Java 编程实战：从基础到高级的代码示例详解186

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作为一门历史悠久、功能强大且应用广泛的编程语言，Java 在企业级应用、Android 开发、大数据、云计算等领域占据着举足轻重的地位。其“一次编写，到处运行”的特性（WORA）和健壮的面向对象（OOP）机制，使其成为无数开发者和企业的首选。掌握 Java 不仅仅是学习语法，更重要的是理解其核心理念，并通过大量的代码实践来加深理解和提升技能。

本文旨在为读者提供一系列精选的 Java 代码示例，从最基础的语法结构到高级的面向对象特性，再到现代 Java 8+ 的新特性，帮助您系统地回顾或学习 Java 编程。每个示例都力求简洁明了，并配以必要的解释，助您在 Java 的编程世界中游刃有余。

一、Java 基础语法与核心概念

一切编程学习都始于基础。Java 的基础语法是构建任何复杂应用的地基。

1.1 Hello World：第一个 Java 程序

这是每个程序员的起点，展示了 Java 程序的基本结构。

public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
// 用于在控制台输出文本
("Hello, Java World!");
}
}

解释：

`public class HelloWorld`：定义一个名为 `HelloWorld` 的公共类。Java 程序的代码都必须包含在类中。
`public static void main(String[] args)`：这是 Java 应用程序的入口点。当您运行一个 Java 程序时，JVM（Java 虚拟机）会从这个方法开始执行。

`public`：访问修饰符，表示该方法可以从任何地方访问。
`static`：修饰符，表示该方法属于类而不是类的某个特定对象，可以直接通过类名调用。
`void`：返回类型，表示该方法不返回任何值。
`main`：方法名，JVM 查找并执行的特定名称。
`String[] args`：一个字符串数组，用于接收命令行参数。

1.2 变量与数据类型

变量用于存储数据，Java 是一种强类型语言，意味着每个变量都必须声明其类型。

public class VariablesAndDataTypes {
public static void main(String[] args) {
// 整型
byte age = 30; // -128 到 127
short year = 2023; // 大约 -32768 到 32767
int population = 1000000; // 常用整型
long bigNumber = 9876543210L; // 需要L后缀
// 浮点型
float pi = 3.14159f; // 需要f后缀
double price = 99.99; // 常用浮点型
// 字符型
char initial = 'J'; // 单个字符，用单引号
// 布尔型
boolean isJavaFun = true; // 只能是 true 或 false
// 字符串 (引用类型，但常用如基本类型)
String name = "Alice";
("Age: " + age);
("Current Year: " + year);
("Population: " + population);
("Big Number: " + bigNumber);
("Pi: " + pi);
("Price: " + price);
("Initial: " + initial);
("Is Java Fun? " + isJavaFun);
("Name: " + name);
}
}

解释：

Java 有八种基本数据类型：`byte`, `short`, `int`, `long`, `float`, `double`, `char`, `boolean`。`String` 是一个常用的引用类型，用于表示文本序列。每种类型都有其特定的存储范围和默认值。

1.3 运算符

运算符用于执行各种操作，如算术、比较、逻辑等。

public class Operators {
public static void main(String[] args) {
int a = 10;
int b = 5;
// 算术运算符
("a + b = " + (a + b)); // 15
("a - b = " + (a - b)); // 5
("a * b = " + (a * b)); // 50
("a / b = " + (a / b)); // 2 (整数除法)
("a % b = " + (a % b)); // 0 (取模，余数)
// 关系运算符 (返回 boolean 值)
("a > b is " + (a > b)); // true
("a == b is " + (a == b)); // false
("a != b is " + (a != b)); // true
// 逻辑运算符
boolean x = true;
boolean y = false;
("x && y is " + (x && y)); // false (逻辑与)
("x || y is " + (x || y)); // true (逻辑或)
("!x is " + (!x)); // false (逻辑非)
// 赋值运算符
int c = a; // c 现在是 10
c += b; // 等同于 c = c + b; c 现在是 15
("c after += is " + c);
// 自增/自减运算符
int i = 0;
("i++: " + (i++)); // 0 (先使用i的值，再自增)
("i: " + i); // 1
("++i: " + (++i)); // 2 (先自增，再使用i的值)
("i: " + i); // 2
}
}

解释：

Java 提供了丰富的运算符来执行各种计算和逻辑判断。理解它们的优先级和结合性对于编写正确的表达式至关重要。

1.4 控制流语句

控制流语句决定了程序执行的顺序，包括条件判断和循环。

1.4.1 if-else if-else 语句

public class IfElseExample {
public static void main(String[] args) {
int score = 75;
if (score >= 90) {
("Excellent!");
} else if (score >= 70) {
("Good!");
} else if (score >= 60) {
("Pass.");
} else {
("Fail.");
}
}
}

1.4.2 switch 语句

public class SwitchExample {
public static void main(String[] args) {
int dayOfWeek = 3; // 1 = Monday, ..., 7 = Sunday
String dayName;
switch (dayOfWeek) {
case 1:
dayName = "Monday";
break;
case 2:
dayName = "Tuesday";
break;
case 3:
dayName = "Wednesday";
break;
case 4:
dayName = "Thursday";
break;
case 5:
dayName = "Friday";
break;
case 6:
dayName = "Saturday";
break;
case 7:
dayName = "Sunday";
break;
default:
dayName = "Invalid day";
}
("Today is " + dayName);
}
}

1.4.3 for 循环

public class ForLoopExample {
public static void main(String[] args) {
// 打印 1 到 5
for (int i = 1; i 1900 && year Integer (Value)
Map<String, Integer> studentScores = new HashMap<>();
// 添加键值对
("Alice", 95);
("Bob", 88);
("Charlie", 92);
("Student Scores: " + studentScores); // {Alice=95, Bob=88, Charlie=92}
// 获取值
int aliceScore = ("Alice");
("Alice's score: " + aliceScore); // 95
// 修改值
("Bob", 90); // 如果键已存在，会覆盖旧值
("Updated Bob's score: " + studentScores); // {Alice=95, Bob=90, Charlie=92}
// 检查键是否存在
("Contains key 'Charlie'? " + ("Charlie")); // true
// 检查值是否存在
("Contains value 100? " + (100)); // false
// 移除键值对
("Charlie");
("After removing Charlie: " + studentScores); // {Alice=95, Bob=90}
// 遍历键值对
("Iterating through map:");
for (<String, Integer> entry : ()) {
("Student: " + () + ", Score: " + ());
}
// 仅遍历键
("Keys: " + ());
// 仅遍历值
("Values: " + ());
}
}

解释：

`ArrayList`：基于动态数组实现，可以存储可变大小的有序列表。它在元素访问上很快 (通过索引)，但在插入和删除元素时（特别是列表中间）可能较慢。

`HashMap`：基于哈希表实现，用于存储键值对。它提供了O(1)平均时间复杂度的快速查找、插入和删除操作。键是唯一的，值可以重复。

四、Java 8+ 新特性示例

Java 8 引入了许多革命性的特性，极大地提升了开发效率和代码的可读性，特别是 Lambda 表达式和 Stream API。

4.1 Lambda 表达式

Lambda 表达式提供了一种简洁的方式来表示可传递的匿名函数。

import ;
import ;
import ;
public class LambdaExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> names = ("Alice", "Bob", "Charlie", "David");
// 传统方式遍历列表
("Traditional way to iterate:");
for (String name : names) {
(name);
}
// 使用 Lambda 表达式和 forEach 遍历列表
("Using Lambda with forEach:");
(name -> (name));
// 使用 Lambda 表达式对列表进行排序
// 传统方式 (匿名内部类)
(new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String s1, String s2) {
return (s2);
}
});
("Sorted names (traditional): " + names);
// 使用 Lambda 表达式进行排序
names = ("Alice", "Bob", "Charlie", "David"); // 重置列表
((s1, s2) -> (s1)); // 降序排序
("Sorted names (Lambda, descending): " + names);
// 更简洁的 Lambda (方法引用)
names = ("Alice", "Bob", "Charlie", "David"); // 重置列表
(String::compareTo); // 升序排序
("Sorted names (Method Reference, ascending): " + names);

// 使用 Lambda 实现 Runnable 接口 (多线程)
Runnable greetingTask = () -> {
("Hello from a Lambda Runnable!");
};
new Thread(greetingTask).start();
}
}

解释：

Lambda 表达式主要用于函数式接口（只有一个抽象方法的接口）的实现。它使得代码更紧凑、更易读，尤其在集合操作和并发编程中非常有用。

4.2 Stream API

Stream API 提供了一种新的处理集合数据的方式，支持声明式编程和链式操作。

import ;
import ;
import ;
public class StreamAPIExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
// 需求：筛选出偶数，然后将它们乘以2，最后收集到新的列表中
// 传统方式
("Traditional way:");
List<Integer> evenDoubledTraditional = new ArrayList<>();
for (int num : numbers) {
if (num % 2 == 0) {
(num * 2);
}
}
(evenDoubledTraditional); // [4, 8, 12, 16, 20]
// 使用 Stream API
("Using Stream API:");
List<Integer> evenDoubledStream = () // 1. 创建流
.filter(n -> n % 2 == 0) // 2. 过滤操作 (保留偶数)
.map(n -> n * 2) // 3. 映射操作 (每个元素乘以2)
.collect(()); // 4. 收集操作 (将结果收集到 List)
(evenDoubledStream); // [4, 8, 12, 16, 20]
// 更多 Stream 操作示例
// 统计偶数个数
long evenCount = ()
.filter(n -> n % 2 == 0)
.count();
("Number of even numbers: " + evenCount); // 5
// 求所有偶数的和
int sumOfEvens = ()
.filter(n -> n % 2 == 0)
.mapToInt(Integer::intValue) // 转换为 IntStream 以使用 sum()
.sum();
("Sum of even numbers: " + sumOfEvens); // 30 (2+4+6+8+10)
// 查找第一个大于5的偶数
()
.filter(n -> n > 5 && n % 2 == 0)
.findFirst()
.ifPresent(::println); // 6
}
}
```

解释：

Stream API 提供了函数式操作，如 `filter` (筛选)、`map` (映射)、`reduce` (归约) 等，可以对集合进行高效且声明式的处理。它支持并行流，可以轻松实现多核并行计算。

五、最佳实践与学习建议

除了掌握语法和特性，以下是一些学习 Java 的最佳实践和建议：

多写代码：理论结合实践是最好的学习方式。尝试修改现有示例，或者自己设计小项目。
理解核心概念：深入理解 OOP 的四大特性（封装、继承、多态、抽象）以及 Java 集合框架的工作原理。
阅读官方文档：Java API 文档是宝贵的资源，习惯查阅它可以帮助您解决问题并学习新的类库。
学习设计模式：了解常见的设计模式，如单例、工厂、观察者等，可以帮助您编写更优雅、可维护的代码。
掌握调试工具：学会使用 IDE（如 IntelliJ IDEA, Eclipse）的调试功能，能有效帮助您理解程序执行流程和定位问题。
关注新版本特性：Java 持续更新，了解 Java 8、11、17 等 LTS 版本的关键新特性，可以提升您的竞争力。
参与开源项目或社区：通过参与开源项目或在社区中提问、回答问题，可以拓宽视野，学习他人经验。

六、总结

本文从 Java 的基础语法、核心 OOP 概念到现代 Java 8+ 特性，通过一系列精炼的代码示例，为您提供了一份全面的 Java 学习和回顾指南。Java 的世界广阔而深邃，这些示例仅仅是冰山一角。但它们构成了 Java 编程的基石，是您进一步探索高级主题、框架（如 Spring Boot）以及特定领域（如 Android 开发）的坚实基础。

编程是一项实践性极强的技能。请务必亲手敲写、运行这些代码，并尝试修改它们，观察不同的输出。只有通过不断地实践和思考，您才能真正掌握 Java 的精髓，并成为一名优秀的 Java 开发者。祝您在 Java 学习之路上旅途愉快，收获满满！
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2025-11-23

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