Java基础入门：从Hello World到面向对象编程

欢迎来到Java的世界！

大家好，欢迎来到今天的Java入门讲座！我是你们的讲师Qwen。今天我们将一起探索Java的基础知识，从最简单的“Hello World”程序开始，逐步深入到面向对象编程的核心概念。别担心，我会用轻松诙谐的语言，尽量让每个知识点都通俗易懂。准备好了吗？让我们开始吧！

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第一课：Hello World——Java的第一个程序

1.1 什么是Java？

Java是一种广泛使用的编程语言，由Sun Microsystems（后来被Oracle收购）于1995年发布。它的设计理念是“一次编写，到处运行”，这意味着你可以在任何支持Java的平台上运行你的程序，而不需要重新编译。Java的语法与C++类似，但更加简洁和易于学习。

1.2 编写第一个Java程序

我们先来编写一个经典的“Hello World”程序。这个程序非常简单，但它能帮助你理解Java的基本结构。

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

解释一下这段代码：

• public class HelloWorld：定义了一个名为HelloWorld的类。在Java中，所有的代码都必须放在类里面。
• public static void main(String[] args)：这是Java程序的入口点。main方法是程序启动时自动调用的。String[] args表示可以从命令行传递参数给程序。
• System.out.println("Hello, World!");：这行代码的作用是将字符串“Hello, World!”打印到控制台。

1.3 编译和运行

要运行这个程序，你需要先编译它。假设你已经安装了JDK（Java Development Kit），你可以使用以下命令：

javac HelloWorld.java

这会生成一个名为HelloWorld.class的字节码文件。接下来，你可以运行这个程序：

java HelloWorld

你应该会在控制台上看到输出：

Hello, World!

恭喜你！你刚刚完成了你的第一个Java程序。

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第二课：变量与数据类型

2.1 变量是什么？

变量是存储数据的容器。在Java中，变量有多种类型，每种类型可以存储不同类型的数据。常见的数据类型包括整数、浮点数、字符和布尔值。

2.2 基本数据类型

Java中有8种基本数据类型，它们分别是：

数据类型	大小（字节）	描述
byte	1	8位有符号整数，范围为-128到127
short	2	16位有符号整数，范围为-32,768到32,767
int	4	32位有符号整数，范围为-2^31到2^31-1
long	8	64位有符号整数，范围为-2^63到2^63-1
float	4	32位浮点数，精度约为6-7位有效数字
double	8	64位浮点数，精度约为15位有效数字
char	2	16位Unicode字符，范围为’u0000’到’uffff’
boolean	1 bit	布尔值，只有true和false两种

2.3 定义变量

定义变量的语法很简单：

dataType variableName = value;

例如：

int age = 25;
double height = 1.75;
char grade = 'A';
boolean isStudent = true;

2.4 变量的命名规则

• 变量名必须以字母、下划线或美元符号开头。
• 不能使用Java关键字作为变量名。
• 变量名区分大小写。
• 建议使用有意义的名称，比如age而不是a。

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第三课：控制结构

3.1 条件语句

条件语句用于根据不同的条件执行不同的代码块。Java中最常用的条件语句是if和switch。

3.1.1 if语句

if语句的基本语法如下：

if (condition) {
    // 如果条件为真，执行这里的代码
} else if (anotherCondition) {
    // 如果另一个条件为真，执行这里的代码
} else {
    // 如果所有条件都不为真，执行这里的代码
}

例如：

int temperature = 30;

if (temperature > 30) {
    System.out.println("天气很热！");
} else if (temperature < 10) {
    System.out.println("天气很冷！");
} else {
    System.out.println("天气适中！");
}

3.1.2 switch语句

switch语句用于根据某个表达式的值执行不同的代码块。它通常用于处理多个离散的值。

switch (expression) {
    case value1:
        // 如果表达式的值等于value1，执行这里的代码
        break;
    case value2:
        // 如果表达式的值等于value2，执行这里的代码
        break;
    default:
        // 如果表达式的值不匹配任何case，执行这里的代码
}

例如：

int dayOfWeek = 3;

switch (dayOfWeek) {
    case 1:
        System.out.println("星期一");
        break;
    case 2:
        System.out.println("星期二");
        break;
    case 3:
        System.out.println("星期三");
        break;
    default:
        System.out.println("其他日子");
}

3.2 循环语句

循环语句用于重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。Java中有三种主要的循环语句：for、while和do-while。

3.2.1 for循环

for循环是最常用的循环结构之一。它的语法如下：

for (initialization; condition; update) {
    // 执行这里的代码
}

例如：

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    System.out.println("当前值: " + i);
}

3.2.2 while循环

while循环会在条件为真的情况下重复执行代码块。它的语法如下：

while (condition) {
    // 执行这里的代码
}

例如：

int count = 0;
while (count < 5) {
    System.out.println("当前计数: " + count);
    count++;
}

3.2.3 do-while循环

do-while循环与while循环类似，但它会先执行一次代码块，然后再检查条件。它的语法如下：

do {
    // 执行这里的代码
} while (condition);

例如：

int count = 0;
do {
    System.out.println("当前计数: " + count);
    count++;
} while (count < 5);

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第四课：面向对象编程（OOP）

4.1 什么是面向对象编程？

面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种编程范式，它通过“对象”来组织代码。对象是类的实例，类则是对象的蓝图。OOP的核心概念包括类、对象、继承、封装和多态。

4.2 类与对象

类是对象的模板，它定义了对象的属性（字段）和行为（方法）。对象是类的实例，它具有具体的属性值和行为。

4.2.1 定义类

定义类的语法如下：

public class ClassName {
    // 字段（属性）
    private int field1;
    private String field2;

    // 构造方法
    public ClassName(int field1, String field2) {
        this.field1 = field1;
        this.field2 = field2;
    }

    // 方法（行为）
    public void method1() {
        // 方法体
    }
}

4.2.2 创建对象

创建对象的语法如下：

ClassName objectName = new ClassName(arguments);

例如：

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

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

    public void introduce() {
        System.out.println("你好，我叫" + name + "，今年" + age + "岁。");
    }
}

// 创建对象
Person person = new Person("张三", 25);
person.introduce();  // 输出：你好，我叫张三，今年25岁。

4.3 继承

继承允许一个类继承另一个类的属性和方法。子类可以重写父类的方法，或者添加新的属性和方法。

4.3.1 定义继承

使用extends关键字来定义继承关系：

class ParentClass {
    // 父类的属性和方法
}

class ChildClass extends ParentClass {
    // 子类的属性和方法
}

例如：

class Animal {
    public void eat() {
        System.out.println("动物正在吃东西。");
    }
}

class Dog extends Animal {
    public void bark() {
        System.out.println("狗正在汪汪叫。");
    }
}

Dog dog = new Dog();
dog.eat();  // 调用父类的方法
dog.bark(); // 调用子类的方法

4.4 封装

封装是指将类的属性和方法隐藏起来，只暴露必要的接口给外部使用。通过封装，我们可以保护类的内部实现细节，防止外部代码直接修改类的属性。

4.4.1 使用访问修饰符

Java提供了四种访问修饰符：private、protected、public和默认（无修饰符）。private修饰符限制了类的属性和方法只能在类内部访问。

例如：

class Car {
    private String model;
    private int year;

    // 提供公共方法来访问私有属性
    public void setModel(String model) {
        this.model = model;
    }

    public String getModel() {
        return model;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }
}

Car car = new Car();
car.setModel("Toyota");
car.setYear(2020);
System.out.println("车型: " + car.getModel() + ", 年份: " + car.getYear());

4.5 多态

多态是指同一个方法可以根据调用对象的不同表现出不同的行为。多态可以通过方法重载和方法重写来实现。

4.5.1 方法重载

方法重载是指在同一个类中定义多个同名但参数不同的方法。Java会根据调用时传递的参数类型和数量来选择合适的方法。

例如：

class Calculator {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
}

Calculator calc = new Calculator();
System.out.println(calc.add(1, 2));      // 调用int版本
System.out.println(calc.add(1.5, 2.5));  // 调用double版本

4.5.2 方法重写

方法重写是指子类可以重写父类中的方法，提供不同的实现。使用@Override注解可以显式地表明这是一个重写方法。

例如：

class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("动物发出声音。");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("猫喵喵叫。");
    }
}

Animal animal = new Cat();
animal.makeSound();  // 输出：猫喵喵叫。

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总结

今天我们从最简单的“Hello World”程序开始，逐步学习了Java的基本语法、控制结构和面向对象编程的核心概念。希望这些内容对你有所帮助！如果你有任何问题，欢迎随时提问。下次见！ 😊

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参考文献

• The Java Language Specification (JLS)
• Effective Java by Joshua Bloch
• Java Concurrency in Practice by Brian Goetz