從零開始的Java學習

背景#

馬上就要大三了。從我們這屆開始，學院在大三進行分方向培養，我隨個人興趣選了軟體開發，於是 Java 成為了我的必修課……

7 月 24 日夏季學期結束之後，秉持著「反正閒著也是閒著不如找點事幹」的基本原則，我開始了 Java 的預習（~~實則是摸魚~~）。現在已經五天過去了，準備寫個小總結。

教程的選擇#

這個問題我有請教過NEU LUG群的群友，得到的建議是看慕課，但考慮了自己的實際情況，最終我還是選擇了適合自己的學習方式 —— 讀文檔。在這裡我選用的是廖雪峰教程。至於原因，主要是自己的Git/JavaScript/Python教程看的都是他的，自然Java也優先選用了。🤣

現在學習了一周，感覺教程各方面講的都蠻細致深入，對Java 14的新特性有部分涉及，小節後常設練習題讓大家鞏固知識，有什麼知識點不明白也可以評論請教，總體來看是一個很棒的教程。

當前進度#

目前學習了教程前六章和第七章的部分內容，這些章節分別是：

Java 快速入門
面向對象編程
異常處理
反射
註解
泛型
集合

學習體會#

Java 快速入門

這一章講解了 Java 的變量類型和基本語法，總體來看和c語言相似度很高，比較容易理解，但還是有一些需要注意的地方。例如：
- Java12 引入的 switch 表達式
```
String fruit = "apple";
// opt = 1
int opt = switch(fruit){
        case "apple"->1;
        case "pear" ->2;
}
```
- Java 的數據類型
  
  需要注意的是，除了整數、浮點數、字符和布爾類型外的所有類型，在 Java 中都是引用類型（對象）。
  
  Java 內部使用 UTF-16 存儲字符，因此 Java 的字符佔兩個字節。
  
  為了便於操作，每種基本類型都有其對應的包裝類（如int的包裝類為Integer）。
  
  String 是不可變的，對 String 重新賦值，實質上是重新開闢了一片空間並賦值，並將 String 指針重新指向該片空間。
- var 關鍵字
  
  該關鍵字用於讓編譯器自動推斷類型，類似於 c++ 中的 auto。
```
var s = "測試"; // s is String
```
- 數組的遍歷
  
  Java 提供了類似 Pythonfor ... in ...的遍歷方式：
```
String[] arr = new String[] { "1", "2", "3" };
for (var item : arr) {
    System.out.println(item);
}
```
面向對象編程

面向對象是老生常談的概念了，有 c++ 的學習基礎，理解起來應該不會很困難。至於 Java 核心類，感覺更像是用到時再去查的東西，沒必要熟練掌握。
- 普通字段 / 方法和靜態字段 / 方法
  
  就我個人理解，普通字段 / 方法是應用於對象（實例）的，而靜態字段 / 方法是應用於類本身的。
  
  比如一個學生類，學生個體的姓名、年齡等應該是普通字段，而學生個數這種「類的性質」應作為靜態字段。
  
  除此之外，靜態方法還用於表示可以脫離實例本身而存在的功能，如：
```
// Number類的靜態方法valueOf，用於構造Number實例，不依存於某個Number
Number.valueOf();
// Arrays類的靜態方法sort，用於對數組進行排序，不依存於某個Arrays
Arrays.sort();
```
- final 關鍵字
  
  final 關鍵字主要有三個作用：
  - 用於修飾變量，表示變量不可更改
  - 用於修飾方法，表示方法不可被覆寫
  - 用於修飾類，表示類不可被繼承
- 接口
  
  接口是抽象類的進一步抽象，只允許擁有公開的方法和靜態且 final 的字段。
- 面向對象基礎的最後四節
  
  面向對象基礎的最後四節：包、作用域、classpath 和 jar、模塊闡明了 Java 代碼的組織形式，個人感覺十分重要。剛開始看會有些懵，可以試著多讀幾遍（雖然我到現在也還很懵嗚嗚嗚）。
異常處理

Java 的異常處理採用try...catch...機制，可以將錯誤一層一層往上拋，該節內容較為簡單，體會不多。
反射

反射是一種程序在運行期拿到對象信息的機制，可以在對實例一無所知的情況下調用其方法。例如：通過函數名的字符串調用函數。

在這一章中我覺得較難理解的是動態代理小節（主要是不清楚有什麼用），評論區有一位用戶舉了一個很淺顯的例子，讓我受益匪淺。
註解

在我看來，註解是一個很有用的功能。教程中舉了一個很實用的例子，即用自己定義的註解進行批量的參數檢查。這條評論很好地闡述了註解的作用。
泛型

泛型又是另一個難跨的坎，主要難點集中在後三節：擦拭法、extends 通配符、super 通配符。
- 擦拭法
  
  Java 的泛型實現使用擦拭法，即所有對泛型的處理工作都是編譯器完成的，虛擬機對泛型一無所知。而這會導致很多問題。
  1. 泛型不能使用基本類型，因為泛型的實際類型是 Object。
  2. 無法取得所帶泛型的 Class。
  3. 無法判斷所帶泛型的類型（instanceof）。
  4. 不能直接實例化 T 類型，需要借助額外的 Class。
- extends 和 super 通配符
  
  這兩節主要講在針對泛型的方法中使用 extends/super 通配符導致的性質差異。籠統來說就是，extends 可讀不可寫，super 可寫不可讀。
  
  要理解這個性質，需要明白向上轉型和向下轉型的區別：
  
  向上轉型即通過父類引用子類，向下轉型即通過子類引用父類。前者是安全的，後者是不不安全的。
```
class Person{}
class Student extends Person{}
Person person = new Student(); //√
Student student = new Person(); //×
```
  因此，<? extends Integer>說明泛型內必然是Integer或其子類，在這種情況下，將泛型內的Integer或其子類賦給外部的Integer是向上轉型，是安全的，而將外部的Integer賦值給內部的子類是向下轉型，因此會出現錯誤。最終體現出來的性質為「可讀不可寫」。<? super Integer>與此相反。
集合

第七章我目前只學了將近一半，目前感覺較為簡單。該章主要講的是基本的數據結構，如數組、鏈表、哈希表等等的使用方式，因為不涉及到設計和實現，該章還是蠻輕鬆的。

未完待續...（隨機更新）😝