第3章　Android开发基础知识

学习指引

由于Android是采用Java语言进行开发的，因此读者必须对Java语法有一定的了解。本章正是对后期Android开发进行了一个铺垫。

重点导读

·了解基本数据类型。

·掌握数值运算和类型转换。

·熟悉流程控制。

·掌握while循环、do while循环和for循环。

·熟悉数组的创建。

3.1　基本数据类型

任何一门编程语言都有自己的基本数据类型，Java也不例外。本节将梳理Java中的基本数据类型。

3.1.1　字面值

在了解Java基本数据类型前，先了解几个计算机中的存储单位，如bit、Byte、KB、MB和GB等。

• 　bit：一个二进制位。
• 　Byte：8个二进制位为一个字节。

1KB=1024字节

1MB=1024KB

1GB=1024 MB

以上这些是计算机中的基本单位及换算关系，需要读者进行熟记。

Java中有以下8种基本数据类型。

①　byte：字节型，Java中最小的数据类型，在内存中占8位（bit），即1字节，取值范围为-128～127（-2⁷～2⁷-1）之间，默认值为0。

②　short：短整型，在内存中占16位，即两字节，取值范围为-32768～32767（-2¹⁵～2¹⁵-1）之间，默认值为0。

③　int：整型，用于存储整数，在内存中占32位，即4字节。取值范围为-2147483 648～2147483647 （-2³¹～2³¹-1）之间，默认值为0。

④　long：长整型，在内存中占64位，即8字节，取值范围-2⁶³～2⁶³-1之间，默认值为0。

⑤　float：浮点型，在内存中占32位，即4字节，用于存储带小数点的数字（与double的区别在于，float类型有效小数只有6～7位），默认值为0.0f。

⑥　double：双精度浮点型，在内存中占64位，即8字节，用于存储带小数点的数字，默认值为0.0d。

⑦　char：字符型，在内存中占16位，即两字节，用于存储单个字符，取值范围为0～65 535，默认值为空。

⑧　boolean：布尔类型，在内存中占1位，用于判断真或假。

3.1.2　取值范围查看

本小节通过一个小的实例，演示Java中几种整数类型的取值范围。新建工程，工程命名为app3后，具体操作步骤如下。

步骤1　打开新建工程，将左侧资源视图切换至res目录下的layout目录，如图3-1所示。

步骤2　双击activity_main.XML布局文件，将代码视图切换至设计视图。在设计视图中有两个界面，左侧为效果展示界面，右侧为界面布局，如图3-2所示。

步骤3　对界面进行简单布局，默认布局中会有一个文本框组件，拖动该文本框组件至合适的位置，再添加两个文本框控件，如图3-3所示。

步骤4　可以发现新添加的控件与系统创建控件不同，系统创建控件四周有波浪线，这个是布局约束。选中其中一个控件，其四周会出现空心圆圈，用鼠标选中一个圆圈，拖动至父布局边缘便可以形成约束，如图3-4所示。

步骤5　选中某个控件后右侧会显示出该控件的属性，如图3-5所示。

步骤6　修改3个控件的约束，修改layout_width属性为match_const，如图3-6所示。

步骤7　添加按钮控件，拖动至合适位置进行约束，如图3-7所示。

步骤8　修改按钮控件的onClick属性为doClick、修改text属性为“按钮”，如图3-8所示。

步骤9　切换至MainActivity.java文件，修改其中的代码。具体代码如下：

步骤10　上述程序运行后单击按钮，查看运行结果如图3-9所示。

3.1.3　自由落体计算

本小节通过一个实例，演示浮点数在程序中的运算。要求创建一个模块，在界面中放置一个文本框控件用于显示结果，放置一个编辑框控件用于获取用户输入的数值，以及一个按钮控件用于执行运算，具体操作步骤如下。

步骤1　新建一个模块，单击File→New→New Module可以创建一个新的模块，如图3-10所示。

步骤2　在打开的对话框中选择Phone & Tablet Module选项，如图3-11所示，选择完成后单击Next按钮。

步骤3　在打开的对话框中输入新模块的名称为free fall，选择开发SDK版本，如图3-12所示，设置完成后单击Next按钮。

步骤4　在打开的对话框中选择Empty Activity，即一个空的活动模板，如图3-13所示，选择完成后单击Next按钮。

步骤5　在打开的对话框中设置活动名称及布局名称，保持默认值，单击Finish按钮，如图3-14所示。

步骤6　切换到新创建的模块中，设置布局，如图3-15所示。

步骤7　修改按钮的onClick属性及text属性，如图3-16所示。

步骤8　切换到MainActivity.java文件中，修改主活动中的代码如下：

提示：自由落体公式为h=gt²/2，其中h为物体下落距离；g为重力加速度；t为时间。

步骤9　在编辑框中输入时间，如“20”，单击“计算结果”按钮，查看运行结果，如图3-17所示。

3.1.4　字面值与前后缀

1. 字面值

在Java源代码中，字面值用于表示固定的值。数值型的字面值是最常见的，字符串字面值也可以算是一种，当然还可以把特殊的null当做字面值。字面值大体上可以分为整型字面值、浮点字面值、字符和字符串字面值及特殊字面值。这里重点介绍整形字面值和浮点字面值。

1）整型字面值

从形式上看，整数的字面值可归类为整型字面值。一般情况下，字面值为int类型，但是int字面值可以赋值给byte、short、char、long、int，只要字面值在目标范围以内，Java会自动完成转换；如果试图将超出范围的字面值赋给某一类型（比如把128赋给byte类型），编译时会通不过。下面给出一些实例。

2）浮点字面值

浮点字面值可以理解为小数，默认情况下浮点数采用double类型字面值；另外，浮点字面值支持科学记数法表示。下面给出一些实例。

2. 前后缀

1）前缀

Java中为了区分不同进制数，预留了前缀。通过前缀可以告知编译器数据是什么进制及类型。

常用前缀举例如下。

（1）0x：十六进制表示法。

0x123456789abcdef：十六进制数。

（2）0：八进制表示法。

（3）\u：char类型十六进制表示法。

2）后缀

为了强调数据类型，Java中还提供了后缀。使用后缀可以告知编译器数据的类型。

常用的几种后缀如下。

• 　L：代表long数据类型。
• 　F：代表float数据类型。
• 　D：代表double数据类型。

例如：

3.2　数据运算

数据运算是对数据进行处理的基础，需要遵循某种运算规则，其包括算数运算、逻辑运算及关系运算规则。

3.2.1　数据运算规则

1. 常用运算举例

Java基本数据类型的数据运算中，运算结果与参与运算的数据类型中精度最高的保持一致。例如：

• 　3/2，整数3除以整数2的运算结果1还是整数类型。
• 　3D/2，运算结果是double 1.5。
• 　1/2/4D，运算结果是double 0。运算时从左向右，其运算结果是0，因为1/2的结果是整数0，如果想要得到正确结果，需要将首次运算1/2的其中一项转换成浮点型。

Byte、short、char 3种整数类型运算时，会先自动转换为int类型。

2. 整数运算中的溢出

int、long有溢出，而byte、short没有，因为byte、short类型数据在运算时要先转换成int类型。

3. 浮点数运算不精确

以上这点需要了解，遇到需要精度较高的情况时要避免运算不精确。

4. 浮点数的特殊值

• 　Infinity：无穷大。

• 　NaN：Not a Number，不是一个数字。

3.2.2　鹊桥会

本小节通过“鹊桥会”一个经典实例，演示基本数据类型在实际中的应用。

已知牛郎星距离织女星约16.4光年，光速为299 792 458m/s，一只喜鹊身长0.46m，要求计算牛郎与织女相会需要多少只喜鹊。

创建新的模块，在模块中设置一个文本框控件和一个按钮控件，通过计算输出结果，具体操作步骤如下。

步骤1　新建模块并设置模块名称为bridge，界面布局如图3-18所示。

步骤2　修改主活动中的代码。具体代码如下：

步骤3　上述程序运行后单击“计算”按钮，查看运行结果，如图3-19所示。这里运算出来的喜鹊数量是浮点数，但每只喜鹊是一个独立整体，因此喜鹊数量不可能存在浮点数，这个留在下一节讲解。

3.2.3　类型转换与运算符

在数据运算中，两个类型不匹配的数据运算过程中会涉及类型转换（其又分为自动类型转换与强制类型转换两种），而在运算过程中自然还需要各种运算符。下面对类型转换和运算符分别进行讲解。

1. 类型转换

1）自动转换

从低精度转换为高精度或数据类型从小转换到大都可以自动转换。例如，byte→short→int→long→float→double这些类型都可以自动转换。

2）强制转换

高精度转换为低精度可以强制转换。例如：

浮点数转换为整数，舍弃小数。例如，上一节中的喜鹊数量要得到一个整数便需要强制转换（喜鹊数量强制转换为long类型可避免数据不准确），修改代码为long n=long(d/0.46+0.9);。注意后面的运算要括起来，否则可能导致只对前面的数据进行强制转换。

2. 运算符

Java中的常用运算符见表3-1。

赋值运算符“=”可以与其他运算符结合使用。例如：

• 　+=（加等于），表示将结果计算完成后再赋值。
• 　*=（乘等于），表示先进行相乘运算，再进行赋值。

3.2.4　是否为闰年

经典案例“闰年判断”会涉及大量的运算，本小节通过该案例熟悉运算符的操作。闰年的判断条件是能被4整除但不能被100整除，或者是能被400整除。

创建一个新模块，在模块中放置一个编辑框控件用于获取用户输入信息，再放置一个按钮控件，以实现输入年份后单击该按钮便提示该年份是否为闰年，具体操作步骤如下。

步骤1　新建模块并命名为leap year，界面布局如图3-20所示。

步骤2　修改编辑框控件的hint属性，给出用户提示信息，如“请输入年份”，如图3-21所示。

步骤3　修改按钮的onClick属性和text属性，如图3-22所示。

步骤4　修改主活动中的代码。具体代码如下：

步骤5　运行上述程序后输入相应的年份进行测试，查看运行结果，如图3-23所示。

提示：修改上述步骤4闰年判断中的条件语句，使用一条语句完成判断。具体代码如下：

3.2.5　位运算

Java中的位运算是将需要运算的数据类型先转换成二进制，再进行相应的位运算，本质是二进制运算。位运算符包括按位与、按位或、按位异或、取反、左移及右移。

• 　&：按位与运算符，两位同时为1则结果为1。
• 　|：按位或运算符，两位同时为0则结果为0。
• 　^：按位异或运算符，两位相同为0，不同为1，对同一个数字异或两次得到同值。
• 　~：取反运算符，1与0互换。
• 　>>：有符号算数右移运算符，要用原来的符号位填充操作数右移的空位。
• 　>>>：无符号算数右移运算符，高位全部补0。
• 　<<：左移运算符，左移后全部补0（左移不涉及符号位，因此全部补0），不区分逻辑与算数运算。

注意：右移位相当于除以2，左移位相当于乘以2。

本小节通过一个案例熟悉位运算，拆分整数成4个byte类型数据。新建一个模块并依次创建一个编辑框用于用户输入整数数据、一个文本框控件用于显示运算结果及一个按钮控件用于提交运算，具体操作步骤如下。

步骤1　新建模块并命名为split，界面布局如图3-24所示。

步骤2　修改按钮的onClick属性和text属性，如图3-25所示。

步骤3　修改主活动中的代码。具体代码如下：

步骤4　运行上述程序，查看运行结果，如图3-26所示。

3.3　流程控制

程序的执行顺序是依次往下的，但是通过流程控制可以改变程序的运行顺序。由于有了流程控制，程序运行才变得多变，进而解决更加复杂的问题。

3.3.1　简单流程控制

简单判断语句分为if、if…else、if…else if…else及它们之间的嵌套。

（1）生活中经常需要先做判断，然后才决定是否要做某件事情。例如，如果下雨，则在家打游戏。对于这种需要先判断条件，条件满足后才执行的情况，就可以使用if条件判断语句实现。

语法格式：

其执行流程示意图，如图3-27所示。

（2）if…else语句的操作比if语句多了一步，当条件成立时，则执行if部分的代码块；如果条件不成立，则执行else部分的代码块。例如，如果下雨，则在家打游戏；否则，出去逛街。

语法格式：

其执行流程示意图，如图3-28所示。

（3）多重if语句——if…else if…else语句在条件1不满足的情况下，会进行条件2的判断；当前面的条件均不成立时，才会执行else内的代码块。例如，如果阴天，则写作业；如果下雨，则在家打游戏；否则，去逛街。

语法格式：

其执行流程示意图，如图3-29所示。

（4）嵌套if语句只有当外层if的条件成立时，才会判断内层if的条件。例如，某活动计划的安排：如果今天是工作日，则去上班；如果今天是周末，且天气晴朗就进行户外活动，否则在室内活动。

语法格式：

其执行流程示意图，如图3-30所示。

3.3.2　个人所得税

通过用户输入工资，判断个人应交税费，这个项目可以很好地利用简单流程控制来实现。个人所得税参考表3-2，其仅用于学术研究，内容不作为实际参考。

新建一个模块，在模块中放置一个编辑框控件、一个文本框控件和一个按钮控件，具体操作步骤如下：

步骤1　新建模块命名为revenue，布局控件如图3-31所示，并修改按钮属性。

步骤2　定义两个变量，r为税率，k为速算扣除数。具体代码如下：

步骤3　工资低于3500元，返回0，因为没有达到扣税标准。具体代码如下：

步骤4　工资高于3500元，扣除不纳税部分3500元后，计算税率（计算公式为应纳税部分×税率-速算扣除数）。具体代码如下：

步骤5　修改主活动中的代码。具体代码如下：

步骤6　运行上述程序后，输入工资，查看运行结果，如图3-32所示。

3.3.3　switch case

switch case语句是多路选择语句，它可以与if…else if相互转换，但是如果判断条件比较多时，switch case语句效率要高一些。

语法格式：

switch语句由一个控制表达式和多个case条件组成，switch控制表达式支持的类型有byte、short、char、int、enum（Java 5）和string（Java 7）。switch语句中有一个default关键字，在当前switch找不到匹配的case条件时执行其语句，default并不是必需的。

一旦case条件匹配，就会顺序执行后面的程序代码，而不管后面的case条件是否匹配，直到遇到break。break在switch语句中用于结束当前流程，以下程序中存在一个忘记编写break的“陷阱”。

上述程序运行结束后，结果为a=3。虽然i=1进入了第一个case，但是由于没有break，因此一直顺序执行到case 3将a重新赋值为3。可见，在使用switch语句时一定不能忘记添加break。

3.3.4　最大天数

本小节通过“最大天数”项目熟悉switch case语句的使用，该项目实现由用户输入一个某年某月，得出该月的天数。

创建新的模块，设置两个编辑框控件、一个文本框控件和一个按钮控件，具体操作步骤如下。

步骤1　新建模块并命名为MAXday，界面布局如图3-33所示。

步骤2　创建函数runNian()用于判断是否为闰年，该函数返回值为布尔类型。

步骤3　修改主活动中的代码。具体代码如下：

步骤4　运行上述程序，输入年份与月份，查看运行结果，如图3-34所示。

3.4　循环

在不少实际问题中有许多具有规律性的重复操作，因此在程序中就需要重复执行某些语句。一组被重复执行的语句称为循环体。能否继续重复，由循环的终止条件决定。

3.4.1　while循环

While循环是Java中的一种基本循环模式。当满足条件时，开始进入while循环；进入循环后，当条件不满足时，跳出循环。

语法格式：

下面通过一个实例——求n的阶乘，演示如何使用while循环。创建新模块并设置一个编辑框用于输入n的值、一个文本框用于显示计算结果和一个按钮用于提交信息，具体操作步骤如下。

步骤1　新建模块并命名为factorial，界面布局如图3-35所示。

步骤2　修改主活动中的代码。具体代码如下：

步骤3　运行上述程序，输入相应数据并单击“提交”按钮，运行结果如图3-36所示。

3.4.2　do while循环

do while循环与while循环类似，唯一的不同在于：do while循环至少需要执行一次，而while循环则不一定。

语法格式：

下面通过一个实例——计算π的值，演示如何使用do while循环。计算π的公式如下：

π/4=1/1-1/3+1/5-1/7+1/9…

创建一个模块并命名为pai，设置一个编辑框控件用于输入结束数据，再设置一个文本框控件和一个按钮控件，以实现单击按钮便将计算结果显示在文本框控件内。主活动代码如下：

运行上述程序，输入一个数值，其范围越大则π值越精确，查看运行结果，如图3-37所示。

3.4.3　for循环

for循环是一种更加接近人类语言的循环模式，它用了3个表达式，而且每个表达式都可以省略。

语法格式：

下面通过一个实例——判断一个数是不是水仙花数，演示如何使用for循环。水仙花数也被称为超完全数字不变数、自恋数、自幂数、阿姆斯壮数或阿姆斯特朗数，其是指一个3位数每位数字的3次幂之和等于它本身（例如：1³+5³+3³=153）。

创建一个模块并命名为narcissistic，设置一个编辑框控件用于接收用户输入的数值、一个文本框控件用于输出结果和一个按钮控件用于开始程序运算。拆出一个整数（如736）的个位、十位、百位等的具体方法如下：

主活动中的具体的实现代码如下：

运行上述程序，输入999，计算该3位数范围内的所有水仙花数，运行结果如图3-38所示。本实例使用了Math.pow()方法，该方法是Java类库自带方法，读者只要会用即可。

3.4.4　循环嵌套

循环嵌套是程序中常用的一种方法。在一个循环体内部还包含另一个或多个循环语句，这样的循环被称为循环嵌套。下面通过一个实例，演示循环嵌套。“百钱买百鸡”实例——小鸡1元/只，母鸡3元/只，公鸡5元/只，要求用100元购买100只鸡有多少种组合方式。

新建一个模块并命名为chicken，在界面中设置一个文本框控件用于显示结果、一个按钮控件用于开始计算。核心代码如下：

完整代码可参考第3章的chicken模块，运行结果如图3-39所示。

3.5　数组

数组用于存储具有统一类型的一组数据，一旦数组的长度确定，将不能改变。数组是一个复合型数据类型，其在实际编程中会被大量使用。

3.5.1　数组的创建

数组的创建可以分为3种情况：第一种是使用new关键字创建；第二种是直接给定一个数组；第三种是通过new关键字创建一个给定元素的数组。

第一种：int[]a=new int[5];，新建一个int类型的数组，数组长度为6，数组创建出来后使用0填充其各元素。

第二种：int[]a={24,12,58,77,2,18};，创建一个int类型的数组，其包括{}中的6个元素，数组的长度为6。

第三种：int[]a=new int[]{12,35,55};，创建一个int类型的数组，其包括3个元素，数组的长度为3。

数组的内部可以存储基本数据类型的数据。例如：

• 　0，12，3——整数数据类型。
• 　3.14，0.123——浮点数数据类型。
• 　false，true3——布尔数据类型。
• 　数组在创建后，不同数据类型会有不同的初始值。具体如下：
• 　int类型定义的数组，其初始化默认值为0。
• 　String类型定义的数组，其默认值为null。
• 　char类型定义的数组，其默认值为0对应的字符。
• 　double类型定义的数组，其默认值为0.0。
• 　float类型定义的数组，其默认值为0.0。
• 　boolen类型定义的数组，其默认为false。

3.5.2　数组的使用

创建完数组便可以使用数组了。数组的存取都是通过数组下标来实现的，需要注意的是，Java中的数组下标是从0开始的。

给数组中某个位置的元素赋值，例如：

将数组中某个位置的元素赋值给一个变量，例如：

使用数组需要注意的是，数组越界的问题，数组越界会导致程序出错。数组有一个长度属性length，在数组存取时可以先通过length属性获取数组长度，再对数组进行操作。例如，遍历数组中的所有元素，具体代码如下：

3.5.3　双色球

本小节通过“双色球”实例熟悉数组的存取。新建一个模块并命名为Double Ball，该项目中需要创建5个数组：创建一个数组用于存放红色球编号，同时创建一个等长的boolean型数组用于判断红色球的选取状态，再创建一个数组用于存放蓝色球编号，同时创建一个等长的boolean型数组用于判断蓝色球的选取状态，最后创建一个数组用于存放取出的球。这里选用的是“33+1”双色球。

完整代码可参阅第3章的Double Ball模块，其中核心代码如下：

运行上述程序，单击“机选（6+1）”按钮，查看运行结果，如图3-40所示。

3.5.4　排序

在实际开发中排序算法的使用非常频繁，了解排序算法对于编程思想的构建是非常有帮助的。本小节将介绍两种基本排序算法——插入排序算法和冒泡排序算法，通过这两种排序算法，读者能够更加深入理解数组的存储及使用。

新建一个模块并命名为sort，设置两个文本框控件，第一个文本框控件用于显示随机生成的数组元素，第二个文本框控件用于显示排序后的数组元素，再设置两个按钮控件，分别进行插入排序和冒泡排序操作。具体代码如下：

运行上述程序，单击相应的排序按钮，查看运行结果，如图3-41所示。

3.5.5　二分查找

通过学习前面的排序算法，相信读者对数组和排序都有了一定的了解。有了排序的基础，读者才能更好地进行本小节的二分查找学习。二分查找也是编程进化中的一种思想。

新建一个模块并命名为binary search，设置两个文本框控件，一个用于显示随机生成的数组，一个用于显示找到元素的下标位置，再设置一个编辑框控件用于获取用户输入的整数，最后设置两个按钮控件，一个用于随机生成数组，一个用于开始查找。具体代码如下：

运行上述程序，单击“生成”按钮。随机生成数组，然后输入需要查找的元素，单击“查找”按钮，运行结果如图3-42所示。

3.6　就业面试技巧与解析

本章主要讲解了Java开发基础，由于Android采用Java语言进行开发，因此Java语言掌握得好坏也能从侧面反映出Android开发者的功底。面试中面试官会问及Java基础问题，尤其是各个运算符的优先级、逻辑运算等。

3.6.1　面试技巧与解析（一）

面试官：如果忘记运算符优先级，如何保证程序运算结果的正确性？

应聘者：如果忘记运算符优先级，最简的办法是将长运算拆分成单独运算，再最后组合，当然也可以使用括号将不同的运算括起来以保证运算优先层级清晰。

3.6.2　面试技巧与解析（二）

面试官：while、do while和for 3种不同的循环是否可以混用？在什么情况下使用何种循环？

应聘者：在编程原理上，这3种循环是可以进行相互转换的。while循环一般用于不清楚何时结束的循环，do while循环则用于至少需要执行一次的循环，而for循环是使用较多的循环，它更加符合人类语言规范。