Java基础总结

基础主要是方便自己复习跟记忆,这篇主要当作自己的字典吧

面向对象三大特性

继承

继承的特点是只能单继承,但是我们可以使用内部类做到多继承。而接口可以直接实现多继承

封装

public ->protected ->default ->private)所代表的访问权限是依次递减的。那么,所谓的访问权限是相对什么来说的呢?这个问题的答案就是,这里的权限是针对是不是同一个类、是不是属于同一个包、是不是存在父类子类关系。
public:权限最大,不受类、包等的限制,都可以访问。
protected:次于public,限制之处在于如果不再同一个包中,只有和它存在继承关系的子类才可以访问它。
default:进一步受限,必须是同一个包才能访问。
private:这个就将权限限制在了类中,只有同一个类中的成员才能访问。

多态

多态存在的三个必要条件:
一、要有继承;
二、要有重写;
三、父类引用指向子类对象。
Java中多态的实现方式:接口实现,继承父类进行方法重写,同一个类中进行方法重载。

Animal a = new Dog();//向上转型
Cat c = (Cat)a;//向下转型

向子类的父类引用由于向上转型了,它只能访问父类中拥有的方法和属性,而对于子类中存在而父类中不存在的方法,该引用是不能使用的,尽管是重载该方法。若子类重写了父类中的某些方法,在调用该些方法的时候,必定是使用子类中定义的这些方法(动态连接、动态调用)。

public class Test {   //例子3

        public static void main(String[] args) {
                Person p = new Man();
                System.out.println(p.type);        //返回结果为P
                System.out.println(p.getName());   //返回结果为Person

        }

}

class Person{

        String type = "P";
        public static String getName() {
                String name = "Person";
                return name;
        }
}

class Man extends Person{

        String type = "M";
        public static String getName(){
                String name = "Man";
                return name;
        }
}

以上例子中子类Man隐藏父类Person的属性,而 Person p = new Man() 表示“先声明一个Person类的对象p,然后用Man类对p进行实例化”,即引用类型为Person类,实际代表的是Man类。因此,访问的是Person的属性及静态方法,详细解释如下。
所谓静态,就是在运行时,虚拟机已经认定此方法属于哪个类。“重写”只能适用于实例方法,不能用于静态方法。对于静态方法,只能隐藏,重载,继承。

  • 子类对于父类静态方法的隐藏(hide),子类的静态方法完全体现不了多态,就像子类属性隐藏父类属性一样,在利用引用访问对象的属性或静态方法时,是引用类型决定了实际上访问的是哪个属性,而非当前引用实际代表的是哪个类。因此,子类静态方法不能覆盖父类的静态方法。
  • 父类中属性只能被隐藏,而不能被覆盖;而对于方法来说,方法隐藏只有一种形式,就是父类和子类存在相同的静态方法。

抽象跟接口的区别

接口的一些特性

  • 接口中不能有构造方法。
  • 接口的所有方法自动被声明为public,而且只能为public,如果使用protectedprivate,会导致编译错误。
  • 接口可以定义”成员变量”,而且会自动转为public final static,即常量,而且必须被显式初始化。
  • 接口中的所有方法都是抽象方法,不能包含实现的方法,也不能包含静态方法
  • 实现接口的非抽象类必须实现接口的所有方法,而抽象类不需要
  • 不能使用new来实现化接口,但可以声明一个接口变量,它必须引用一个实现该接口的类的对象,可以使用instanceOf来判断一个类是否实现了某个接口,如if (object instanceOf ClassName){doSth()};
  • 在实现多接口的时候一定要注意方法名的重复

抽象类的一些特性

  • 抽象类不能被实例化,但可以有构造函数
  • 抽象方法必须由子类进行重写
  • 只要包含一个抽象方法的类,就必须定义为抽象类,不管是否还包含其他方法
  • 抽象类中可以包含具体的方法,也可以不包含抽象方法
  • 抽象类可以包含普通成员变量,其访问类型可以任意
  • 抽象类也可以包含静态成员变量,其访问类型可以任意
  • 子类中的抽象方法不能与父类的抽象方法同名
  • abstract不能与private、static、final或native并列修饰同一个方法

类可以实现很多接口。但只能继承一个抽象类。

参数 抽象类 接口
默认的方法实现 它可以有默认的方法实现 接口完全是抽象的。它根本不存在方法的实现
实现 子类使用extends关键字来继承抽象类。如果子类不是抽象类的话,它需要提供抽象类中所有声明的方法的实现。 子类使用关键字implements来实现接口。它需要提供接口中所有声明的方法的实现
构造器 抽象类可以有构造器 接口不能有构造器
与正常Java类的区别 除了你不能实例化抽象类之外,它和普通Java类没有任何区别 接口是完全不同的类型
访问修饰符 抽象方法可以有publicprotecteddefault这些修饰符 接口方法默认修饰符是public。你不可以使用其它修饰符。
main方法 抽象方法可以有main方法并且我们可以运行它 接口没有main方法,因此我们不能运行它。(java8以后接口可以有default和static方法,所以可以运行main方法)
多继承 抽象方法可以继承一个类和实现多个接口 接口只可以继承一个或多个其它接口
速度 它比接口速度要快 接口是稍微有点慢的,因为它需要时间去寻找在类中实现的方法。
添加新方法 如果你往抽象类中添加新的方法,你可以给它提供默认的实现。因此你不需要改变你现在的代码。 如果你往接口中添加方法,那么你必须改变实现该接口的类
成员变量 抽象类可以有非final成员变量。 接口只能有public final类型的成员变量。
方法 抽象类可以有构造方法,但是只能由子类进行实例化。 接口只能有抽象方法,不能有方法体、
  • 如果你拥有一些方法并且想让它们中的一些有默认实现,那么使用抽象类吧。
  • 如果你想实现多重继承,那么你必须使用接口。由于Java不支持多继承,子类不能够继承多个类,但可以实现多个接口。因此你就可以使用接口来解决它。
  • 如果基本功能在不断改变,那么就需要使用抽象类。如果不断改变基本功能并且使用接口,那么就需要改变所有实现了该接口的类。
  • 多用组合,少用继承。 |

代码块和加载顺序

class Parent {
        /* 静态变量 */
    public static String p_StaticField = "父类--静态变量";
         /* 变量 */
    public String    p_Field = "父类--变量";
    protected int    i    = 9;
    protected int    j    = 0;
        /* 静态初始化块 */
    static {
        System.out.println( p_StaticField );
        System.out.println( "父类--静态初始化块" );
    }
        /* 初始化块 */
    {
        System.out.println( p_Field );
        System.out.println( "父类--初始化块" );
    }
        /* 构造器 */
    public Parent()
    {
        System.out.println( "父类--构造器" );
        System.out.println( "i=" + i + ", j=" + j );
        j = 20;
    }
}

public class SubClass extends Parent {
         /* 静态变量 */
    public static String s_StaticField = "子类--静态变量";
         /* 变量 */
    public String s_Field = "子类--变量";
        /* 静态初始化块 */
    static {
        System.out.println( s_StaticField );
        System.out.println( "子类--静态初始化块" );
    }
       /* 初始化块 */
    {
        System.out.println( s_Field );
        System.out.println( "子类--初始化块" );
    }
       /* 构造器 */
    public SubClass()
    {
        System.out.println( "子类--构造器" );
        System.out.println( "i=" + i + ",j=" + j );
    }


        /* 程序入口 */
    public static void main( String[] args )
    {
        System.out.println( "子类main方法" );
        new SubClass();
    }
}

父类--静态变量
父类--静态初始化块
子类--静态变量
子类--静态初始化块
子类main方法
父类--变量
父类--初始化块
父类--构造器
i=9, j=0
子类--变量
子类--初始化块
子类--构造器
i=9,j=20
结论:初始化顺序
父类静态变量-》静态初始化块-》子类--静态变量-》子类--静态初始化块-》父类--变量-》-》父类--初始化块-》父类--构造器-》子类--变量-》子类--初始化块-》子类--构造器

final关键字

(1)我们使用final修饰引用类型变量时,我们可以保证变量不能被再次赋值, 但我们无法保证对象值的改变。

final StringBuilder sb = new StringBuilder("Java");
    sb.append("Script");
    System.out.println(sb);  //resultJavaScript

如上代码所示, 虽然我们用final修饰变量,但仍旧无法阻止变量内在值的改变。 使用final能保证变量不能改变引用的目标,却不能保证变量所引用的目标本身的变化。因为对于基本类型,我们可以把变量看作是变量值的本身;而对于引用类型变量,变量和变量的值需要区分看待,它们只是以某种方式被关联起来了而已,事实上它们是不同的东西,所以final无法同时作用于两者身上。
(2)final修饰类,类的实例分配空间后地址不可变,子类不能重写所有父类方法。因此在cglib动态代理中,不能为一个类的final修饰的函数做代理,因为cglib要将被代理的类设置为父类,然后再生成字节码。
(3)final修饰方法,子类不能重写该方法。

基本数据类型

基本类型 字节数 位数 最大值 最小值
byte 1byte 8bit 2^7-1 -2^7
short 2byte 16bit 2^15- 1 -2^15
int 4byte 32bit 2^31 - 1 -2^31
long 8byte 64bit 2^63 - 1 -2^63
float 4byte 32bit 3.4028235E38 1.4E - 45
double 8byte 64bit 1.7976931348623157E308 4.9E - 324
char 2byte 16bit 2^16 - 1 0

Java 基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术,即 Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean;这 5 种包装类默认创建了数值[-128,127] 的相应类型的缓存数据,但是超出此范围仍然会去创建新的对象。
两种浮点数类型的包装类 Float,Double 并没有实现常量池技术。

当你不声明的时候,默认小数都用double来表示,所以如果要用float的话,则应该在其后加上f

自动数据类型转换

自动转换按从低到高的顺序转换。不同类型数据间的优先关系如下:
低--------------------------------------------->高
byte,short,char-> int -> long -> float -> double

String及包装类

虽然String、StringBuffer和StringBuilder都是final类,它们生成的对象都是不可变的,而且它们内部也都是靠char数组实现的,但是不同之处在于,String类中定义的char数组是final的,而StringBuffer和StringBuilder都是继承自AbstractStringBuilder类,它们的内部实现都是靠这个父类完成的,而这个父类中定义的char数组只是一个普通是私有变量,可以用append追加。因为AbstractStringBuilder实现了Appendable接口。

异常

在 Java 中,所有的异常都有一个共同的祖先 Throwable(可抛出)。Throwable 指定代码中可用异常传播机制通过 Java 应用程序传输的任何问题的共性。
Throwable: 有两个重要的子类:Exception(异常)和 Error(错误),二者都是 Java 异常处理的重要子类,各自都包含大量子类。

  • Error(错误):是程序无法处理的错误,表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关,而表示代码运行时 JVM(Java 虚拟机)出现的问题。例如,Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError),当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时,将出现 OutOfMemoryError。这些异常发生时,Java虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。

这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时,如Java虚拟机运行错误(Virtual MachineError)、类定义错误(NoClassDefFoundError)等。这些错误是不可查的,因为它们在应用程序的控制和处理能力之 外,而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。对于设计合理的应用程序来说,即使确实发生了错误,本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状况。在 Java中,错误通过Error的子类描述。

  • Exception(异常)*:是程序本身可以处理的异常。

Exception 类有一个重要的子类 RuntimeException。RuntimeException 类及其子类表示“JVM 常用操作”引发的错误。例如,若试图使用空值对象引用、除数为零或数组越界,则分别引发运行时异常(NullPointerException、ArithmeticException)和 ArrayIndexOutOfBoundException。
注意:异常和错误的区别:异常能被程序本身可以处理,错误是无法处理。

通常,Java的异常(包括Exception和Error)分为可查的异常(checked exceptions)和不可查的异常(unchecked exceptions)。
可查异常(编译器要求必须处置的异常):正确的程序在运行中,很容易出现的、情理可容的异常状况。可查异常虽然是异常状况,但在一定程度上它的发生是可以预计的,而且一旦发生这种异常状况,就必须采取某种方式进行处理。

除了RuntimeException及其子类以外,其他的Exception类及其子类都属于可查异常。这种异常的特点是Java编译器会检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,要么用try-catch语句捕获它,要么用throws子句声明抛出它,否则编译不会通过。

 不可查异常(编译器不要求强制处置的异常):包括运行时异常(RuntimeException与其子类)和错误(Error)。

 Exception 这种异常分两大类运行时异常和非运行时异常(编译异常)。程序中应当尽可能去处理这些异常。

   运行时异常:都是RuntimeException类及其子类异常,如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)等,这些异常是不检查异常,程序中可以选择捕获处理,也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的,程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。

  运行时异常的特点是Java编译器不会检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,即使没有用try-catch语句捕获它,也没有用throws子句声明抛出它,也会编译通过。
   非运行时异常 (编译异常):是RuntimeException以外的异常,类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常,如果不处理,程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常,一般情况下不自定义检查异常。

包、内部类、外部类

1 Java项目一般从src目录开始有com...A.java这样的目录结构。这就是包结构。所以一般编译后的结构是跟包结构一模一样的,这样的结构保证了import时能找到正确的class引用包访问权限就是指同包下的类可见。

import 一般加上全路径,并且使用.*时只包含当前目录的所有类文件,不包括子目录。

2 外部类只有public和default两种修饰,一个全局可访问,一个包内可访问。

3 内部类可以有全部访问权限,因为它的概念就是一个成员变量,所以访问权限设置与一般的成员变量相同。

非静态内部类是外部类的一个成员变量,只跟外部类的实例有关。

静态内部类是独立于外部类存在的一个类,与外部类实例无关,可以通过外部类.内部类直接获取Class类型。

JAVA泛型通配符T,E,K,V区别,T以及Class,Class的区别

Java中的泛型是伪泛型,只在编译期生效,运行期自动进行泛型擦除,将泛型替换为实际上传入的类型。

 泛型类用class<T> A {
   }这样的形式表示,里面的方法和成员变量都可以用T来表示类型。泛型接口也是类似的,不过泛型类实现泛型接口时可以选择注入实际类型或者是继续使用泛型。
使用大写字母A,B,C,D......X,Y,Z定义的,就都是泛型,把T换成A也一样,这里T只是名字上的意义而已

? 表示不确定的java类型*
T (type) 表示具体的一个java类型*
K V (key value) 分别代表java键值中的Key Value*
E (element) 代表Element*

接下来说说List<T>,List<Object>,List<?>区别
ArrayList<T> al=new ArrayList<T>(); 指定集合元素只能是T类型

ArrayList<?> al=new ArrayList<?>(); 集合元素可以是任意类型,这种没有意义,一般是方法中,只是为了说明用法

ArrayList<? extends E> al=new ArrayList<? extends E>();
泛型的限定:
? extends E:接收E类型或者E的子类型。
? super E:接收E类型或者E的父类型

**?和T区别是?是一个不确定类,?和T都表示不确定的类型 ,但如果是T的话,函数里面可以对T进行操作,比方 T car = getCar(),而不能用? car = getCar()。**
**Object和T不同点在于,Object是一个实打实的类,并没有泛指谁,可以直接给List中add(new Object())**

最后来说说T,Class<t>,Class<?>区别</t>

T是一种具体的类,例如String,List,Map......等等,这些都是属于具体的类,这个比较好理解
Class是什么呢,Class也是一个类,但Class是存放上面String,List,Map......类信息的一个类,有点抽象,我们一步一步来看 。

如何获取到Class类呢,有三种方式:

List list = null;
Class clazz = list.getClass();
Class clazz = Class.forName("com.lyang.demo.fanxing.People");
Class clazz = List.class;

那么问题来了?Class类是创建出来了,但是Class<T>和Class<?>适用于什么时候呢???
使用Class<T>和Class<?>多发生在反射场景下,先看看如果我们不使用泛型,反射创建一个类是什么样的。

People people = (People) Class.forName("com.lyang.demo.fanxing.People").newInstance();
看到了么,需要强转,如果反射的类型不是People类,就会报
java.lang.ClassCastException错误。

使用Class<T>泛型后,不用强转了

public class Test {
    public static <T> T createInstance(Class<T> clazz) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
        return clazz.newInstance();
    }

    public static void main(String[] args)  throws IllegalAccessException, InstantiationException  {
            Fruit fruit= createInstance(Fruit .class);
            People people= createInstance(People.class);
    }
}

那Class<T>和Class<?>有什么区别呢?
Class<T>在实例化的时候,T要替换成具体类
Class<?>它是个通配泛型,?可以代表任何类型,主要用于声明时的限制情况
例如可以声明一个
public Class<?> clazz;
但是你不能声明一个
public Class<T> clazz;
因为T需要指定类型
所以当,不知道定声明什么类型的Class的时候可以定义一个Class<?>,Class<?>可以用于参数类型定义,方法返回值定义等。

Class类和Object类


    Java反射的基础是Class类,该类封装所有其他类的类型信息,并且在每个类加载后在堆区生成每个类的一个Class<类名>实例,用于该类的实例化。

    Java中可以通过多种方式获取Class类型,比如A.class,new A().getClass()方法以及Class.forName("com.?.?.A")方法。

    Object是所有类的父类,有着自己的一些私有方法,以及被所有类继承的9大方法。

    有人讨论Object和Class类型谁先加载谁后加载,因为每个类都要继承Object,但是又得先被加载到堆区,事实上,这个问题在JVM初始化时就解决了,没必要多想。

反射

Java反射包reflection提供对Class,Method,field,constructor等信息的封装类型。

通过这些api可以轻易获得一个类的各种信息并且可以进行实例化,方法调用等。

类中的private参数可以通过setaccessible方法强制获取。

反射的作用可谓是博大精深,JDK动态代理生成代理类的字节码后,首先把这个类通过defineclass定义成一个类,然后用class.for(name)会把该类加载到jvm,之后我们就可以通过,A.class.GetMethod()获取其方法,然后通过invoke调用其方法,在调用这个方法时,实际上会通过被代理类的引用再去调用原方法。

枚举类

枚举类继承Enum并且每个枚举类的实例都是唯一的。

枚举类可以用于封装一组常量,取值从这组常量中取,比如一周的七天,一年的十二个月。

枚举类的底层实现其实是语法糖,每个实例可以被转化成内部类。并且使用静态代码块进行初始化,同时保证内部成员变量不可变。

序列化

序列化的类要实现serializable接口

transient修饰符可以保证某个成员变量不被序列化

readObject和writeOject来实现实例的写入和读取。

待更新。

事实上,一些拥有数组变量的类都会把数组设为transient修饰,这样的话不会对整个数组进行序列化,而是利用专门的方法将有数据的数组范围进行序列化,以便节省空间。

动态代理

jdk自带的动态代理可以代理一个已经实现接口的类。

cglib代理可以代理一个普通的类。

动态代理的基本实现原理都是通过字节码框架动态生成字节码,并且在用defineclass加载类后,获取代理类的实例。

一般需要实现一个代理处理器,用来处理被代理类的前置操作和后置操作。在JDK动态代理中,这个类叫做invocationHandler。

JDK动态代理首先获取被代理类的方法,并且只获取在接口中声明的方法,生成代理类的字节码后,首先把这个类通过defineclass定义成一个类,然后把该类加载到jvm,之后我们就可以通过,A.class.GetMethod()获取其方法,然后通过invoke调用其方法,在调用这个方法时,实际上会通过被代理类的引用再去调用原方法。

而对于cglib动态代理,一般会把被代理类设为代理类的父类,然后获取被代理类中所有非final的方法,通过asm字节码框架生成代理类的字节码,这个代理类很神奇,他会保留原来的方法以及代理后的方法,通过方法数组的形式保存。

cglib的动态代理需要实现一个enhancer和一个interceptor,在interceptor中配置我们需要的代理内容。如果没有配置interceptor,那么代理类会调用被代理类自己的方法,如果配置了interceptor,则会使用代理类修饰过的方法。

多线程

这里先不讲juc包里的多线程类。juc相关内容会在Java并发专题讲解。

线程的实现可以通过继承Thread类和实现Runable接口
也可以使用线程池。callable配合future可以实现线程中的数据获取。

Java中的线程有7种状态,new runable running blocked waiting time_waiting terminate
blocked是线程等待其他线程锁释放。
waiting是wait以后线程无限等待其他线程使用notify唤醒
time_wating是有限时间地等待被唤醒,也可能是sleep固定时间。

Thread的join是实例方法,比如a.join(b),则说明a线程要等b线程运行完才会运行。

o.wait方***让持有该对象o的线程释放锁并且进入阻塞状态,notify则是持有o锁对象的线程通知其他等待锁的线程获取锁。notify方法并不会释放锁。注意这两个方法都只能在synchronized同步方法或同步块里使用。

synchronized方法底层使用系统调用的mutex锁,开销较大,jvm会为每个锁对象维护一个等待队列,让等待该对象锁的线程在这个队列中等待。当线程获取不到锁时则让线程阻塞,而其他检查notify以后则会通知任意一个线程,所以这个锁时非公平锁。

Thread.sleep(),Thread.interrupt()等方法都是类方法,表示当前调用该方法的线程的操作。



一个线程实例连续start两次会抛异常,这是因为线程start后会设置标识,如果再次start则判断为错误。

IO流

IO流也是Java中比较重要的一块,Java中主要有字节流,字符流,文件等。其中文件也是通过流的方式打开,读取和写入的。


IO流的很多接口都使用了装饰者模式,即将原类型通过传入装饰类构造函数的方式,增强原类型,以此获得像带有缓冲区的字节流,或者将字节流封装成字符流等等,其中需要注意的是编码问题,后者打印出来的结果可能是乱码哦。

IO流与网络编程息息相关,一个socket接入后,我们可以获取它的输入流和输出流,以获取TCP数据包的内容,并且可以往数据报里写入内容,因为TCP协议也是按照流的方式进行传输的,实际上TCP会将这些数据进行分包处理,并且通过差错检验,超时重传,滑动窗口协议等方式,保证了TCP数据包的高效和可靠传输。

网络编程

承接IO流的内容


IO流与网络编程息息相关,一个socket接入后,我们可以获取它的输入流和输出流,以获取TCP数据包的内容,并且可以往数据报里写入内容,因为TCP协议也是按照流的方式进行传输的,实际上TCP会将这些数据进行分包处理,并且通过差错检验,超时重传,滑动窗口协议等方式,保证了TCP数据包的高效和可靠传输。


除了使用socket来获取TCP数据包外,还可以使用UDP的DatagramPacket来封装UDP数据包,因为UDP数据包的大小是确定的,所以不是使用流方式处理,而是需要事先定义他的长度,源端口和目标端口等信息。

为了方便网络编程,Java提供了一系列类型来支持网络编程的api,比如URL类,InetAddress类等。

后续文章会带来NIO相关的内容,敬请期待。

Java8

接口中的默认方法,接口终于可以有方法实现了,使用注解即可标识出默认方法。

lambda表达式实现了函数式编程,通过注解可以声明一个函数式接口,该接口中只能有一个方法,这个方法正是使用lambda表达式时会调用到的接口。

Option类实现了非空检验

新的日期API

各种api的更新,包括chm,hashmap的实现等

Stream流概念,实现了集合类的流式访问,可以基于此使用map和reduce并行计算。
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