全能編程開發工程師必備技能——Java編程

Java編程語言是一種面向對象的編程語言，最初由Sun Microsystems開發，現在由Oracle公司維護。Java程序可以運行在各種操作系統上，因為Java程序是在Java虛擬機（JVM）上運行的。Java編程語言被廣泛應用於開發企業級應用、移動應用、桌面應用、嵌入式系統等領域。全能編程開發工程師需掌握Java編程技能，實現各種應用的需求。

一、面向對象編程思想

Java編程語言是一種面向對象的編程語言，實現代碼的可重用性、可擴展性和可維護性。Java面向對象編程中的核心概念是類、對象、封裝、繼承、多態性。

類是面向對象編程的基本單位，它是一種數據類型，可以包含屬性和方法。類的實例稱為對象，一個類可以有多個實例。封裝是指將類的屬性和方法進行訪問控制，保證類的內部實現不受外部干擾。繼承是指子類可以繼承父類的屬性和方法，以達到代碼的復用性，同時也可以在基礎的屬性和方法之上擴展自己獨有的屬性和方法。多態性是指在父類定義的方法在子類中可以被不同的實現方式覆蓋。

Java編程語言在實現面向對象編程時，除了基本的面向對象概念之外，還有許多實現技巧，例如介面、抽象類、匿名內部類等等。這些技巧都是為了更好地實現Java程序的可擴展性、可重用性和可維護性。

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public void study() {
        System.out.println("學生" + this.name + "正在學習");
    }
    
    // getters and setters
    public String getName() {
        return this.name;
    }
    
    public int getAge() {
        return this.age;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("張三", 20);
        student.study();    // 輸出：學生張三正在學習
        
        student.setName("李四");
        student.study();    // 輸出：學生李四正在學習
    }
}

二、Java核心庫

Java核心庫，也稱為Java API，是Java標準庫的一部分，包含了大量的工具類、數據結構、演算法等等。全能編程開發工程師必須熟練使用Java核心庫。

Java核心庫中包含了大量的工具類，例如String、StringBuilder、Math、Random、Calendar、Date等等。這些工具類可以方便地完成字元串操作、數學計算、日期處理等等。Java核心庫中還包含了常用的數據結構，例如List、Map、Set等等。這些數據結構可以方便地存儲和操作數據。此外，Java核心庫中還包含了大量的演算法和排序方法。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(3);
        list.add(2);
        System.out.println("排序前：" + list);    // 輸出：排序前：[1, 3, 2]
        
        Collections.sort(list);
        System.out.println("排序後：" + list);    // 輸出：排序後：[1, 2, 3]
    }
}

三、多線程編程

多線程編程是指一個程序可以同時運行多個線程，每個線程可以看作是一個獨立的執行流程。多線程編程可以提高程序的運行效率，同時也可以方便地實現各種需求。全能編程開發工程師必須熟練掌握Java多線程編程技術。

Java多線程編程中的核心概念包括線程、鎖、同步、非同步等等。Java多線程編程需要注意線程安全問題，使用並發包和鎖機制來保證線程安全性。Java多線程編程還需要注意線程的啟動、等待、中斷等機制。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i = 0; i  {
            for (int i = 0; i  {
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                int val = list.get(i);
                list.set(i, val * val * val);
            }
        });
        
        thread1.start();
        thread2.start();
        
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println(list);
    }
}

四、網路編程

網路編程是指通過網路實現程序間通信的編程技術。全能編程開發工程師需要熟練掌握Java網路編程技術，實現客戶端、服務端的聯網通信。

Java網路編程中的核心概念包括Socket、ServerSocket、URI、URL、URLConnection等等。Java網路編程需要注意網路通信協議的選擇、網路傳輸數據的格式轉換、異常處理等問題。

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        while (true) {
            Socket socket = serverSocket.accept();
            ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);
            serverThread.start();
        }
    }
}

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class ServerThread extends Thread {
    private Socket socket;
    
    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    
    public void run() {
        try {
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            PrintStream ps = new PrintStream(socket.getOutputStream());
            
            String line = null;
            while ((line = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("伺服器收到：" + line);
                ps.println("收到！");
                if (line.equals("bye")) {
                    break;
                }
            }
            
            br.close();
            ps.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
        
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        PrintStream ps = new PrintStream(socket.getOutputStream());
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        
        while (true) {
            System.out.print("請輸入：");
            String line = scanner.nextLine();
            ps.println(line);
            if (line.equals("bye")) {
                break;
            }
            String response = br.readLine();
            System.out.println("伺服器回復：" + response);
        }
        
        br.close();
        ps.close();
        socket.close();
    }
}