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Java基础

前言

本文为学习Java相关知识所作笔记，参考以下资料:https://github.com/Snailclimb/JavaGuide ,感谢原作者的分享!

JAVA 异常分类及处理

概念

如果某个方法不能按照正常的途径完成任务，就可以通过另一种路径退出方法。在这种情况下会抛出一个封装了错误信息的对象。此时，这个方法会立刻退出同时不返回任何值。另外，调用这个方法的其他代码也无法继续执行，异常处理机制会将代码执行交给异常处理器

java基础

异常分类

Throwable 是 Java 语言中所有错误或异常的超类。下一层分为 Error 和 Exception

Error

Error 类是指 java 运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不会抛出该类对象。如果出现了这样的错误，除了告知用户，剩下的就是尽力使程序安全的终止

Exception（RuntimeException、 CheckedException）

Exception 又 有 两 个 分 支 ， 一 个 是 运 行 时 异 常 RuntimeException ， 一 个 是CheckedException

RuntimeException 如 ： NullPointerException 、 ClassCastException ； 一 个 是 检 查 异 常CheckedException，如 I/O 错误导致的 IOException、 SQLException。 RuntimeException 是那些可能在 Java 虚拟机正常运行期间抛出的异常的超类。 如果出现 RuntimeException，那么一定是程序员的错误.

检查异常 CheckedException： 一般是外部错误，这种异常都发生在编译阶段， Java 编译器会强制程序去捕获此类异常，即会出现要求你把这段可能出现异常的程序进行 try catch，该类异常一般包括几个方面：

1. 试图在文件尾部读取数据

2. 试图打开一个错误格式的 URL

3. 试图根据给定的字符串查找 class 对象，而这个字符串表示的类并不存在

异常的处理方式

遇到问题不进行具体处理，而是继续抛给调用者 （throw,throws）

抛出异常有三种形式，一是 throw,一个 throws，还有一种系统自动抛异常

public static void main(String[] args) {
    String s = "abc";
    if(s.equals("abc")) {
        throw new NumberFormatException();
    } else {
        System.out.println(s);
    }
}

int div(int a,int b) throws Exception{
    return a/b;
}

try catch 捕获异常针对性处理方式

Throw 和 throws 的区别

位置不同

throws 用在函数上，后面跟的是异常类，可以跟多个； 而 throw 用在函数内，后面跟的是异常对象。

功能不同

throws 用来声明异常，让调用者只知道该功能可能出现的问题，可以给出预先的处理方式； throw 抛出具体的问题对象，执行到 throw，功能就已经结束了，跳转到调用者，并将具体的问题对象抛给调用者。也就是说 throw 语句独立存在时，下面不要定义其他语句，因为执行不到。

throws 表示出现异常的一种可能性，并不一定会发生这些异常； throw 则是抛出了异常，执行 throw 则一定抛出了某种异常对象。

两者都是消极处理异常的方式，只是抛出或者可能抛出异常，但是不会由函数去处理异常，真正的处理异常由函数的上层调用处理。

JAVA 反射

动态语言

动态语言，是指程序在运行时可以改变其结构：新的函数可以引进，已有的函数可以被删除等结构上的变化。比如常见的 JavaScript 就是动态语言，除此之外 Ruby,Python 等也属于动态语言，而 C、 C++则不属于动态语言。 从反射角度说 JAVA 属于半动态语言

反射机制概念 （运行状态中知道类所有的属性和方法）

java基础2

在 Java 中的反射机制是指在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法；并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为 Java 语言的反射机制。

反射的应用场合

编译时类型和运行时类型

在 Java 程序中许多对象在运行是都会出现两种类型：编译时类型和运行时类型。 编译时的类型由声明对象时实用的类型来决定，运行时的类型由实际赋值给对象的类型决定 。 如：

Person p=new Student();

其中编译时类型为 Person，运行时类型为 Student

编译时类型无法获取具体方法

程序在运行时还可能接收到外部传入的对象， 该对象的编译时类型为 Object,但是程序有需要调用该对象的运行时类型的方法。为了解决这些问题， 程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。然而，如果编译时根本无法预知该对象和类属于哪些类，程序只能依靠运行时信息来发现该对象和类的真实信息，此时就必须使用到反射了

Java 反射 API

反射 API 用来生成 JVM 中的类、接口或则对象的信息

1. Class 类：反射的核心类，可以获取类的属性，方法等信息。

2. Field 类： Java.lang.reflec 包中的类， 表示类的成员变量，可以用来获取和设置类之中的属性值。

3. Method 类： Java.lang.reflec 包中的类，表示类的方法，它可以用来获取类中的方法信息或者执行方法。

4. Constructor 类： Java.lang.reflec 包中的类，表示类的构造方法。

反射使用步骤（获取 Class 对象、调用对象方法）

1. 获取想要操作的类的 Class 对象，他是反射的核心，通过 Class 对象我们可以任意调用类的方法。

2. 调用 Class 类中的方法，既就是反射的使用阶段。

3. 使用反射 API 来操作这些信息。

获取 Class 对象的 3 种方法

调用某个对象的 getClass()方法

Person p=new Person();

Class clazz=p.getClass();

调用某个类的 class 属性来获取该类对应的 Class 对象

Class clazz=Person.class;

使用 Class 类中的 forName()静态方法(最安全/性能最好)

Class clazz=Class.forName("类的全路径"); (最常用)

当我们获得了想要操作的类的 Class 对象后，可以通过 Class 类中的方法获取并查看该类中的方法
和属性

//获取 Person 类的 Class 对象
Class clazz=Class.forName("reflection.Person");

//获取 Person 类的所有方法信息
Method[] method=clazz.getDeclaredMethods();
for(Method m:method){
    System.out.println(m.toString());
}

//获取 Person 类的所有成员属性信息
Field[] field=clazz.getDeclaredFields();
for(Field f:field){
    System.out.println(f.toString());
}

//获取 Person 类的所有构造方法信息
Constructor[] constructor=clazz.getDeclaredConstructors();
for(Constructor c:constructor){
    System.out.println(c.toString());
}

创建对象的两种方法

Class 对象的 newInstance()

使用 Class 对象的 newInstance()方法来创建该 Class 对象对应类的实例，但是这种方法要求
该 Class 对象对应的类有默认的空构造器。

调用 Constructor 对象的 newInstance()

先使用 Class 对象获取指定的 Constructor 对象，再调用 Constructor 对象的 newInstance()方法来创建 Class 对象对应类的实例,通过这种方法可以选定构造方法创建实例

//获取 Person 类的 Class 对象
Class clazz=Class.forName("reflection.Person");
//使用.newInstane 方法创建对象
Person p=(Person) clazz.newInstance();
//获取构造方法并创建对象
Constructor c=clazz.getDeclaredConstructor(String.class,String.class,int.class);
//创建对象并设置属性
Person p1=(Person) c.newInstance("李四","男",20);

JAVA 注解

概念

Annotation（注解）是 Java 提供的一种对元程序中元素关联信息和元数据（metadata）的途径和方法。 Annatation(注解)是一个接口，程序可以通过反射来获取指定程序中元素的 Annotation对象，然后通过该 Annotation 对象来获取注解中的元数据信息。

4 种标准元注解

元注解的作用是负责注解其他注解。 Java5.0 定义了 4 个标准的 meta-annotation 类型，它们被用来提供对其它 annotation 类型作说明。

@Target 修饰的对象范围

@Target说明了Annotation所修饰的对象范围： Annotation可被用于 packages、 types（类、接口、枚举、 Annotation 类型）、类型成员（方法、构造方法、成员变量、枚举值）、方法参数和本地变量（如循环变量、 catch 参数） 。在 Annotation 类型的声明中使用了 target 可更加明晰其修饰的目标

@Retention 定义 被保留的时间长短

Retention 定义了该 Annotation 被保留的时间长短：表示需要在什么级别保存注解信息，用于描述注解的生命周期（即：被描述的注解在什么范围内有效），取值（RetentionPoicy）由：

SOURCE:在源文件中有效（即源文件保留）

CLASS:在 class 文件中有效（即 class 保留）

RUNTIME:在运行时有效（即运行时保留）

@Documented 描述-javadoc

@ Documented 用于描述其它类型的 annotation 应该被作为被标注的程序成员的公共 API，因此可以被例如 javadoc 此类的工具文档化。

@Inherited 阐述了某个被标注的类型是被继承的

@Inherited 元注解是一个标记注解， @Inherited 阐述了某个被标注的类型是被继承的。如果一个使用了@Inherited 修饰的 annotation 类型被用于一个 class，则这个 annotation 将被用于该class 的子类

java基础3

注解处理器

如果没有用来读取注解的方法和工作，那么注解也就不会比注释更有用处了。使用注解的过程中，很重要的一部分就是创建于使用注解处理器。 Java SE5 扩展了反射机制的 API，以帮助程序员快速的构造自定义注解处理器。 下面实现一个注解处理器

//1.定义注解
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface FruitProvider {
    /**供应商编号*/
    public int id() default -1;
    /*** 供应商名称*/
    public String name() default ""；
    /*** 供应商地址*/
    public String address() default "";
}

//2.注解使用
public class Apple {
    @FruitProvider(id = 1, name = "陕西红富士集团", address = "陕西省西安市延安路")
    private String appleProvider;
    public void setAppleProvider(String appleProvider) {
        this.appleProvider = appleProvider;
    }
    public String getAppleProvider() {
        return appleProvider;
    }
}

//3.注解处理器
public class FruitInfoUtil {
    public static void getFruitInfo(Class<?> clazz) {
        String strFruitProvicer = "供应商信息： ";
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();//通过反射获取处理注解
        for (Field field : fields) {
            if (field.isAnnotationPresent(FruitProvider.class)) {
                FruitProvider fruitProvider = (FruitProvider) field.getAnnotation(FruitProvider.class);
                //注解信息的处理地方
                strFruitProvicer = " 供应商编号： " + fruitProvider.id() + " 供应商名称： "
                + fruitProvider.name() + " 供应商地址： "+ fruitProvider.address();
                System.out.println(strFruitProvicer);
            }
        }
    }
}

public class FruitRun {
    public static void main(String[] args) {
        FruitInfoUtil.getFruitInfo(Apple.class);
        /***********输出结果***************/
        // 供应商编号： 1 供应商名称：陕西红富士集团 供应商地址：陕西省西安市延
    }
}

JAVA 内部类

Java 类中不仅可以定义变量和方法，还可以定义类，这样定义在类内部的类就被称为内部类。根据定义的方式不同，内部类分为静态内部类，成员内部类，局部内部类，匿名内部类四种。

静态内部类

定义在类内部的静态类，就是静态内部类

public class Out {
    private static int a;
    private int b;
    public static class Inner {
        public void print() {
            System.out.println(a);
        }
    }
}

1. 静态内部类可以访问外部类所有的静态变量和方法，即使是 private 的也一样。

2. 静态内部类和一般类一致，可以定义静态变量、方法，构造方法等。

3. 其它类使用静态内部类需要使用“外部类.静态内部类”方式，如下所示： Out.Inner inner =new Out.Inner();inner.print();

4. Java集合类HashMap内部就有一个静态内部类Entry。 Entry是HashMap存放元素的抽象，HashMap 内部维护 Entry 数组用了存放元素，但是 Entry 对使用者是透明的。像这种和外部类关系密切的，且不依赖外部类实例的，都可以使用静态内部类。

成员内部类

定义在类内部的非静态类，就是成员内部类。成员内部类不能定义静态方法和变量（final 修饰的除外）。这是因为成员内部类是非静态的， 类初始化的时候先初始化静态成员，如果允许成员内部类定义静态变量，那么成员内部类的静态变量初始化顺序是有歧义的。

public class Out {
    private static int a;
    private int b;
    public class Inner {
        public void print() {
            System.out.println(a);
            System.out.println(b);
        }
    }
}

局部内部类（定义在方法中的类）

定义在方法中的类，就是局部类。如果一个类只在某个方法中使用，则可以考虑使用局部类。

public class Out {
    private static int a;
    private int b;
    public void test(final int c) {
        final int d = 1;
        class Inner {
            public void print() {
                System.out.println(c);
            }
        }
    }
}

匿名内部类（要继承一个父类或者实现一个接口、直接使用new 来生成一个对象的引用）

匿名内部类我们必须要继承一个父类或者实现一个接口，当然也仅能只继承一个父类或者实现一个接口。同时它也是没有 class 关键字，这是因为匿名内部类是直接使用 new 来生成一个对象的引用

public abstract class Bird {
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public abstract int fly();
}
public class Test {
    public void test(Bird bird){
        System.out.println(bird.getName() + "能够飞 " + bird.fly() + "米");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        test.test(new Bird() {
            public int fly() {
                return 10000;
            }
            public String getName() {
                return "大雁";
            }
        });
    }
}

JAVA 泛型

泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。 比如我们要写一个排序方法，能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序，我们就可以使用 Java 泛型

泛型方法（<E>）

你可以写一个泛型方法，该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数类型，编译器适当地处理每一个方法调用。

// 泛型方法 printArray
public static < E > void printArray( E[] inputArray )
{
    for ( E element : inputArray ){
        System.out.printf( "%s ", element );
    }
}

1. <? extends T>表示该通配符所代表的类型是 T 类型的子类。

2. <? super T>表示该通配符所代表的类型是 T 类型的父类。

泛型类<T>

泛型类的声明和非泛型类的声明类似，除了在类名后面添加了类型参数声明部分。和泛型方法一样，泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

public class Box<T> {
    private T t;
    public void add(T t) {
        this.t = t;
    }
    public T get() {
        return t;
    }
}

类型通配符?

类 型 通 配 符 一 般 是 使 用 ? 代 替 具 体 的 类 型 参 数 。 例 如 List<?> 在 逻 辑 上 List<String>,List<Integer> 等所有 List<具体类型实参>的父类

类型擦除

Java 中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的 Java 字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数，会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。如在代码中定义的 List<Object>和 List<String>等类型，在编译之后都会变成 List。 JVM 看到的只是 List，而由泛型附加的类型信息对 JVM 来说是不可见的。类型擦除的基本过程也比较简单，首先是找到用来替换类型参数的具体类。这个具体类一般是 Object。如果指定了类型参数的上界的话，则使用这个上界。把代码中的类型参数都替换成具体的类

JAVA 序列化(创建可复用的 Java 对象)

保存(持久化)对象及其状态到内存或者磁盘

Java 平台允许我们在内存中创建可复用的 Java 对象，但一般情况下，只有当 JVM 处于运行时，这些对象才可能存在，即，这些对象的生命周期不会比 JVM 的生命周期更长。 但在现实应用中，就可能要求在JVM停止运行之后能够保存(持久化)指定的对象，并在将来重新读取被保存的对象。Java 对象序列化就能够帮助我们实现该功能。

序列化对象以字节数组保持-静态成员不保存

使用 Java 对象序列化， 在保存对象时，会把其状态保存为一组字节，在未来， 再将这些字节组装成对象。必须注意地是， 对象序列化保存的是对象的”状态”，即它的成员变量。由此可知，对象序列化不会关注类中的静态变量。

序列化用户远程对象传输

除了在持久化对象时会用到对象序列化之外，当使用 RMI(远程方法调用)，或在网络中传递对象时，都会用到对象序列化。 Java序列化API为处理对象序列化提供了一个标准机制，该API简单易用。

Serializable 实现序列化

在 Java 中， 只要一个类实现了 java.io.Serializable 接口，那么它就可以被序列化

ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 对对象进行序列化及反序列化

通过 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 对对象进行序列化及反序列化

writeObject 和 readObject 自定义序列化策略

在类中增加 writeObject 和 readObject 方法可以实现自定义序列化策略

序列化 ID

虚拟机是否允许反序列化，不仅取决于类路径和功能代码是否一致，一个非常重要的一点是两个类的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID）

序列化并不保存静态变量

序列化子父类说明

要想将父类对象也序列化，就需要让父类也实现 Serializable 接口。

Transient 关键字阻止该变量被序列化到文件中

1. 在变量声明前加上 Transient 关键字，可以阻止该变量被序列化到文件中，在被反序列化后， transient 变量的值被设为初始值，如 int 型的是 0，对象型的是 null。

2. 服务器端给客户端发送序列化对象数据，对象中有一些数据是敏感的，比如密码字符串等，希望对该密码字段在序列化时，进行加密，而客户端如果拥有解密的密钥，只有在客户端进行反序列化时，才可以对密码进行读取，这样可以一定程度保证序列化对象的数据安全。

JAVA 复制

将一个对象的引用复制给另外一个对象，一共有三种方式。第一种方式是直接赋值，第二种方式是浅拷贝，第三种是深拷贝。这三种概念实际上都是为了拷贝对象

直接赋值复制

直接赋值。在 Java 中， A a1 = a2，我们需要理解的是这实际上复制的是引用，也就是说 a1 和 a2 指向的是同一个对象。因此，当 a1 变化的时候， a2 里面的成员变量也会跟着变化

浅复制（复制引用但不复制引用的对象）

创建一个新对象，然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象， 如果字段是值类型的，那么对该字段执行复制；如果该字段是引用类型的话，则复制引用但不复制引用的对象。因此，原始对象及其副本引用同一个对象

class Resume implements Cloneable{
    public Object clone() {
        try {
            return (Resume)super.clone();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

深复制（复制对象和其应用对象）

深拷贝不仅复制对象本身，而且复制对象包含的引用指向的所有对象

class Student implements Cloneable {
    String name;
    int age;
    Professor p;
    Student(String name, int age, Professor p) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.p = p;
    }
    public Object clone() {
        Student o = null;
        try {
            o = (Student) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.toString());
        }
        o.p = (Professor) p.clone();
        return o;
    }
}

序列化（深 clone 一种实现）

在 Java 语言里深复制一个对象，常常可以先使对象实现 Serializable 接口，然后把对象（实际上只是对象的一个拷贝）写到一个流里，再从流里读出来，便可以重建对象