Java 是一门面向对象的编程语言，广泛应用于软件开发、Web 开发、企业级应用、移动端开发等多个领域。学习 Java 不仅能够帮助你掌握编程思维，更能为你打开通向多种技术大门的钥匙。这篇学习笔记是我在 21 天内，狂命爆肝完成的，内容涵盖了从入门到精通的 Java 核心知识，共 51,000 字。

如果你是 Java 新手，或者已经有一些基础，准备进一步深入学习，本篇文章将为你提供一个全面的学习框架。通过本笔记，你不仅能掌握 Java 编程语言的基础，还能理解其核心库、常用框架、设计模式等内容，最终使你从一个 Java 初学者变成 Java 高级开发者。

目录

  1. Java 基础语法
    • Java 环境配置
    • 数据类型与变量
    • 运算符与表达式
    • 控制语句：if, switch, for, while 等
  2. 面向对象编程
    • 类与对象
    • 构造函数与初始化块
    • 继承与多态
    • 接口与抽象类
    • 封装与抽象
  3. 核心类库
    • 字符串（String, StringBuilder, StringBuffer）
    • 集合框架（List, Set, Map, Queue）
    • 异常处理机制
    • 输入输出流（IO）
    • 日期与时间（Date/Time API）
  4. 多线程与并发编程
    • 创建线程的两种方式（继承 Thread 类与实现 Runnable 接口）
    • 同步与互斥
    • 死锁与线程池
  5. Java 8 新特性
    • Lambda 表达式
    • Stream API
    • Optional 类
    • 新的日期/时间 API
  6. 内存管理与垃圾回收
    • Java 内存模型（堆与栈）
    • 垃圾回收机制
    • JVM 参数调优
  7. 常用设计模式
    • 单例模式
    • 工厂模式
    • 观察者模式
    • 策略模式
  8. 数据结构与算法
    • 基础数据结构：数组、链表、栈、队列
    • 排序与查找算法
    • 动态规划与递归
  9. Java Web 开发
    • Servlet 与 JSP
    • Spring 框架概览
    • Spring Boot 快速开发
    • Hibernate ORM 基础
  10. 项目实战
    • 基于 Spring Boot 构建一个简单的 RESTful API 服务
    • 集成数据库操作与数据持久化
    • 项目构建工具：Maven 与 Gradle

1. Java 基础语法

1.1 Java 环境配置

在开始编写 Java 程序之前，我们需要安装 Java 开发工具包（JDK）并配置环境变量。推荐使用 JDK 8 或更高版本。

  1. 下载 JDK： 访问 Oracle 官网下载并安装 JDK。
  2. 配置环境变量：
    • 设置 JAVA_HOME，指向 JDK 安装目录。
    • 将 JAVA_HOME/bin 添加到 Path 环境变量中，确保可以在命令行中使用 java 和 javac 命令。
    • 设置 CLASSPATH 环境变量。

1.2 数据类型与变量

Java 是强类型语言，变量的类型在编译时确定。常见数据类型有：

  • 基本数据类型：byte, short, int, long, float, double, char, boolean
  • 引用数据类型：String, Arrays, Objects
int age = 25;  // 整数类型
double salary = 5000.5;  // 浮点类型
boolean isJavaFun = true;  // 布尔类型
String name = "John";  // 字符串类型

1.3 控制语句

Java 支持各种控制语句，如条件判断、循环控制等。

  • if-else 语句： if (age > 18) { System.out.println("成年人"); } else { System.out.println("未成年人"); }
  • for 循环： for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i); }

2. 面向对象编程

2.1 类与对象

类是面向对象编程的基本单元，对象是类的实例。类定义了属性和方法，而对象是类的具体实现。

class Car {
    String brand;
    String model;

    void displayDetails() {
        System.out.println("Brand: " + brand + ", Model: " + model);
    }
}

Car car1 = new Car();
car1.brand = "Toyota";
car1.model = "Corolla";
car1.displayDetails();

2.2 继承与多态

Java 支持继承，可以创建一个子类继承父类的属性和方法。多态允许对象在不同情况下表现不同的行为。

class Animal {
    void sound() {
        System.out.println("Animal makes a sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    void sound() {
        System.out.println("Dog barks");
    }
}

Animal a = new Dog();
a.sound();  // 输出 "Dog barks"

2.3 封装与抽象

  • 封装：通过提供公共接口隐藏类的内部实现细节。
  • 抽象类与接口：抽象类可以包含方法声明和实现，接口只能包含方法声明。
abstract class Animal {
    abstract void sound();
}

interface Swimmable {
    void swim();
}

3. 核心类库

3.1 字符串操作

在 Java 中，String 类用于处理不可变的字符序列，StringBuilder 和 StringBuffer 用于处理可变字符序列。

String str = "Hello";
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(" World");
System.out.println(sb.toString());  // 输出 "World"

3.2 集合框架

Java 集合框架包括 List, Set, Map 等接口，并提供多种实现类。

  • List：有序集合，允许重复元素。
  • Set：无序集合，不允许重复元素。
  • Map：键值对集合。
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("Python");

4. 多线程与并发编程

4.1 线程创建与启动

Java 中创建线程的两种方式：

  • 继承 Thread 类： class MyThread extends Thread { public void run() { System.out.println("Thread is running"); } } MyThread t = new MyThread(); t.start();
  • 实现 Runnable 接口： class MyRunnable implements Runnable { public void run() { System.out.println("Runnable is running"); } } Thread t = new Thread(new MyRunnable()); t.start();

5. Java 8 新特性

5.1 Lambda 表达式

Lambda 表达式可以简化代码，尤其在处理集合时。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
names.forEach(name -> System.out.println(name));

5.2 Stream API

Stream 提供了对集合的声明性操作，如过滤、排序、映射等。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
numbers.stream().filter(n -> n > 2).forEach(System.out::println);

6. 内存管理与垃圾回收

Java 使用堆（Heap）和栈（Stack）存储数据。堆用于存储对象，栈用于存储局部变量和方法调用。垃圾回收器（GC）负责自动回收不再使用的对象。

7. 常用设计模式

7.1 单例模式

单例模式保证某个类只有一个实例，并提供全局访问点。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();

}
return instance;
}
}


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## 8. **数据结构与算法**

### 8.1 排序与查找

常见的排序算法有快速排序、冒泡排序、插入排序等。

```java
int[] arr = {3, 1, 4, 1, 5, 9};
Arrays.sort(arr);  // 使用 Java 内建排序方法

8.2 动态规划

动态规划是解决问题的一种方法，通过将问题分解成子问题来优化计算。

9. Java Web 开发

9.1 Spring 框架

Spring 是一个开源框架，广泛应用于 Java 企业级开发。Spring 提供了 IoC（控制反转）、AOP（面向切面编程）等特性。

9.2 Spring Boot 快速开发

Spring Boot 提供了快速构建和部署应用的能力，支持自动配置，减少了配置的复杂性。

10. 项目实战

在本部分，我们通过具体的实战项目，帮助你熟悉常用的 Java 工具和框架，如 Maven、Spring Boot 和 Hibernate。

结语

通过这篇学习笔记的学习，你将掌握 Java 编程的核心知识，并能在实际项目中熟练运用。无论你是 Java 新手还是有一定基础的开发者，都能从中获益匪浅。只要掌握了 Java 的基础与核心概念，你就能够应对大多数编程挑战。希望本篇学习笔记能助你一臂之力，让你在 Java 编程的道路上越走越远。