Николай Прохоренок Санкт-Петербург «БХВ-Петербург» Java -018.1 П84 Прохоренок Н. А. П84 Основы Java. — СПб.: БХВ-Петербург, 2017. — 704 с.: ил. Описан базовый синтаксис языка Java: типы данных, операторы, условия, циклы, регулярные выражения, объектно-ориентированное программирование. Рассмотрены основные классы стандартной библиотеки, получение данных из Интернета, работа с базой данных MySQL. Приводится описание большинства нововведений: Date API, Stream API, лямбда-выражения, ссылки на методы, функциональные интерфейсы и др. Книга содержит большое количество практических примеров, помогающих начать программировать на языке Java самостоятельно. Весь материал тщательно подобран, хорошо структурирован и компактно изложен, что позволяет использовать книгу как удобный справочник. Электронный архив с примерами находится на сайте издательства. Для программистов Java -018.1 Группа подготовки издания: Главный редактор Зам. главного редактора Зав. редакцией Редактор Компьютерная верстка Корректор Дизайн обложки Екатерина Кондукова Евгений Рыбаков Екатерина Капалыгина Григорий Добин Ольги Сергиенко Зинаида Дмитриева Марины Дамбиевой Формат 70 1001/16. Печать офсетная. Усл. печ. л. 56,76. экз. Заказ № "БХВ-Петербург", 191036, Санкт-Петербург, Гончарная ул., 20. Первая Академическая типография "Наука" 199034, Санкт-Петербург, 9 линия, 12/28 © Прохоренок Н. А., 2017 © Оформление, издательство "БХВ-Петербург", 2017 Введение .......................................................................................................................... 13 . Первые шаги .................................................................................................. 17 1.1. Установка Java SE Development Kit (JDK) ........................................................................... 17 1.2. Первая программа................................................................................................................... 21 1.3. Установка и настройка редактора Eclipse ............................................................................ 24 1.4. Структура программы ............................................................................................................ 34 1.5. Комментарии в программе..................................................................................................... 38 1.6. Вывод данных ......................................................................................................................... 43 1.7. Ввод данных ............................................................................................................................ 45 1.8. Получение данных из командной строки ............................................................................. 47 1.9. Преждевременное завершение выполнения программы..................................................... 48 . Переменные и типы данных ....................................................................... 51 2.1. Объявление переменной внутри метода ............................................................................... 51 2.2. Именование переменных ....................................................................................................... 52 2.3. Типы данных ........................................................................................................................... 53 2.4. Инициализация переменных .................................................................................................. 54 2.5. Константы ............................................................................................................................... 56 2.6. Статические переменные и константы класса ..................................................................... 57 2.7. Области видимости переменных ........................................................................................... 58 2.8. Преобразование и приведение типов .................................................................................... 61 2.9. Перечисления .......................................................................................................................... 62 . Операторы и циклы...................................................................................... 65 3.1. Математические операторы ................................................................................................... 65 3.2. Побитовые операторы ............................................................................................................ 67 3.3. Операторы присваивания ....................................................................................................... 70 3.4. Операторы сравнения ............................................................................................................. 71 3.5. Приоритет выполнения операторов ...................................................................................... 72 3.6. Оператор ветвления if............................................................................................................. 73 3.7. Оператор ?: .............................................................................................................................77 3.8. Оператор выбора switch ......................................................................................................... 78 3.9. Цикл for ................................................................................................................................... 81 3.10. Цикл "for each"...................................................................................................................... 83 3.11. Цикл while..............................................................................................................................83 3.12. Цикл do...while....................................................................................................................... 84 3.13. Оператор continue: переход на следующую итерацию цикла ........................................... 85 3.14. Оператор break: прерывание цикла ..................................................................................... 85 . Числа................................................................................................................ 87 4.1. Математические константы ................................................................................................... 90 4.2. Основные методы для работы с числами ............................................................................. 90 4.3. Округление чисел ................................................................................................................... 92 4.4. Тригонометрические методы................................................................................................. 92 4.5. Преобразование строки в число ............................................................................................93 4.6. Преобразование числа в строку ............................................................................................. 95 4.7. Генерация псевдослучайных чисел ....................................................................................... 97 4.8. Бесконечность и значение NaN ........................................................................................... 101 . Массивы ........................................................................................................ 103 5.1. Объявление и инициализация массива ............................................................................... 103 5.2. Определение размера массива .............................................................................................105 5.3. Получение и изменение значения элемента массива......................................................... 106 5.4. Перебор элементов массива................................................................................................. 107 5.5. Многомерные массивы ........................................................................................................ 108 5.6. Поиск минимального и максимального значения.............................................................. 110 5.7. Заполнение массива значениями ......................................................................................... 111 5.8. Сортировка массива ............................................................................................................. 112 5.9. Проверка наличия значения в массиве ............................................................................... 115 5.10. Переворачивание и перемешивание массива ................................................................... 116 5.11. Заполнение массива случайными числами ....................................................................... 118 5.12. Копирование элементов из одного массива в другой ...................................................... 119 5.13. Сравнение массивов ........................................................................................................... 122 5.14. Преобразование массива в строку ..................................................................................... 123 . Символы и строки....................................................................................... 125 6.1. Объявление и инициализация отдельного символа ........................................................... 125 6.2. Создание строки.................................................................................................................... 126 6.3. Определение длины строки .................................................................................................128 6.4. Доступ к отдельным символам ............................................................................................ 129 6.5. Получение фрагмента строки ..............................................................................................129 6.6. Конкатенация строк .............................................................................................................. 129 6.7. Настройка локали ................................................................................................................. 130 6.8. Изменение регистра символов.............................................................................................131 6.9. Сравнение строк ................................................................................................................... 132 6.10. Поиск и замена в строке ..................................................................................................... 134 6.11. Преобразование строки в массив и обратно..................................................................... 135 6.12. Преобразование кодировок................................................................................................137 6.13. Форматирование строки..................................................................................................... 141 . Регулярные выражения ............................................................................. 147 7.1. Создание шаблона и проверка полного соответствия шаблону ....................................... 147 7.2. Модификаторы...................................................................................................................... 148 7.3. Синтаксис регулярных выражений ..................................................................................... 150 7.4. Поиск всех совпадений с шаблоном ................................................................................... 160 7.5. Замена в строке ..................................................................................................................... 164 7.6. Метод split()........................................................................................................................... 166 . Работа с датой и временем (классический способ) ............................... 167 8.1. Класс Date .............................................................................................................................167 8.1.1. Создание экземпляра класса Date ................................................................................. 167 8.1.2. Форматирование даты и времени .................................................................................. 169 8.2. Класс Calendar ...................................................................................................................... 173 8.2.1. Метод getInstance() ......................................................................................................... 173 8.2.2. Получение компонентов даты и времени ..................................................................... 173 8.2.3. Установка компонентов даты и времени ...................................................................... 177 8.2.4. Сравнение объектов........................................................................................................ 179 8.3. Класс GregorianCalendar ..................................................................................................... 180 8.3.1. Создание экземпляра класса GregorianCalendar ......................................................... 180 8.3.2. Установка и получение компонентов даты и времени ................................................ 181 8.3.3. Изменение компонентов даты и времени ..................................................................... 184 8.3.4. Сравнение объектов........................................................................................................ 185 8.4. Класс SimpleDateFormat: форматирование даты и времени ............................................. 185 8.5. Класс DateFormatSymbols .................................................................................................... 188 8.6. «Засыпание» программы и измерение времени выполнения ............................................ 191 . Работа с датой и временем в Java SE 8.................................................... 193 9.1. Класс LocalDate: дата ........................................................................................................... 193 9.1.1. Создание экземпляра класса LocalDate ........................................................................ 193 9.1.2. Установка и получение компонентов даты .................................................................. 195 9.1.3. Прибавление и вычитание значений ............................................................................. 197 9.1.4. Преобразование объекта класса LocalDate в объект класса LocalDateTime.............. 198 9.1.5. Сравнение объектов........................................................................................................ 199 9.1.6. Преобразование даты в строку ...................................................................................... 200 9.1.7. Создание календаря на месяц и год .............................................................................. 200 9.2. Класс LocalTime: время ........................................................................................................ 209 9.2.1. Создание экземпляра класса LocalTime ........................................................................ 209 9.2.2. Установка и получение компонентов времени ............................................................ 211 9.2.3. Прибавление и вычитание значений ............................................................................. 212 9.2.4. Преобразование объекта класса LocalTime в объект класса LocalDateTime ............. 213 9.2.5. Сравнение объектов........................................................................................................ 213 9.2.6. Преобразование времени в строку ................................................................................ 215 9.3. Класс LocalDateTime: дата и время ..................................................................................... 215 9.3.1. Создание экземпляра класса LocalDateTime ................................................................ 215 9.3.2. Установка и получение компонентов даты и времени ................................................ 217 9.3.3. Прибавление и вычитание значений ............................................................................. 220 9.3.4. Сравнение объектов........................................................................................................ 222 9.3.5. Преобразование даты и времени в строку .................................................................... 223 9.4. Класс Instant .......................................................................................................................... 224 9.4.1. Создание экземпляра класса Instant .............................................................................. 224 9.4.2. Получение компонентов времени ................................................................................. 226 9.4.3. Прибавление и вычитание значений ............................................................................. 226 9.4.4. Сравнение объектов........................................................................................................ 227 9.4.5. Преобразование объекта класса Instant в объект класса LocalDateTime ................... 228 9.5. Класс DateTimeFormatter: форматирование даты и времени ........................................... 229 9.5.1. Создание экземпляра класса DateTimeFormatter ......................................................... 229 9.5.2. Специальные символы в строке шаблона ..................................................................... 231 9.6. Класс Period: разница между двумя датами ....................................................................... 235 9.7. Получение количества дней между двумя датами ............................................................. 239 9.8. Получение времени в разных часовых поясах ................................................................... 239 . Пользовательские методы ....................................................................... 245 10.1. Создание статического метода .......................................................................................... 245 10.2. Вызов статического метода ...............................................................................................248 10.3. Перегрузка методов ............................................................................................................ 249 10.4. Способы передачи параметров в метод ............................................................................ 251 10.5. Передача и возвращение массивов ................................................................................... 253 10.6. Передача произвольного количества значений................................................................ 255 10.7. Рекурсия .............................................................................................................................. 256 . Объектно-ориентированное программирование ................................ 259 11.1. Основные понятия .............................................................................................................. 259 11.2. Создание класса и экземпляра класса ............................................................................... 261 11.3. Объявление полей внутри класса ...................................................................................... 263 11.4. Определение методов внутри класса ................................................................................ 265 11.5. Конструкторы класса.......................................................................................................... 266 11.6. Явная инициализация полей класса .................................................................................. 268 11.7. Инициализационные блоки ................................................................................................268 11.8. Вызов одного конструктора из другого ............................................................................ 270 11.9. Создание констант класса .................................................................................................. 271 11.10. Статические члены класса ...............................................................................................273 11.11. Методы-фабрики............................................................................................................... 274 11.12. Наследование .................................................................................................................... 275 11.13. Переопределение методов базового класса .................................................................... 277 11.14. Финальные классы и методы ........................................................................................... 279 11.15. Абстрактные классы и методы ........................................................................................ 279 11.16. Вложенные классы ........................................................................................................... 280 11.16.1. Обычные вложенные классы ..................................................................................... 280 11.16.2. Статические вложенные классы ................................................................................ 282 11.16.3. Локальные вложенные классы................................................................................... 282 11.16.4. Анонимные вложенные классы ................................................................................. 283 11.17. Приведение типов ............................................................................................................. 285 11.18. Класс Object ...................................................................................................................... 286 11.19. Массивы объектов ............................................................................................................ 290 11.20. Передача объектов в метод и возврат объектов ............................................................. 291 11.21. Классы-«обертки» над элементарными типами ............................................................. 294 . Интерфейсы ................................................................................................ 297 12.1. Создание интерфейса ......................................................................................................... 298 12.2. Реализация нескольких интерфейсов ................................................................................ 303 12.3. Расширение интерфейсов................................................................................................... 304 12.4. Создание статических констант внутри интерфейса ....................................................... 304 12.5. Создание статических методов внутри интерфейса ........................................................ 305 12.6. Методы по умолчанию внутри интерфейса...................................................................... 306 12.7. Интерфейсы и обратный вызов ......................................................................................... 308 12.8. Функциональные интерфейсы и лямбда-выражения ....................................................... 310 12.9. Область видимости лямбда-выражений............................................................................ 315 12.10. Ссылки на методы ............................................................................................................ 317 12.11. Интерфейс Comparable .................................................................................................... 320 12.12. Интерфейс Cloneable ........................................................................................................ 322 . Обобщенные типы .................................................................................... 325 13.1. Зачем нужны обобщенные типы ....................................................................................... 326 13.2. Обобщенные классы ........................................................................................................... 328 13.3. Ограничение обобщенного типа ....................................................................................... 330 13.4. Обобщенные методы .......................................................................................................... 332 13.5. Маски типов ........................................................................................................................ 334 13.6. Наследование обобщенных классов.................................................................................. 336 13.7. Обобщенные интерфейсы ..................................................................................................339 13.8. Ограничения на использование обобщенных типов........................................................ 341 . Коллекции. Списки и очереди ................................................................ 345 14.1. Интерфейс Collection .................................................................................................. 345 14.2. Интерфейсы Iterable и Iterator............................................................................ 346 14.3. Интерфейсы Comparable и Comparator ............................................................. 349 14.4. Интерфейс List............................................................................................................. 352 14.5. Класс ArrayList: динамический список ..................................................................... 353 14.5.1. Создание объекта .......................................................................................................... 353 14.5.2. Вставка элементов ........................................................................................................ 355 14.5.3. Определение количества элементов............................................................................ 357 14.5.4. Удаление элементов ..................................................................................................... 357 14.5.5. Доступ к элементам ...................................................................................................... 359 14.5.6. Поиск и замена элементов в списке ............................................................................ 361 14.5.7. Поиск минимального и максимального значения в списке ...................................... 364 14.5.8. Преобразование массива в список и списка в массив ............................................... 365 14.5.9. Перемешивание и переворачивание списка ............................................................... 368 . Сортировка элементов списка ................................................................................... 369 . Перебор элементов списка ......................................................................................... 371 . Интерфейс ListIterator ........................................................................................ 372 14.6. Интерфейсы Queue и Deque ............................................................................... 375 14.7. Класс ArrayDeque: двухсторонняя очередь .............................................................. 376 14.7.1. Создание объекта .......................................................................................................... 376 14.7.2. Вставка элементов ........................................................................................................ 376 14.7.3. Определение количества элементов............................................................................ 378 14.7.4. Удаление элементов ..................................................................................................... 379 14.7.5. Получение элементов из очереди ................................................................................ 381 14.7.6. Проверка существования элементов в очереди ......................................................... 384 14.7.7. Поиск минимального и максимального значения в очереди .................................... 385 14.7.8. Преобразование массива в очередь и очереди в массив ........................................... 387 14.7.9. Перебор элементов очереди ........................................................................................ 388 14.8. Класс PriorityQueue: очередь с приоритетами ......................................................... 389 14.9. Класс LinkedList: связанный список и очередь ......................................................... 392 14.10. Класс Vector: синхронизированный динамический список .................................. 396 14.10.1. Создание объекта ........................................................................................................ 396 14.10.2. Методы класса Vector ......................................................................................... 397 14.10.3. Интерфейс Enumeration ...................................................................................... 400 14.11. Класс Stack: стек ....................................................................................................... 402 14.12. Класс BitSet: набор битов ................................................................................................. 404 . Коллекции. Множества и словари ......................................................... 409 15.1. Интерфейс Set .............................................................................................................. 409 15.2. Класс HashSet: множество.......................................................................................... 410 15.2.1. Создание объекта .......................................................................................................... 411 15.2.2. Вставка элементов ........................................................................................................ 411 15.2.3. Определение количества элементов............................................................................ 412 15.2.4. Удаление элементов ..................................................................................................... 413 15.2.5. Проверка существования элементов ........................................................................... 414 15.2.6. Преобразование массива во множество и множества в массив................................ 415 15.2.7. Перебор элементов множества .................................................................................... 416 15.3. Класс LinkedHashSet ................................................................................................... 417 15.4. Интерфейсы SortedSet и NavigableSet................................................................ 418 15.5. Класс TreeSet ............................................................................................................... 418 15.5.1. Создание объекта .......................................................................................................... 419 15.5.2. Методы из интерфейса SortedSet ......................................................................... 420 15.5.3. Методы из интерфейса NavigableSet ................................................................... 421 15.6. Интерфейс Map....................................................................................................... 425 15.7. Класс HashMap: словарь ........................................................................................ 426 15.7.1. Создание объекта .......................................................................................................... 426 15.7.2. Вставка элементов ........................................................................................................ 427 15.7.3. Определение количества элементов............................................................................ 428 15.7.4. Удаление элементов ..................................................................................................... 428 15.7.5. Доступ к элементам ...................................................................................................... 429 15.7.6. Изменение значений элементов .................................................................................. 430 15.7.7. Проверка существования элементов ........................................................................... 432 15.7.8. Перебор элементов словаря ......................................................................................... 432 15.8. Класс LinkedHashMap ............................................................................................ 433 15.9. Интерфейсы SortedMap и NavigableMap ................................................. 435 15.10. Класс TreeMap ...................................................................................................... 435 15.10.1. Создание объекта ........................................................................................................ 436 15.10.2. Методы из интерфейса SortedMap ................................................................ 437 15.10.3. Методы из интерфейса NavigableMap .......................................................... 439 15.11. Класс Hashtable .................................................................................................... 445 15.12. Класс Properties ................................................................................................................ 446 . Пакеты и JAR-архивы ............................................................................. 453 16.1. Инструкция import .............................................................................................................. 453 16.2. Импорт статических членов класса................................................................................... 455 16.3. Инструкция package ........................................................................................................... 455 16.4. Пути поиска классов ........................................................................................................... 458 16.5. JAR-архивы ......................................................................................................................... 463 16.5.1. Создание JAR-архива ...................................................................................................463 16.5.2. Исполняемые JAR-архивы ........................................................................................... 464 16.5.3. Редактирование JAR-архивов ...................................................................................... 466 16.5.4. Создание JAR-архива в редакторе Eclipse .................................................................. 467 . Обработка ошибок .................................................................................... 471 17.1. Типы ошибок....................................................................................................................... 471 17.2. Инструкция try...catch...finally............................................................................................ 473 17.3. Оператор throw: генерация исключений ........................................................................... 479 17.4. Иерархия классов исключений .......................................................................................... 479 17.5. Типы исключений ............................................................................................................... 483 17.6. Пользовательские классы исключений ............................................................................. 483 17.7. Способы поиска ошибок в программе .............................................................................. 484 17.8. Протоколирование .............................................................................................................. 487 17.9. Инструкция assert ............................................................................................................... 489 17.10. Отладка программы в редакторе Eclipse ........................................................................ 490 . Работа с файлами и каталогами ............................................................. 497 18.1. Класс File .............................................................................................................................498 18.1.1. Создание объекта .......................................................................................................... 498 18.1.2. Преобразование пути к файлу или каталогу............................................................... 499 18.1.3. Работа с дисками .......................................................................................................... 504 18.1.4. Работа с каталогами...................................................................................................... 505 18.1.5. Работа с файлами .......................................................................................................... 508 18.1.6. Права доступа к файлам и каталогам .......................................................................... 510 18.2. Класс Files ........................................................................................................................... 512 18.2.1. Класс Paths и интерфейс Path ..................................................................................... 512 18.2.2. Работа с дисками .......................................................................................................... 518 18.2.3. Работа с каталогами...................................................................................................... 520 18.2.4. Обход дерева каталогов ...............................................................................................524 18.2.5. Работа с файлами .......................................................................................................... 528 18.2.6. Права доступа к файлам и каталогам .......................................................................... 532 18.2.7. Атрибуты файлов и каталогов ..................................................................................... 532 18.2.8. Копирование и перемещение файлов и каталогов ..................................................... 536 18.2.9. Чтение и запись файлов ...............................................................................................537 18.3. Получение сведений об операционной системе............................................................... 541 . Байтовые потоки ввода/вывода ............................................................. 545 19.1. Базовые классы байтовых потоков ввода/вывода ............................................................ 545 19.1.1. Класс OutputStream ....................................................................................................... 546 19.1.2. Класс FileOutputStream ................................................................................................ 547 19.1.3. Класс InputStream ......................................................................................................... 549 19.1.4. Класс FileInputStream ................................................................................................... 552 19.2. Интерфейс AutoCloseable и инструкция try-with-resources ............................................. 554 19.3. Буферизованные байтовые потоки .................................................................................... 555 19.3.1. Класс BufferedOutputStream ......................................................................................... 555 19.3.2. Класс BufferedInputStream ............................................................................................ 556 19.4. Класс PushbackInputStream ................................................................................................ 557