Java Core là nền tảng cơ bản của ngôn ngữ lập trình Java, cung cấp các kiến thức và công cụ cần thiết để phát triển ứng dụng. Để hiểu rõ hơn về Java Core, chúng ta sẽ đi sâu vào các khía cạnh quan trọng, từ các khái niệm cơ bản cho đến các kỹ thuật nâng cao.

Khái Niệm Cơ Bản

Ngôn Ngữ Lập Trình Java

Java là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, phát triển bởi Sun Microsystems (hiện tại thuộc Oracle). Java được thiết kế với mục tiêu “viết một lần, chạy ở mọi nơi”, có nghĩa là chương trình Java có thể chạy trên bất kỳ nền tảng nào có máy ảo Java (JVM).

Tính di động: Java sử dụng bytecode để chạy trên JVM, giúp đảm bảo rằng ứng dụng có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau mà không cần thay đổi mã nguồn.
Bảo mật: Java cung cấp một môi trường an toàn cho ứng dụng, bao gồm các cơ chế kiểm tra và hạn chế quyền truy cập.
Hiệu suất: Với việc sử dụng Just-In-Time (JIT) compiler, Java có thể tối ưu hóa hiệu suất trong quá trình thực thi.

Cấu Trúc Cơ Bản

Java tổ chức mã nguồn dưới dạng các lớp và đối tượng. Đây là cơ sở của lập trình hướng đối tượng trong Java.

Lớp (Class): Là bản thiết kế cho các đối tượng. Một lớp định nghĩa các thuộc tính (fields) và phương thức (methods) mà các đối tượng của lớp đó sẽ có.
Đối Tượng (Object): Là một thực thể cụ thể của lớp. Đối tượng lưu trữ dữ liệu và có thể thực hiện các hành động thông qua các phương thức của lớp.

Các Thành Phần Chính

Biến và Kiểu Dữ Liệu

Java hỗ trợ nhiều kiểu dữ liệu khác nhau, bao gồm kiểu nguyên thủy và kiểu đối tượng.

Kiểu Nguyên Thủy: Bao gồm các kiểu như int, float, double, char, và boolean. Chúng lưu trữ giá trị cơ bản và hoạt động nhanh chóng.
Kiểu Đối Tượng: Là các lớp, interface, hoặc kiểu dữ liệu do người dùng định nghĩa. Các kiểu đối tượng cho phép lưu trữ và thao tác với dữ liệu phức tạp.

Câu Lệnh Điều Khiển

Java cung cấp các cấu trúc điều khiển để điều hướng luồng thực thi của chương trình.

Câu Lệnh if, else: Dùng để thực hiện các điều kiện và lựa chọn khác nhau trong chương trình.
Câu Lệnh switch: Cung cấp một cách hiệu quả để kiểm tra nhiều giá trị khác nhau của một biến.
Vòng Lặp for, while, do-while: Dùng để lặp lại các khối mã với điều kiện khác nhau.

Hàm và Phương Thức

Phương Thức (Method): Là một đoạn mã thực hiện một chức năng cụ thể và có thể được gọi nhiều lần từ các phần khác của chương trình.
- Phương Thức Không Trả Về Giá Trị: Có kiểu trả về là void.
- Phương Thức Có Trả Về Giá Trị: Trả về một giá trị của một kiểu dữ liệu cụ thể.

Lập Trình Hướng Đối Tượng (OOP)

Lớp (Class) và Đối Tượng (Object)

Lớp (Class): Là bản thiết kế hoặc mẫu cho đối tượng. Ví dụ, một lớp Person có thể định nghĩa các thuộc tính như name và age, và các phương thức như walk() và talk().
Đối Tượng (Object): Là một thực thể của lớp. Ví dụ, John và Jane có thể là các đối tượng của lớp Person.

Kế Thừa (Inheritance)

Kế thừa cho phép một lớp (lớp con) kế thừa các thuộc tính và phương thức từ một lớp khác (lớp cha).

Lớp Cha (Parent Class): Là lớp mà các thuộc tính và phương thức được kế thừa từ.
Lớp Con (Child Class): Là lớp kế thừa các thuộc tính và phương thức từ lớp cha và có thể thêm hoặc ghi đè các phương thức mới.

Đa Hình (Polymorphism)

Đa hình cho phép một phương thức có nhiều hình thức khác nhau.

Overloading: Là khả năng khai báo nhiều phương thức với cùng tên nhưng khác tham số.
Overriding: Là khả năng ghi đè một phương thức của lớp cha trong lớp con.

Đóng Gói (Encapsulation)

Đóng gói giúp bảo vệ dữ liệu bên trong lớp và chỉ cho phép truy cập qua các phương thức công khai.

Thuộc Tính Riêng (Private): Không thể truy cập trực tiếp từ ngoài lớp.
Phương Thức Công Khai (Public): Cung cấp giao diện để truy cập và thay đổi dữ liệu.

Trừu Tượng (Abstraction)

Trừu tượng cho phép làm việc với các lớp trừu tượng và giao diện mà không cần quan tâm đến chi tiết triển khai.

Lớp Trừu Tượng (Abstract Class): Một lớp không thể tạo đối tượng từ nó và có thể chứa các phương thức trừu tượng.
Giao Diện (Interface): Định nghĩa các phương thức mà các lớp thực thi phải triển khai.

Quản Lý Bộ Nhớ

Garbage Collection

Java tự động quản lý bộ nhớ bằng cách thu dọn các đối tượng không còn được sử dụng.

Thu Dọn Rác (Garbage Collection): Là quá trình tự động giải phóng bộ nhớ cho các đối tượng không còn tham chiếu.
Chiến Lược GC: Java sử dụng các thuật toán như Mark-and-Sweep, Generational Garbage Collection để tối ưu hóa hiệu suất.

Xử Lý Ngoại Lệ

Exception Handling

Java cung cấp các cơ chế để xử lý lỗi và ngoại lệ mà không làm ngắt quãng chương trình.

Khối try: Chứa mã có thể phát sinh ngoại lệ.
Khối catch: Xử lý ngoại lệ nếu nó xảy ra.
Khối finally: Chạy mã bất kể ngoại lệ có xảy ra hay không, thường dùng để giải phóng tài nguyên.

Các Loại Ngoại Lệ

Checked Exceptions: Ngoại lệ phải được khai báo hoặc xử lý, ví dụ IOException.
Unchecked Exceptions: Ngoại lệ không cần phải khai báo hoặc xử lý, ví dụ NullPointerException.

Thư Viện và API

Java Standard Library

Java cung cấp một thư viện phong phú để thực hiện các tác vụ thông dụng.

java.lang: Bao gồm các lớp cơ bản như String, Math, Object.
java.util: Cung cấp các lớp tiện ích như ArrayList, HashMap, Collections.
java.io: Hỗ trợ xử lý I/O, bao gồm đọc và ghi tập tin.
java.net: Cung cấp các lớp để làm việc với mạng và kết nối mạng.

Giao Tiếp và Đa Luồng

Multithreading

Java hỗ trợ lập trình đa luồng, cho phép thực hiện nhiều luồng (thread) đồng thời trong một ứng dụng.

Tạo và Quản Lý Luồng: Sử dụng lớp Thread hoặc giao diện Runnable.
Synchronization: Đảm bảo các luồng không gây ra xung đột khi truy cập tài nguyên chung.

Synchronization

Java cung cấp các cơ chế để đồng bộ hóa các luồng, bao gồm:

Khóa (Locks): Để bảo vệ các phần của mã mà nhiều luồng có thể truy cập đồng thời.
Synchronized Methods/Blocks: Đảm bảo chỉ một luồng truy cập vào mã đồng bộ tại một thời điểm.

Kết Luận

Java Core cung cấp một nền tảng vững chắc cho lập trình viên để xây dựng ứng dụng hiệu quả và dễ duy trì. Từ các khái niệm cơ bản như biến, phương thức, đến các kỹ thuật nâng cao như lập trình hướng đối tượng, xử lý ngoại lệ và đa luồng, hiểu rõ Java Core là bước đầu tiên quan trọng để trở thành một lập trình viên Java thành công.