Java基础语法

Java是一种面向对象的编程语言，具有严格的语法规范。本章将详细介绍Java的基础语法，包括程序结构、命名规则、数据类型、运算符等核心概念。

第一个Java程序：Hello World

让我们从一个最简单的Java程序开始，这个程序将在控制台输出"Hello World"。

/**
 * 我的第一个Java程序
 * 这是一个经典的Hello World程序
 * 程序功能：在控制台输出Hello World
 */
public class MyFirstJavaProgram {

    /**
     * main方法是Java程序的入口点
     * 每个Java应用程序都必须包含main方法
     * @param args 命令行参数数组
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 使用System.out.println()方法在控制台输出文本
        System.out.println("Hello World");
        // 也可以使用print()方法，但不会自动换行
        System.out.print("Welcome to ");
        System.out.print("Java Programming");
    }
}

运行步骤详解

1. 创建Java源文件：
   • 打开文本编辑器（Notepad++、VS Code、IntelliJ IDEA等）
   • 将上面的代码复制到编辑器中
   • 将文件保存为MyFirstJavaProgram.java（注意：文件名必须与类名完全一致）
2. 编译Java程序：
   • 打开命令提示符（Windows）或终端（Mac/Linux）
   • 切换到Java源文件所在的目录
   • 输入编译命令：javac MyFirstJavaProgram.java
   • 如果编译成功，会生成MyFirstJavaProgram.class字节码文件
3. 运行Java程序：
   • 在命令行中输入：java MyFirstJavaProgram
   • 注意：运行时不带.class扩展名
   • 程序会输出：Hello World

# 编译Java源文件
C:\Users\YourName> javac MyFirstJavaProgram.java

# 运行编译后的程序
C:\Users\YourName> java MyFirstJavaProgram

# 输出结果
Hello World
Welcome to Java Programming

Java基本语法规则

编写Java程序时，必须遵守以下语法规则：

Java标识符

标识符是程序中用于命名类、方法、变量等的名称。Java标识符必须遵循以下规则：

标识符命名最佳实践

int studentCount;
double accountBalance;
String firstName;
boolean isActive;

final double PI = 3.14159;
final int MAX_SIZE = 100;
final String DEFAULT_COLOR = "blue";

void calculateTotal();
String getUserName();
boolean isValidInput();

Java修饰符

Java修饰符用于修改类、方法、变量的访问权限和行为特性。主要分为两类：

修饰符使用示例

public class Student {
    // 公共静态常量
    public static final int MAX_SCORE = 100;

    // 私有实例变量
    private String name;
    private int age;

    // 受保护的变量（子类可访问）
    protected String studentId;

    // 包级私有变量
    String department; // 默认访问修饰符

    // 公共方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    // 私有方法
    private void validateAge() {
        if (age < 0) age = 0;
    }

    // 静态方法
    public static void displayInfo() {
        System.out.println("Student Information");
    }

    // final方法（不能被子类重写）
    public final void register() {
        System.out.println("Student registered");
    }
}

Java变量类型

Java中有三种主要的变量类型：

public void calculate() {
    int result = 0;  // 局部变量
    int x = 10, y = 20;
    result = x + y;
}

public class Student {
    // 实例变量
    private String name;
    private int age;

    public Student(String n, int a) {
        name = n;  // 使用实例变量
        age = a;
    }
}

public class Car {
    // 类变量
    public static int carCount = 0;

    public Car() {
        carCount++;  // 所有Car对象共享
    }
}

// 访问方式
System.out.println(Car.carCount);

Java枚举

Java 5.0引入了枚举类型，用于定义一组命名的常量。枚举提高了代码的可读性和类型安全性。

基本枚举示例

// 定义一个枚举类型
enum Day {
    SUNDAY, MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY,
    THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY
}

// 使用枚举
public class EnumTest {
    Day day;

    public EnumTest(Day day) {
        this.day = day;
    }

    public void tellItLikeItIs() {
        switch (day) {
            case MONDAY:
                System.out.println("Mondays are bad.");
                break;
            case FRIDAY:
                System.out.println("Fridays are better.");
                break;
            case SATURDAY: case SUNDAY:
                System.out.println("Weekends are best.");
                break;
            default:
                System.out.println("Midweek days are so-so.");
        }
    }
}

带属性和方法的枚举

// 高级枚举示例
enum Size {
    // 枚举常量，调用构造函数
    SMALL("S", "小杯"),
    MEDIUM("M", "中杯"),
    LARGE("L", "大杯"),
    EXTRA_LARGE("XL", "超大杯");

    // 枚举属性
    private String abbreviation;
    private String description;

    // 枚举构造函数（必须是私有的）
    private Size(String abbreviation, String description) {
        this.abbreviation = abbreviation;
        this.description = description;
    }

    // 枚举方法
    public String getAbbreviation() {
        return abbreviation;
    }

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    // 静态方法：根据缩写获取枚举
    public static Size fromAbbreviation(String abbr) {
        for (Size size : Size.values()) {
            if (size.getAbbreviation().equals(abbr)) {
                return size;
            }
        }
        return null;
    }
}

// 使用示例
public class FreshJuice {
    Size size;

    public static void main(String[] args) {
        FreshJuice juice = new FreshJuice();
        juice.size = Size.MEDIUM;

        System.out.println("Size: " + juice.size);
        System.out.println("Abbreviation: " + juice.size.getAbbreviation());
        System.out.println("Description: " + juice.size.getDescription());
    }
}

Java关键字

Java关键字是Java语言保留的具有特殊含义的单词，不能用作标识符名称。

Java注释

注释用于解释代码，提高可读性。Java编译器会忽略注释。Java支持三种注释：

// 这是一个单行注释
int x = 10; // 这是行尾注释
// int y = 20; // 这行代码被注释掉了

/* 这是一个多行注释
   可以跨越多行
   用于较长的说明 */
int x = 10;
/*
   也可以注释掉
   多行代码
   int y = 20;
   int z = 30;
*/

/**
 * 这是一个文档注释
 * 可以使用HTML标签和Javadoc标签
 * @param name 用户名
 * @return 欢迎消息
 */
public String welcome(String name) {
    return "Hello, " + name;
}

注释的最佳实践

• 解释为什么，而不是是什么：代码本身应该清楚地表明"是什么"，注释应该解释"为什么"这么做
• 保持注释更新：当代码修改时，相关的注释也需要更新
• 避免明显的注释：不要写像x = x + 1; // 将x加1这样的注释
• 使用文档注释：为公共类、接口、方法和方法参数添加文档注释
• 注释复杂算法：为复杂的算法或逻辑添加解释性注释

综合示例

下面是一个综合示例，展示Java基础语法的实际应用：

/**
 * 学生类
 * 演示Java基础语法的综合应用
 */
public class Student {

    // 类变量：所有学生共享的计数器
    private static int studentCount = 0;

    // 常量：使用final关键字
    public static final int MAX_AGE = 100;

    // 实例变量：每个学生对象都有自己的值
    private String name;
    private int age;
    private String studentId;

    // 枚举：成绩等级
    enum Grade {
        A, B, C, D, F
    }

    /**
     * 构造函数
     * @param name 学生姓名
     * @param age 学生年龄
     */
    public Student(String name, int age) {
        // 使用this关键字区分实例变量和参数
        this.name = name;

        // 使用条件语句验证年龄
        if (age >= 0 && age <= MAX_AGE) {
            this.age = age;
        } else {
            this.age = 0;
            System.out.println("年龄无效，已设置为0");
        }

        // 生成学生ID
        this.studentId = "STU" + (++studentCount);
    }

    /**
     * 获取学生信息
     * @return 学生信息字符串
     */
    public String getInfo() {
        return "学生ID: " + studentId +
               ", 姓名: " + name +
               ", 年龄: " + age;
    }

    /**
     * 根据分数计算等级
     * @param score 分数
     * @return 等级
     */
    public Grade calculateGrade(double score) {
        // 使用switch表达式（Java 14+）
        return switch ((int)(score / 10)) {
            case 10, 9 -> Grade.A;
            case 8 -> Grade.B;
            case 7 -> Grade.C;
            case 6 -> Grade.D;
            default -> Grade.F;
        };
    }

    /**
     * 主方法：程序入口
     */
    public static void main(String[] args) {
        // 创建学生对象
        Student student1 = new Student("张三", 20);
        Student student2 = new Student("李四", 22);

        // 访问实例方法
        System.out.println(student1.getInfo());
        System.out.println(student2.getInfo());

        // 访问类变量
        System.out.println("学生总数: " + Student.studentCount);

        // 使用枚举
        Grade grade = student1.calculateGrade(85.5);
        System.out.println("成绩等级: " + grade);

        // 使用常量
        System.out.println("最大允许年龄: " + Student.MAX_AGE);
    }
}

常见错误与调试技巧