Java编程基础与高级概念解析

# Java编程基础与高级概念解析 ## 1. 选择与迭代语句 ### 1.1 条件表达式类型 选择或迭代语句的条件表达式必须计算为布尔类型。这是因为布尔值（true 或 false）决定了程序执行的分支或循环是否继续。 ### 1.2 选择语句目的 选择语句的目的是根据布尔表达式的计算结果改变程序执行的流程。例如，`if-else` 语句会根据条件判断执行不同的代码块。 ### 1.3 迭代语句目的 迭代语句根据表达式的结果重复执行其主体中的语句。常见的迭代语句有 `while`、`do-while` 和 `for` 循环。 ### 1.4 switch 语句值类型 `switch` 语句的值可以是 `int`、`char`、`byte` 或 `short` 类型。 ### 1.5 while 与 do/while 语句区别 `while` 语句在执行循环体之前先判断条件，而 `do/while` 语句会先执行一次循环体，再判断条件。所以，`do/while` 语句的循环体至少会执行一次。 ### 1.6 选择 do/while 语句的情况 当需要至少执行一次迭代语句的主体时，选择 `do/while` 语句。例如，在用户输入验证的场景中，先获取用户输入，再判断输入是否有效。 ### 1.7 switch 语句与链式 if/else 语句的使用场景 当评估标准基于 `int`、`short`、`byte` 或 `char` 类型时，使用 `switch` 语句更合适，它的代码结构更清晰。 ### 1.8 break 语句在 switch 语句中的作用 在 `switch` 语句中，`break` 语句用于防止 `case` 语句的穿透。如果没有 `break`，程序会继续执行下一个 `case` 语句。 ### 1.9 无标签 break 语句在迭代语句中的效果 无标签的 `break` 语句会退出最内层的迭代语句。例如： ```java for (int i = 0; i < 10; i++) { if (i == 5) { break; // 退出当前 for 循环 } System.out.println(i); } ``` ### 1.10 有标签 break 语句在迭代语句中的效果 有标签的 `break` 语句会退出指定名称的迭代语句。示例如下： ```java outer: for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int j = 0; j < 3; j++) { if (i == 1 && j == 1) { break outer; // 退出外层 for 循环 } System.out.println("i: " + i + ", j: " + j); } } ``` ### 1.11 无标签 continue 语句在迭代语句中的效果 无标签的 `continue` 语句会停止当前迭代的执行，开始下一次迭代。例如： ```java for (int i = 0; i < 10; i++) { if (i % 2 == 0) { continue; // 跳过偶数 } System.out.println(i); } ``` ### 1.12 有标签 continue 语句在迭代语句中的效果 有标签的 `continue` 语句会停止当前迭代的执行，开始指定名称迭代语句的下一次迭代。 ## 2. 数组 ### 2.1 数组的内存分配 数组是连续分配的同类型内存元素。这意味着数组中包含的原始类型值或引用在内存中是一个接一个排列的。 ### 2.2 原始类型数组与引用类型数组的区别 原始类型数组的元素包含实际值，而引用类型数组的元素包含对堆中创建对象的引用。 ### 2.3 数组的父类 Java 数组类型直接继承自 `java.lang.Object` 类。 ### 2.4 数组对应的内存对象类型 每个 Java 数组类型在内存中都有一个对应的 `java.lang.Class` 对象。 ### 2.5 数组实现的接口 Java 数组类型实现了 `Cloneable` 和 `Serializable` 接口。 ### 2.6 确定数组长度 通过访问数组引用的 `length` 属性可以确定数组的长度。例如： ```java int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5}; int length = arr.length; System.out.println(length); // 输出 5 ``` ### 2.7 多维数组 Java 多维数组是数组的数组。 ### 2.8 多维数组创建时的维度要求 创建多维数组时，最左边的维度是必需的，最右边的维度是可选的。 ### 2.9 不规则数组 不规则数组是指多维数组中最右边数组维度长度不同的数组。 ### 2.10 main() 方法 String 数组的目的 `main()` 方法的 `String` 数组用于将命令行参数传递给程序。例如： ```java public class Main { public static void main(String[] args) { for (String arg : args) { System.out.println(arg); } } } ``` ## 3. 问题抽象 ### 3.1 问题抽象的定义与创造性要求 问题抽象是选择问题的关键元素并在软件中对其进行建模的过程。它需要程序员的创造力，因为需要分析问题、提取关键元素，并在软件中进行建模。而且，识别要建模的抽象可能需要创建在问题领域中没有对应物的软件实体。 ### 3.2 问题抽象的最终结果 问题抽象的最终结果是识别和创建一个或多个新的数据类型，这些数据类型将以某种方式相互交互，以实现问题的解决方案。 ### 3.3 问题抽象的过程 对于典型的编程问题，问题抽象的过程包括：识别问题领域的对象或实体及其交互，创建实现所需行为的相应软件数据类型。 ### 3.4 UML 类图 #### 3.4.1 目的 UML 类图用于表达应用程序类之间的静态关系。 #### 3.4.2 类的表示 在 UML 中，使用矩形表示类。类的形状分为三个框，最上面的框包含类名，中间的框包含类属性名，下面的框包含类方法名。 #### 3.4.3 空心箭头线的含义 UML 类图中，带有空心箭头的线表示基类和派生类之间的泛化/特化关系。 ### 3.5 Java 类成员的分类 Java 类成员分为四类：静态字段、静态方法、实例字段和实例方法。 ### 3.6 静态字段与非静态字段的区别 所有类的实例共享一个静态字段的副本，而每个实例都有自己的非静态（实例）字段副本。 ### 3.7 静态方法与非静态方法的区别 静态方法只能操作静态字段，而非静态（实例）方法可以操作静态和实例字段。 ### 3.8 静态与非静态成员的替代名称 静态成员也称为类成员，非静态成员也称为实例成员。 ### 3.9 访问修饰符 Java 有三种访问修饰符：`public`、`protected` 和 `private`。 - `public`：可以被任何类访问。 - `protected`：可以被同一包中的类和不同包中的子类访问。 - `private`：只能被同一类中的成员访问。 ### 3.10 水平访问概念 水平访问表示一个类与另一个类之间的客户端 - 服务器关系。客户端类应该只通过公共方法访问服务器类的功能。 ### 3.11 数据封装 #### 3.11.1 目的 数据封装的目的是将类的实现细节隐藏在一组公共接口方法后面。 #### 3.11.2 违反情况 返回对象字段的引用可能会无意中违反数据封装。 ### 3.12 方法 #### 3.12.1 定义 方法是可执行程序功能的命名模块。 #### 3.12.2 理想特性 一个好的方法应该有良好的命名、高度的内聚性和最小的耦合性。 #### 3.12.3 内聚性概念 方法具有内聚性意味着它有明确的目的，不会让人意外。 #### 3.12.4 方法应最大程度内聚 这是正确的，方法应该最大程度地内聚，以提高代码的可维护性和可理解性。 #### 3.12.5 确保方法内聚性的步骤 给方法一个能准确反映其目的的好名字，并使其行为专注于实现其名称所指示的操作。 ### 3.13 方法定义 #### 3.13.1 目的 方法定义用于声明和实现一个方法。 #### 3.13.2 可选部分 方法定义的可选部分包括方法修饰符、返回类型、参数列表和 `throws` 子句。 ### 3.14 方法签名 #### 3.14.1 定义 方法签名是所有方法都具有的一个特征，编译器和 Java 运行时使用它来解析程序中方法的使用。 #### 3.14.2 包含部分 方法签名包括方法的名称、参数的数量和类型。 ### 3.15 重载方法 重载方法是指具