Java主流技术学习：从入门到初级实战指南-原创手记-慕课网

本文全面介绍了Java主流技术学习的内容，从Java基础入门到核心框架学习，再到Web技术入门和数据库技术基础，帮助读者系统地掌握Java开发技能。此外，文章还通过实战演练，展示了如何开发简单的Web项目和小型企业级应用，进一步巩固所学知识。

Java基础入门

Java简介与环境搭建

Java是一种广泛使用的编程语言，具有跨平台特性，能够在任何支持Java虚拟机（JVM）的平台上运行。Java最初由Sun Microsystems在1995年发布，如今由Oracle公司维护。Java语言以其简单性、面向对象特性、安全性和可靠性而受到广泛欢迎。

环境搭建步骤

安装JDK
- 访问Oracle官方网站，下载对应版本的JDK。
- 安装选择合适的安装路径。
- 设置环境变量：
  - 设置JAVA_HOME指向JDK安装目录。
  - 设置PATH，包含%JAVA_HOME%\bin。
安装IDE
- 推荐使用IntelliJ IDEA或Eclipse作为开发工具。
- 安装过程相对简单，选择合适安装路径即可。
验证安装
- 打开命令行工具，输入java -version，检查是否安装成功。
- 输入javac -version，检查JDK编译器是否可用。

示例代码

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}

Java基本语法与数据类型

Java语言提供了多种基本数据类型，包括整型、浮点型、字符型和布尔型。这些类型在声明时需要指定，确保程序的内存效率和性能。

整型
- byte：1字节，取值范围-128到127。
- short：2字节，取值范围-32768到32767。
- int：4字节，取值范围-2147483648到2147483647。
- long：8字节，取值范围-9223372036854775808到9223372036854775807。
浮点型
- float：4字节，表示单精度浮点数。
- double：8字节，表示双精度浮点数。
字符型
- char：2字节，用于表示Unicode字符。
布尔型
- boolean：1位，只包含true和false两个值。

示例代码

public class DataTypes {
    public static void main(String[] args) {
        byte num1 = 127;
        short num2 = 32767;
        int num3 = 2147483647;
        long num4 = 9223372036854775807L;

        float num5 = 3.14f;
        double num6 = 3.14159265358979323846;

        char letter = 'A';
        boolean flag = true;

        System.out.println("Byte: " + num1);
        System.out.println("Short: " + num2);
        System.out.println("Int: " + num3);
        System.out.println("Long: " + num4);
        System.out.println("Float: " + num5);
        System.out.println("Double: " + num6);
        System.out.println("Char: " + letter);
        System.out.println("Boolean: " + flag);
    }
}

Java面向对象编程基础

Java是一种面向对象的编程语言，支持封装、继承和多态等面向对象特性。面向对象编程允许开发者通过定义类来创建对象，并使用这些对象进行编程。

类（Class）
- 类是对象的蓝图或模板，定义了对象的变量（属性）和方法（行为）。
- 类中的数据成员（变量）描述对象的特征，成员方法（方法）描述对象的行为。
对象（Object）
- 对象是类的一个实例。
- 通过创建类的实例来创建对象。
封装（Encapsulation）
- 封装是将数据（属性）和操作这些数据的方法结合在一起，隐藏内部实现细节。
- 通过访问修饰符（public、private、protected）来控制访问权限。
继承（Inheritance）
- 继承允许一个类继承另一个类的属性和方法。
- 使用关键字extends来实现继承。
- 继承支持代码重用和层次化组织。
多态（Polymorphism）
- 多态允许子类覆盖父类的方法，实现不同的行为。
- 通过方法重写（override）来实现。
- 多态允许通过基类引用调用派生类的方法。

示例代码

// 定义基类Animal
class Animal {
    void sound() {
        System.out.println("This is an animal sound.");
    }
}

// 定义子类Dog
class Dog extends Animal {
    @Override
    void sound() {
        System.out.println("Bark!");
    }
}

public class PolymorphismExample {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myAnimal = new Animal();
        myAnimal.sound(); // 输出: This is an animal sound.

        Animal myDog = new Dog();
        myDog.sound(); // 输出: Bark!
    }
}

Java核心框架学习

Spring框架入门

Spring是一个轻量级的企业级开发框架，旨在简化Java开发。Spring框架提供了依赖注入（DI）和控制反转（IoC）功能，以及丰富的AOP（面向切面编程）支持。

依赖注入（DI）
- DI允许将对象的依赖关系通过配置文件或编程方式注入到对象中。
- 通常通过构造函数或setter方法注入依赖。
控制反转（IoC）
- IoC容器负责创建和管理对象的生命周期。
- 开发者不再直接创建对象，而是由IoC容器管理对象的创建和依赖注入。

示例代码

public class Car {
    private Engine engine;

    public Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }

    public void run() {
        System.out.println("Car is running with " + engine);
    }
}

public class Engine {
    public String toString() {
        return "Engine";
    }
}

public class CarConfig {
    @Bean
    public Car car() {
        return new Car(engine());
    }

    @Bean
    public Engine engine() {
        return new Engine();
    }
}

public class SpringExample {
    public static void main(String[] args) {
        ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("context.xml");
        Car car = (Car) context.getBean("car");
        car.run(); // 输出: Car is running with Engine
    }
}

Spring Boot快速上手

Spring Boot是一个基于Spring框架的快速开发框架，简化了Spring应用的搭建和配置过程。Spring Boot提供了自动配置功能，使得开发者可以快速启动项目。

项目搭建
- 使用Spring Initializr在线工具或IDE插件初始化项目。
- 选择需要的依赖项，如Web、JPA、Thymeleaf等。
自动配置
- Spring Boot会自动配置需要的组件，如数据库连接、Web服务器等。
- 通过application.properties或application.yml文件进行配置。
启动类
- 使用@SpringBootApplication注解标记主程序类。

示例代码

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }
}

MyBatis框架简述

MyBatis是一个优秀的持久层框架，支持普通SQL查询、存储过程以及高级映射。MyBatis通过XML配置文件或注解来实现SQL映射。

配置文件
- 使用SqlMapConfig.xml配置文件来配置数据库连接信息。
- 使用UserMapper.xml等映射文件来定义SQL语句。
注解方式
- 使用@Mapper注解标记DAO接口。
- 使用@Select、@Insert等注解定义SQL语句。

示例代码

@Mapper
public interface UserMapper {
    @Select("SELECT * FROM user WHERE id = #{id}")
    User getUserById(int id);
}

Java Web技术入门

Servlet与JSP技术基础

Servlet和JSP是Java Web开发的重要组成部分。Servlet是运行在服务器端的Java类，用于处理HTTP请求和响应。JSP是一种动态网页技术，允许在HTML中嵌入Java代码，简化了Web应用的开发。

Servlet
- 创建Servlet类并实现javax.servlet.Servlet接口。
- 配置web.xml文件或使用注解配置。
JSP
- 使用<%@ page %>指令声明页面属性。
- 使用<%= expression %>输出表达式结果。
- 使用<% code %>嵌入Java代码。

示例代码

import java.io.IOException;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

@WebServlet("/hello")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        response.setContentType("text/html;charset=UTF-8");
        response.getWriter().println("Hello, World!");
    }
}

Java Web开发框架Struts2简介

Struts2是一个基于MVC模式的Web应用框架，提供了丰富的组件和强大的功能。Struts2通过Action类处理用户请求，将数据传递给视图层。

Action类
- 创建继承自ActionSupport的类。
- 使用@Action注解标记Action方法。
拦截器
- Struts2提供了众多内置拦截器，可以修改或扩展Action行为。
- 可以自定义拦截器来实现特定逻辑。

示例代码

import com.opensymphony.xwork2.ActionSupport;

public class HelloWorldAction extends ActionSupport {
    private String message;

    public String execute() {
        message = "Hello, World!";
        return SUCCESS;
    }

    public String getMessage() {
        return message;
    }
}

前后端分离开发简介

前后端分离是一种新兴的Web开发模式，前端与后端相互独立，通过API进行交互。这种方式提高了开发效率，降低了耦合度。

技术栈
- 后端：Spring Boot、Django等。
- 前端：React、Vue、Angular等。
- 数据交互：JSON、GraphQL等。

示例代码

// 使用fetch API调用后端API
fetch('/api/user')
    .then(response => response.json())
    .then(data => console.log(data))
    .catch(error => console.error('Error:', error));

数据库技术基础

SQL语言基础与数据库操作

SQL（Structured Query Language）是一种用于管理关系型数据库的标准语言。SQL语言支持数据定义、数据操纵和数据控制功能。

数据定义
- 使用CREATE TABLE创建表。
- 使用ALTER TABLE修改表结构。
- 使用DROP TABLE删除表。
数据操纵
- 使用INSERT INTO插入数据。
- 使用UPDATE更新数据。
- 使用DELETE FROM删除数据。
数据查询
- 使用SELECT查询数据。
- 使用WHERE条件语句过滤数据。
- 使用JOIN连接多张表。

示例代码

-- 创建表
CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100),
    age INT
);

-- 插入数据
INSERT INTO users (id, name, age) VALUES (1, 'Alice', 25);
INSERT INTO users (id, name, age) VALUES (2, 'Bob', 30);

-- 查询数据
SELECT * FROM users WHERE age > 25;

数据库连接技术JDBC

JDBC（Java Database Connectivity）是Java访问数据库的标准方式。JDBC API提供了统一的编程接口，使得Java程序能够访问各种数据库。

加载驱动
- 使用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")加载数据库驱动。
建立数据库连接
- 使用DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "root", "password")建立数据库连接。
执行SQL语句
- 使用Statement或PreparedStatement执行SQL语句。
- 使用ResultSet获取查询结果。

示例代码

import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;

public class JDBCDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/mydb";
        String user = "root";
        String password = "password";

        try {
            // 加载驱动
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

            // 建立连接
            Connection conn = DriverManager.getConnection(url, user, password);

            // 创建Statement对象
            Statement stmt = conn.createStatement();

            // 执行SQL语句
            ResultSet rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM users");

            // 输出结果
            while (rs.next()) {
                System.out.println("ID: " + rs.getInt("id") + ", Name: " + rs.getString("name") + ", Age: " + rs.getInt("age"));
            }

            // 关闭资源
            rs.close();
            stmt.close();
            conn.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

数据库设计与优化基础

数据库设计是数据库应用开发的重要环节，良好的设计能够提高应用性能和可维护性。

规范化
- 规范化是指通过合理的表结构设计减少数据冗余。
- 通常使用第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）等规范。
索引
- 索引可以提高查询效率。
- 使用CREATE INDEX创建索引。
分区和分表
- 分区和分表可以分散数据，提高数据处理能力。
- 常见的分区策略有范围分区、哈希分区等。

示例代码

-- 创建索引
CREATE INDEX idx_name ON users (name);

-- 创建分区表
CREATE TABLE users (
    id INT,
    name VARCHAR(100),
    age INT
) PARTITION BY RANGE (age) (
    PARTITION p0 VALUES LESS THAN (20),
    PARTITION p1 VALUES LESS THAN (30),
    PARTITION p2 VALUES LESS THAN (MAXVALUE)
);

Java并发编程入门

Java线程与并发基础

Java线程是Java并发编程的基础，支持多线程执行，提高应用程序的响应速度和资源利用率。

线程创建
- 使用Thread类或Runnable接口创建线程。
线程控制
- 使用start()方法启动线程。
- 使用join()方法等待线程结束。
- 使用sleep()方法暂停线程执行。

示例代码

public class SimpleThread extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("Thread is running: " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SimpleThread thread = new SimpleThread();
        thread.start();
    }
}

常用并发工具类与框架介绍

Java提供了多种并发工具类和框架，简化了并发编程的复杂性。

ConcurrentHashMap
- ConcurrentHashMap是线程安全的并发容器。
- 通过put()、get()等方法操作键值对。
ExecutorService
- ExecutorService是线程池的接口。
- 使用submit()提交任务，使用shutdown()关闭线程池。

示例代码

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExecutorServiceExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.submit(new Task(i));
        }

        executorService.shutdown();
    }

    static class Task implements Runnable {
        private int id;

        public Task(int id) {
            this.id = id;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Task " + id + " is running");
        }
    }
}

线程安全与锁机制基础

线程安全是指多个线程同时访问一个资源时，不会导致数据不一致或破坏资源的状态。Java提供了多种锁机制来保证线程安全。

synchronized关键字
- 使用synchronized修饰方法或代码块来实现互斥访问。
- synchronized可以修饰实例方法或静态方法。
ReentrantLock
- ReentrantLock提供了更多的锁功能，比如公平锁和非公平锁。
- 使用lock()和unlock()方法获取和释放锁。

示例代码

public class SynchronizedExample {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedExample example = new SynchronizedExample();
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                example.increment();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                example.increment();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Count: " + example.count);
    }
}

Java项目实战演练

简单Web项目开发实战

通过开发一个简单的Web项目来熟悉Java Web开发流程，可以使用Spring Boot和MyBatis等技术栈。

项目结构
- src/main/java: Java源代码目录。
- src/main/resources: 资源文件目录，如配置文件、数据库连接信息等。
开发流程
- 创建项目并初始化依赖。
- 编写数据库连接和映射文件。
- 编写业务逻辑层和控制层代码。
- 配置Web服务器，如Tomcat。

示例代码

import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class HelloController {
    @GetMapping("/hello")
    public String hello() {
        return "Hello, World!";
    }
}

小型企业级应用开发实践

开发一个小型企业级应用，涉及用户管理、订单处理、数据统计等功能，可以使用Spring Boot和MyBatis进行开发。

需求分析
- 确定应用的需求和功能模块。
- 设计数据库表结构。
技术选型
- 选择合适的技术栈，如Spring Boot、MyBatis、Spring Security等。
编码实现
- 编写业务逻辑层，处理数据操作。
- 编写控制层，处理HTTP请求和响应。

示例代码

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {
    private UserRepository userRepository;

    @Autowired
    public UserService(UserRepository userRepository) {
        this.userRepository = userRepository;
    }

    public User getUserById(int id) {
        return userRepository.findById(id).orElse(null);
    }
}

项目部署与运维基础

项目部署和运维是确保应用稳定运行的重要步骤。常见的部署方式有Tomcat、Jetty等，运维工具包括Docker、Kubernetes等。

部署
- 将编译后的War包部署到Tomcat服务器。
- 使用Docker容器化部署应用。
运维
- 使用Nginx或Apache作为反向代理。
- 使用ELK（Elasticsearch、Logstash、Kibana）进行日志分析。

示例代码

# 使用官方基础镜像
FROM openjdk:11

# 设置工作目录
WORKDIR /app

# 将编译后的war包复制到镜像中
COPY target/myapp.jar myapp.jar

# 设置为容器启动时运行jar包
ENTRYPOINT ["java", "-jar", "myapp.jar"]

通过以上步骤，可以构建、部署和维护一个稳定可靠的Java Web应用。