学习目的

1. 了解JDK在操作系统环境中的配置
2. 了解各个环境变量的作用
3. 掌握java在操作系统下的常用命令
4. 掌握java的四大基本特性
5. 掌握java的基础知识点（标识符、变量、数据类型）
6. 了解基本的进制转换

一.入门前奏--环境变量

1.1 path系统变量

1. 定义
   填写操作系统搜索某个命令文件的路径依据，指定操作系统可执行文件的完整路径。
2. 原理
   计算机系统在底层执行 可执行命令.exe文件时，会先根据path变量搜索可执行文件的路径，若执行文件不在当前目录下，会依次搜索path中设置的其他路径。

3. 用法
   path一般指定jdk和jre在系统变量中的加载路径，可以使其bin目录下的javac编译程序和java运行程序能被系统执行。

   
   
   系统变量path路径.png

1.2 classpath字节码文件路径

1. 定义
   classpath是字节码路径，隶属于 java 语言，专门给jvm的类加载器指路，给jvm引入其它第三方类库，指定当前路径.。
2. 原理
   指定-搜索程序中所使用到的类包的文件路径（常有已编写好的类：rt.jar基础类库，dt.jar运行环境类库，tools.jar工具类库），编译器在该路径下查找.class字节码文件，然后加载执行。
3. 用法
   一般在使用集成开发环境时配置，用DOS命令行窗口编写和运行时则不用配置classpath路径。一旦配置则“锁定”为classpath相对路径下执行，JVM就是通过CLASSPATH来寻找类的.class文件。
   
   字节码路径classpath路径.png

1.3 JAVA_HOME

1. 定义
   JAVA_HOME即java的家目录，供需要运行 JAVA程序使用的路径，通常是配置集成开发环境或Tomcat时指定查找的JDK路径。
2. 分类

• 用户变量：指定可以由当前的用户运行的程序路径和变量路径。
• 系统变量：指定可以由系统直接运行的程序路径和变量路径。

1.4 常见问题

1. DOS 窗口中找不到命令
   操作系统是如何搜索命令文件的？实际上是先在当前路径下找，找不到的时候自动去环境变量 path的路径中查找，找到则执行该命令，找不到则在 DOS 窗口中提示错误信息。

1.5 java常用命令行

二、 java基础

2.1 java基本特性

1. 简单性
   java是面向对象的语言，Java在面世前已封装好各种类和接口，java程序员只需要通过创建对象、调用接口方法即可，不需要关注过程的细节。
2. 面向对象
   Java 中提供了封装、继承、多态等面向对象的机制。
3. 健壮性
   Java 引入了自动垃圾回收机制（GC 机制），Java 程序启动了一个单独的垃圾回收线程，时刻监测内存使用情况，在特定时机会回收/释放垃圾数据，让内存时刻处于最好的状态。
4. 多线程
   Java 语言支持多个线程同时并发执行，同时也提供了多线程环境下的安全机制。

5. 可移植性/跨平台
   可移植性/跨平台表示 Java 语言只需要编写/编译一次，即可处处运行。Java 代码既可以运行在 windows 的环境下，又可以运行在 Linux 的环境下，而不需要修改Java 源程序。

   
   
   java跨平台.png

2.2 注释

1. 定义
   注释是对java代码的解释和说明，良好且规范的注释，让程序员更加快速的理解代码。
2. 要求
   编写注释是程序员最基本的素质，养成编写注释的好习惯，要有编写注释的意识。不多不少，恰到好处，可以描述清楚程序的核心功能。
3. 编写位置

• 类和接口上：文档注释创建者，创建时间，版本，以及该类的作用
• 方法中：单行注释参数的类型，方法的返回值
• 常量：多行注释，标明该常量的用途

2.3 标识符

1. 定义
   标识符是用来标识某个实体、对象、类、方法名、变量、常量、语句块的一个字符符号。
2. 命名规则
   标识符只能由数字、字母、下划线、美元符号$组成，但不能以数字开始，也不建议用下划线开始，$符号开头的标识符具有特别意义。
3. 命名规范
   驼峰命名方式，具体参考阿里巴巴java编程规约

• 类名、接口名：首字母大写，后面每个单词首字母大写，不能以数字开头(pulic修饰的类名和接口名与字节码命名相同)
• 变量名、方法名：首字母小写，后面每个单词首字母大写
• 常量名：全部大写，单词和单词之间使用下划线_衔接，如：大写_大写，LOGIN_SUCCESS、ACCESS_TOKEN 等。

2.4 关键字

2.5 变量

1. 变量本质
   变量是一块拥有名字的内存空间，不同的变量在JVM不同的内存空间中，变量即保存内存地址。
2. 变量定义
   变量是内存当中存储数据最基本的单元，将数据（字面量）放到内存当中，给这块内存空间起一个名字后就是变量。
3. 变量三要素

• 数据类型：指定变量的字面量的数值类型，分八大基础数据类型和引用数据类型。
• 变量名：变量的名称，一般见名知意；存储在虚拟机栈中的栈帧的局部变量区。
• 字面量：区分不同数据类型变量的数值，存储在虚拟机栈中的栈帧的操作数区。

2.5.1 变量分类

1. 常量
   常量指的是 static 和 final修饰的变量，只允许赋值一次，一旦赋值，不可以再修改，存储在方法区。
2. 静态变量
   静态变量又叫类变量，属于类级别的变量，与类一起加载到方法区内存当中。静态变量是static修饰的属性，在编译期初始化，且只初始化一次到方法区中。静态变量不需要对象就可以直接调用。
3. 非静态变量
   非静态变量是不使用static关键字修饰的变量，需要创建对象后才能使用。
4. 实例变量<成员变量>
   实例变量又叫成员变量，属于类级别变量，编写在方法体外，类体内。需要 类在堆内存中实例化、创建对象后，才能使用（运行期）。
5. 局部变量
   定义在方法体内的变量，只在方法体当中有效，方法开始执行，局部变量的内存才会被分配；当方法执行结束之后，局部变量的内存就释放了。
6. 注意
   静态方法中不能直接调用或引用非静态的变量和方法，因为初始化和运行期对不上。而非静态的可以直接调用静态的。

2.5.2 变量在内存的存储方式

1. 局部变量
   局部变量存在于：方法体内--栈内存栈帧局部变量区，使用前必须初始化
2. 成员变量
   成员变量存在于：类体内--随类加载信息而加载，使用前若不初始化，系统赋默认值

三 java数据类型

1. 数据概念
   在计算机中，所有的java文件都是以数据的形式存在的。而存储的数据分为不同的数据类型，每一种数据类型存储不一样大小的数据。数据的最小单位是位--bit，又称比特；存储容量的基本单位是字节--byte。
2. 计算机数据形式
   1byte = 8bit
   1字节=8位：00000000
   2字节=16位：00000000 00000000
   4字节=32位：00000000 00000000 00000000 00000000
   8字节=64位：00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

3.1 数据类型分类

1. 整数型默认int：byte(1字节)、short（2字节）、int（4字节）、long（8字节）
2. 浮点型默认double：float(4字节)、double（8字节）
3. 字符型：char（2字节）
4. 布尔型：boolean（1字节），JVM 支持 boolean 数组，但是数组底层也是通过读写 byte数组来实现的。

3.2 数据类型取值范围

在二进制位当中，最左边的二进制位是符号位，0 表示正数，1 表示负数。每种数据类型根据其占用空间大小，最大值是左边一个0右边n个1，如byte最大值01111111，short最大值01111111 11111111

3.3 数据类型转换

1. 转换范围
   八种基本数据类型中，除 boolean类型不能转换，剩下七种类型之间都可以进行转换；
2. 转换要求
   如果int型字面量没有超出 byte（128）、short（32767）、char （65535）的取值范围，可以直接将其赋值给byte、short、char 类型的变量；
3. 小转大

• 小容量向大容量转换称为自动类型转换
• 原理：小容量在左边补0补齐位数到大容量
• 容量从小到大排序：byte < short(char) < int < long < float < double，其中 short 和 char 都占用两个字节，但是 char 可以表示更大的正整数；

4. 大转小

• 大容量转换成小容量称为强制类型转换
• 原理：大容量在左边删除位数到小容量），编写时必须添加“强制类型转换符”，但运行时可能出现精度损失，谨慎使用；

5. 短整型转换

• byte、short、char 类型混合运算时，先各自转换成 int 类型再做运算；
• 隐藏错误：byte b1= 12 和 byte b1 += 12 正确；byte = b1 + 2 编译错误。b1直接赋值时不超过范围可以直接赋，而做+运算时b1是int类型，大转小编译错误。

6. 混合转换
   多种数据类型混合运算，各自先转换成容量最大的那一种再做运算。（多类型混合运算经常编译不通过）
7. 注意
   对于基本数据类型的赋值运算，经常因为字面量会出现超出范围而最终赋值了补码的数。

3.4 编码转换

1. 编码
   从字符类型转换到二进制数的过程称为编码
2. 解码
   从二进制数到字符类型数据的过程称为解码
3. 字符编码

• Unicode编码<国际统一字符编码>：\u 后面的十六进制表示中文汉字的 unicode编码，如\u4e2d的4e2d就是字符编码集的 中 字对应的十六进制。

四 进制数

1. 概念
   进制数指的是使用不同基底的数来表示日常生活的十进制数的数制，其中以2为基底表示的是二进制数，以8为基底表示的是八进制数，以16为基底表示的是十六进制数

4.1 常见进制数

1. 二进制
   以0b开始，以2为基底来表示十进制数的进制数。所有执行代码和指令在计算机底层的实现都是二进制，每一个程序都由代码片段组成，代码片段由标识符、变量、数据类型等组成，根据数据类型的不同，可以转换为二进制0、1底层实现。
2. 十进制
   现实中最常见的数，任何进制数都可以转换为十进制数。
3. 八进制
   以0开始，以8为基底来表示十进制数的进制数。
4. 十六进制
   以0x开始，以16为基底来表示十进制数的进制数。

4.2 码制数（最高位0为正，1为负）

1. 概念
   码制数指的是计算机底层用来表示数据的都是二进制数，但二进制数也有正负区分，为了方便区分则采用了码制数表示不同大小的二进制数。计算机底层统一采用补码来表示数据。

4.2.1 常见码制数

2. 原码
   直接将字面量数值转换为二进制的数值就是原码。正数的原码、反码、补码都是同一个。
3. 反码
   对于负数的反码，是将转换后的二进制最高位取1，其余位数按位取反所得。（如-15原码=1000 1111，反码=1111 0000）
4. 补码
   在负数的二进制反码基础上末位加1，而反码也可根据补码减1得到。计算机底层在任何情况下都是采用二进制补码的形式存储数据。

五 运算符（以二进制数进行运算）

1. 赋值运算符
   = 号（从右往左，将右边字面量赋给左边变量）
2. 扩展运算符
   +=、-=、*=、\=、%=，（运算前后不改变数据类型）
3. 算数运算符
   +、-、*、\（除，取整数商）、%（按模取余，取余数）
4. 关系运算符
   >、>=、<、<=、==、!=（运算结果为Boolean布尔类型）
5. 逻辑运算符（运算操作数为布尔型，运算结果也为布尔型）

• 逻辑与（&）：操作数为布尔型，同真为真，一假则假；
• 逻辑或（|）：操作数为布尔型，一真则真，同假才假
• 短路与（&&）：左边为真判断右边，左边为假直接是假。
• 短路或（||）：左边为真直接为真，左边为假判断右边。

6. 位运算符

• 按位与（&）：操作数为int型，两个二进制数的相应位值全为1才为1，其他都为0。11=1、10=0、01=0、00=0
• 按位或（|）：操作数为int型，两个二进制数的相应位值一个为1即为1，两个0才为0。11=1、10=1、01=1、00=0
• 逻辑异或（^）：相同为假，相异为真，两个二进制数的相应位值不同时，该位运算结果为1，否则为0。10=1、01=1、11=0、00=0

7. 位移运算符（对补码进行移动变化，最高位0为正，1为负）

• 正数移：三码（源码、反码、补码）相同，所以无论左移还是右移都是补0.（左移则表示放大2的N次方，右移表示缩小2的N次方）

• 负数移：对负数的补码移动，左移在右边补0，右移需要在左边补1

• 左移（<<）：将一个数的二进制位左移若干位，移动位数由右操作数指定<操作数为非负值>，左移后右边空出位填补0，高位左移溢出则舍弃该高位。如a=15，二进制数为00001111，a<<2表示左移2位，移动后得00111100。

• 带符号右移（>>）：将运算符左边的运算对象，向右移动右操作数指定的位数。若是正数，高位补零；若是负数，高位补1，即符号位不变，缺位补符号位。如16>>2 = 4，00010000右移动2位为00000100；-16>>2 = -4，10010000右移动2位为10000100。

• 无符号右移（>>>）：将运算符左边的运算对象，向右移动右操作数指定的位数。但忽略符号位扩展，0补最高位，缺位不管左边数字是正是负都补0，无符号右移运算只针对负数计算。

8. 三目运算符：布尔表达式?表达式 1:表达式 2，判断式为真执行表达式1，为假执行表达式2。
9. 字符串连接运算符：+、new
10. 按位取反（~）：对一个二进制数按位取反，即将0变1，1变0
11. 自增运算符：

• n++（先赋值再自增加1）
• n--（先赋值再自减去1）
• ++n（先自增加1再赋值）
• --n（先自减去1再赋值）

常见面试题

1. java常见的数据类型有哪些？
   java常见数据类型分为基本数据类型和引用数据类型。

• 基本数据类型包括：数值型（byte、short、int、long、float、double），布尔型（boolean）以及字符型（char）。
• 除了基本类型外，其他数据类型都属于引用类型，包括类(自定义类和本地类)、接口、数组等都是引用数据类型。

2. 什么是自动装箱？什么是自动拆箱？
   答：
   基本类型都有对应的包装类型，基本类型与其对应的包装类型之间的赋值使用自动装箱与拆箱完成。

• 基本数据类型数值转换为对应的包装类型，称为自动装箱，如int转换为Integer
• 包装类型转换为对应的基本数据类型称为拆箱，如Double转换为double。

2. 什么是自动类型转换？什么是强制类型转换？
   答：
   在八大基本数据类型中，除了boolean类型，其他的数据类型由小容量向大容量转型，称为自动类型转换，自动类型转换是根据小容量位数的高位补全转换为大容量。而大容量向小容量转型称为强制类型转换，强制类型转换是根据大容量需要丢掉高位的数换为小容量，因而容易造成精度和数据丢失。

3. 描述一下n++和++n的区别？
   答：
   n++先进行赋值运算，再自增加1；
   ++n先进行自增加1，再进行赋值运算。

4. 在静态方法里可以访问非静态变量吗?
   答：
   Java 中的 static变量归相应的类所有，它的值对于类的所有实例都是相同的。static 变量是在 JVM 加载类的时候就已经初始化的，而非静态变量需要先创建或实例化对象才能调用。如果代码试图访问非静态的变量，而且不是通过类的实例（或对象）去访问，编译器会报错。因为非静态变量在加载时，对象还没有被创建，并且没有与实例相关联。

5. 什么是包装类？Java 中都有哪些包装类？
   答：
   基本数据类型都有对应的包装类型，当一个方法中的参数需要传入对象形式的数值时，基本数据类型就不能满足需求，因此提供对应的包装类型。包装类型一共有八种。

6. 什么是实例变量？什么是局部变量？什么是类变量？什么是final 变量？
   答：

7. 谈谈new Integer(123) 与 Integer.valueOf(123) 的区别？
   答：
   new Integer(123) 每次都会新建一个对象；Integer.valueOf(123)则会使用缓存池中已存在的对象，多次调用会取得同一个对象的引用，而不会另外创建新的对象。