本文重点关注Java编程语言的基础知识，并针对求职面试中常见的问题进行了总结。希望帮助读者准备面试，了解常见的Java基础问题
数据类型
基本类型
- byte/8
- char/16
- short/16
- int/32
- float/32
- long/64
- double/64
- boolean/~
boolean 只有两个值：true、false，可以使用 1 bit 来存储，但是具体大小没有明确规定。JVM 会在编译时期将 boolean 类型的数据转换为 int，使用 1 来表示 true，0 表示 false。JVM 支持 boolean 数组，但是是通过读写 byte 数组来实现的。
包装类型
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 调用了 Integer.valueOf(2)
int y = x; // 拆箱 调用了 X.intValue()
缓存池
new Integer(123) 与 Integer.valueOf(123) 的区别在于：
- new Integer(123) 每次都会新建一个对象；
- Integer.valueOf(123) 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(123);
Integer y = new Integer(123);
System.out.println(x == y); // false
Integer z = Integer.valueOf(123);
Integer k = Integer.valueOf(123);
System.out.println(z == k); // true
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);
}
在 Java 8 中，Integer 缓存池的大小默认为 -128~127。
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;
}
编译器会在自动装箱过程调用 valueOf() 方法，因此多个值相同且值在缓存池范围内的 Integer 实例使用自动装箱来创建，那么就会引用相同的对象。
Integer m = 123;
Integer n = 123;
System.out.println(m == n); // true
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，如果该数值范围在缓冲池范围内，就可以直接使用缓冲池中的对象。
在 jdk 1.8 所有的数值类缓冲池中，Integer 的缓冲池 IntegerCache 很特殊，这个缓冲池的下界是 - 128，上界默认是 127，但是这个上界是可调的，在启动 jvm 的时候，通过 -XX:AutoBoxCacheMax=<size> 来指定这个缓冲池的大小，该选项在 JVM 初始化的时候会设定一个名为 java.lang.IntegerCache.high 系统属性，然后 IntegerCache 初始化的时候就会读取该系统属性来决定上界。
String
概览
String 被声明为 final，因此它不可被继承。(Integer 等包装类也不能被继承）
在 Java 8 中，String 内部使用 char 数组存储数据。
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
}
在 Java 9 之后，String 类的实现改用 byte 数组存储字符串，同时使用 coder 来标识使用了哪种编码。
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final byte[] value;
/** The identifier of the encoding used to encode the bytes in {@code value}. */
private final byte coder;
}
value 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。
不可变的好处
- 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。
- 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。
- 安全性
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 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。
- 线程安全
String 不可变性天生具备线程安全，可以在多个线程中安全地使用。
String, StringBuffer and StringBuilder
- 可变性
- String 不可变
- StringBuffer 和 StringBuilder 可变
- 线程安全
- String 不可变，因此是线程安全的
- StringBuilder 不是线程安全的
- StringBuffer 是线程安全的，内部使用 synchronized 进行同步
String Pool
字符串常量池（String Pool）保存着所有字符串字面量（literal strings），这些字面量在编译时期就确定。不仅如此，还可以使用 String 的 intern() 方法在运行过程将字符串添加到 String Pool 中。
当一个字符串调用 intern() 方法时，如果 String Pool 中已经存在一个字符串和该字符串值相等（使用 equals() 方法进行确定），那么就会返回 String Pool 中字符串的引用；否则，就会在 String Pool 中添加一个新的字符串，并返回这个新字符串的引用。
下面示例中，s1 和 s2 采用 new String() 的方式新建了两个不同字符串，而 s3 和 s4 是通过 s1.intern() 和 s2.intern() 方法取得同一个字符串引用。intern() 首先把 "aaa" 放到 String Pool 中，然后返回这个字符串引用，因此 s3 和 s4 引用的是同一个字符串。
String s1 = new String("aaa");
String s2 = new String("aaa");
System.out.println(s1 == s2); // false
String s3 = s1.intern();
String s4 = s2.intern();
System.out.println(s3 == s4); // true
如果是采用 "bbb" 这种字面量的形式创建字符串，会自动地将字符串放入 String Pool 中。
String s5 = "bbb";
String s6 = "bbb";
System.out.println(s5 == s6); // true
在 Java 7 之前，String Pool 被放在运行时常量池中，它属于永久代。而在 Java 7，String Pool 被移到堆中。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。
new String("abc")
使用这种方式一共会创建两个字符串对象（前提是 String Pool 中还没有 "abc" 字符串对象）。
- "abc" 属于字符串字面量，因此编译时期会在 String Pool 中创建一个字符串对象，指向这个 "abc" 字符串字面量；
- 而使用 new 的方式会在堆中创建一个字符串对象。
创建一个测试类，其 main 方法中使用这种方式来创建字符串对象。
public class NewStringTest {
public static void main(String[] args) {
String s = new String("abc");
}
}
使用 javap -verbose 进行反编译，得到以下内容：
// ...
Constant pool:
// ...
#2 = Class #18 // java/lang/String
#3 = String #19 // abc
// ...
#18 = Utf8 java/lang/String
#19 = Utf8 abc
// ...
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=3, locals=2, args_size=1
0: new #2 // class java/lang/String
3: dup
4: ldc #3 // String abc
6: invokespecial #4 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
9: astore_1
// ...
在 Constant Pool 中，#19 存储这字符串字面量 "abc"，#3 是 String Pool 的字符串对象，它指向 #19 这个字符串字面量。在 main 方法中，0: 行使用 new #2 在堆中创建一个字符串对象，并且使用 ldc #3 将 String Pool 中的字符串对象作为 String 构造函数的参数。
以下是 String 构造函数的源码，可以看到，在将一个字符串对象作为另一个字符串对象的构造函数参数时，并不会完全复制 value 数组内容，而是都会指向同一个 value 数组。
public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}
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。
以下代码中 Dog dog 的 dog 是一个指针，存储的是对象的地址。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。
public class Dog {
String name;
Dog(String name) {
this.name = name;
}
String getName() {
return this.name;
}
void setName(String name) {
this.name = name;
}
String getObjectAddress() {
return super.toString();
}
}
在方法中改变对象的字段值会改变原对象该字段值，因为引用的是同一个对象。
class PassByValueExample {
public static void main(String[] args) {
Dog dog = new Dog("A");
func(dog);
System.out.println(dog.getName()); // B
}
private static void func(Dog dog) {
dog.setName("B");
}
}
但是在方法中将指针引用了其它对象，那么此时方法里和方法外的两个指针指向了不同的对象，在一个指针改变其所指向对象的内容对另一个指针所指向的对象没有影响。
public class PassByValueExample {
public static void main(String[] args) {
Dog dog = new Dog("A");
System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
func(dog);
System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
System.out.println(dog.getName()); // A
}
private static void func(Dog dog) {
System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
dog = new Dog("B");
System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@74a14482
System.out.println(dog.getName()); // B
}
}
float 与 double
Java 不能隐式执行向下转型，因为这会使得精度降低。
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。
// float f = 1.1;
1.1f 字面量才是 float 类型。
float f = 1.1f;
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 类型向下转型为 short 类型。
short s1 = 1;
// s1 = s1 + 1;
但是使用 += 或者 ++ 运算符会执行隐式类型转换。
s1 += 1;
s1++;
上面的语句相当于将 s1 + 1 的计算结果进行了向下转型：
s1 = (short) (s1 + 1);
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