", "抽奖箱2"
随机从抽奖池中获取奖项元素并打印在控制台上,格式如下:

在此次抽奖过程中,抽奖箱1总共产生了6个奖项,分别为:10,20,100,500,2,300
最高奖项为300元,总计额为932元

在此次抽奖过程中,抽奖箱2总共产生了6个奖项,分别为:5,50,200,800,80,700
最高奖项为800元,总计额为1835元

在此次抽奖过程中,抽奖箱2中产生了最大奖项,该奖项金额为800元
核心逻辑:获取线程抽奖的最大值(看成是线程运行的结果)


以上打印效果只是数据模拟,实际代码运行的效果会有差异
*/

//创建奖池
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list,10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700);

//创建多线程要运行的参数对象
MyCallable mc = new MyCallable(list);

//创建多线程运行结果的管理者对象
//线程一
FutureTask<Integer> ft1 = new FutureTask<>(mc);
//线程二
FutureTask<Integer> ft2 = new FutureTask<>(mc);

//创建线程对象
Thread t1 = new Thread(ft1);
Thread t2 = new Thread(ft2);

//设置名字
t1.setName("抽奖箱1");
t2.setName("抽奖箱2");

//开启线程
t1.start();
t2.start();


Integer max1 = ft1.get();
Integer max2 = ft2.get();

System.out.println(max1);
System.out.println(max2);

//在此次抽奖过程中,抽奖箱2中产生了最大奖项,该奖项金额为800元
if(max1 == null){
System.out.println("在此次抽奖过程中,抽奖箱2中产生了最大奖项,该奖项金额为"+max2+"元");
}else if(max2 == null){
System.out.println("在此次抽奖过程中,抽奖箱1中产生了最大奖项,该奖项金额为"+max1+"元");
}else if(max1 > max2){
System.out.println("在此次抽奖过程中,抽奖箱1中产生了最大奖项,该奖项金额为"+max1+"元");
}else if(max1 < max2){
System.out.println("在此次抽奖过程中,抽奖箱2中产生了最大奖项,该奖项金额为"+max2+"元");
}else{
System.out.println("两者的最大奖项是一样的");
}
}
}

2. 原子性

2.1 volatile-问题

代码分析 :

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package com.itheima.myvolatile;

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
MyThread1 t1 = new MyThread1();
t1.setName("小路同学");
t1.start();

MyThread2 t2 = new MyThread2();
t2.setName("小皮同学");
t2.start();
}
}
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package com.itheima.myvolatile;

public class Money {
public static int money = 100000;
}
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package com.itheima.myvolatile;

public class MyThread1 extends Thread {
@Override
public void run() {
while(Money.money == 100000){

}

System.out.println("结婚基金已经不是十万了");
}
}

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package com.itheima.myvolatile;

public class MyThread2 extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

Money.money = 90000;
}
}

程序问题 : 女孩虽然知道结婚基金是十万,但是当基金的余额发生变化的时候,女孩无法知道最新的余额。

2.2 volatile解决

以上案例出现的问题 :

​ 当A线程修改了共享数据时,B线程没有及时获取到最新的值,如果还在使用原先的值,就会出现问题

​ 1,堆内存是唯一的,每一个线程都有自己的线程栈。

​ 2 ,每一个线程在使用堆里面变量的时候,都会先拷贝一份到变量的副本中。

​ 3 ,在线程中,每一次使用是从变量的副本中获取的。

Volatile关键字 : 强制线程每次在使用的时候,都会看一下共享区域最新的值

代码实现 : 使用volatile关键字解决

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package com.itheima.myvolatile;

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
MyThread1 t1 = new MyThread1();
t1.setName("小路同学");
t1.start();

MyThread2 t2 = new MyThread2();
t2.setName("小皮同学");
t2.start();
}
}
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package com.itheima.myvolatile;

public class Money {
public static volatile int money = 100000;
}
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package com.itheima.myvolatile;

public class MyThread1 extends Thread {
@Override
public void run() {
while(Money.money == 100000){

}

System.out.println("结婚基金已经不是十万了");
}
}

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package com.itheima.myvolatile;

public class MyThread2 extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

Money.money = 90000;
}
}

2.3 synchronized解决

synchronized解决 :

​ 1 ,线程获得锁

​ 2 ,清空变量副本

​ 3 ,拷贝共享变量最新的值到变量副本中

​ 4 ,执行代码

​ 5 ,将修改后变量副本中的值赋值给共享数据

​ 6 ,释放锁

代码实现 :

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package com.itheima.myvolatile2;

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
MyThread1 t1 = new MyThread1();
t1.setName("小路同学");
t1.start();

MyThread2 t2 = new MyThread2();
t2.setName("小皮同学");
t2.start();
}
}
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package com.itheima.myvolatile2;

public class Money {
public static Object lock = new Object();
public static volatile int money = 100000;
}
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package com.itheima.myvolatile2;

public class MyThread1 extends Thread {
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (Money.lock){
if(Money.money != 100000){
System.out.println("结婚基金已经不是十万了");
break;
}
}
}
}
}
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package com.itheima.myvolatile2;

public class MyThread2 extends Thread {
@Override
public void run() {
synchronized (Money.lock) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

Money.money = 90000;
}
}
}

2.4 原子性

概述 : 所谓的原子性是指在一次操作或者多次操作中,要么所有的操作全部都得到了执行并且不会受到任何因素的干扰而中断,要么所有的操作都不执行,多个操作是一个不可以分割的整体。

代码实现 :

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package com.itheima.threadatom;

public class AtomDemo {
public static void main(String[] args) {
MyAtomThread atom = new MyAtomThread();

for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(atom).start();
}
}
}
class MyAtomThread implements Runnable {
private volatile int count = 0; //送冰淇淋的数量

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
//1,从共享数据中读取数据到本线程栈中.
//2,修改本线程栈中变量副本的值
//3,会把本线程栈中变量副本的值赋值给共享数据.
count++;
System.out.println("已经送了" + count + "个冰淇淋");
}
}
}

代码总结 : count++ 不是一个原子性操作, 他在执行的过程中,有可能被其他线程打断

2.5 volatile关键字不能保证原子性

解决方案 : 我们可以给count++操作添加锁,那么count++操作就是临界区中的代码,临界区中的代码一次只能被一个线程去执行,所以count++就变成了原子操作。

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package com.itheima.threadatom2;

public class AtomDemo {
public static void main(String[] args) {
MyAtomThread atom = new MyAtomThread();

for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(atom).start();
}
}
}
class MyAtomThread implements Runnable {
private volatile int count = 0; //送冰淇淋的数量
private Object lock = new Object();

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
//1,从共享数据中读取数据到本线程栈中.
//2,修改本线程栈中变量副本的值
//3,会把本线程栈中变量副本的值赋值给共享数据.
synchronized (lock) {
count++;
System.out.println("已经送了" + count + "个冰淇淋");
}
}
}
}

2.6 原子性_AtomicInteger

概述:java从JDK1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包(简称Atomic包),这个包中的原子操作类提供了一种用法简单,性能高效,线程安全地更新一个变量的方式。因为变

量的类型有很多种,所以在Atomic包里一共提供了13个类,属于4种类型的原子更新方式,分别是原子更新基本类型、原子更新数组、原子更新引用和原子更新属性(字段)。本次我们只讲解

使用原子的方式更新基本类型,使用原子的方式更新基本类型Atomic包提供了以下3个类:

AtomicBoolean: 原子更新布尔类型

AtomicInteger: 原子更新整型

AtomicLong: 原子更新长整型

以上3个类提供的方法几乎一模一样,所以本节仅以AtomicInteger为例进行讲解,AtomicInteger的常用方法如下:

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public AtomicInteger():	   			    初始化一个默认值为0的原子型Integer
public AtomicInteger(int initialValue): 初始化一个指定值的原子型Integer

int get(): 获取值
int getAndIncrement(): 以原子方式将当前值加1,注意,这里返回的是自增前的值。
int incrementAndGet(): 以原子方式将当前值加1,注意,这里返回的是自增后的值。
int addAndGet(int data): 以原子方式将输入的数值与实例中的值(AtomicInteger里的value)相加,并返回结果。
int getAndSet(int value): 以原子方式设置为newValue的值,并返回旧值。

代码实现 :

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package com.itheima.threadatom3;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class MyAtomIntergerDemo1 {
// public AtomicInteger(): 初始化一个默认值为0的原子型Integer
// public AtomicInteger(int initialValue): 初始化一个指定值的原子型Integer
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger ac = new AtomicInteger();
System.out.println(ac);

AtomicInteger ac2 = new AtomicInteger(10);
System.out.println(ac2);
}

}
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package com.itheima.threadatom3;

import java.lang.reflect.Field;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class MyAtomIntergerDemo2 {
// int get(): 获取值
// int getAndIncrement(): 以原子方式将当前值加1,注意,这里返回的是自增前的值。
// int incrementAndGet(): 以原子方式将当前值加1,注意,这里返回的是自增后的值。
// int addAndGet(int data): 以原子方式将参数与对象中的值相加,并返回结果。
// int getAndSet(int value): 以原子方式设置为newValue的值,并返回旧值。
public static void main(String[] args) {
// AtomicInteger ac1 = new AtomicInteger(10);
// System.out.println(ac1.get());

// AtomicInteger ac2 = new AtomicInteger(10);
// int andIncrement = ac2.getAndIncrement();
// System.out.println(andIncrement);
// System.out.println(ac2.get());

// AtomicInteger ac3 = new AtomicInteger(10);
// int i = ac3.incrementAndGet();
// System.out.println(i);//自增后的值
// System.out.println(ac3.get());

// AtomicInteger ac4 = new AtomicInteger(10);
// int i = ac4.addAndGet(20);
// System.out.println(i);
// System.out.println(ac4.get());

AtomicInteger ac5 = new AtomicInteger(100);
int andSet = ac5.getAndSet(20);
System.out.println(andSet);
System.out.println(ac5.get());
}
}

2.7 AtomicInteger-内存解析

AtomicInteger原理 : 自旋锁 + CAS 算法

CAS算法:

​ 有3个操作数(内存值V, 旧的预期值A,要修改的值B)

​ 当旧的预期值A == 内存值 此时修改成功,将V改为B

​ 当旧的预期值A!=内存值 此时修改失败,不做任何操作

​ 并重新获取现在的最新值(这个重新获取的动作就是自旋)

2.8 AtomicInteger-源码解析

代码实现 :

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package com.itheima.threadatom4;

public class AtomDemo {
public static void main(String[] args) {
MyAtomThread atom = new MyAtomThread();

for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(atom).start();
}
}
}
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package com.itheima.threadatom4;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class MyAtomThread implements Runnable {
//private volatile int count = 0; //送冰淇淋的数量
//private Object lock = new Object();
AtomicInteger ac = new AtomicInteger(0);

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
//1,从共享数据中读取数据到本线程栈中.
//2,修改本线程栈中变量副本的值
//3,会把本线程栈中变量副本的值赋值给共享数据.
//synchronized (lock) {
// count++;
// ac++;
int count = ac.incrementAndGet();
System.out.println("已经送了" + count + "个冰淇淋");
// }
}
}
}

源码解析 :

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//先自增,然后获取自增后的结果
public final int incrementAndGet() {
//+ 1 自增后的结果
//this 就表示当前的atomicInteger(值)
//1 自增一次
return U.getAndAddInt(this, VALUE, 1) + 1;
}

public final int getAndAddInt(Object o, long offset, int delta) {
//v 旧值
int v;
//自旋的过程
do {
//不断的获取旧值
v = getIntVolatile(o, offset);
//如果这个方法的返回值为false,那么继续自旋
//如果这个方法的返回值为true,那么自旋结束
//o 表示的就是内存值
//v 旧值
//v + delta 修改后的值
} while (!weakCompareAndSetInt(o, offset, v, v + delta));
//作用:比较内存中的值,旧值是否相等,如果相等就把修改后的值写到内存中,返回true。表示修改成功。
// 如果不相等,无法把修改后的值写到内存中,返回false。表示修改失败。
//如果修改失败,那么继续自旋。
return v;
}

2.9 悲观锁和乐观锁

synchronized和CAS的区别 :

相同点:在多线程情况下,都可以保证共享数据的安全性。

不同点:synchronized总是从最坏的角度出发,认为每次获取数据的时候,别人都有可能修改。所以在每 次操作共享数据之前,都会上锁。(悲观锁)

​ cas是从乐观的角度出发,假设每次获取数据别人都不会修改,所以不会上锁。只不过在修改共享数据的时候,会检查一下,别人有没有修改过这个数据。

​ 如果别人修改过,那么我再次获取现在最新的值。

​ 如果别人没有修改过,那么我现在直接修改共享数据的值.(乐观锁)

3. 并发工具类

3.1 并发工具类-Hashtable

Hashtable出现的原因 : 在集合类中HashMap是比较常用的集合对象,但是HashMap是线程不安全的(多线程环境下可能会存在问题)。为了保证数据的安全性我们可以使用Hashtable,但是Hashtable的效率低下。

代码实现 :

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package com.itheima.mymap;

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;

public class MyHashtableDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Hashtable<String, String> hm = new Hashtable<>();

Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 25; i++) {
hm.put(i + "", i + "");
}
});


Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 25; i < 51; i++) {
hm.put(i + "", i + "");
}
});

t1.start();
t2.start();

System.out.println("----------------------------");
//为了t1和t2能把数据全部添加完毕
Thread.sleep(1000);

//0-0 1-1 ..... 50- 50

for (int i = 0; i < 51; i++) {
System.out.println(hm.get(i + ""));
}//0 1 2 3 .... 50


}
}

3.2 并发工具类-ConcurrentHashMap基本使用

ConcurrentHashMap出现的原因 : 在集合类中HashMap是比较常用的集合对象,但是HashMap是线程不安全的(多线程环境下可能会存在问题)。为了保证数据的安全性我们可以使用Hashtable,但是Hashtable的效率低下。

基于以上两个原因我们可以使用JDK1.5以后所提供的ConcurrentHashMap。

体系结构 :

1591168965857

总结 :

​ 1 ,HashMap是线程不安全的。多线程环境下会有数据安全问题

​ 2 ,Hashtable是线程安全的,但是会将整张表锁起来,效率低下

​ 3,ConcurrentHashMap也是线程安全的,效率较高。 在JDK7和JDK8中,底层原理不一样。

代码实现 :

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package com.itheima.mymap;

import java.util.Hashtable;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class MyConcurrentHashMapDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ConcurrentHashMap<String, String> hm = new ConcurrentHashMap<>(100);

Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 25; i++) {
hm.put(i + "", i + "");
}
});


Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 25; i < 51; i++) {
hm.put(i + "", i + "");
}
});

t1.start();
t2.start();

System.out.println("----------------------------");
//为了t1和t2能把数据全部添加完毕
Thread.sleep(1000);

//0-0 1-1 ..... 50- 50

for (int i = 0; i < 51; i++) {
System.out.println(hm.get(i + ""));
}//0 1 2 3 .... 50
}
}

3.3 并发工具类-ConcurrentHashMap1.7原理

1591169254280

3.4 并发工具类-ConcurrentHashMap1.8原理

1591169338256

总结 :

​ 1,如果使用空参构造创建ConcurrentHashMap对象,则什么事情都不做。 在第一次添加元素的时候创建哈希表

​ 2,计算当前元素应存入的索引。

​ 3,如果该索引位置为null,则利用cas算法,将本结点添加到数组中。

​ 4,如果该索引位置不为null,则利用volatile关键字获得当前位置最新的结点地址,挂在他下面,变成链表。

​ 5,当链表的长度大于等于8时,自动转换成红黑树6,以链表或者红黑树头结点为锁对象,配合悲观锁保证多线程操作集合时数据的安全性

3.5 并发工具类-CountDownLatch

CountDownLatch类 :

方法 解释
public CountDownLatch(int count) 参数传递线程数,表示等待线程数量
public void await() 让线程等待
public void countDown() 当前线程执行完毕

使用场景: 让某一条线程等待其他线程执行完毕之后再执行

代码实现 :

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package com.itheima.mycountdownlatch;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class ChileThread1 extends Thread {

private CountDownLatch countDownLatch;
public ChileThread1(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}

@Override
public void run() {
//1.吃饺子
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
System.out.println(getName() + "在吃第" + i + "个饺子");
}
//2.吃完说一声
//每一次countDown方法的时候,就让计数器-1
countDownLatch.countDown();
}
}

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package com.itheima.mycountdownlatch;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class ChileThread2 extends Thread {

private CountDownLatch countDownLatch;
public ChileThread2(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
//1.吃饺子
for (int i = 1; i <= 15; i++) {
System.out.println(getName() + "在吃第" + i + "个饺子");
}
//2.吃完说一声
//每一次countDown方法的时候,就让计数器-1
countDownLatch.countDown();
}
}

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package com.itheima.mycountdownlatch;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class ChileThread3 extends Thread {

private CountDownLatch countDownLatch;
public ChileThread3(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
//1.吃饺子
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
System.out.println(getName() + "在吃第" + i + "个饺子");
}
//2.吃完说一声
//每一次countDown方法的时候,就让计数器-1
countDownLatch.countDown();
}
}

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package com.itheima.mycountdownlatch;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class MotherThread extends Thread {
private CountDownLatch countDownLatch;
public MotherThread(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}

@Override
public void run() {
//1.等待
try {
//当计数器变成0的时候,会自动唤醒这里等待的线程。
countDownLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//2.收拾碗筷
System.out.println("妈妈在收拾碗筷");
}
}

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package com.itheima.mycountdownlatch;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class MyCountDownLatchDemo {
public static void main(String[] args) {
//1.创建CountDownLatch的对象,需要传递给四个线程。
//在底层就定义了一个计数器,此时计数器的值就是3
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
//2.创建四个线程对象并开启他们。
MotherThread motherThread = new MotherThread(countDownLatch);
motherThread.start();

ChileThread1 t1 = new ChileThread1(countDownLatch);
t1.setName("小明");

ChileThread2 t2 = new ChileThread2(countDownLatch);
t2.setName("小红");

ChileThread3 t3 = new ChileThread3(countDownLatch);
t3.setName("小刚");

t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}

总结 :

​ 1. CountDownLatch(int count):参数写等待线程的数量。并定义了一个计数器。

​ 2. await():让线程等待,当计数器为0时,会唤醒等待的线程

​ 3. countDown(): 线程执行完毕时调用,会将计数器-1。

3.6 并发工具类-Semaphore

使用场景 :

​ 可以控制访问特定资源的线程数量。

实现步骤 :

​ 1,需要有人管理这个通道

​ 2,当有车进来了,发通行许可证

​ 3,当车出去了,收回通行许可证

​ 4,如果通行许可证发完了,那么其他车辆只能等着

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package com.itheima.mysemaphore;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class MyRunnable implements Runnable {
//1.获得管理员对象,
private Semaphore semaphore = new Semaphore(2);
@Override
public void run() {
//2.获得通行证
try {
semaphore.acquire();
//3.开始行驶
System.out.println("获得了通行证开始行驶");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("归还通行证");
//4.归还通行证
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

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package com.itheima.mysemaphore;

public class MySemaphoreDemo {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr = new MyRunnable();

for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(mr).start();
}
}
}

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1. 网络编程入门

1.1 网络编程概述

  • 计算机网络

    是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统

  • 网络编程

    在网络通信协议下,不同计算机上运行的程序,可以进行数据传输

1.2 网络编程三要素

  • IP地址

    要想让网络中的计算机能够互相通信,必须为每台计算机指定一个标识号,通过这个标识号来指定要接收数据的计算机和识别发送的计算机,而IP地址就是这个标识号。也就是设备的标识

  • 端口

    网络的通信,本质上是两个应用程序的通信。每台计算机都有很多的应用程序,那么在网络通信时,如何区分这些应用程序呢?如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备,那么端口号就可以唯一标识设备中的应用程序了。也就是应用程序的标识

  • 协议

    通过计算机网络可以使多台计算机实现连接,位于同一个网络中的计算机在进行连接和通信时需要遵守一定的规则,这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样。在计算机网络中,这些连接和通信的规则被称为网络通信协议,它对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定,通信双方必须同时遵守才能完成数据交换。常见的协议有UDP协议和TCP协议

1.3 IP地址

IP地址:是网络中设备的唯一标识

  • IP地址分为两大类
    • IPv4:是给每个连接在网络上的主机分配一个32bit地址。按照TCP/IP规定,IP地址用二进制来表示,每个IP地址长32bit,也就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“11000000 10101000 00000001 01000010”,这么长的地址,处理起来也太费劲了。为了方便使用,IP地址经常被写成十进制的形式,中间使用符号“.”分隔不同的字节。于是,上面的IP地址可以表示为“192.168.1.66”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”,这显然比1和0容易记忆得多
    • IPv6:由于互联网的蓬勃发展,IP地址的需求量愈来愈大,但是网络地址资源有限,使得IP的分配越发紧张。为了扩大地址空间,通过IPv6重新定义地址空间,采用128位地址长度,每16个字节一组,分成8组十六进制数,这样就解决了网络地址资源数量不够的问题
  • DOS常用命令:
    • ipconfig:查看本机IP地址
    • ping IP地址:检查网络是否连通
  • 特殊IP地址:
    • 127.0.0.1:是回送地址,可以代表本机地址,一般用来测试使用

1.4 InetAddress

InetAddress:此类表示Internet协议(IP)地址

  • 相关方法

    方法名 说明
    static InetAddress getByName(String host) 确定主机名称的IP地址。主机名称可以是机器名称,也可以是IP地址
    String getHostName() 获取此IP地址的主机名
    String getHostAddress() 返回文本显示中的IP地址字符串
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    public class InetAddressDemo {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
    //InetAddress address = InetAddress.getByName("itheima");
    InetAddress address = InetAddress.getByName("192.168.1.66");

    //public String getHostName():获取此IP地址的主机名
    String name = address.getHostName();
    //public String getHostAddress():返回文本显示中的IP地址字符串
    String ip = address.getHostAddress();

    System.out.println("主机名:" + name);
    System.out.println("IP地址:" + ip);
    }
    }

1.5 端口和协议

  • 端口

    • 设备上应用程序的唯一标识
  • 端口号

    • 用两个字节表示的整数,它的取值范围是065535。其中,01023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用,普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用,会导致当前程序启动失败
  • 协议

    • 计算机网络中,连接和通信的规则被称为网络通信协议
  • UDP协议

    • 用户数据报协议(User Datagram Protocol)
    • UDP是无连接通信协议,即在数据传输时,数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说,当一台计算机向另外一台计算机发送数据时,发送端不会确认接收端是否存在,就会发出数据,同样接收端在收到数据时,也不会向发送端反馈是否收到数据。
    • 由于使用UDP协议消耗系统资源小,通信效率高,所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输
    • 例如视频会议通常采用UDP协议,因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包,也不会对接收结果产生太大影响。但是在使用UDP协议传送数据时,由于UDP的面向无连接性,不能保证数据的完整性,因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议
  • TCP协议

    • 传输控制协议 (Transmission Control Protocol)

    • TCP协议是面向连接的通信协议,即传输数据之前,在发送端和接收端建立逻辑连接,然后再传输数据,它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端,由客户端向服务端发出连接请求,每次连接的创建都需要经过“三次握手”

    • 三次握手:TCP协议中,在发送数据的准备阶段,客户端与服务器之间的三次交互,以保证连接的可靠

      第一次握手,客户端向服务器端发出连接请求,等待服务器确认

      第二次握手,服务器端向客户端回送一个响应,通知客户端收到了连接请求

      第三次握手,客户端再次向服务器端发送确认信息,确认连接

    • 完成三次握手,连接建立后,客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性,TCP协议可以保证传输数据的安全,所以应用十分广泛。例如上传文件、下载文件、浏览网页等

2.UDP通信程序

2.1 UDP发送数据

  • Java中的UDP通信

    • UDP协议是一种不可靠的网络协议,它在通信的两端各建立一个Socket对象,但是这两个Socket只是发送,接收数据的对象,因此对于基于UDP协议的通信双方而言,没有所谓的客户端和服务器的概念
    • Java提供了DatagramSocket类作为基于UDP协议的Socket
  • 构造方法

    方法名 说明
    DatagramSocket() 创建数据报套接字并将其绑定到本机地址上的任何可用端口
    DatagramPacket(byte[] buf,int len,InetAddress add,int port) 创建数据包,发送长度为len的数据包到指定主机的指定端口
  • 相关方法

    方法名 说明
    void send(DatagramPacket p) 发送数据报包
    void close() 关闭数据报套接字
    void receive(DatagramPacket p) 从此套接字接受数据报包
  • 发送数据的步骤

    • 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
    • 创建数据,并把数据打包
    • 调用DatagramSocket对象的方法发送数据
    • 关闭发送端
  • 代码演示

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    public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
    // DatagramSocket() 构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上的任何可用端口
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket();

    //创建数据,并把数据打包
    //DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
    //构造一个数据包,发送长度为 length的数据包到指定主机上的指定端口号。
    byte[] bys = "hello,udp,我来了".getBytes();

    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys,bys.length,InetAddress.getByName("127.0.0.1"),10086);

    //调用DatagramSocket对象的方法发送数据
    //void send(DatagramPacket p) 从此套接字发送数据报包
    ds.send(dp);

    //关闭发送端
    //void close() 关闭此数据报套接字
    ds.close();
    }
    }

2.2UDP接收数据

  • 接收数据的步骤

    • 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
    • 创建一个数据包,用于接收数据
    • 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
    • 解析数据包,并把数据在控制台显示
    • 关闭接收端
  • 构造方法

    方法名 说明
    DatagramPacket(byte[] buf, int len) 创建一个DatagramPacket用于接收长度为len的数据包
  • 相关方法

    方法名 说明
    byte[] getData() 返回数据缓冲区
    int getLength() 返回要发送的数据的长度或接收的数据的长度
  • 示例代码

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    public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);

    //创建一个数据包,用于接收数据
    byte[] bys = new byte[1024];
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);

    //调用DatagramSocket对象的方法接收数据
    ds.receive(dp);

    //解析数据包,并把数据在控制台显示
    System.out.println("数据是:" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
    }
    }
    }

2.3UDP通信程序练习

  • 案例需求

    UDP发送数据:数据来自于键盘录入,直到输入的数据是886,发送数据结束

    UDP接收数据:因为接收端不知道发送端什么时候停止发送,故采用死循环接收

  • 代码实现

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    /*
    UDP发送数据:
    数据来自于键盘录入,直到输入的数据是886,发送数据结束
    */
    public class SendDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
    //键盘录入数据
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    while (true) {
    String s = sc.nextLine();
    //输入的数据是886,发送数据结束
    if ("886".equals(s)) {
    break;
    }
    //创建数据,并把数据打包
    byte[] bys = s.getBytes();
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length, InetAddress.getByName("192.168.1.66"), 12345);

    //调用DatagramSocket对象的方法发送数据
    ds.send(dp);
    }
    //关闭发送端
    ds.close();
    }
    }

    /*
    UDP接收数据:
    因为接收端不知道发送端什么时候停止发送,故采用死循环接收
    */
    public class ReceiveDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket(12345);
    while (true) {
    //创建一个数据包,用于接收数据
    byte[] bys = new byte[1024];
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bys, bys.length);
    //调用DatagramSocket对象的方法接收数据
    ds.receive(dp);
    //解析数据包,并把数据在控制台显示
    System.out.println("数据是:" + new String(dp.getData(), 0, dp.getLength()));
    }
    //关闭接收端
    // ds.close();
    }
    }

2.4UDP三种通讯方式

  • 单播

    单播用于两个主机之间的端对端通信

  • 组播

    组播用于对一组特定的主机进行通信

  • 广播

    广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信

2.5UDP组播实现

  • 实现步骤

    • 发送端
      1. 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
      2. 创建数据,并把数据打包(DatagramPacket)
      3. 调用DatagramSocket对象的方法发送数据(在单播中,这里是发给指定IP的电脑但是在组播当中,这里是发给组播地址)
      4. 释放资源
    • 接收端
      1. 创建接收端Socket对象(MulticastSocket)
      2. 创建一个箱子,用于接收数据
      3. 把当前计算机绑定一个组播地址
      4. 将数据接收到箱子中
      5. 解析数据包,并打印数据
      6. 释放资源
  • 代码实现

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    // 发送端
    public class ClinetDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1. 创建发送端的Socket对象(DatagramSocket)
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
    String s = "hello 组播";
    byte[] bytes = s.getBytes();
    InetAddress address = InetAddress.getByName("224.0.1.0");
    int port = 10000;
    // 2. 创建数据,并把数据打包(DatagramPacket)
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
    // 3. 调用DatagramSocket对象的方法发送数据(在单播中,这里是发给指定IP的电脑但是在组播当中,这里是发给组播地址)
    ds.send(dp);
    // 4. 释放资源
    ds.close();
    }
    }
    // 接收端
    public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1. 创建接收端Socket对象(MulticastSocket)
    MulticastSocket ms = new MulticastSocket(10000);
    // 2. 创建一个箱子,用于接收数据
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
    // 3. 把当前计算机绑定一个组播地址,表示添加到这一组中.
    ms.joinGroup(InetAddress.getByName("224.0.1.0"));
    // 4. 将数据接收到箱子中
    ms.receive(dp);
    // 5. 解析数据包,并打印数据
    byte[] data = dp.getData();
    int length = dp.getLength();
    System.out.println(new String(data,0,length));
    // 6. 释放资源
    ms.close();
    }
    }

2.6UDP广播实现

  • 实现步骤

    • 发送端
      1. 创建发送端Socket对象(DatagramSocket)
      2. 创建存储数据的箱子,将广播地址封装进去
      3. 发送数据
      4. 释放资源
    • 接收端
      1. 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
      2. 创建一个数据包,用于接收数据
      3. 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
      4. 解析数据包,并把数据在控制台显示
      5. 关闭接收端
  • 代码实现

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    // 发送端
    public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1. 创建发送端Socket对象(DatagramSocket)
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket();
    // 2. 创建存储数据的箱子,将广播地址封装进去
    String s = "广播 hello";
    byte[] bytes = s.getBytes();
    InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
    int port = 10000;
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes,bytes.length,address,port);
    // 3. 发送数据
    ds.send(dp);
    // 4. 释放资源
    ds.close();
    }
    }

    // 接收端
    public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1. 创建接收端的Socket对象(DatagramSocket)
    DatagramSocket ds = new DatagramSocket(10000);
    // 2. 创建一个数据包,用于接收数据
    DatagramPacket dp = new DatagramPacket(new byte[1024],1024);
    // 3. 调用DatagramSocket对象的方法接收数据
    ds.receive(dp);
    // 4. 解析数据包,并把数据在控制台显示
    byte[] data = dp.getData();
    int length = dp.getLength();
    System.out.println(new String(data,0,length));
    // 5. 关闭接收端
    ds.close();
    }
    }

##3. TCP通信程序

3.1TCP发送数据

  • Java中的TCP通信

    • Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装,使用Socket对象来代表两端的通信端口,并通过Socket产生IO流来进行网络通信。
    • Java为客户端提供了Socket类,为服务器端提供了ServerSocket类
  • 构造方法

    方法名 说明
    Socket(InetAddress address,int port) 创建流套接字并将其连接到指定IP指定端口号
    Socket(String host, int port) 创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号
  • 相关方法

    方法名 说明
    InputStream getInputStream() 返回此套接字的输入流
    OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流
  • 示例代码

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    public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    //TCP协议,发送数据

    //1.创建Socket对象
    //细节:在创建对象的同时会连接服务端
    // 如果连接不上,代码会报错
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

    //2.可以从连接通道中获取输出流
    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    //写出数据
    os.write("aaa".getBytes());

    //3.释放资源
    os.close();
    socket.close();
    }
    }

3.2TCP接收数据

  • 构造方法

    方法名 说明
    ServletSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字
  • 相关方法

    方法名 说明
    Socket accept() 监听要连接到此的套接字并接受它
  • 注意事项

    1. accept方法是阻塞的,作用就是等待客户端连接
    2. 客户端创建对象并连接服务器,此时是通过三次握手协议,保证跟服务器之间的连接
    3. 针对客户端来讲,是往外写的,所以是输出流
      针对服务器来讲,是往里读的,所以是输入流
    4. read方法也是阻塞的
    5. 客户端在关流的时候,还多了一个往服务器写结束标记的动作
    6. 最后一步断开连接,通过四次挥手协议保证连接终止
  • 三次握手和四次挥手

    • 三次握手

      07_TCP三次握手

    • 四次挥手

      08_TCP四次挥手

  • 示例代码

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    public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    //TCP协议,接收数据

    //1.创建对象ServerSocker
    ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

    //2.监听客户端的链接
    Socket socket = ss.accept();

    //3.从连接通道中获取输入流读取数据
    InputStream is = socket.getInputStream();
    int b;
    while ((b = is.read()) != -1){
    System.out.println((char) b);
    }

    //4.释放资源
    socket.close();
    ss.close();
    }
    }

3.3TCP程序练习(传输中文)

发送端:

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public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//TCP协议,发送数据

//1.创建Socket对象
//细节:在创建对象的同时会连接服务端
// 如果连接不上,代码会报错
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);


//2.可以从连接通道中获取输出流
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//写出数据
os.write("你好你好".getBytes());//12字节

//3.释放资源
os.close();
socket.close();

}
}

接收端:

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public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//TCP协议,接收数据

//1.创建对象ServerSocker
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

//2.监听客户端的链接
Socket socket = ss.accept();

//3.从连接通道中获取输入流读取数据
InputStream is = socket.getInputStream();
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

// BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

int b;
while ((b = br.read()) != -1){
System.out.print((char) b);
}

//4.释放资源
socket.close();
ss.close();

}
}

4. 综合练习

练习一:多发多收

需求:

​ 客户端:多次发送数据

​ 服务器:接收多次接收数据,并打印

代码示例:

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public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//客户端:多次发送数据
//服务器:接收多次接收数据,并打印

//1. 创建Socket对象并连接服务端
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

//2.写出数据
Scanner sc = new Scanner(System.in);
OutputStream os = socket.getOutputStream();

while (true) {
System.out.println("请输入您要发送的信息");
String str = sc.nextLine();
if("886".equals(str)){
break;
}
os.write(str.getBytes());
}
//3.释放资源
socket.close();
}
}
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public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//客户端:多次发送数据
//服务器:接收多次接收数据,并打印

//1.创建对象绑定10000端口
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

//2.等待客户端来连接
Socket socket = ss.accept();

//3.读取数据
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(socket.getInputStream());
int b;
while ((b = isr.read()) != -1){
System.out.print((char)b);
}

//4.释放资源
socket.close();
ss.close();
}
}

练习二:接收并反馈

  • 案例需求

    客户端:发送数据,接受服务器反馈

    服务器:收到消息后给出反馈

  • 案例分析

    • 客户端创建对象,使用输出流输出数据
    • 服务端创建对象,使用输入流接受数据
    • 服务端使用输出流给出反馈数据
    • 客户端使用输入流接受反馈数据
  • 代码实现

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    // 客户端
    public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

    OutputStream os = socket.getOutputStream();
    os.write("hello".getBytes());
    // os.close();如果在这里关流,会导致整个socket都无法使用
    socket.shutdownOutput();//仅仅关闭输出流.并写一个结束标记,对socket没有任何影响

    BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
    String line;
    while((line = br.readLine())!=null){
    System.out.println(line);
    }
    br.close();
    os.close();
    socket.close();
    }
    }
    // 服务器
    public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

    Socket accept = ss.accept();

    InputStream is = accept.getInputStream();
    int b;
    while((b = is.read())!=-1){
    System.out.println((char) b);
    }

    System.out.println("看看我执行了吗?");

    BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream()));
    bw.write("你谁啊?");
    bw.newLine();
    bw.flush();

    bw.close();
    is.close();
    accept.close();
    ss.close();
    }
    }

练习三:上传练习(TCP协议)

  • 案例需求

    客户端:数据来自于本地文件,接收服务器反馈

    服务器:接收到的数据写入本地文件,给出反馈

  • 案例分析

    • 创建客户端对象,创建输入流对象指向文件,每读一次数据就给服务器输出一次数据,输出结束后使用shutdownOutput()方法告知服务端传输结束
    • 创建服务器对象,创建输出流对象指向文件,每接受一次数据就使用输出流输出到文件中,传输结束后。使用输出流给客户端反馈信息
    • 客户端接受服务端的回馈信息
  • 相关方法

    方法名 说明
    void shutdownInput() 将此套接字的输入流放置在“流的末尾”
    void shutdownOutput() 禁止用此套接字的输出流
  • 代码实现

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    public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    //客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
    //服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。


    //1. 创建Socket对象,并连接服务器
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

    //2.读取本地文件中的数据,并写到服务器当中
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("mysocketnet\\clientdir\\a.jpg"));
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = bis.read(bytes)) != -1){
    bos.write(bytes,0,len);
    }

    //往服务器写出结束标记
    socket.shutdownOutput();


    //3.接收服务器的回写数据
    BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
    String line = br.readLine();
    System.out.println(line);


    //4.释放资源
    socket.close();

    }
    }
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    public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    //客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
    //服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。


    //1.创建对象并绑定端口
    ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

    //2.等待客户端来连接
    Socket socket = ss.accept();

    //3.读取数据并保存到本地文件中
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("mysocketnet\\serverdir\\a.jpg"));
    int len;
    byte[] bytes = new byte[1024];
    while ((len = bis.read(bytes)) != -1){
    bos.write(bytes,0,len);
    }
    bos.close();
    //4.回写数据
    BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
    bw.write("上传成功");
    bw.newLine();
    bw.flush();

    //5.释放资源
    socket.close();
    ss.close();
    }
    }

练习四:文件名重复

 
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public class UUIDTest {
public static void main(String[] args) {
String str = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
System.out.println(str);//9f15b8c356c54f55bfcb0ee3023fce8a
}
}
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public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
//服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。


//1. 创建Socket对象,并连接服务器
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

//2.读取本地文件中的数据,并写到服务器当中
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("mysocketnet\\clientdir\\a.jpg"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ((len = bis.read(bytes)) != -1){
bos.write(bytes,0,len);
}

//往服务器写出结束标记
socket.shutdownOutput();


//3.接收服务器的回写数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String line = br.readLine();
System.out.println(line);


//4.释放资源
socket.close();

}
}
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public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
//服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。


//1.创建对象并绑定端口
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

//2.等待客户端来连接
Socket socket = ss.accept();

//3.读取数据并保存到本地文件中
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
String name = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("mysocketnet\\serverdir\\" + name + ".jpg"));
int len;
byte[] bytes = new byte[1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
bos.write(bytes, 0, len);
}
bos.close();
//4.回写数据
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
bw.write("上传成功");
bw.newLine();
bw.flush();

//5.释放资源
socket.close();
ss.close();
}
}

练习五:服务器改写为多线程

服务器只能处理一个客户端请求,接收完一个图片之后,服务器就关闭了。

优化方案一:

​ 使用循环

弊端:

​ 第一个用户正在上传数据,第二个用户就来访问了,此时第二个用户是无法成功上传的。

​ 所以,使用多线程改进

优化方案二:

​ 每来一个用户,就开启多线程处理

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public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
//服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。


//1. 创建Socket对象,并连接服务器
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

//2.读取本地文件中的数据,并写到服务器当中
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("mysocketnet\\clientdir\\a.jpg"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ((len = bis.read(bytes)) != -1){
bos.write(bytes,0,len);
}

//往服务器写出结束标记
socket.shutdownOutput();


//3.接收服务器的回写数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String line = br.readLine();
System.out.println(line);


//4.释放资源
socket.close();

}
}
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public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
//服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。


//1.创建对象并绑定端口
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

while (true) {
//2.等待客户端来连接
Socket socket = ss.accept();

//开启一条线程
//一个用户就对应服务端的一条线程
new Thread(new MyRunnable(socket)).start();
}

}
}


public class MyRunnable implements Runnable{

Socket socket;

public MyRunnable(Socket socket){
this.socket = socket;
}

@Override
public void run() {
try {
//3.读取数据并保存到本地文件中
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
String name = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("mysocketnet\\serverdir\\" + name + ".jpg"));
int len;
byte[] bytes = new byte[1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
bos.write(bytes, 0, len);
}
bos.close();
//4.回写数据
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
bw.write("上传成功");
bw.newLine();
bw.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//5.释放资源
if(socket != null){
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

练习六:线程池改进

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public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
//服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。


//1. 创建Socket对象,并连接服务器
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000);

//2.读取本地文件中的数据,并写到服务器当中
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("mysocketnet\\clientdir\\a.jpg"));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
while ((len = bis.read(bytes)) != -1){
bos.write(bytes,0,len);
}

//往服务器写出结束标记
socket.shutdownOutput();


//3.接收服务器的回写数据
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String line = br.readLine();
System.out.println(line);


//4.释放资源
socket.close();

}
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public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//客户端:将本地文件上传到服务器。接收服务器的反馈。
//服务器:接收客户端上传的文件,上传完毕之后给出反馈。


//创建线程池对象
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
3,//核心线程数量
16,//线程池总大小
60,//空闲时间
TimeUnit.SECONDS,//空闲时间(单位)
new ArrayBlockingQueue<>(2),//队列
Executors.defaultThreadFactory(),//线程工厂,让线程池如何创建线程对象
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()//阻塞队列
);



//1.创建对象并绑定端口
ServerSocket ss = new ServerSocket(10000);

while (true) {
//2.等待客户端来连接
Socket socket = ss.accept();

//开启一条线程
//一个用户就对应服务端的一条线程
//new Thread(new MyRunnable(socket)).start();
pool.submit(new MyRunnable(socket));
}

}
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public class MyRunnable implements Runnable{

Socket socket;

public MyRunnable(Socket socket){
this.socket = socket;
}

@Override
public void run() {
try {
//3.读取数据并保存到本地文件中
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(socket.getInputStream());
String name = UUID.randomUUID().toString().replace("-", "");
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("mysocketnet\\serverdir\\" + name + ".jpg"));
int len;
byte[] bytes = new byte[1024];
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
bos.write(bytes, 0, len);
}
bos.close();
//4.回写数据
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
bw.write("上传成功");
bw.newLine();
bw.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//5.释放资源
if(socket != null){
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}