Java基础教程

Java是一种广泛使用的计算机编程语言，拥有跨平台、面向对象、分布式等特点。本教程将带你从零开始学习Java编程，掌握Java的基础知识。

一、Java简介

1.1 Java的特点

跨平台性：“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere）
面向对象：Java是一种纯面向对象的编程语言
简单性：Java语法基于C++，但去除了指针等复杂概念
安全性：内置安全机制，适合网络环境
分布式：内置网络编程功能
多线程：支持多线程编程
健壮性：强类型检查和自动内存管理

1.2 Java的应用领域

企业级应用开发
移动应用开发（Android）
Web应用开发
大数据处理（Hadoop、Spark等）
游戏开发
嵌入式系统

二、开发环境搭建

2.1 JDK安装

下载JDK：访问Oracle官网或OpenJDK官网下载适合你操作系统的JDK版本
安装JDK：按照安装向导完成安装
配置环境变量：
- JAVA_HOME：指向JDK安装目录
- PATH：添加%JAVA_HOME%\bin（Windows）或$JAVA_HOME/bin（Linux/Mac）
- CLASSPATH：设置为.（当前目录）
验证安装：打开命令提示符，输入java -version和javac -version检查版本

2.2 开发工具

IDE推荐：
- IntelliJ IDEA（推荐）
- Eclipse
- NetBeans
文本编辑器：
- VS Code + Java插件
- Sublime Text
- Atom

三、Java基础语法

3.1 第一个Java程序

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

3.2 数据类型

基本数据类型：
- 整数类型：byte、short、int、long
- 浮点类型：float、double
- 字符类型：char
- 布尔类型：boolean
引用数据类型：
- 类（Class）
- 接口（Interface）
- 数组（Array）

3.3 变量和常量

变量声明：

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int age = 25;
String name = "Java";

常量声明：
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final double PI = 3.14159;

3.4 运算符

算术运算符：+、-、*、/、%
赋值运算符：=、+=、-=、*=、/=
比较运算符：==、!=、>、<、>=、<=
逻辑运算符：&&、||、!
位运算符：&、|、^、~、«、»、»>
三元运算符：条件 ? 表达式1 : 表达式2

3.5 流程控制

条件语句：

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// if语句
if (condition) {
    // 代码块
} else if (condition) {
    // 代码块
} else {
    // 代码块
}

// switch语句
switch (expression) {
    case value1:
        // 代码块
        break;
    case value2:
        // 代码块
        break;
    default:
        // 默认代码块
}

循环语句：

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// for循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    // 代码块
}

// while循环
while (condition) {
    // 代码块
}

// do-while循环
do {
    // 代码块
} while (condition);

跳转语句：
- break：跳出循环或switch语句
- continue：跳过当前循环的剩余部分，继续下一次循环
- return：退出当前方法

四、数组

4.1 数组的声明和初始化

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// 声明数组
int[] numbers;

// 初始化数组
numbers = new int[5];

// 声明并初始化
int[] scores = {95, 87, 92, 88, 90};
String[] names = new String[3];
names[0] = "张三";
names[1] = "李四";
names[2] = "王五";

4.2 数组的遍历

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// for循环遍历
for (int i = 0; i < scores.length; i++) {
    System.out.println(scores[i]);
}

// for-each循环遍历
for (int score : scores) {
    System.out.println(score);
}

4.3 多维数组

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// 二维数组
int[][] matrix = new int[3][4];
int[][] identityMatrix = {
    {1, 0, 0},
    {0, 1, 0},
    {0, 0, 1}
};

五、字符串处理

5.1 String类

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// 创建字符串
String str1 = "Hello";
String str2 = new String("World");

// 字符串连接
String greeting = str1 + " " + str2;

// 字符串方法
int length = str1.length();
boolean contains = greeting.contains("Hello");
String upper = greeting.toUpperCase();
String[] parts = greeting.split(" ");

5.2 字符串缓冲区

StringBuilder：非线程安全，效率高
StringBuffer：线程安全，效率较低

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// StringBuilder使用
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(" ");
sb.append("World");
String result = sb.toString();

六、异常处理

6.1 异常的概念

检查型异常：必须显式处理的异常
非检查型异常：运行时异常，可以不显式处理

6.2 try-catch-finally

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try {
    // 可能抛出异常的代码
    int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
    // 异常处理代码
    System.out.println("除数不能为零：" + e.getMessage());
} finally {
    // 无论是否发生异常都会执行的代码
    System.out.println("执行完毕");
}

6.3 throws和throw

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// throws声明方法可能抛出的异常
public void readFile() throws IOException {
    // 代码
}

// throw手动抛出异常
if (age < 0) {
    throw new IllegalArgumentException("年龄不能为负数");
}

七、输入输出

7.1 控制台输入

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import java.util.Scanner;

Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入你的名字：");
String name = scanner.nextLine();
System.out.print("请输入你的年龄：");
int age = scanner.nextInt();
scanner.close();

7.2 文件操作基础

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import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;

// 创建文件
File file = new File("example.txt");

// 写入文件
try (FileWriter writer = new FileWriter(file)) {
    writer.write("Hello, Java File I/O!");
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

// 读取文件
try (FileReader reader = new FileReader(file)) {
    int character;
    while ((character = reader.read()) != -1) {
        System.out.print((char) character);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

八、学习建议

多动手实践：编程是一门实践的艺术，多写代码才能真正掌握
理解概念：不要只记住语法，要理解背后的原理
循序渐进：从简单的程序开始，逐步挑战更复杂的问题
阅读源码：学习Java标准库的实现方式
参与社区：加入Java学习社区，与他人交流学习经验

结语

本教程介绍了Java的基础知识，包括Java的特点、环境搭建、基础语法、数组、字符串处理、异常处理和输入输出等内容。掌握这些基础知识后，你就可以继续学习Java的面向对象编程特性和更高级的概念了。

记住，编程学习需要持续的实践和探索。祝你在Java学习之路上取得进步！