Java 基础入门（五）：控制台输入输出与方法详解

一、控制台输出

在 Java 中，控制台输出是指将程序运行过程中产生的信息显示在控制台上。

前面的学习中，我们已经多次使用：

System.out.println();

实际上，Java 还提供了其他常见的输出方式。

1.1 常见的输出方法

Java 中常见的控制台输出方法包括：

1.1.1 println()：输出并换行

publicclassOutputDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println("Hello");System.out.println("Java");}}

运行结果：

Hello Java

println()在输出指定内容后，会自动换行。

因此，下一次输出会从新的一行开始。

1.1.2 print()：输出但不换行

publicclassOutputDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.print("Hello ");System.out.print("Java");}}

运行结果：

Hello Java

print()不会自动换行，因此后续内容会继续输出在同一行。

如果希望主动换行，可以使用转义字符\n。

例如：

System.out.print("Hello\nJava");

运行结果：

Hello Java

1.1.3 printf()：格式化输出

printf()允许在字符串中使用格式说明符，按照指定格式输出数据。

例如：

publicclassOutputDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){Stringname="Tom";intage=20;doublescore=95.678;System.out.printf("姓名：%s，年龄：%d，成绩：%.2f%n",name,age,score);}}

运行结果：

姓名：Tom，年龄：20，成绩：95.68

常见的格式说明符：

二、控制台输入

前面编写的程序中，大部分数据都是直接写在代码中的。

例如：

intage=20;

但实际开发中，数据往往需要由用户输入。

为了在 Java 程序中读取控制台输入，可以使用Scanner类。

2.1 Scanner 的基本使用

Scanner位于java.util包中，因此使用之前需要导入：

importjava.util.Scanner;

随后创建Scanner对象：

Scannerscanner=newScanner(System.in);

其中：

• Scanner：Java 提供的输入扫描类。
• scanner：创建的对象名称。
• new Scanner(System.in)：创建一个从标准输入读取数据的 Scanner 对象。
• System.in：Java 的标准输入流，通常对应控制台输入。

现在还没有正式学习类和对象，因此暂时只需要掌握这段代码的基本用法即可。

2.2 输入字符串

使用Scanner输入字符串时，常见的两个方法是：

next()nextLine()

虽然它们都能读取字符串，但读取规则不同。

2.2.1 next()：读取一个单词

next()会读取下一个以空白字符分隔的输入内容。

这里的空白字符通常包括：

• 空格
• 制表符
• 换行符

示例：

importjava.util.Scanner;publicclassInputDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){Scannerscanner=newScanner(System.in);System.out.print("请输入姓名：");Stringname=scanner.next();System.out.println("姓名："+name);}}

假设输入：

Zhang San

程序输出：

姓名：Zhang

这是因为next()遇到空格后，当前内容读取结束。

2.2.2 nextLine()：读取一整行

如果希望读取包含空格的完整内容，可以使用nextLine()。

importjava.util.Scanner;publicclassInputDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){Scannerscanner=newScanner(System.in);System.out.print("请输入姓名：");Stringname=scanner.nextLine();System.out.println("姓名："+name);}}

假设输入：

Zhang San

程序输出：

姓名：Zhang San

nextLine()会读取当前行剩余的内容，直到遇到行结束位置，并且不会将换行符包含在返回的字符串中。

2.2.3 next() 与 nextLine() 的区别

注意：混合使用 nextInt() 与 nextLine() 时，需要特别小心。

例如：

Scannerscanner=newScanner(System.in);System.out.print("请输入年龄：");intage=scanner.nextInt();System.out.print("请输入姓名：");Stringname=scanner.nextLine();

假设用户输入年龄20后按下回车。

此时nextInt()只读取整数，当前行末尾的换行仍然留在输入中。

紧接着执行nextLine()，它会读取当前行剩余的内容，因此可能直接得到一个空字符串。

如果希望接下来输入新的一行，可以先读取掉当前行的剩余内容：

intage=scanner.nextInt();scanner.nextLine();// 消耗当前行剩余内容Stringname=scanner.nextLine();

这是Scanner使用过程中非常常见的易错点。

2.3 输入整数

如果希望用户输入整数，可以使用：

nextInt()

例如：

importjava.util.Scanner;publicclassInputDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){Scannerscanner=newScanner(System.in);System.out.print("请输入年龄：");intage=scanner.nextInt();System.out.println("年龄："+age);}}

示例运行：

请输入年龄：20 年龄：20

需要注意，nextInt()要求下一个输入内容能够按照相应的整数格式解析。

如果输入的是无法解析为整数的内容，例如abc，就可能抛出InputMismatchException。

2.4 输入浮点数

如果希望读取小数，可以根据需要使用：

nextFloat()nextDouble()

例如：

importjava.util.Scanner;publicclassInputDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){Scannerscanner=newScanner(System.in);System.out.print("请输入体重：");doubleweight=scanner.nextDouble();System.out.println("体重："+weight);}}

示例运行：

请输入体重：65.5 体重：65.5

其中：

• nextFloat()：读取float类型的数据。
• nextDouble()：读取double类型的数据。

2.5 Scanner 常用输入方法总结

这些方法的输入格式应当与预期的数据类型一致，否则可能出现输入异常。

2.6 如何处理多组输入？

在算法练习中，经常需要连续读取多个整数，但题目不一定提前告知输入数据的数量。

这时，可以结合while循环和Scanner的hasNextInt()方法实现。

例如：

importjava.util.Scanner;publicclassInputDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){Scannerscanner=newScanner(System.in);while(scanner.hasNextInt()){intnum=scanner.nextInt();System.out.println(num);}}}

运行过程：

程序启动后，等待用户输入整数。

10 // 用户输入 10，按下回车 10 // 程序输出 10 20 // 用户输入 20，按下回车 20 // 程序输出 20 30 // 用户输入 30，按下回车 30 // 程序输出 30

注意：

• hasNextInt()用于判断下一个输入内容能否解析为int，本身不会消耗该整数。
• nextInt()用于实际读取整数。
• 输入三个整数后，程序不会自动结束，而是继续等待后续输入。
• 如果需要主动结束输入，可以向控制台发送文件结束标记（EOF）。Windows 命令行通常使用Ctrl + Z后按回车；Linux、macOS 终端通常使用Ctrl + D。IDEA 中的操作可能因控制台配置而不同。

此外，也可以一次性输入10 20 30，因为nextInt()会按照空白字符分隔读取每个整数。但在学习阶段，逐个输入更有助于理解循环读取的执行过程。

三、方法的概念与使用

在前面的学习中，我们已经能够使用流程控制解决一些问题。

例如，判断某一年是否为闰年：

intyear=2024;if((year%4==0&&year%100!=0)||year%400==0){System.out.println("是闰年");}else{System.out.println("不是闰年");}

如果程序中有多个位置都需要判断闰年，难道每次都需要重新编写这段代码吗？

显然没有必要。

这时，就可以使用方法（Method），将具有特定功能的代码组织起来，方便重复调用。

3.1 方法的概念

方法是 Java 中用于完成特定功能的一段代码。

通过方法，我们可以将复杂的程序拆分为多个功能相对独立的部分。

使用方法具有以下好处：

• 提高代码复用性：相同功能不需要重复编写。
• 提高代码可读性：通过方法名称表达功能。
• 降低维护成本：修改某个功能时，可以集中修改对应方法。
• 便于分解问题：将复杂问题拆分为多个简单任务。

3.2 方法的定义

在当前基础阶段，可以先掌握以下常见写法：

publicstatic返回值类型 方法名(参数列表){// 方法体return返回值;}

其中：

这里的public和static涉及后续的面向对象知识。

现阶段可以先理解为：使用static定义的静态方法，可以在同一个类的静态main方法中直接通过方法名调用。

3.3 方法的定义与调用

以判断闰年为例。

我们可以将判断逻辑封装成一个方法：

publicclassMethodDemo{// 判断一个年份是否为闰年publicstaticbooleanisLeapYear(intyear){return(year%4==0&&year%100!=0)||year%400==0;}publicstaticvoidmain(String[]args){intyear=2024;booleanresult=isLeapYear(year);if(result){System.out.println("是闰年");}else{System.out.println("不是闰年");}}}

运行结果：

是闰年

3.4 方法的返回值

方法可以有返回值，也可以没有返回值。

3.4.1 有返回值的方法

例如，计算两个整数之和：

publicstaticintadd(inta,intb){returna+b;}

调用：

intresult=add(10,20);System.out.println(result);// 30

这里的int表示方法返回一个整数结果。

return a + b;会将计算结果返回给调用方，并结束当前方法。

3.4.2 没有返回值的方法

如果方法只负责输出信息，不需要向调用者返回结果，可以使用void。

例如：

publicstaticvoidhello(){System.out.println("Hello Java");}

调用：

hello();

运行结果：

Hello Java

注意：

• 有返回值的方法，需要保证正常完成的执行路径符合返回值要求。
• void方法不返回结果，但可以使用单独的return;提前结束方法。
• 方法的返回类型需要与实际返回的表达式在 Java 类型规则下兼容。

3.5 方法的参数

方法可以通过参数接收外部传入的数据。

例如：

publicstaticintadd(inta,intb){returna+b;}

这里的a、b就是方法定义中的参数。

调用时：

add(10,20);

向方法传入了两个实际数值。

这就涉及两个重要概念：形参和实参。

3.6 形参和实参

形参（Formal Parameter）

形参是方法定义时声明的参数，用于接收调用方传入的数据。

例如：

publicstaticintadd(inta,intb)

这里的：

a、b

就是形参。

实参（Actual Argument）

实参是调用方法时提供的实际参数值或表达式。

例如：

add(10,20);

这里的：

10、20

就是实参。

方法调用时，需要满足相应的参数匹配规则，包括参数数量、类型兼容性以及参数顺序等。

对于普通的位置参数调用，实参与形参按位置对应。

例如：

publicstaticvoidprintInfo(Stringname,intage){System.out.println(name+"："+age);}

正确调用：

printInfo("Tom",20);

不能直接将两种不同类型的参数顺序颠倒：

// printInfo(20, "Tom"); // 编译错误

3.7 Java 的参数传递：值传递

Java 的方法参数传递采用值传递（Pass by Value）。

所谓值传递，就是调用方法时，将实参表达式计算得到的值复制一份，用于初始化形参。

对于基本数据类型，形参与调用方的变量相互独立，修改形参不会影响调用方变量的值。

3.7.1 为什么 swap() 不能交换两个 int 变量？

先观察下面的代码：

publicclassTest{publicstaticvoidswap(intx,inty){inttemp=x;x=y;y=temp;}publicstaticvoidmain(String[]args){inta=10;intb=20;swap(a,b);System.out.println("a = "+a);System.out.println("b = "+b);}}

运行结果：

a = 10 b = 20

明明在swap()中执行了交换操作，为什么a和b的值没有改变？

3.7.2 结合方法调用栈理解

Java 中，每次方法调用都会创建对应的栈帧（Stack Frame），用于保存本次调用的局部变量及其他执行状态。

① 调用 swap() 前

此时只有main()方法的栈帧：

栈顶 ┌─────────────────┐ │ main() │ │ a = 10 │ │ b = 20 │ └─────────────────┘ 栈底

② 调用 swap(a, b)

执行swap(a, b)时，会创建新的栈帧，并将a、b的值分别复制给形参x、y。

栈顶 ┌─────────────────┐ │ swap() │ │ x = 10 │ │ y = 20 │ ├─────────────────┤ │ main() │ │ a = 10 │ │ b = 20 │ └─────────────────┘ 栈底

注意：x、y与a、b是不同的局部变量。

③ swap() 内部完成交换

inttemp=x;x=y;y=temp;

此时：

栈顶 ┌─────────────────┐ │ swap() │ │ x = 20 │ │ y = 10 │ │ temp = 10 │ ├─────────────────┤ │ main() │ │ a = 10 │ │ b = 20 │ └─────────────────┘ 栈底

可以发现，交换的只是swap()中的形参，main()中的变量并未改变。

④ swap() 执行结束

swap()对应的栈帧退出，程序返回main()继续执行。

因此，最终输出仍然是：

a = 10 b = 20

以上栈帧图仅用于说明方法调用和局部变量之间的关系，并非 JVM 的完整内存结构。

四、方法重载

在实际开发中，有时多个方法完成的功能相似，但需要处理的参数不同。

例如：

• 计算两个整数之和。
• 计算三个整数之和。
• 计算两个浮点数之和。

如果每个方法都使用不同名称，可能降低代码的统一性。

Java 提供了方法重载（Method Overloading）来解决这类问题。

4.1 方法重载的概念

方法重载是指在同一个类中，允许定义多个名称相同、但参数列表不同的方法。

构成方法重载需要满足：

1. 方法名称相同。
2. 参数列表不同。

其中，参数列表不同可以体现为：

• 参数数量不同。
• 参数类型不同。
• 参数类型的排列顺序不同。

注意：方法的返回值类型不能单独作为判断重载的依据。

4.2 方法重载示例

publicclassOverloadDemo{// 两个整数相加publicstaticintadd(inta,intb){returna+b;}// 三个整数相加publicstaticintadd(inta,intb,intc){returna+b+c;}// 两个 double 类型数据相加publicstaticdoubleadd(doublea,doubleb){returna+b;}publicstaticvoidmain(String[]args){System.out.println(add(10,20));System.out.println(add(10,20,30));System.out.println(add(1.5,2.5));}}

运行结果：

30 60 4.0

虽然三个方法都叫add，但参数列表不同，因此可以构成方法重载。

4.3 重载方法如何匹配？

在调用重载方法时，Java 编译器会根据方法名称和实际参数，按照方法调用的匹配规则选择合适的方法。

例如：

add(10,20);

两个参数都是int，因此可以匹配：

add(inta,intb)

如果调用：

add(1.5,2.5);

则可以匹配：

add(doublea,doubleb)

下一篇文章将介绍Java 程序调试（Debug），重点讲解 IntelliJ IDEA 中断点的设置、Debug 模式的使用、单步执行、变量值的观察以及方法调用过程的跟踪，帮助读者掌握程序调试的基本方法，学会分析代码执行流程、定位错误，并进一步加深对方法调用和递归执行过程的理解。