java基础01

https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/Java%20%E5%9F%BA%E7%A1%80.md

基本类型

Java中八种基本类型

1. boolean 1位
2. byte 8位
3. short 16位
4. char 16位
5. int 32位
6. float 32位
7. long 64位
8. double 64位

每种基本类型都有其对应的包装类型、基本类型和包装类型之间的赋值使用自动装箱和自动拆箱

Integer a = 12；//装箱
int b = a; //拆箱   

包装类型的缓存池

Boolean、Byte、Character、Short、Integer、Long 都存在缓存池

使用valueOf方法的时候都会判断值是否在缓存池中、如果在的还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Java8中Integer缓存池的大小默认为-128~127、但是可以设置系统属性 java.lang.Integer.IntegerCache.high 改变、但是最大还是限制在Integer.MAX_VALUE-128-1 因为缓存的存储室依赖的数组的、数组的最大长度是Integer.MAX_VALUE、然后原本的负数占了128个位置、然后再加上0占了一个位置

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 数组最大长度限制
            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;
}

缓存池内容如下

1. boolean true、false
2. byte -128~127
3. short -128~127
4. character 0~127 就是整个ascii 码表
5. int -128~127
6. long -128~127

Float、Double为啥没有

命中率太低了、缓存1.0、那么1.01怎么办、缓存太多也只会浪费内存、so、直接不适用缓存

String

String被声明为final、因此它不可被继承
内部使用char数组、该数组被声明为final、这就意味着value数组初始化之后就不能再引用其他数组、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[];

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、不可变性使得hash值也不可变、因此只需要计算一次

    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0

    public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;
    
            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

2. String Pool的需要
   如果一个String对象已经被创建了、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
   

   image.png

3. 安全性
   String经常作为参数、String不可变性保证了参数不可变、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不可变性、天生具体线程安全、可以在多个线程中安全地使用

String、StringBuffer StringBuilder

1. 可变性
   String是不可变的、StringBuffer、StringBuilder是可变的
   2.线程安全
   1. String是不可变的、因此是线程安全的
   2. StringBuilder 不是线程安全的
   3. StringBuffer是线程安全的 内部使用synchronized进行同步

String Pool

字符串常量池 保存着所有字符串字面量、这些字面量在编译时就确定、不仅如此、使用String的intern方法在运行过程中将字符添加到String Pool中

当一个字符串调用intern方法时、如果StringPool 中已经存在一个字符串和该字符串相等（使用equals方法）、那么就会返回String Pool中字符串的引用、否则就会在String Pool中添加一个该字符串的引用、该引用等于调用intern方法的对象

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中还有没有“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

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

float 和double

Java不能隐式向下转型、因为会使得精度降低
1.1 字面量 属于double类型、不能直接将1.1直接赋值给float变了、因为这是向下转型

//float a=1.1；

1.1f 才是float类型

float a=1.1f；

隐式类型转换

Java 运算中、假如类型是int 以下的 也就是 byte、short进行运算的话、那么两个操作数会自动向上转为int 然后进行计算、当然返回结果也是int类型
当然运算中存在long类型、就会向上转为long 返回结果也是long
意思默认就是int
浮点数float 相加还是float 、和只取操作数中最高精度的 进行向上转型

//        byte a = 23;
//        byte b = 23;
//
//        byte c = (byte) (a + b);

//        float a = 23.3f;
//        float b = 32.2f;
//        float c = a + b;

        byte a =23;
        long b = 23L;           
        int c = (int) (a+b);

switch

java7 开始、可以在switch条件判断语句中使用String对象

支持六种类型、byte、short、int、char、String、枚举

继承

访问权限

Java中有三个访问权限修饰符、private、protected、public、如果不加访问修饰符、表示包级可见(当前包、不包括子包)
可以对类或类中的成员（字段以及方法）加上访问修饰符

• 类可见表示其他类可以使用这个类创建实例对象
• 成员可见表示其他类可以用这个类的实例访问到该成员

protected用于修饰成员、表示在继承体系中成员对子类可见、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和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内部的工作情况、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、这是为了能确保使用父类实例的地方都可以使用子类实例、也就是满足里氏替换原则

字段绝不能是公有的、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、例如下面的代码AccessExample拥有id公有字段、如果在某个时刻、我们想要使用int存储id字段、那么久需要修改所有客户端代码

public class AccessExample {
    public String id;
}

抽象类与接口

抽象类

抽象类和抽象方法都使用abstract关键字进行申明、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

接口

接口是抽象类的延伸吧、在Java8之前、它可以看成是一个完全抽象的类、也就是说他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维护成本太高了、在Java8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

  public interface InterfaceExample {

    void func1();
  
    default void func2(){
        System.out.println("func2");
    }
  
    int x = 123;
    // int y;               // Variable 'y' might not have been initialized
    public int z = 0;       // Modifier 'public' is redundant for interface fields
    // private int k = 0;   // Modifier 'private' not allowed here
    // protected int l = 0; // Modifier 'protected' not allowed here
    // private void fun3(); // Modifier 'private' not allowed here
  

  }

比较

• 从设计层面上看、抽象类提供了一种IS-A关系、那么久必须满足里氏替换原则、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

• 需要让不相干的类都实现一个方法
• 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

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Java8开始、接口也可以有默认的方法实现、使得修改接口的成本变得很低

super

• 访问父类构造函数、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某个方法、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

重写

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

为了满足里氏替换原则、重写有以下两个限制

• 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

重载

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、返回值不用、其他相同不算重载

Object的通用方法

public native int hashCode()

public boolean equals(Object obj)

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException

public String toString()

public final native Class<?> getClass()

protected void finalize() throws Throwable {}

public final native void notify()

public final native void notifyAll()

public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException

public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException

public final void wait() throws InterruptedException

equals()

等价关系

1. 自反性

    x.equals(x);//true
   

2. 对称性

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

3. 传递性

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

4. 一致性

    //多次调用equals方法返回结果不变   
    x.equals(y)==x.equals(y);//true   
   

5. 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
   

等价于相等

• 对于基本类型、== 判断两个值是否想到、基本类型没有equals方法
• 对于引用雷系、==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

hashCode

hashCode 返回散列值、而equals是用来判断两个对象是否等价、等价的两个对象散列值一定相同、但是散列值相同的两个对象不一定等价

toString

默认返回 类名@hashCode(无符号十六进制)

clone

clone是Object的protected方法、它不是public、一个类不显式去重写clone() 其他类就不能直接去调用该类实例的clone()方法

去重写clone的时候也需要集成Cloneable接口、如果不是就会抛出 CloneNotSupportedException

浅拷贝

拷贝对象和原始对象的引用类型引用同一个对象

深拷贝
拷贝对象和原始对象的引用类型引用不同对象

clone的代替方案
使用clone方法来拷贝一个对象即复杂又有风险、它会抛出异常、并且还需要类型转换、可以使用拷贝构造函数或者拷贝工厂来拷贝一个对象

关键字

final

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、也就不能引用其他对象、但是被引用的对象本身是可以修改的

final int x = 1;
final A y = new A();
y.a = 1;

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

类
声明类不允许被继承

static

静态变量

• 静态变量 又称为类变量、也就是说一个变量属于类的、类所有的实例都共享静态变量、可以直接通过类名来直接访问它、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

静态方法

静态方法在类加载的时候就存在了、他不依赖于任何实例、所以静态方法必须有实现、也就是说他不能是抽象方法

静态方法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

静态语句块

静态语句块在类初始化运行一次

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

静态导包

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

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他们在代码中的顺序

存在继承的情况下、初始化的顺序为：

• 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、包含了与类相关的信息、当编译一个新类时、会产生一个同名的.class文件、

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、也可以使用Class.formName("com.mysql.Driver")这种方式来控制类加载、该方法会返回一个Class对象

反射可以提供运行时类的信息、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 可以使用Constructor创建新的对象

异常

Throwable可以用来表示任何可以作为异常抛出的类、分为两种、Error和Exception、其中Error用来表示JVM无法处理的错误、Exception分为两种

• 收监异常：需要try catch 语句进行捕获并进行处理、并且可以从异常中回复、
• 非收件异常 ：是程序运行时错误、例如除0会引发Arithmetic Exception，此时程序崩溃且无法恢复

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