写在前面：
此文是笔者在学习Java系列课程的过程中，参考相关课件、视频讲解、课程代码，并结合一些文档、思维导图及个人理解，对所学内容做的阶段性梳理与总结。

• 写于：2021年1月26日
• 内容：Java后端系列笔记003（Java基础-常见API第一部分）
• 全文：13671字；读完需要：20分钟

一、API

概述

• API(Application Programming Interface)，应用程序编程接口
• Java API是一本程序员的字典 ，是JDK中提供给我们使用的类的说明文档
  • 点击下载JDK 1.6 中文版手册
  • 点击查看JDK 11 在线中文手册

系统类（API）的分类

二、Scanner类

什么是Scanner类

• 概述：一个可以解析基本类型和字符串的简单文本扫描器
• 功能：可以实现键盘输入数据，到程序当中

引用类型的使用步骤

• ① 导包 import 包路径.类名称;
  • 如果需要使用的目标类，和当前类位于同一个包下，则可以省略导包语句不写
  • 只有java.lang包下的内容不需要导包，其他的包都需要import语句
• ② 创建 类名称 对象名 = new 类名称();
• ③ 使用 对象名.成员方法名()

Scanner类的使用

• 获取键盘输入的一个int数字：int num = sc.nextInt();
• 获取键盘输入的一个字符串： String str = sc.next();

import java.util.Scanner; // 1. 导包

public class Demo01Scanner {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 2. 创建
        // 备注：System.in代表从键盘进行输入
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        // 3. 获取键盘输入的int数字
        int num = sc.nextInt();
        System.out.println("输入的int数字是：" + num);

        // 4. 获取键盘输入的字符串
        String str = sc.next();
        System.out.println("输入的字符串是：" + str);
    }
}

练习 - 求最值

• 题目：键盘输入三个int数字，然后求出其中的最大值

import java.util.Scanner;
/* 思路： 1. 既然是键盘输入，肯定需要用到Scanner 2. Scanner三个步骤：导包、创建、使用nextInt()方法 3. 既然是三个数字，那么调用三次nextInt()方法，得到三个int变量 4. 无法同时判断三个数字谁最大，应该转换成为两个步骤： 4.1 首先判断前两个当中谁最大，拿到前两个的最大值 4.2 拿着前两个中的最大值，再和第三个数字比较，得到三个数字当中的最大值 5. 打印最终结果 */
public class Demo02ScannerMax {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入第一个数字：");
        int a = sc.nextInt();
        System.out.println("请输入第二个数字：");
        int b = sc.nextInt();
        System.out.println("请输入第三个数字：");
        int c = sc.nextInt();

        // 首先得到前两个数字当中的最大值
        int temp = a > b ? a : b;
        int max = temp > c ? temp : c;
        System.out.println("最大值是：" + max);
    }
}

匿名对象（了解）

• 创建对象的标准格式：类名称 对象名 = new 类名称();
• 匿名对象就是只有右边的对象，没有左边的名字和赋值运算符：new 类名称();（即：没有变量名的对象）
• 注意事项：匿名对象只能使用唯一的一次，下次再用需再创建一个新对象
• 使用建议：若确定有一个对象只需要使用唯一的一次，便可用匿名对象

import java.util.Scanner;
// 1. 匿名对象的使用
public class Demo01Anonymous {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 普通使用方式
// Scanner sc = new Scanner(System.in);
// int num = sc.nextInt();

        // 匿名对象的方式
        int num = new Scanner(System.in).nextInt();
        System.out.println("输入的是：" + num);
    }
}

import java.util.Scanner;
// 2. 匿名对象作为参数
public class Demo02Anonymous {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // 使用一般写法传入参数
// Scanner sc = new Scanner(System.in);
// methodParam(sc);

        // 使用匿名对象来进行传参
        methodParam(new Scanner(System.in));
    }

    public static void methodParam(Scanner sc) {
   
        int num = sc.nextInt();
        System.out.println("输入的是：" + num);
    }
}

import java.util.Scanner;
// 3. 匿名对象作为返回值
public class Demo03Anonymous {
   
    public static void main(String[] args) {
   
    
        Scanner sc = methodReturn();
        int num = sc.nextInt();
        System.out.println("输入的是：" + num);
    }

    public static Scanner methodReturn() {
   
        // 使用一般写法作为返回值
// Scanner sc = new Scanner(System.in);
// return sc;

		// 使用匿名对象作为返回值
        return new Scanner(System.in);
    }
}

三、Random类

什么是Random类

• 功能：用来生成随机数字

Random的使用步骤

• ① 导包 import java.util.Random;
• ② 创建 Random r = new Random(); // 小括号当中留空即可
• ③ 使用：获取一个随机的int数字
  • 范围是int所有范围，有正负两种：int num = r.nextInt();
  • 参数代表了范围，左闭右开区间：int num = r.nextInt(3); //代表的含义是：[0,3)，也就是0~2

import java.util.Random; //1.导包
public class Demo01Random {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        Random r = new Random(); //2.创建

		//
        int num = r.nextInt(); //3.使用（随机生成一个int类型数据）
        System.out.println("随机数是：" + num);
    }
}

小贴士：创建一个 Random 对象，每次调用 nextInt() 方法，都会生成一个随机数

练习 - 猜数字小游戏

• 题目：用代码模拟猜数字的小游戏
  • 游戏开始时，会随机生成一个 1 - 100 之间的整数
  • 玩家猜测一个数字，会与生成的整数作比较，系统提示大了或者小了，直到玩家猜中，游戏结束

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;
/* 思路： - 首先需要产生一个随机数字(一旦产生不再变化)：用Random的nextInt方法 - 需要键盘输入：用到了Scanner - 获取键盘输入的数字：用Scanner当中的nextInt方法 - 已经得到了两个数字，判断（if）一下： 如果太大了，提示太大，并且重试； 如果太小了，提示太小，并且重试； 如果猜中了，游戏结束。 - 重试就是再来一次，循环次数不确定：用while(true) */
public class Demo02RandomGame {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Random r = new Random();
        int randomNum = r.nextInt(100) + 1; // [1,100]
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        while (true) {
   
            System.out.println("请输入你猜测的数字：");
            int guessNum = sc.nextInt(); // 键盘输入猜测的数字

            if (guessNum > randomNum) {
   
                System.out.println("太大了，请重试。");
            } else if (guessNum < randomNum) {
   
                System.out.println("太小了，请重试。");
            } else {
   
                System.out.println("恭喜你，猜中啦！");
                break; // 如果猜中，不再重试
            }
        }
        System.out.println("游戏结束。");
    }
}

四、ArrayList类

引入 - 对象数组

• 题目：定义一个数组，用来存储3个Person对象

public class Person {
   
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
   }

    public Person(String name, int age) {
   
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
    return name;}

    public void setName(String name) {
    this.name = name;}

    public int getAge() {
    return age;}

    public void setAge(int age) {
    this.age = age;}
}

public class Demo01Array {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        // 首先创建一个长度为3的数组，里面用来存放Person类型的对象
        Person[] array = new Person[3];
        
		// 创建Person对象
        Person one = new Person("小黑", 18);
        Person two = new Person("小白", 28);
        Person three = new Person("小妞", 20);
        
		// 将one当中的地址值赋值到数组的0号元素位置
        array[0] = one; 
        array[1] = two;
        array[2] = three;

        System.out.println(array[0]); // 地址值
        System.out.println(array[1]); // 地址值
        System.out.println(array[2]); // 地址值

        System.out.println(array[1].getName()); // 小白
    }
}

• 到目前为止，若想存储对象数据，选择的容器，只有对象数组
• 但数组有一个缺点：一旦创建，程序运行期间长度不可以发生改变
• 为满足这一需求，我们需要学习：长度可变的ArrayList集合类

小贴士：数组的长度不可以发生改变，但是ArrayList集合的长度是可以随意变化的。

ArrayList的概念与使用

• ArrayList 类是一个可以动态修改的数组。与普通数组的区别就是，它没有固定大小的限制，我们可以添加或删除元素
• 对于ArrayList来说，有一个尖括号<E>代表泛型
  • 泛型：也就是装在集合当中的所有元素，全都是统一的什么类型
  • 注意：泛型只能是引用类型，不能是基本类型

import java.util.ArrayList; // 引入 ArrayList 类
public class Demo02ArrayList {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        // 创建了一个ArrayList集合，集合的名称是list，里面装的全都是String字符串类型的数据
// ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
		// 备注：从JDK 1.7+开始，右侧的尖括号内部可以不写内容，但是<>本身还是要写的。
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        System.out.println(list); // []

        // 向集合当中添加一些数据，需要用到add方法
        list.add("小黑");
        System.out.println(list); // [小黑]

        list.add("小白");
        list.add("小妞");
        list.add("小黄");
       	// 打印 ArrayList集合
        System.out.println(list); // [小黑, 小白, 小妞, 小黄]

// list.add(100); // 错误写法！
		// 原因：创建的时候尖括号泛型已经说了是字符串，添加进去的元素就必须都是字符串才行
    }
}

小贴士：对于ArrayList集合来说，直接打印得到的不是地址值，而是内容。如果内容是空，得到的是空的中括号：[]

常用方法和遍历

• public boolean add(E e)：向集合当中添加元素
  • 参数的类型和泛型一致，返回值代表添加是否成功
  • 备注：对于ArrayList集合来说，add添加动作一定是成功的，所以返回值可用可不用（但对于其他集合来说，add添加动作不一定成功）
• public E get(int index)：从集合当中获取元素
  • 参数是索引编号，返回值就是对应位置的元素
• public E remove(int index)：从集合当中删除元素
  • 参数是索引编号，返回值就是被删除掉的元素
• public int size()：获取集合的尺寸长度
  • 返回值是集合中包含的元素个数

import java.util.ArrayList;
public class Demo03ArrayListMethod {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        System.out.println(list); // []

        // 1.向集合中添加元素：add
        boolean success = list.add("小黑");
        System.out.println(list); // [小黑]
        System.out.println("添加的动作是否成功：" + success); // true

        list.add("大白");
        list.add("小白");
        list.add("小妞");
        list.add("大妞");
        System.out.println(list); // [小黑, 大白, 小白, 小妞, 大妞]

        // 2.从集合中获取元素：get。索引值从0开始
        String name = list.get(2);
        System.out.println("第2号索引位置：" + name); // 小白

        // 3.从集合中删除元素：remove。索引值从0开始。
        String whoRemoved = list.remove(3);
        System.out.println("被删除的人是：" + whoRemoved); // 小妞
        System.out.println(list); // [小黑, 大白, 小白, 大妞]

        // 4.获取集合的长度尺寸，即：其中元素的个数
        int size = list.size();
        System.out.println("集合的长度是：" + size); // 4

        // 5.遍历集合
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
   
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }
}

如何存储基本数据类型

• ArrayList对象不能存储基本类型，只能存储引用类型的数据
• 如果希望向集合ArrayList当中存储基本类型数据，必须使用基本类型对应的“包装类”

import java.util.ArrayList;
public class Demo04ArrayListBasic {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        // 错误写法！泛型只能是引用类型，不能是基本类型
// ArrayList<int> listA = new ArrayList<>();
        ArrayList<Integer> listB = new ArrayList<>();
        
        listB.add(100);
        listB.add(200);
        System.out.println(listB); // [100, 200]
    }
}

小贴士：从JDK 1.5+开始，支持自动装箱、自动拆箱

1. 自动装箱：基本类型 → 包装类型（如：Integer num = 99;）
2. 自动拆箱：包装类型 → 基本类型（如：int a = num;）

五、String类

String类概述

• java.lang.String类代表字符串
  • API中的表述：Java 程序中的所有字符串字面值（如 “abc” ）都作为此类的实例实现
  • 表达的意思是：程序当中所有的双引号字符串，都是String类的对象（即使没有new，也是）
• 字符串的特点：
  • 字符串的内容永不可变【重点】
  • 正是因为字符串不可改变，所以字符串是可以共享使用的
  • 字符串效果上相当于是 char[] 字符数组，但是底层原理是 byte[] 字节数组

小贴士：java.lang.String：此类不需要导入

创建字符串的方式

• 说明：有3+1种常见的创建方式
• 三种构造方法：
  • public String()：创建一个空白字符串，不含有任何内容
  • public String(char[] array)：根据字符数组的内容，来创建对应的字符串
  • public String(byte[] array)：根据字节数组的内容，来创建对应的字符串
• 一种直接创建：
  • String str = "Hello"; // 右边直接用双引号（是字符串对象）

 // 使用空参构造
 String str1 = new String(); // 小括号留空，说明字符串什么内容都没有

 // 根据字符数组创建字符串
 char[] charArray = {
    'A', 'B', 'C' };
 String str2 = new String(charArray); //ABC

 // 根据字节数组创建字符串
 byte[] byteArray = {
    97, 98, 99 };
 String str3 = new String(byteArray); //abc

 // 直接创建
 String str4 = "Hello";

字符串常量池（string pool）

• 程序当中直接写上的双引号字符串，就在字符串常量池中

对于 基本类型 来说， == 是进行 数值 的比较；
对于 引用类型 来说， == 是进行 地址值 的比较。

常用方法 [ 导图 ]

• 判断功能的方法

/* boolean equals(Object obj):比较字符串的内容是否相同； boolean equalsIgnoreCase(String str):比较字符串的内容是否相同,忽略大小写 */
public class Demo01StringEquals {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        String str1 = "Hello";
        String str2 = "Hello";
        char[] charArray = {
   'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
        String str3 = new String(charArray);
 		String str4 = "hello";
 		
 		//字符串的内容比较
        System.out.println(str1.equals(str2)); // true
        System.out.println(str2.equals(str3)); // true
        System.out.println(str3.equals("Hello")); // true
        System.out.println("Hello".equals(str1)); // true

        // 大小写问题
        System.out.println(str1.equals(str4)); // false，严格区分大小写
        System.out.println(str1.equalsIgnoreCase(str4)); // true，英文字母忽略大小写

        //注意：如果比较双方一个常量一个变量，推荐把常量字符串写在前面
        String str5 = null;
        System.out.println("abc".equals(str5)); // 推荐：false
// System.out.println(str5.equals("abc")); // 不推荐：报错，空指针异常NullPointerException
    }
}

• 获取功能的方法

public class Demo02StringGet {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // int length():获取字符串的长度
        int length = "jhugyutjhh".length();
        System.out.println("字符串的长度是：" + length);// 10

        // String concat (String str):拼接字符串
        String str1 = "Hello";
        String str2 = "World";
        String str3 = str1.concat(str2);
        System.out.println(str1); // Hello，原封不动
        System.out.println(str2); // World，原封不动
        System.out.println(str3); // HelloWorld，新的字符串
        System.out.println("==============");

        // char charAt(int index):获取指定索引位置的单个字符
        char ch = "Hello".charAt(1);
        System.out.println("在1号索引位置的字符是：" + ch); //e
        System.out.println("==============");

        String original = "HelloWorldHelloWorld";
        //int indexOf(String str):
        //查找参数字符串在本来字符串当中出现的第一次索引位置
        //如果根本没有，返回-1值
        int index = original.indexOf("llo");
        System.out.println("第一次索引值是：" + index); // 2
        System.out.println("HelloWorld".indexOf("abc")); // -1

        //String substring(int index)：
        //截取从参数位置一直到字符串末尾，返回新字符串
        System.out.println(original.substring(5)); // WorldHelloWorld，新字符串
        
        // String substring(int begin, int end)：
        //截取从begin开始，一直到end结束，中间的字符串。 [begin,end)
        System.out.println(original.substring(4, 7)); // oWo
    }
}

• 转换功能的方法

public class Demo03StringConvert {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        // char[] toCharArray():转换成为字符数组
        char[] chars = "Hello".toCharArray();
        System.out.println(chars[0]); // H
        System.out.println(chars.length); // 5
        System.out.println("==============");

        // byte[] getBytes():转换成为字节数组
        byte[] bytes = "abc".getBytes();
        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
   
            System.out.println(bytes[i]);
        }
        System.out.println("==============");
        
        // String replace(CharSequence oldString, CharSequence newString)
        // 字符串的内容替换
        String str1 = "How do you do?";
        String str2 = str1.replace("o", "*");
        System.out.println(str1); // How do you do?
        System.out.println(str2); // H*w d* y*u d*?
    }
}

• 分割功能的方法

public class Demo05StringSplit {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        String str1 = "aaa,bbb,ccc"; //创建字符串对象
        
        // String[] split(String regex) :
        // 将此字符串按照给定的regex（规则）拆分为字符串数组
        String[] array1 = str1.split(","); //[aaa,bbb,ccc]
        for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
   
            System.out.println(array1[i]);  //aaa bbb ccc
        }
    }
}

六、static关键字

概述

• static关键字用来修饰类的成员，如成员变量、成员方法及代码块等

静态变量

• 如果一个成员变量使用了 static 关键字
  • 那么这个变量不再属于对象自己，而是属于所在的类。多个对象共享同一份数据
  • 该变量被称为类变量 ，也叫静态变量
• 定义格式：static 数据类型 变量名;

静态方法

• 一旦使用 static 修饰成员方法，那么这就成为了静态方法（也叫类方法）
  • 静态方法不属于对象，而是属于类的
• 定义格式

修饰符 static 返回值类型 方法名 (参数列表){
   
// 执行语句
}

• 方法的使用
  • 如果没有static关键字，那么必须首先创建对象，然后通过对象才能使用它
  • 如果有了static关键字，那么不需要创建对象，直接就能通过类名称来使用它
• 无论是成员变量，还是成员方法。如果有了static，都推荐使用类名称进行调用
  • 调用静态变量：类名称.静态变量；
  • 调用静态方法：类名称.静态方法(参数)；

public class MyClass {
   
    int num; // 成员变量
    static int numStatic; // 静态变量

    // 成员方法
    public void method() {
   
        System.out.println("这是一个成员方法。");
        // 成员方法可以访问成员变量
        System.out.println(num);
        // 成员方法可以访问静态变量
        System.out.println(numStatic);
    }

    // 静态方法
    public static void methodStatic() {
   
        System.out.println("这是一个静态方法。");
        // 静态方法可以访问静态变量
        System.out.println(numStatic);
        // 静态不能直接访问非静态【重点】
// System.out.println(num); // 错误写法！

        // 静态方法中不能使用this关键字。
// System.out.println(this); // 错误写法！
    }
}

public class DemoStaticMethod {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        MyClass obj = new MyClass(); // 首先创建对象
        // 然后才能使用没有static关键字的内容
        obj.method();

        // 对于静态方法来说，可以通过对象名进行调用，也可以直接通过类名称来调用。
        obj.methodStatic(); // 正确，不推荐，这种写法在编译之后也会被javac翻译成为“类名称.静态方法名”
        MyClass.methodStatic(); // 正确，推荐

        // 对于本类当中的静态方法，可以省略类名称
        myMethod();
        Demo02StaticMethod.myMethod(); // 完全等效
    }

    public static void myMethod() {
   
        System.out.println("自己的方法！");
    }
}

小贴士：

1. 静态不能直接访问非静态
   原因：因为在内存当中是【先】有的静态内容，【后】有的非静态内容 （“先人不知道后人，但是后人知道先人。”）
2. 静态方法当中不能用this
   原因：this代表当前对象，通过谁调用的方法，谁就是当前对象。

静态内存图

静态代码块

• 格式

public class 类名称 {
   
    static {
   
        // 静态代码块的内容
    }
}

• 位置：类中方法外
• 特点
  • 当第一次用到本类时，静态代码块执行唯一的一次
  • 静态内容总是优先于非静态，所以静态代码块比构造方法先执行
• 典型用途：用来一次性地对静态成员变量进行赋值

public class Person {
   
	public static int number;
	public static ArrayList<String> list;
	static {
   
		// 给类变量赋值
		number = 2;
		list = new ArrayList<String>();
		// 添加元素到集合中
		list.add("小白");
		list.add("小黑");
	}
}

七、Arrays类

概述

• java.util.Arrays类是一个与数组相关的工具类，里面提供了大量静态方法，用来实现数组常见的操作

操作数组的方法

• public static String toString(数组)：将参数数组变成字符串
  • 默认格式：[元素1, 元素2, 元素3…]
• public static void sort(数组)：按照默认升序（从小到大）对数组的元素进行排序
  • 如果是数值，sort默认按照升序从小到大
  • 如果是字符串，sort默认按照字母升序
  • 如果是自定义的类型，那么这个自定义的类需要有Comparable或者Comparator接口的支持（今后学习）

public static void main(String[] args) {
   
    int[] intArray = {
   10, 20, 30};
     // 将int[]数组按照默认格式变成字符串
     String intStr = Arrays.toString(intArray);
     System.out.println(intStr); // [10, 20, 30]

     int[] array1 = {
   2, 1, 3, 10, 6};
     Arrays.sort(array1);
     System.out.println(Arrays.toString(array1)); // [1, 2, 3, 6, 10]

     String[] array2 = {
   "bbb", "aaa", "ccc"};
     Arrays.sort(array2);
     System.out.println(Arrays.toString(array2)); // [aaa, bbb, ccc]
}

八、Math类

概述

• java.util.Math类是数学相关的工具类，里面提供了大量的静态方法，完成与数***算相关的操作

基本运算的方法

• public static double abs(double num)：获取绝对值，有多种重载
• public static double ceil(double num)：向上取整
• public static double floor(double num)：向下取整
• public static long round(double num)：四舍五入

public static void main(String[] args) {
   
    // 获取绝对值
    System.out.println(Math.abs(3.14)); // 3.14
    System.out.println(Math.abs(0)); // 0
    System.out.println(Math.abs(-2.5)); // 2.5

    // 向上取整
    System.out.println(Math.ceil(3.9)); // 4.0
    System.out.println(Math.ceil(3.1)); // 4.0
    System.out.println(Math.ceil(3.0)); // 3.0

    // 向下取整，抹零
    System.out.println(Math.floor(30.1)); // 30.0
    System.out.println(Math.floor(30.9)); // 30.0
    System.out.println(Math.floor(31.0)); // 31.0

    // 四舍五入
    System.out.println(Math.round(20.4)); // 20
    System.out.println(Math.round(10.5)); // 11
}