Java基础-知识点

数据类型

包装类型

八种基本类型:

• boolean/1
• byte/8
• char/16
• short/16
• int/32
• float/32
• long/64
• double/64

基本类型都有对应的包装类型，基本类型与其对应的包装类型之间的赋值使用自动装箱与拆箱完成。

    Integer x = 2; // 装箱
    int y = x;     // 拆箱 
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缓存池

new Integer(100) 与 Integer.valueOf(100) 的区别在于：

• new Integer(100) 每次都会新建一个对象。
• Integer.valueOf(100) 会使用缓存池中的对象，多次调用会取得同一个对象的引用。

    Integer x = new Integer(100);
    Integer y = new Integer(100);
    System.out.println(x == y);    // false
    Integer z = Integer.valueOf(100);
    Integer k = Integer.valueOf(100);
    System.out.println(z == k);   // true
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valueOf() 方法的实现比较简单，就是先判断值是否在缓存池中，如果在的话就直接返回缓存池的内容。

    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }
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在 Java 8 中，Integer 缓存池的大小默认为 -128~127。

    private static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];

        static {
            // high value may be configured by property
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            high = h;

            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);

            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }

        private IntegerCache() {}
    }

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编译器会在缓冲池范围内的基本类型自动装箱过程调用 valueOf() 方法，因此多个 Integer 实例使用自动装箱来创建并且值相同，那么就会引用相同的对象。

基本类型对应的缓冲池如下:

• boolean values true and false
• all byte values
• short values between -128 and 127
• int values between -128 and 127
• char in the range \u0000 to \u007F

在使用这些基本类型对应的包装类型时，就可以直接使用缓冲池中的对象。 如果在缓冲池之外：

Integer m = 320;
Integer n = 320;
System.out.println(m == n);   // false
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String

概览

String 被声明为 final，因此它不可被继承。

内部使用 char 数组存储数据，该数组被声明为 final，这意味着 value 数组初始化之后就不能再引用其它数组。并且 String 内部没有改变 value 数组的方法，因此可以保证 String 不可变。

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
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不可变的好处

1. 可以缓存hash值

因为 String 的 hash 值经常被使用，例如 String 用做 HashMap 的 key。不可变的特性可以使得 hash 值也不可变，因此只需要进行一次计算。

2. String Pool 的需要

如果一个 String 对象已经被创建过了，那么就会从 String Pool 中取得引用。只有 String 是不可变的，才可能使用 String Pool。

3. 保证程序安全

String 经常作为参数，String 不可变性可以保证参数不可变。例如在作为网络连接参数的情况下如果 String 是可变的，那么在网络连接过程中，String 被改变，改变 String 对象的那一方以为现在连接的是其它主机，而实际情况却不一定是。

4. 线程安全

String不可变的特性，天生具备线程安全，可以在多个线程中安全的使用。

String、StringBuffer、StringBuilder

是否可变

• String 不可变
• StringBuffer、StringBuilder 可变

线程安全

• String 不可变，线程安全
• StringBuffer，内部使用 synchronized 进行同步，线程安全
• StringBuilder 线程不安全

String.intern()

使用 String.intern() 可以保证相同内容的字符串变量引用相同的内存对象。

下面示例中，s1 和 s2 采用 new String() 的方式新建了两个不同对象，而 s3 是通过 s1.intern() 方法取得一个对象引用。intern() 首先把 s1 引用的对象放到 String Pool(字符串常量池)中，然后返回这个对象引用。因此 s3 和 s1 引用的是同一个字符串常量池的对象。

String s1 = new String("aaa");
String s2 = new String("aaa");
System.out.println(s1 == s2);           // false
String s3 = s1.intern();
System.out.println(s1.intern() == s3);  // true
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如果是采用 “bbb” 这种使用双引号的形式创建字符串实例，会自动地将新建的对象放入 String Pool 中。

String s4 = "bbb";
String s5 = "bbb";
System.out.println(s4 == s5);  // true
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在 Java 7 之前，字符串常量池被放在运行时常量池中，它属于永久代。而在 Java 7，字符串常量池被移到 Native Method 中。这是因为永久代的空间有限，在大量使用字符串的场景下会导致 OutOfMemoryError 错误。

运算

参数传递

Java 的参数是以值传递的形式传入方法中，而不是引用传递。

在将一个参数传入一个方法时，本质上是将对象的地址以值的方式传递到形参中。

float 与 double

1.1 字面量属于 double 类型，不能直接将1.1直接赋值给 float 变量，因为这是向下转型。
Java 不能隐式执行向下转型，因为这会使得精度降低。

1.1f 字面量才是 float 类型。

隐式类型转换

因为字面量 1 是 int 类型，它比 short 类型精度要高，因此不能隐式地将 int 类型下转型为 short 类型。
s1 = s1 + 1; 会报编译错误，但是使用 += 运算符可以执行隐式类型转换。
s1 += 1; 相当于将 s1 + 1 的计算结果进行了向下转型: s1 = (short) (s1 + 1);

switch

从 Java 7 开始，可以在 switch 条件判断语句中使用 String 对象。

String s = "a";
switch (s) {
    case "a":
        System.out.println("aaa");
        break;
    case "b":
        System.out.println("bbb");
        break;
}
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switch 不支持 long，是因为 switch 的设计初衷是对那些只有少数的几个值进行等值判断，如果值过于复杂，那么还是用 if 比较合适。

继承

访问权限

Java 中有三个访问权限修饰符: private、protected 以及 public，如果不加访问修饰符，表示包级可见。

可以对类或类中的成员(字段以及方法)加上访问修饰符。

• 类可见表示其它类可以用这个类创建实例对象。
• 成员可见表示其它类可以用这个类的实例对象访问到该成员；

protected 用于修饰成员，表示在继承体系中成员对于子类可见，但是这个访问修饰符对于类没有意义。

设计良好的模块会隐藏所有的实现细节，把它的 API 与它的实现清晰地隔离开来。模块之间只通过它们的 API 进行通信，一个模块不需要知道其他模块的内部工作情况，这个概念被称为信息隐藏或封装。因此访问权限应当尽可能地使每个类或者成员不被外界访问。

如果子类的方法重写了父类的方法，那么子类中该方法的访问级别不允许低于父类的访问级别。这是为了确保可以使用父类实例的地方都可以使用子类实例，也就是确保满足里氏替换原则。

字段决不能是公有的，因为这么做的话就失去了对这个字段修改行为的控制，客户端可以对其随意修改。

抽象类与接口

1. 抽象类

抽象类和抽象方法都使用 abstract 关键字进行声明。抽象类一般会包含抽象方法，抽象方法一定位于抽象类中。

抽象类和普通类最大的区别是，抽象类不能被实例化，需要继承抽象类才能实例化其子类。

2. 接口

接口是抽象类的延伸，在 Java 8 之前，它可以看成是一个完全抽象的类，也就是说它不能有任何的方法实现。

从 Java 8 开始，接口也可以拥有默认的方法实现，这是因为不支持默认方法的接口的维护成本太高了。
在 Java 8 之前，如果一个接口想要添加新的方法，那么要修改所有实现了该接口的类。

接口的成员(字段 + 方法)默认都是 public 的，并且不允许定义为 private 或者 protected。

接口的字段默认都是 static 和 final 的。

3. 比较

• 从设计层面上看，抽象类提供了一种 IS-A 关系，那么就必须满足里式替换原则，即子类对象必须能够替换掉所有父类对象。而接口更像是一种 LIKE-A 关系，它只是提供一种方法实现契约，并不要求接口和实现接口的类具有 IS-A 关系。
• 从使用上来看，一个类可以实现多个接口，但是不能继承多个抽象类。
• 接口的字段只能是 static 和 final 类型的，而抽象类的字段没有这种限制。
• 接口的成员只能是 public 的，而抽象类的成员可以有多种访问权限。

使用选择

使用接口：

• 需要让不相关的类都实现一个方法，例如不相关的类都可以实现 Compareable 接口中的 compareTo() 方法；
• 需要使用多重继承。

使用抽象类:

• 需要在几个相关的类中共享代码。
• 需要能控制继承来的成员的访问权限，而不是都为 public。
• 需要继承非静态和非常量字段。

在很多情况下，接口优先于抽象类，因为接口没有抽象类严格的类层次结构要求，可以灵活地为一个类添加行为。并且从 Java 8 开始，接口也可以有默认的方法实现，使得修改接口的成本也变的很低。

super

• 访问父类的构造函数: 可以使用 super() 函数访问父类的构造函数，从而委托父类完成一些初始化的工作。
• 访问父类的成员: 如果子类重写了父类的中某个方法的实现，可以通过使用 super 关键字来引用父类的方法实现。

重写与重载

1. 重写(Override)

存在于继承体系中，指子类实现了一个与父类在方法声明上完全相同的一个方法。

为了满足里式替换原则，重写有有以下两个限制:

• 子类方法的访问权限必须大于等于父类方法；
• 子类方法的返回类型必须是父类方法返回类型或为其子类型。 使用 @Override 注解，可以让编译器帮忙检查是否满足上面的两个限制条件。

2. 重载(Overload)

存在于同一个类中，指一个方法与已经存在的方法名称上相同，但是参数类型、个数、顺序至少有一个不同。

应该注意的是，返回值不同，其它都相同不算是重载。

Object 通用方法

equals()

1. 等价关系

(一)自反性

x.equals(x); // true

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(二)对称性

x.equals(y) == y.equals(x); // true

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(三)传递性

if (x.equals(y) && y.equals(z)) {
    x.equals(z); // true;
}

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(四)一致性

多次调用 equals() 方法结果不变

x.equals(y) == y.equals(x); // true

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(五)与 null 的比较

对任何不是 null 的对象 x 调用 x.equals(null) 结果都为 false

x.equals(null); // false;

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2. equals() 与 ==

• 对于基本类型，== 判断两个值是否相等，基本类型没有 equals() 方法。
• 对于引用类型，== 判断两个变量是否引用同一个对象，而 equals() 判断引用的对象是否等价。

关键字

final

1. 数据

声明数据为常量，可以是编译时常量，也可以是在运行时被初始化后不能被改变的常量。

• 对于基本类型，final 使数值不变；
• 对于引用类型，final 使引用不变，也就不能引用其它对象，但是被引用的对象本身是可以修改的。

2. 方法

声明方法不能被子类重写。

private 方法隐式地被指定为 final，如果在子类中定义的方法和基类中的一个 private 方法签名相同，此时子类的方法不是重写基类方法，而是在子类中定义了一个新的方法。

3. 类

声明类不允许被继承

static

1. 静态变量

• 静态变量: 又称为类变量，也就是说这个变量属于类的，类所有的实例都共享静态变量，可以直接通过类名来访问它；静态变量在内存中只存在一份。
• 实例变量: 每创建一个实例就会产生一个实例变量，它与该实例同生共死。

2. 静态方法

静态方法在类加载的时候就存在了，它不依赖于任何实例。所以静态方法必须有实现，也就是说它不能是抽象方法(abstract)。

只能访问所属类的静态字段和静态方法，方法中不能有 this 和 super 关键字。

3. 静态语句块

静态语句块在类初始化时运行一次。

4. 静态内部类

非静态内部类依赖于外部类的实例，而静态内部类不需要。

静态内部类不能访问外部类的非静态的变量和方法。

5. 静态导包

在使用静态变量和方法时不用再指明 ClassName，从而简化代码，但可读性大大降低。

6. 初始化顺序

静态变量和静态语句块优先于实例变量和普通语句块，静态变量和静态语句块的初始化顺序取决于它们在代码中的顺序。最后才是构造函数的初始化。

存在继承的情况下，初始化顺序为:

• 父类(静态变量、静态语句块)
• 子类(静态变量、静态语句块)
• 父类(实例变量、普通语句块)
• 父类(构造函数)
• 子类(实例变量、普通语句块)
• 子类(构造函数)

反射

每个类都有一个 Class 对象，包含了与类有关的信息。当编译一个新类时，会产生一个同名的 .class 文件，该文件内容保存着 Class 对象。

类加载相当于 Class 对象的加载。类在第一次使用时才动态加载到 JVM 中，可以使用 Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”) 这种方式来控制类的加载，该方法会返回一个 Class 对象。

反射可以提供运行时的类信息，并且这个类可以在运行时才加载进来，甚至在编译时期该类的 .class 不存在也可以加载进来。

Class 和 java.lang.reflect 一起对反射提供了支持，java.lang.reflect 类库主要包含了以下三个类:

• Field : 可以使用 get() 和 set() 方法读取和修改 Field 对象关联的字段；
• Method : 可以使用 invoke() 方法调用与 Method 对象关联的方法；
• Constructor : 可以用 Constructor 创建新的对象。

异常