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S01-01 基础-入门 ​

[TOC]

Java 概述 ​

JavaSE 课程体系@ ​

JavaSE课程内容介绍

Java 职业晋升路线@ ​

技术发展路线

人机交互方式 ​

  • 图形化界面（Graphical User Interface，GUI），这种方式简单直观，使用者易于接受，容易上手操作。

  • 命令行界面（Command Line Interface，CLI），需要在控制台输入特定的指令，让计算机完成一些操作。需要记忆一些指令，较为麻烦。

计算机编程语言 ​

计算机语言是什么 ​

  • 语言：是人与人之间用于沟通的一种方式。例如：中国人与中国人用普通话沟通。而中国人要和英国人交流，可以使用英语或普通话。

  • 计算机编程语言，就是人与计算机交流的方式。人们可以使用编程语言对计算机下达命令，让计算机完成人们需要的功能。

  • 计算机语言有很多种。如：C 、C++、Java、Go、JavaScript、Python、Scala 等。

体会：语言 = 语法 + 逻辑

计算机语言发展史 ​

  • 第一代：机器语言（相当于人类的石器时代）

    • 1946 年 2 月 14 日，世界上第一台计算机ENAC诞生，使用的是最原始的穿孔卡片。这种卡片上使用的是用二进制代码表示的语言，与人类语言差别极大，这种语言就称为机器语言。比如一段典型的机器码：

      0000,0000,000000010000 代表 LOAD A, 16
0000,0001,000000000001 代表 LOAD B, 1
0001,0001,000000010000 代表 STORE B, 16

    • 这种语言本质上是计算机能识别的唯一语言，人类很难理解。可以大胆想象"此时的程序员 99.9%都是异类！"

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  • 第二代：汇编语言（相当于人类的青铜&铁器时代）

    • 使用英文缩写的助记符来表示基本的操作，这些助记符构成了汇编语言的基础。比如：LOAD、MOVE等，使人更容易使用。因此，汇编语言也称为符号语言。

    • 优点：能编写高效率的程序

    • 缺点：汇编语言是面向机器的，不同计算机机型特点不同，因此会有不同的汇编语言，彼此之间不能通用。程序不易移植，较难调试。

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    • 比起机器语言，汇编大大进步了，是机器语言向更高级的语言进化的桥梁。目前仍然应用于工业电子编程领域、软件的加密解密、计算机病毒分析等。

  • 第三代：高级语言（相当于人类的信息时代）

    • 高级语言发展于 20 世纪 50 年代中叶到 70 年代，是一种接近于人们使用习惯的程序设计语言。它允许程序员使用接近日常英语的指令来编写程序，程序中的符号和算式也与日常用的数学式子差不多，接近于自然语言和数学语言，容易为人们掌握。比如：

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    • 高级语言独立于机器，有一定的通用性；计算机不能直接识别和执行用高级语言编写的程序，需要使用编译器或者解释器，转换为机器语言才能被识别和执行。

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此外，高级语言按照程序设计方法的不同，又分为：面向过程的语言、面向对象的语言。

  • C、Pascal、Fortran 面向过程的语言
  • C++面向过程/面向对象
  • Java 跨平台的纯面向对象的语言
  • C#、Python、JavaScript、Scala…

目前以及可预见的将来，计算机语言仍然处于“第三代高级语言”阶段。但是不管是什么语言，最后都要向机器语言靠近，因为 CPU 只认识 0 和 1。

计算机语言排行榜 ​

TIOBE：是一个流行编程语言排行，每月更新。排名权重基于世界范围内 工程师数量，Google、Bing、Yahoo! 、Wikipedia、Amazon、Youtube 和百度这些主流的搜索引擎，也将作为排名权重的参考指标。

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计算机语言走势

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编程语言，该学哪个？ ​

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网传的编程语言鄙视链：

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  • C 语言：万物之源
  • 诞生于 1972年，由 AT&T 公司旗下 贝尔实验室 创建完成，用于构建 Unix 操作系统。
  • 偏向计算机底层操作（操作系统、网络、硬件驱动等）。
  • 优势：几乎所有现代编程语言都脱胎于 C
  • 劣势：相当陡的学习曲线；不支持面向对象编程
  • C++语言：难学的语言
  • 诞生于 1983年，作为 C 语言的增强方案、升级版本。C++是 C 语言的超集，C 语言的大部分知识也适用于 C++。
  • 用途：windows 或 MacOS UI、office 全家桶、主流的浏览器、Oracle、MySQL、著名的游戏引擎（如星际争霸、魔兽世界）等
  • 优势：很多公司都用 C++ 开发核心架构，如 Google、腾讯、百度、阿里云等；面向对象性
  • 劣势：体系极为庞大，这是世界目前来说最复杂也是最难的编程语言。
  • C#语言：背靠大树的语言
  • 诞生于 2000年，一款强大而灵活的编程语言。靠着微软这棵大树，是多年来 windows 平台的一门主流编程语言。
  • 用途：windows 桌面应用开发、Windows Azure、游戏开发
  • PHP 语言：最好的语言？
  • 诞生于 1994 年，一款服务器端脚本语言。最初表示个人主页（Personal Home Page）
  • PHP 语法和 C 类似，有很多的模板和框架，简单易懂，也许你可以在短短几天做出 web app。它主要用于 web 端，快速建站网络开发
  • 劣势：学习门槛太低；其代码运行速度低于大部分编程语言党争对手
  • Python：易学的语言
  • 诞生于 1991 年，一种面向对象的语言，虽然运行效率不高，但是开发效率非常高。
  • Python 被称为胶水语言，哪里都可以用。
  • JavaScript 语言：前端为王
  • 诞生于 1995 年，网景公司开发完成。
  • JavaScript 是目前所有主流浏览器上唯一支持的脚本语言。在前端开发中，占有不可替代的地位。
  • Java 语言：需求旺盛
  • 创建于 1995 年，Java 是一种面向对象、基于类的编程语言。
  • Java 可能是目前运用最广的项目语言。代码稳定性超过 C 和 C++，生产力远超 C 和 C++。有 JVM 在，可以轻松地跨平台。
  • 具有强大的开源开发工具，大量的开源共享库。
  • Java 拥有世界上数量最多的程序员，最不缺人。
  • Go 语言：夹缝中生存
  • Go 语言现在很受关注，它是取代 C 和 C++ 的另一门有潜力的语言。
    • C 语言太原始了，C++ 太复杂了，Java 太高级了，所以 Go 语言就在这个夹缝中出现了。
  • Go 语言已成为云计算领域事实上的标准语言，尤其是在 Docker/Kubernetes 等项目中。
  • Go 语言语法特别简单，你有了 C 和 C++ 的基础，学习 Go 的学习成本基本为零。
  • Go 社区从 Java 社区移植了各种优秀的框架或库。

总结：

  • 程序设计语言有很多种，每种语言都是为了实现某个特定的目的而发明的。
  • 没有“最好”的语言，只有在特定场景下相对来说，最适合的语言而已。
  • 如果你掌握了一种编程语言，也会更容易上手其它的编程语言。关键是学习如何使用程序设计方法来解决问题。这也是本套课程的主旨。
  • Talk is cheap，Show me the code。

Java 语言概述 ​

Java 概述 ​

  • 是SUN(Stanford University Network，斯坦福大学网络公司 ) 1995年推出的一门高级编程语言。

  • 是一种面向 Internet 的编程语言。Java 一开始富有吸引力是因为 Java 程序可以在Web浏览器中运行。这些 Java 程序被称为Java小程序（applet），内嵌在 HTML 代码中。

  • 伴随着互联网的迅猛发展，以及 Java 技术在 web 方面的不断成熟，已经成为 Web 应用程序的首选开发语言。

Java 涉及到的领域：主要用于互联网领域,开发应用程序

  1. 各行各业的操作系统,网站
  2. 移动端:医疗设备上,超市打印小票机器,鸿蒙,安卓等
  3. 电商网站
  4. 物流管理
  5. 银行使用的操作系统等
  6. 桌面应用(idea)
  7. 企业级开发(服务器程序)
  8. 科学计算:机器人
  9. 大数据库开发:hadoop
  10. 游戏开发

Java 语言简史 ​

起步阶段：

1991 年，Sun 公司的工程师小组想要设计一种语言，应用在电视机、电话、闹钟、烤面包机等家用电器的控制和通信。由于这些设备的处理能力和内存都很有限，并且不同的厂商会选择不同的中央处理器(CPU)，因此这种语言的关键是代码短小、紧凑且与平台无关（即不能与任何特定的体系结构捆绑在一起）。

Gosling 团队率先创造了这个语言，并命名为“Oak"（起名的原因是因为他非常喜欢自己办公室外的橡树)。后因智能化家电的市场需求没有预期的高，Sun 公司放弃了该项计划。

随着 20 世纪 90 年代互联网的发展，Sun 公司发现该语言在互联网上应用的前景，于是改造了 Oak，于 1995 年 5 月以Java的名称正式发布。（Java 是印度尼西亚爪哇岛的英文名称，因盛产咖啡而闻名。）

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发展阶段：

发行版本发行时间备注
Java 1.01996.01.23Sun 公司发布了 Java 的第一个开发工具包
Java 1.11997.02.19JavaOne 会议召开，创当时全球同类会议规模之最。
Java 1.21998.12.08Java 拆分成：J2SE（标准版）、J2EE（企业版）、J2ME（小型版）
Java 1.32000.05.08
Java1.42004.02.06
Java 5.02004.09.30① 版本号从 1.4 直接更新至 5.0；② 平台更名为 JavaSE、JavaEE、JavaME
Java 6.02006.12.11
2009.04.20Oracle 公司收购 SUN，交易价格74亿美元。
Java 7.02011.07.02
Java 8.02014.03.18此版本是继 Java 5.0 以来变化最大的版本。是长期支持版本（LTS）
Java 9.02017.09.22① 此版本开始，每半年更新一次；②Java 9.0 开始不再支持 windows 32 位系统
Java 10.02018.03.21
Java 11.02018.09.25JDK 安装包取消独立 JRE 安装包，是长期支持版本（LTS）
Java 12.02019.03.19
......
Java17.02021.09发布 Java 17.0，版本号也称为 21.9，是长期支持版本。
......
Java19.02022.09发布 Java19.0，版本号也称为 22.9。

Java 之父 ​

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  • 詹姆斯·高斯林(James Gosling) 先生以“Java 技术之父”而闻名于世。他是 Java 技术的创始人，他亲手设计了 Java 语言，并开发了 Java 编译器和 Java 虚拟机，使 Java 成为了世界上最流行的开发语言。
  • James Gosling 于 1984 年加入 Sun 公司，并一直服务于 Sun 公司，直至 2010 年前后，Sun 被 Oracle 并购而加入 Oracle，担任客户端软件集团的首席技术官; 2010 年 4 月从 Oracle 离职。

公司八卦 ​

  • SUN 与 Oracle

SUN 是一家极具创新能力的公司，2001 年 “9.11”以前，SUN 公司市值超过1000亿美元。 但是没能利用 Java 构建一个强有力、可变现的生态系统，没打好 Java 这张牌。此后，互联网泡沫破裂，硬件需求大幅减少，它的市值在一个月之内跌幅超过 90%。SUN 公司的成长用了 20 年，而衰落只用了 1 年！

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  • Oracle 与 Google

Google 和 Oracle 的侵权事件：

2010 年 8 月，Oracle 起诉 Google 的 Android 系统侵权，要求赔偿 26 亿美元。

  • Oracle 认为 Google 的代码中使用了 Java 的37个API，并且认为 Google 是故意为之，因为这样做的好处是可以让更多的 Java 程序员更容易接受 Android 的代码。
  • Oracle 认为 Android 中有9行代码直接抄袭了 Java 的实现。这 9 行牛气哄哄的代码都出自一人之手，他就是 Java 大牛------Joshua Bloch。

2018 年 3 月，美国联邦巡回上诉法院裁决，谷歌侵犯了甲骨文的版权，支付高达88亿美元的赔偿金。

2021 年 4 月，美国最高法院给出了最终裁决：谷歌胜诉，其代码属于“合理使用”的范畴。为期十多年的软件行业“第一版权案”落幕。

java
//Code In OpenJDK / Android ：
private static void rangeCheck(int arrayLen, int fromIndex, int toIndex) {
   if (fromIndex > toIndex)
       throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex +
                  ") > toIndex(" + toIndex+")");
   if (fromIndex < 0)
       throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(fromIndex);
   if (toIndex > arrayLen)
       throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(toIndex);
}

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Java 技术体系平台@ ​

  • Java SE(Java Standard Edition)标准版
    • 支持面向桌面级应用（如 Windows 下的应用程序）的 Java 平台，即定位个人计算机的应用开发。
    • 包括用户界面接口 AWT 及 Swing，网络功能与国际化、图像处理能力以及输入输出支持等。
    • 此版本以前称为 J2SE
  • Java EE(Java Enterprise Edition)企业版
    • 为开发企业环境下的应用程序提供的一套解决方案，即定位在服务器端的Web应用开发。
    • JavaEE 是 JavaSE 的扩展，增加了用于服务器开发的类库。如：Servlet 能够延伸服务器的功能，通过请求-响应的模式来处理客户端的请求；JSP 是一种可以将 Java 程序代码内嵌在网页内的技术。
    • 版本以前称为 J2EE
  • Java ME(Java Micro Edition)小型版
    • 支持 Java 程序运行在移动终端（手机、机顶盒）上的平台，即定位在消费性电子产品的应用开发
    • JavaME 是 JavaSE 的内伸，精简了 JavaSE 的核心类库，同时也提供自己的扩展类。增加了适合微小装置的类库：javax.microedition.io.*等。
    • 此版本以前称为 J2ME

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注意：

Android 开发不等同于 Java ME 的开发

Java 开发工具 ​

都有哪些开发 Java 的工具：

  • 级别一：文本开发工具

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  • 级别二：集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）

    把代码编写，编译，执行，调试等多种功能综合到一起的开发工具。

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如何选择：

  • 前期：我们先使用文本开发工具，培养代码感，利于公司笔、面试。

  • 后期：我们使用IDE，提供更强大的功能支持。

Java API 文档 ​

API（Application Programming Interface，应用程序编程接口）：是 Java 提供的基本编程接口。

Java 语言提供了大量的基础类，因此 Oracle 也为这些基础类提供了相应的说明文档，用于告诉开发者如何使用这些类，以及这些类里包含的方法。大多数 Java 书籍中的类的介绍都要参照它来完成，它是编程者经常查阅的资料。

Java API 文档，即为 JDK 使用说明书、帮助文档。类似于新华字典。

Java API 文档地址：

前置知识 ​

字节【 ​

字节：计算机上最小的计量单位叫做字节，用byte或者B表示。8个二进制位(bit)等于1个字节。

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计量单位的进制换算：

8bit = 1B
1024B = 1KB
1024KB = 1MB
1024MB = 1GB
1024GB = 1TB
...

DOS 常用命令@ ​

DOS（Disk Operating System，磁盘操作系统）：是 Microsoft 公司在 Windows 之前推出的一个操作系统，是单用户、单任务（即只能执行一个任务）的操作系统。现在被 Windows 系统取代。

对于 Java 初学者，学习一些 DOS 命令，会非常有帮助。

进入 DOS 操作窗口：

  1. 按下 Windows+R 键盘，打开运行窗口
  2. 输入cmd 回车，进入到 DOS 的操作窗口。
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常用指令：

文件/目录管理命令 ​

dir：列出目录内容

功能：列出当前目录下的文件和子目录（类似 Linux 的 ls）。

常用参数：

  • /a：显示所有文件（包括隐藏文件和系统文件，隐藏文件默认不显示）。
  • /s：递归显示当前目录及其所有子目录下的文件。
  • /w：以宽格式显示（多列排列，节省空间）。
  • /p：分页显示（内容过多时，按屏幕分页，按任意键继续）。

示例：

sh
dir                # 列出当前目录下的可见文件和目录
dir /a /s          # 列出当前目录及子目录下的所有文件（含隐藏/系统文件）
dir C:\Windows /w  # 宽格式列出 C:\Windows 目录下的内容

cd：切换目录

功能：切换当前工作目录（类似 Linux 的 cd）。

常用用法：

  • cd <目录名>：进入当前目录下的子目录（如 cd Documents）。
  • cd ..：返回上一级目录（“..” 表示父目录）。
  • cd \：直接返回当前磁盘的根目录（如 C 盘根目录 C:\）。
  • cd /d <盘符:\目录名>：跨磁盘切换目录（如 cd /d D:\Downloads，不加 /d 无法直接切换盘符）。

示例：

sh
cd Desktop         # 进入当前目录下的 Desktop 子目录
cd ..\Music        # 进入上一级目录的 Music 子目录
cd /d E:\Work      # 切换到 E 盘的 Work 目录

md/mkdir：创建目录

功能：创建新的子目录（md 和 mkdir 是等价命令）。

示例：

sh
md NewFolder       # 在当前目录下创建名为 NewFolder 的目录
mkdir D:\Test\Temp # 递归创建多级目录（即使 Test 目录不存在，也会自动创建）

rd/rmdir：删除目录

功能：删除空目录（rd 和 rmdir 等价）。

常用参数：

  • /s：递归删除目录及其所有子目录和文件（危险！需谨慎）。
  • /q：静默删除（不提示确认，配合 /s 使用时，直接删除所有内容）。

示例：

sh
rd EmptyFolder     # 删除当前目录下的空目录 EmptyFolder
rmdir /s /q OldDir # 强制、静默删除 OldDir 目录及其所有内容（无提示）

copy：复制文件

功能：复制一个或多个文件到指定位置（类似 Linux 的 cp）。

常用参数：

  • /y：覆盖目标文件时不提示确认（默认会提示 “是否覆盖”）。
  • /s：复制目录时，递归复制所有子目录和文件（仅用于复制目录）。
  • /v：复制后验证文件完整性（确保复制无错误）。

示例：

sh
copy file.txt D:\Backup       # 把当前目录的 file.txt 复制到 D:\Backup 目录
copy /y *.docx E:\Docs        # 把当前目录所有 .docx 文件复制到 E:\Docs，覆盖不提示
copy /s SourceDir TargetDir   # 把 SourceDir 目录及其所有内容复制到 TargetDir

move：移动文件/目录

功能：移动文件或目录到指定位置，也可用于重命名文件 / 目录（类似 Linux 的 mv）。

常用参数：

  • /y：覆盖目标文件时不提示确认。

示例：

sh
move report.pdf D:\Final      # 把 report.pdf 移动到 D:\Final 目录
move /y oldname.txt newname.txt # 把 oldname.txt 重命名为 newname.txt（同一目录下）
move DataDir D:\Archive       # 把 DataDir 目录移动到 D:\Archive 目录

del：删除文件

功能：删除一个或多个文件（无法删除目录，类似 Linux 的 rm）。

常用参数：

  • /f：强制删除只读文件（默认无法删除只读文件）。
  • /s：递归删除当前目录及其子目录下的指定文件。
  • /q：静默删除（不提示确认）。

示例：

sh
del temp.txt              # 删除当前目录的 temp.txt 文件
del /f /s /q *.tmp        # 强制、静默删除当前目录及子目录下所有 .tmp 临时文件
del D:\OldFiles\*.*       # 删除 D:\OldFiles 目录下的所有文件（保留目录本身）

ren/rename：重命名文件/目录

功能：重命名文件或目录（ren 和 rename 等价，与 move 重命名功能类似，但更简洁）。

示例：

sh
ren photo.jpg vacation.jpg  # 把 photo.jpg 重命名为 vacation.jpg
rename OldFolder NewFolder  # 把 OldFolder 目录重命名为 NewFolder
常用快捷键 ​
  • Tab：自动补全命令或目录名（输入前几个字符，按 Tab 自动补全，多次按切换候选）。
  • ↑/↓：切换历史命令（查看之前执行过的命令，直接回车可重复执行）。
  • Ctrl+C：终止当前正在执行的命令（如 ping -t、tasklist 等持续输出的命令）。
  • Ctrl+Break：强制终止命令（与 Ctrl+C 类似，部分命令更适用）。
  • F7：显示命令历史记录窗口，可选择之前执行的命令。
恢复经典 DOS 窗口 ​

需求：“管理员身份” + “经典的控制台主机风格”的 DOS 窗口

通过注册表脚本不仅会在右键菜单中添加一个带 UAC 盾牌图标的安全选项，还会强制调用 conhost.exe 来运行 CMD，并精确定位到你当前所在的文件夹。

第1步：核心注册表代码:

  1. 按 Win + R 打开运行，输入 notepad 回车，新建一个记事本。

  2. 将以下代码完整复制并粘贴到记事本中：

    bash
    Windows Registry Editor Version 5.00

; 在文件夹空白处右键生效
[HKEY_CLASSES_ROOT\Directory\Background\shell\runas]
@="以管理员身份运行经典 CMD"
"HasLUAShield"=""
"Icon"="cmd.exe"

[HKEY_CLASSES_ROOT\Directory\Background\shell\runas\command]
@="conhost.exe cmd.exe /s /k pushd \"%V\""

; 在选中的文件夹图标上右键生效
[HKEY_CLASSES_ROOT\Directory\shell\runas]
@="以管理员身份运行经典 CMD"
"HasLUAShield"=""
"Icon"="cmd.exe"

[HKEY_CLASSES_ROOT\Directory\shell\runas\command]
@="conhost.exe cmd.exe /s /k pushd \"%V\""
    • runas 键名：这是 Windows 的内置动词，系统识别到它会自动弹窗请求管理员权限 (UAC)。
    • conhost.exe cmd.exe：强制绕过带有标签页的 Windows 终端，使用经典控制台启动 CMD。
    • pushd \"%V\"：抓取当前鼠标所在的准确路径，并将 CMD 的工作目录切换过去。

第2步：操作步骤:

  1. 点击记事本左上角的“文件” -> “另存为”。

  2. 将“保存类型”修改为“所有文件 (.)”。

  3. 设置文件的编码格式为 ANSI 以正确显示中文。

  4. 将“文件名”命名为 AdminClassicCMD.reg，保存到你的桌面上。

  5. 双击运行桌面上这个 AdminClassicCMD.reg 文件。

  6. 在弹出的安全警告窗口中点击“是”，允许将其添加到注册表中。

  7. 在目标文件夹中的空白处或文件夹上右击，就能显示 以管理员身份运行经典 CMD 菜单选项。

进制 ​

概述 ​

计算机世界中只有二进制，所以计算机中存储和运算的所有数据都要转为二进制。包括数字、字符、图片、声音、视频等。

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世界上有 10 种人 ，认识和不认识二进制的。

进制的分类 ​

进制的分类：

  • 十进制（decimal）

    • 数字组成：0-9
    • 进位规则：满十进一

  • 二进制（binary）

    • 数字组成：0-1
    • 进位规则：满二进一，以0b或0B开头

  • 八进制（octal）：很少使用

    • 数字组成：0-7
    • 进位规则：满八进一，以数字0开头表示

  • 十六进制

    • 数字组成：0-9，a-f
    • 进位规则：满十六进一，以0x或0X开头表示。此处的 a-f 不区分大小写

代码演示：

java
class BinaryTest {
  public static void main(String[] args) {

    int num1 = 123;		//十进制
    int num2 = 0b101;	//二进制
    int num3 = 0127;	//八进制
    int num4 = 0x12aF;	//十六进制

    System.out.println(num1);
    System.out.println(num2);
    System.out.println(num3);
    System.out.println(num4);

  }
}

进制的换算举例 ​

十进制二进制八进制十六进制
0000
1111
21022
31133
410044
510155
611066
711177
81000108
91001119
10101012a 或 A
11101113b 或 B
12110014c 或 C
13110115d 或 D
14111016e 或 E
15111117f 或 F
16100002010

二进制的由来 ​

二进制，是计算技术中广泛采用的一种数制，由德国数理哲学大师莱布尼茨于 1679 年发明。

二进制数据是用 0 和 1 两个数码来表示的数。它的基数为 2，进位规则是“逢二进一”。

二进制广泛应用于我们生活的方方面面。比如，广泛使用的摩尔斯电码（Morse Code），它由两种基本信号组成：短促的点信号“·”，读“滴”；保持一定时间的长信号“—”，读“嗒”。然后，组成了 26 个字母，从而拼写出相应的单词。

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记忆技巧：

morsecode

我们偶尔会看到的：SOS，即为：

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二进制转十进制 ​

二进制如何表示整数？

  • 计算机数据的存储使用二进制补码形式存储，并且最高位是符号位。

    • 正数：最高位是 0
    • 负数：最高位是 1

  • 规定：

    • 正数：补码与反码、原码一样，称为三码合一

    • 负数：补码与反码、原码不一样：

      • 负数的原码：把十进制转为二进制，然后最高位设置为 1

      • 负数的反码：在原码的基础上，最高位不变，其余位取反（0 变 1,1 变 0）

      • 负数的补码：反码+1

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二进制转十进制：权相加法

针对于 byte 数据举例来说：

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  • 例如：byte 类型（1 个字节，8 位）

    25 ==> 原码 0001 1001 ==> 反码 0001 1001 -->补码 0001 1001

    -25 ==>原码 1001 1001 ==> 反码 1110 0110 ==>补码 1110 0111

java
整数：
正数：25   00000000 00000000 000000000 00011001（原码）
正数：25   00000000 00000000 000000000 00011001（反码）
正数：25   00000000 00000000 000000000 00011001（补码）

负数：-25  10000000 00000000 000000000 00011001（原码）
负数：-25  11111111 11111111 111111111 11100110（反码）
负数：-25  11111111 11111111 111111111 11100111（补码）

为什么要使用原码、反码、补码表示形式呢？

计算机辨别“符号位”显然会让计算机的基础电路设计变得十分复杂！于是人们想出了将符号位也参与运算的方法。我们知道，根据运算法则减去一个正数等于加上一个负数， 即：1-1 = 1 + (-1) = 0 , 所以机器可以只有加法而没有减法，这样计算机运算的设计就更简单了。

image-20220311234841261

一个字节可以存储的整数范围是多少？

java
//1个字节：8位

0000 0001  ~  0111 111 ==> 1~127

1000 0001 ~ 1111 1111 ==> -127 ~ -1

0000 0000 ==>0

1000 0000 ==> -128（特殊规定）=-127-1

十进制转二进制 ​

十进制转二进制：除 2 取余的逆

image-20220312000042595

二进制与八进制、十六进制间的转换 ​

二进制转八进制

image-20220312000233863

二进制转十六进制

image-20220312000251113

八进制、十六进制转二进制

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各进制间的转换 ​

image-20220312000143438

练习：

1.将以下十进制数转换为十六进制和二进制
123  256  87  62


2.将以下十六进制数转换为十进制和二进制
0x123   0x25F  0x38  0x62

开发环境搭建 ​

JDK/JRE/JVM ​

  • JDK(Java Development Kit)：是 Java 程序开发工具包，包含JRE 和开发人员使用的工具。
  • JRE(Java Runtime Environment)：是 Java 程序的运行时环境，包含JVM 和运行时所需要的核心类库。
  • JVM（Java Virtual Machine ，Java 虚拟机）：是一个虚拟的计算机，是 Java 程序的运行环境。JVM 具有指令集并使用不同的存储区域，负责执行指令，管理数据、内存、寄存器。

如下是 Java 8.0 Platform：

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小结：

JDK = JRE + 开发工具集（例如 Javac 编译工具等）

JRE = JVM + Java SE 标准类库

JDK 版本选择 ​

  • 自 Java 8 版本发布以来，其后的每次更新，都会有小伙伴高呼：Java8 YYDS！
  • 论坛的声音：“你发任你发，我用 Java 8！”

数据说话 1：

JRebel 于 2022 年 4 月前后发布了《2022 年 Java 生态系统状况报告》，报告中提到使用 Java11 的占比最多，Java 8 紧随其后，如下图。而此前 2020 年的报告显示，Java8 占比达到了84.48%。

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我的分析：

G1 是最受欢迎的 GC 算法。Java 11 及更高版本的 G1 收集器是默认的 GC，而 Java 8 中并不是。出于对 G1 的喜爱，很多开发者才会选择抛弃 Java 8。

数据说话 2：

此外，某美国软件开发商在对近千名专业的 Java 开发者调研后，发布的《2022 年 Java 开发者生产力报告》称：八年前发布的 Java 8 依然是 Java 中应用最广泛的版本，占比 37%，其次是 Java 11，占比29% 。

高斯林说话：

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Spring 框架说话：

在 Java 17 正式发布之前，Java 开发框架 Spring 率先在官博宣布，Spring Framework 6 和 Spring Boot 3 计划在 2022 年第四季度实现总体可用性的高端基线：

  • Java 17+(来自 Spring Framework 5.3.x 线中的 Java 8-17)

  • Jakarta EE 9+（来自 Spring 框架 5.3.x 线中的 Java EE 7-8）

Spring 官方说明：https://spring.io/blog/2022/01/20/spring-boot-3-0-0-m1-is-now-available

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意味着：springboot3.0 是需要用 java17 和 spring6.0 为基础建设。如果从企业选型最新 springboot3.0 作为架构来说，它搭配 jdk17 肯定是标配了。

JDK 的下载 ​

  • 下载网址（Oracle 公司官网）：https://www.oracle.com/
  • 下载步骤：如图所示，在官网底部选择 Developers 开发者

1572254490435

（1）在 Developers 页面中间的技术分类部分，选择Java，单击进入，如图所示：

image-20211019110551338

（2）这里展示的是最新 Java 版本，例如 Java17。单击Download Java，然后选择具体的版本下载。

image-20211019110843394

（3）选择 Download Java 按钮后

image-20211019111110242

（4）如果想安装 Java8 可以选择如下位置：

image-20211019111150970

（5）选择 Accept License Agreement，

image-20211019111252989

（6）注册或登录后下载：

image-20211019111922387

（7）如果需要安装其它版本，可以选择 Java archive：

image-20220801004606762

接着进行选择下载即可：

image-20220801004648997

JDK 的安装 ​

安装说明：

  • 傻瓜式安装，下一步即可。
  • 建议：安装路径不要有中文或者空格等特殊符号。
  • 本套课程会同时安装 JDK8 和 JDK17，并以 JDK17 为默认版本进行讲解。

安装步骤：

（1）双击jdk-17_windows-x64_bin.exe文件，并单击下一步，如图所示：

image-20220303083718546

（2）修改安装路径，单击更改，如图所示：

image-20220303083759546

（3）将安装路径修改为D:\develop_tools\jdk\jdk-17.0.2\，并单击下一步，如图所示：

image-20220303083845794

（4）稍后几秒，安装完成，如图所示：

image-20220303083905277

image-20220303083931309

配置 path 环境变量 ​

理解 path 环境变量 ​

什么是 path 环境变量？

答：window 操作系统执行命令时，所要搜寻的路径。

为什么配置 path？

答：希望在命令行使用 javac.exe 等工具时，任意目录下都可以找到这个工具所在的目录。

以 JDK 为例演示

我们在C:\Users\songhk目录下使用 javac 命令，结果如下：

image-20220310223852720

我们在 JDK 的安装目录的 bin 目录下使用 javac 命令，结果如下：

image-20220607113708022

我们不可能每次使用 java.exe，javac.exe 等工具的时候都进入到 JDK 的安装目录下，太麻烦了。这时就需要配置 path 环境变量。

JDK8 配置方案 1：只配置 path ​

JDK8 配置步骤：

（1）打开桌面上的计算机，进入后在左侧找到此电脑，单击鼠标右键，选择属性，如图所示：

image-20220310224844837

（2）选择高级系统设置，如图所示：

image-20220310224912273

（3）在高级选项卡，单击环境变量，如图所示：

image-20220310224952745

（4）在系统变量中，选中Path 环境变量，双击或者点击编辑 ,如图所示：

image-20220310225023208

（5）点击新建，填入D:\develop_tools\jdk\jdk1.8.0_271\bin ，并将此值上移到变量列表的首位。如图所示：

  • 编辑模式 1：

    image-20220607114102135

  • 编辑模式 2：（注意，结尾需要有英文模式下的分号;）

    image-20220929104547925

（6）环境变量配置完成，重新打开DOS 命令行，在任意目录下输入javac 或java命令或java -version，运行成功。

image-20220607114432286image-20220607114517652

JDK8 配置方案 2：配置 JAVA_HOME+path（推荐）@ ​

JDK8 配置步骤：

（1）打开桌面上的计算机，进入后在左侧找到计算机，单击鼠标右键，选择属性，如图所示：

image-20220310224844837

（2）选择高级系统设置，如图所示：

image-20220310224912273

（3）在高级选项卡，单击环境变量，如图所示：

image-20220310224952745

以下步骤不同于方案 1：

（4）在系统变量中，单击新建 ，创建新的环境变量，如图所示：

image-20220310225245208

（5）变量名输入JAVA_HOME，变量值输入 D:\develop_tools\jdk\jdk1.8.0_271 ，单击确定，如图所示：

image-20220607114800372

（6）选中Path 环境变量，双击或者点击编辑 ，如图所示：

image-20220310225023208

（7）在变量值的最前面，键入%JAVA_HOME%\bin。如图所示：

image-20220607114953758

注意：强烈建议将%JAVA_HOME%\bin 声明在 path 环境变量中所有变量的最前面！

（8）环境变量配置完成，重启DOS 命令行，在任意目录下输入javac 或java命令或java -version，运行成功。

image-20220607114432286image-20220607114517652

我想说：初学时不建议配置 classpath

有的书籍、论坛、视频上还提到配置 classpath，用于指名 class 文件识别的路径。其实是没必要的，反而建议大家如果配置了 classpath 环境变量，要删除。对于初学者，反而不友好。

小结如下：

image-20220607115255562

JDK17 配置方案：自动配置 ​

不管大家有没有提前安装 JDK8 或其它版本 JDK，在我们安装完 JDK17 之后，理应按 JDK8 的方式配置 path 环境变量。但是，我们发现在安装完 JDK17 以后，配置环境变量之前，执行 CMD 指令：

image-20220607115700870

竟然成功了！而且是 17.0.2 版本。因为 JDK17 在安装之后，自动进行了环境变量的配置。如下：

image-20220607115840388

其实这里配置的位置中不包含所有的 java 命令工具，存放在此处 java 工具的是阉割版。

image-20251123224845656

思考：如果你仍然希望在 JDK8 下开发 Java 程序？如何做呢？

Java 核心机制：JVM ​

Java 语言的优缺点 ​

Java 确实是从 C 语言和 C++语言继承了许多成份，甚至可以将 Java 看成是类 C 语言发展和衍生的产物。“青出于蓝，而胜于蓝”。

优点 ​

  • 跨平台性：

    • 这是Java 的核心优势。Java 在最初设计时就很注重移植和跨平台性。比如：Java 的 int 永远都是 32 位。不像 C++可能是 16，32，可能是根据编译器厂商规定的变化。

      • 通过 Java 语言编写的应用程序在不同的系统平台上都可以运行。“Write once , Run Anywhere”。

    • 原理：JVM，只要在需要运行 java 应用程序的操作系统上，先安装一个 Java 虚拟机 (JVM ，Java Virtual Machine) 即可。由 JVM 来负责 Java 程序在该系统中的运行。

      image-20251124224447089image-20211217111217831

  • 面向对象性：

    • 面向对象是一种程序设计技术，非常适合大型软件的设计和开发。面向对象编程支持封装、继承、多态等特性，让程序更好达到高内聚，低耦合的标准。
    • 由于 C++为了照顾大量 C 语言使用者而兼容了 C，使得自身仅仅成为了带类的 C 语言，多少影响了其面向对象的彻底性！Java 则是完全面向对象的语言。

  • 健壮性：吸收了 C/C++语言的优点，但去掉了其影响程序健壮性的部分（如指针、内存的申请与释放等），提供了一个相对安全的内存管理和访问机制。

  • 安全性高：

    Java 适合于网络/分布式环境，需要提供一个安全机制以防恶意代码的攻击。为了达到这个目标，在安全性方面 Java 投入了很大的精力，使 Java 可以很容易构建防病毒，防篡改的系统。如：安全防范机制（类 ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查。

  • 简单性：

    Java 就是 C++语法的简化版，我们也可以将 Java 称之为“C++--”。比如：头文件，指针运算，结构，联合，操作符重载，虚基类等。

  • 高性能：

    • Java 最初发展阶段，总是被人诟病“性能低”；客观上，高级语言运行效率总是低于低级语言的，这个无法避免。Java 语言本身发展中通过虚拟机的优化提升了几十倍运行效率。比如，通过JIT（JUST IN TIME，即时编译技术） 提高运行效率。 将一些“热点字节码”编译成本地机器码，并将结果缓存起来，在需要的时候重新调用。这样的话，使 Java 程序的执行效率大大提高，某些代码直接达到 C++的效率。

    • 因此，Java 低性能的短腿，已经被完全解决了。业界发展上，我们也看到很多 C++应用转到 Java 开发，很多 C++程序员转型为 Java 程序员。

缺点 ​
  • 语法过于复杂、严谨：对程序员的约束比较多，与 python、php 等相比入门较难。但是一旦学会了，就业岗位需求量大，而且薪资待遇节节攀升。
  • 开发维护成本高：一般适用于大型网站开发，整个架构会比较重，对于初创公司开发和维护人员的成本比较高（即薪资高），选择用 Java 语言开发网站或应用系统的需要一定的经济实力。
  • 不适用于所有领域：在某些领域其他语言有更出色的表现，比如，Objective C、Swift 在 iOS 设备上就有着无可取代的地位。浏览器中的处理几乎完全由 JavaScript 掌控。Windows 程序通常都用 C++或 C#编写。Java 在服务器端编程和跨平台客户端应用领域则很有优势。

JVM 功能说明 ​

JVM（Java Virtual Machine ，Java 虚拟机）：是一个虚拟的计算机，是Java 程序的运行环境。JVM 具有指令集并使用不同的存储区域，负责执行指令，管理数据、内存、寄存器。

image-20220310165805739
功能 1：实现 Java 程序的跨平台性 ​

实现跨平台性：我们编写的 Java 代码，都运行在JVM 之上。正是因为有了 JVM，才使得 Java 程序具备了跨平台性。

image-20220513191856727

使用 JVM 前后对比：

image-20220514151716805

功能 2：自动内存管理(内存分配、内存回收) ​
  • Java 程序在运行过程中，涉及到运算的数据的分配、存储等都由 JVM 来完成
  • Java 消除了程序员回收无用内存空间的职责。提供了一种系统级线程跟踪存储空间的分配情况，在内存空间达到相应阈值时，检查并释放可被释放的存储器空间。
  • GC 的自动回收，提高了内存空间的利用效率，也提高了编程人员的效率，很大程度上减少了因为没有释放空间而导致的内存泄漏。

面试题：

Java 程序还会出现内存溢出和内存泄漏问题吗？ Yes!

HelloWorld ​

JDK 安装完毕，我们就可以开发第一个 Java 程序了，习惯性的称为：HelloWorld。

Java 程序开发三步骤：编写、编译、运行。

  • 将 Java 代码编写到扩展名为 .java 的源文件中
  • 通过 javac.exe 命令对该 java 文件进行编译，生成一个或多个字节码文件
  • 通过 java.exe 命令对生成的 class 文件进行运行

image-20220310230210728

步骤 1：编写 ​

编写代码步骤：

（1）新建.java文件：在D:\JavaSE\chapter01 目录下新建文本文件，完整的文件名修改为HelloWorld.java，其中文件名为HelloWorld，后缀名必须为.java。

image-20220801010222222

（2）打开文件：用记事本或 editplus 等文本编辑器打开（虽然记事本也可以，但是没有关键字颜色标识，不利于初学者学习）

（3）编写代码：在文件中输入如下代码，并且保存：

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

Java 程序结构和格式：

  • Java 程序的结构：

    java
    类 {
    方法 {
        语句;
    }
}
    • 每一级缩进一个 Tab 键
    • {}的左半部分在行尾，右半部分单独一行，与和它成对的"{"的行首对齐

  • Java 程序的入口：main方法

    java
    public static void main(String[] args){

}

  • 两种常见的输出语句：

    • println()：换行输出语句，输出内容，完毕后进行换行。

      • 注意：括号内可以什么都不写，只做换行处理
      java
      System.out.println(输出内容);

    • print()：直接输出语句，输出内容，完毕后不做任何处理。

      • 注意：括号内什么都不写的话，编译报错
      java
      System.out.print(输出内容);

友情提示：

  1. 每个字母和符号必须与示例代码一模一样，包括大小写在内。

  2. 显示文件扩展名：

    image-20220310230618659

    或

    image-20220521173215013

第一个HelloWord 源程序就编写完成了，但是这个文件是程序员编写的，JVM 是看不懂的，也就不能运行，因此我们必须将编写好的Java源文件 编译成 JVM 可以看懂的字节码文件 ，也就是.class文件。

步骤 2：编译 ​

命令工具：javac

思路：在 DOS 命令行中，进入D:\JavaSE\chapter01目录，使用javac 命令进行编译。

命令格式：

sh
javac Java源文件名.java

编译步骤：

1、使用文件资源管理器打开D:\JavaSE\chapter01目录，然后在地址栏输入 cmd。

image-20251124215522130

2、使用javac 命令编译 HelloWorld.java 文件。

sh
javac HelloWorld.java

image-20251124215453026

3、编译成功后，命令行没有任何提示。打开D:\JavaSE\chapter01目录，发现产生了一个新的文件 HelloChina.class，该文件就是编译后的文件，是 Java 的可运行文件，称为字节码文件，有了字节码文件，就可以运行程序了。

步骤 3：运行 ​

命令工具：java

思路：在 DOS 命令行中，在字节码文件目录下，使用java 命令进行运行。

命令格式：

java
java 主类名字

  • 主类：是指包含 main 方法的类，main 方法是 Java 程序的入口：

    java
    public static void main(String[] args){

}

示例：使用java 命令运行编译后的字节码文件的主类

java HelloChina

image-20251124215949608

错误演示：主类名后不能跟 .class 后缀

java HelloChina.class

常见错误 ​

拼写问题 ​

  • **单词拼写问题**
    text
    正确：class		     错误：Class
正确：String            错误：string
正确：System            错误：system
正确：main		         错误：mian

  • Java 语言是一门严格区分大小写的语言

  • **标点符号使用问题**
    • 不能用中文符号，英文半角的标点符号（正确）
    • 括号问题，成对出现

编译、运行路径问题 ​

  • 找不到文件：

    • 源文件名不存在或者写错
    • 当前路径错误
    • 后缀名隐藏问题
    image-20220310231657692

  • 找不到或无法加载主类：

    • 类文件名写错，尤其文件名与类名不一致时，要小心
    • 类文件不在当前路径下，或者不在 classpath 指定路径下
    image-20220310231717893

语法问题 ​

  • 声明为 public 的类应与文件名一致，否知编译失败

    image-20220310231746581

  • 编译失败，注意错误出现的行数，再到源代码中指定位置改错

    image-20220310231815405

字符编码问题 ​

问题：字符编码不一致

当 cmd 命令行窗口的字符编码与.java 源文件的字符编码不一致，如何解决？

1557881223916

解决：

  • 方案一：修改源文件的字符编码

    在 Notepad++等编辑器中，修改源文件的字符编码：

    image-20251124221803696

    在 EditPlus 中可以将 Java 源文件另存为 ANSI 编码方式（中文操作系统下即为 GBK 字符集）

    image-20251124221909180

  • 方案二：使用 javac 命令时指定源文件字符编码

    sh
    javac -encoding utf-8 Review01.java

编写建议 ​

  • 注意缩进

    • 一定要有缩进。缩进就像人得体的衣着一样！

    • 只要遇到{}就缩进，缩进的快捷键tab键。

  • 必要的空格

  • 变量类型、变量、赋值符号、变量值之间填充相应空格，更美观。比如： int num = 10;

源文件名与类名 ​

（1）源文件名是否必须与类名一致？public 呢？

  • 如果这个类不是 public，那么源文件名可以和类名不一致。但是不便于代码维护。
  • 如果这个类是 public，那么要求源文件名必须与类名一致。否则编译报错。
  • 我们建议大家，不管是否是 public，都与源文件名保持一致，而且一个源文件尽量只写一个类，目的是为了好维护。

（2）一个源文件中是否可以有多个类？public 呢？

  • 一个源文件中可以有多个类，编译后会生成多个.class 字节码文件。
  • 但是一个源文件只能有一个 public 的类。

章节案例 ​

案例 1：个人信息输出

image-20220315221336038

java
class Exercise1{
	public static void main(String[] args){
		System.out.println("姓名：康师傅");
		System.out.println();//换行操作
		System.out.println("性别：男");
		System.out.println("家庭住址：北京程序员聚集地：回龙观");
	}
}

案例 2：输出：心形

结合\n(换行)，\t(制表符)，空格等在控制台打印出如下图所示的效果。

image-20220309004152219

方式一：

java
//方式一：
class Exercise2{
	public static void main(String[] args){
		System.out.print("\t");
		System.out.print("*");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");

		System.out.println("*");


		System.out.print("*");
		System.out.print("\t");
		//System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("I love java");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.println("*");


		System.out.print("\t");
		System.out.print("*");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");

		System.out.println("*");


		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("*");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");

		System.out.println("*");


		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("*");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");

		System.out.println("*");


		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("*");
		System.out.print("\t");

		System.out.println("*");


		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("\t");
		System.out.print("    ");
		System.out.print("*");

	}

}

方式二：

java
class Exercise3{
	public static void main(String[] args){

		System.out.print("\t"+"*"+"\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t"+"*"+"\t"+"\n");
		System.out.print("*"+"\t\t"+"*"+"\t\t\t\t"+"I love Java"+"\t\t\t\t"+"*"+"\t\t\t"+"*"+"\n");
		System.out.print("\t"+"*"+"\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t"+"*"+"\t"+"\n");
		System.out.print("\t\t"+"*"+"\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t"+"*"+"\t\t"+"\n");
		System.out.print("\t\t\t"+"*"+"\t\t\t\t\t\t\t\t"+"*"+"\t"+"\n");
		System.out.print("\t\t\t\t"+"*"+"\t\t\t\t\t\t"+"*"+""+"\t"+"\n");
		System.out.print("\t\t\t\t\t"+"*"+"\t\t\t\t"+"*"+""+"\t\t"+"\n");
		System.out.print("\t\t\t\t\t\t"+"*"+"\t\t"+"*"+""+"\t\t"+"\n");
		System.out.print("\t\t\t\t\t\t\t"+"*"+"\n");


	}

}