Java基础复习计划(二)

散碎知识点

通过 HttpServletRequest. getParameter() 获取的参数编码格式由浏览器决定。
浏览器根据 html 中指定的编码格式进行编码，tomcat 根据指定的格式进行解码，tomcat 默认解码是 ISO-8859-1.
get 请求使用 new String(username.getBytes("ISO-8859-1"), "UTF-8"); 解决乱码；
post 请求使用 request.setCharacterEncoding("utf-8");
for(;;) 和 while(true) 都是无条件循环，使用 javac 编译后他们两个是一样的字节码.
final 只是指向不变，但是指向的值有可能变，所以依然不是线程安全
包装类的 equals() 方法不处理数据转型，也就是说用 Integer 的 equals 比较 Long 类型，即使值相同也不返回 true
调用 Object.wait() 会释放锁，获得执行权后会再尝试获取锁。
null 可以被强制类型转换成任意类型（不是任意类型对象），于是可以通过它来执行静态方法。
字符串常量池在 Java6 之前存放在方法区，而 Java7 中又把常量池移到了堆中（运行时常量池在方法区）
字符串本身是一个对象啊，对象在堆中，常量池里面放的只是一些引用，这些引用指向了堆中的具体的对象。
private 和 protected 修饰符不能修饰类。
一个类如果是私有的，其他都不能访问，那么它只能自己玩自己，没有意义。
一个类如果是受保护的，那么继承后可以访问，既然未继承之前是不可见的，那么也就无法进行继承，这样就显得毫无意义，不如直接用 default。

普通的初始化块用于初始化非静态的属性；静态初始化块用于初始化静态属性，静态属性只有一份，也就是只会执行一次

class Test{
int i = 3;
// 等价于下面（会被翻译成下面的形式）
int i;
{
  i = 3;
}
// 静态变量同理
static int a = 2;
// 等价于
static int a;
static {
  a = 2;
}
// 一个例子
static {
  x = 3;
  System.out.println(x);
}
static int x = 2;
}

可以看到初始化操作时，还是会翻译成代码块的形式依次执行；在最后的一个例子中，打印语句会报错，JVM 不允许完全初始化之前使用变量，然后就是变量定义的初始化优先（语法优先），所以即使把 x 的定义放在下面也是可以编译运行的，顺序就成了：先执行定义语句 static int x; 然后依次开始执行 x = 3;x = 2; 最终 x 的值就是 2 了。

构造方法

是在创建对象的时候需要调用的方法 => 它是收尾的步骤。

注意：并不是用构造方法来创建对象，创建对象的过程是很复杂的，构造方法会在收尾时调用。

构造方法的修饰符默认和类名一致，构造方法的首行默认就是 super() 也就是调用父类的无参构造方法。

构造方法的首行还可能出现 this() ，代表在执行当前的构造方法之前先去执行本类的其他构造方法。

由于 super() 和 this() 都必须出现在首行，所以它们无法同时存在，并且 super() 是默认值

构造方法是不可能覆盖的，因为它不会被继承，所以覆盖无从谈起。

参数传递

总结一下就是下面的两条总则：

基本数据类型传参赋值的时候其实就是把值直接复制了一份
引用数据类型传引用的值而引用的值就是一个内存指向的地址

然后来看下面的代码：

public class TestArgs3{
  public static void main(String[] args){
    String a = new String("O");
    String b = new String("K");
    change(a,b);
    System.out.println(a);//?
    System.out.println(b);//?
  }
  public static void change(String x,String y){
    // 相当于是 String x = a;String y = b;
    String temp = x;
    x = y;
    y = temp;
  }
}

虽然 String 是引用数据类型，打印结果依然是 “OK”，a 和 b 的内存地址确实是赋给 x 和 y了，然后执行的交换操作是交换的局部变量！！ 也就是 x 和 y 的地址确实改变了，但是和 a 、b 没有半毛钱关系。

然后来看个完整版：

public class TestArgsFinal{
  public static void main(String[] args){
    int num = 2;
    change(num);
    System.out.println(num);//2
    Int ok = new Int(num);
    change(ok);
    System.out.println(ok.i);//3
    changeRef(ok);
    System.out.println(ok.i);//3
  }
  public static void change(int x){
    x = 5;
  }
  public static void change(Int ia){
    ia.i = 3;
  }
  public static void changeRef(Int ia){
    ia = new Int(7);
  }
}
class Int{
  int i;
  public Int(int i){
    this.i = i;
  }
}

也就是说，只有通过 . 属性的方式修改的，方法结束后才会保留，通过 new 的当方法结束，也就随之消亡了。

字符串

在给字符串赋值时，通过 "" 的话涉及到字符串常量池，new 不会涉及常量池。

当使用 "" 进行赋值时，内容会被收录到常量池当中，而当再次出现双引号直接赋值的时候，会进行常量池的过滤查找，如果已经出现过，则不会再分配新的空间，而直接指向原有（已经存在的）空间。

StringBuffer/StringBuilder 常用方法：

append()
insert()
在指定的下标插入内容，使用的其实是 System.arraycopy() 来移动“数组”的。
reverse()

反转整个字符串

SB 中默认设置 16 个缓冲区，new 的时候可以手动进行指定。

String 其实就是个 char[] ，与 c 不同的是，末尾没有 \0 标识。

抽象类

重要的几个特点：

抽象类中可以构造方法
抽象类中可以存在普通属性，方法，静态属性和方法。
抽象类中可以存在/不存在抽象方法。
如果一个类中有一个抽象方法，那么当前类一定是抽象类；抽象类中不一定有抽象方法。
抽象类中的抽象方法，需要有子类实现，如果子类不实现，则子类也需要定义为抽象的。
抽象类不能被实例化，抽象类和抽象方法必须被 abstract 修饰

关键字使用注意：

抽象类中的抽象方法（其前有 abstract 修饰）不能用 private、static、synchronized、native 访问修饰符修饰。

接口

接口的几个重要特点：

在接口中只有方法的声明，没有方法体（JDK1.8 以前）。
在接口中只有常量，因为定义的变量，在编译的时候都会默认加上 public static final
在接口中的方法，永远都被public abstract来修饰。
接口中没有构造方法，也不能实例化接口的对象。（所以接口不能继承类）
接口可以实现多继承
接口中定义的方法都需要有实现类来实现，如果实现类不能实现接口中的所有方法则实现类定义为抽象类。
接口可以继承接口，用 extends

JDK8.0 开始接口当中有两种情况是可能出现方法体的：

static 修饰的静态方法
default 修饰的默认方法

Java 中的四大金刚：class、interface、enum、annotation

他们是同一级别的，编译都会产生 class 文件，后两个是 JDK6.0 出现的吧

类加载相关

关于这方面，我找到了一篇写的很棒的文章，备份了一份在：Github

类的加载顺序可以简单归纳为（具有继承关系的情况下）：

父类静态代码块 (包括静态初始化块，静态属性，但不包括静态方法)
子类静态代码块 (包括静态初始化块，静态属性，但不包括静态方法 )
父类非静态代码块 ( 包括非静态初始化块，非静态属性 )
父类构造函数
子类非静态代码块 ( 包括非静态初始化块，非静态属性 )
子类构造函数

其中：类中静态块按照声明顺序执行（因为是同级的），并且 1 和 2 不需要调用 new 类实例的时候就执行了(意思就是在类加载到方法区的时候执行的)

然后再来关注一下方法覆盖的问题，看下面的代码：

public class Base{
  private String baseName = "base";
  public Base(){
    callName();
  }

  public void callName(){
    System.out.println(baseName);
  }

  static class Sub extends Base{
    private String baseName = "sub";
    public void callName(){
      System.out.println(baseName) ;
    }
  }
  
  public static void main(String[] args){
    Base b = new Sub();
  }
}

最后打印的是 null；对于这种动态的多态，编译时表现为 Base 类特性，运行时表现为 Sub 类特性。

当子类覆盖了父类的方法后，意思是父类的方法已经被重写，父类初始化调用的方法为子类实现的方法，子类实现的方法中调用的 baseName 为子类中的私有属性。

这时候才执行到第四个步骤，子类非静态代码块和初始化步骤还没有到，子类中的 baseName 还没有被初始化。所以此时 baseName 为空，所以为 null。

集合框架

JavaSE 中最重要的知识点之一，Java Collections Framework。

Java当中的集合当中只能存放对象在内存当中的地址，也就是说基本数据类型无法放入，中间会有自动装箱/拆箱的过程，关于包装类有两个特殊的（其他的都是首字母大写而已）就是 Character 和 Integer。

PS： Integer.parseInt() 是将字符串转换为 int 类型；Integer.valueOf() 是转换为 Integer 类型。

自动装箱默认就是调用的 valueOf ，并且默认会缓存 -128 ~ 127 的数，其他的包装类也类似。

自动拆箱默认调用的是 intValue、floatValue 等等。

总的来说，集合框架可分为两大类，Collection（单值类型集合） 和 Map（键值对集合，主键对象唯一）；

Collection 又分为 List（有序，不唯一，可添加空值） 和 Set（无序，唯一）；Map 下还有 SortedMap（主键对象唯一且有序）；

Set 想要有序就用 SortedSet 咯，有序唯一。

Collection 系列通用的常用方法：

addAll
添加另一个集合
retainAll
求交集
removeAll
批量“删除”，如果传入的集合包含（contains）调用集合（挨个遍历）就“删除”。

List

首先看最出名的 ArrayList 的基本使用。

List<Integer> list = new ArrayList<>();

JDK5+ 后支持泛型，JDK7+ 后支持泛型自动推断；添加元素除了使用 add 还以可以使用 Collections.addAll(list,a1,a2,a3) 后面是一个可变参数，就是相当于一个数组（重载时，数组和可变参数视为一样的），可变参数也是 JDK5 加入的。

遍历 List 一般有四种方法：

fori + get()
foreach
内部还是使用的迭代器实现，所以在迭代过程中不允许增加、删除元素

Iterator
建议的书写方式：

for(Iterator<?> car = list.iterator(); car.hasNext(); ){
   System.out.println(car.next());
   // 使用迭代器删除元素是安全的
   // car.remove();  // 删除当前指针所处位置的元素
}

使用 for 的目的是可以控制 iterator 的生命周期

lambda表达式
JDK8 的新特性，用起来确实爽：
java list.forEach(System.out::println);
使用到了函数式编程，可以往里传一个函数（方法），方法名与类名使用 :: 分割。

然后下面来看删除，remove 方法有两种重载，可以按照下标来删除，也可以按照对象来删除；这里需要注意的是按照对象删除的时候会用要删除的对象的 equals 和集合里的元素进行比较，如果返回 true 就进行删除，所以有时可能需要进行重写 equals 方法。

PS：当删除一个元素后，后面的元素会向前移动，fori 操作时需要注意一下；并且因为要移动所以效率不高，不如从最后删除的快。

针对 ArrayList 有两个常用的专有方法，因为它内部使用的是数组结构：

ArrayList list = new ArrayList(2);
//扩容，扩容到指定的大小
list.ensureCapacity(20);
//缩容，将空余的空间给释放  
list.trimToSize();

建议如果你知道 ArrayList 具体装多少数，那么就在 new 的时候直接指定，避免扩容带来的耗时，也可以使用两个专有方法进行扩容和缩容。

下面就来详细说说 ArrayList，从名字就可以看出它是采用数组实现的，下面一些代码参考：

class MyList{
  private Object[] data;
  private int size;

  public MyList(int x){
    data = new Object[x];
  }
  // 默认空间为 10
  public MyList(){
    this(10);
  }

  public int size(){
    return size;
  }

  public Object get(int x){
    return data[x];
  }

  //添加元素的方法 add()
  public void add(Object obj){
    if(size == data.length){
      Object[] temp = new Object[size*3/2+1];
      System.arraycopy(data,0,temp,0,size);
      data = temp;
    }
    data[size++] = obj;
  }

  //删除元素的方法1 remove(int)
  public void remove(int x){
    // TODO 需要检查是否越界
    System.arraycopy(data,x+1,data,x,size-- - x-1);
  }

  //删除元素的方法2 remove(Object)
  public void remove(Object obj){
    for(int i = 0;i<size;i++){
      if(obj.equals(data[i])){
        remove(i);
        return;
      }
    }
  }
}

可以看出内部使用一个计数器来实现记录数组里已经装了多少元素，add 的时候就加一，remove 的时候就减一，add 时还要判断是不是满了，满了就扩容。

至于每次扩容多少呢，在 JDK6- 是 x*3/2+1 也就是 1.5 倍，后面的 +1 是为了防止 new 的时候就创建了一个大小为 1 的数。

到了 JDK7+，变成了 x+(x>>1) ，还是 1.5 ，变成了位操作更加高效，也不再考虑 1 的情况，为了这一种情况让所有的都 +1 不同值得，前面加个判断就行了，如果是 1 直接变为 2。

然后还有一个就是 Iterator，我们知道 Iterator 为了防止并发错误，在迭代的过程是不允许进行操作的，那么它是如何做到的？

就是 List 中有个 int 类型的值 modCount ，它会记录 List 一些进行的操作，每次操作就将其加一，使用 list.iterator() 的时候会将其拷贝一份到迭代器中，然后进行 next 操作的时候如果发现拷贝的值和 List 中的值不一样，就意味着发生了变化，那么就会抛出异常了。

ArrayList和LinkedList

ArrayList 底层是采用数组实现，数组结构的最大优势就是连续存储，为了保证连续存储所以它的添加和删除都复杂些（有时需要涉及扩容），优势在于查找、遍历和随机访问效率较高。

LinkedList 底层采用链表实现，优势在于添加和删除效率较高，但是查找和随机访问效率较低，所以应该尽量回避它的 get 方法，遍历的话使用 foreach 或者 Iterator 效率会较高。

ArrayList和Vector

同步特性不同
也就是说 ArrayList 是线程不安全的，运行多个线程同时操作；
Vector 是线程安全的，同一时间只允许一个线程操作。
底层实现不同
主要体现在扩容机制上；
ArrayList 前面已经说过在 JDK6- 是 x*3/2+1 ，在 JDK7+ 是 x+(x>>1) 。
Vector 的扩容机制体现在 new 对象的时候，如果是 new Vector(x) 每一次就是 x*2 ；如果是 new Vector(10,x) 那么每一次就是 +x ，初始空间为 10。
出现版本不同
ArrayList 是 JDK1.2 出现的；
Vector 是 JDK1.0 出现的，集合两大鼻祖之一。

另外，Stack 继承自 Vector 利用数组来模拟的栈结构，主要方法为 push 和 pop

Set

Collection 的另一大分支，无序、唯一的特性。

因为它是无序的，所以不再提供 get 方法来获取元素。

HashSet

平常 Set 集合中用的最多的吧，采用哈希表的结构存储数据。

然后，来说一下它的唯一：

即便是内存当中完全不同的两个对象，也有可能被视作同一个对象；

即使是内存当中完全相同的两个对象，也有可能被视为不同的对象。

这关键就看程序员怎么定义 hashCode 和 equals 方法了。

添加元素的流程

比较流程一共有三个步骤：

比较 hashCode
使用 == 比较
使用 equals 比较

使用代码来表达就是 1st && (2nd || 3rd) 。

首先来看哈希码是不是相同，如果不同那肯定不是一个对象；

如果哈希码相同，那么分三种情况：

内存中的同一个对象
使用 == 检查是否是相同的对象，如果是直接就舍弃了。
程序员想要视作相同
尊重程序员的意愿，调用 equals 进行确认
不是同一个对象，程序员也没想视作相同，是出现了哈希码冲突
当 equals 返回 false，就是这种情况了，那么就比较这个分组的下一个/添加进集合

还有一个问题，当确认是重复元素时，采用的是先入为主的方式，后来的就被丢弃了。

删除也同样尊重这些步骤，同时不再提供 remove(int) 的方式，只支持 remove(Object) 的方式删除元素，更多的是用迭代器来删除。

元素的修改

当需要修改元素时，不能直接修改，尤其是参与了 hashCode 的属性，因为修改以后 hashCode 会随之变化，但是元素在集合中的分组却不会变化，所以就会导致删删不掉，添能重复。

解决方案是在需要修改元素时，按照下面的三个步骤：

删除
修改
重新添加

这样就没什么问题了，就是操作有些繁琐。

就算修改后的 hashCode 处理后还是被分到了一组，也不可能是相同的，因为当添加时，为了避免每次都需要调用这组的 hashCode 方法比较，会把当时的 HashCode 存下来，后面就算修改了这个值也不会再变。

关于存储结构

HashSet 在 new 的时候可以传入两个参数：

int 类型的分组组数
默认为 16，最终一定是 2 的 n 次方
float 类型的加载因子
默认是 0.75F，可以是大于 1.0 的数。

至于分组组数为什么是 2 的 n 次方呢，这是因为在散列分组的时候可以把 % 替换为更高效的 & 操作，如果你传入的数是 2 的 n 次方，会自动给你设置一个接近的大于这个数的 2 的 n 次方的数。

加载因子的作用是计算阈值，阈值 = (int)(分组组数*加载因子); ，作用是控制扩容的最小临界值；也就是说，当超过这个值时才有可能进行扩容，一次扩容就是原来的分组 * 2。

扩容操作发生时，所有的老元素会重新散列，会很影响效率，所以应该尽量保证 **分组组数*加载因子>元素总量**

在这个前提下，分组组数变大，就是牺牲空间，提高效率；分组组数不变，加载因子变大，就是牺牲效率，保证节约空间。

PS：HashSet 理论是可以无限延伸的，进行扩容是因为效率的原因。

// 打印距离传入的数的最小的 2 的 n 次方
public static void get(int x){
  int okay = 1;
  while(okay < x){
    okay <<= 1;
  }
  System.out.println(okay);
}

// 计算传入这个数的最小 7 的倍数
public static void get(int x){
  int okay = x/7 * 7 + 2;
}

// 传入一个三位数，抹掉个位数的零头
public static void get(int x){
  int okay = x/10 * 10;
}

补充一些相关的算法。

然后 HashSet 内部其实还是使用的是 HashMap，就是做了一层包装，大部分都是直接原封不动的调用 HashMap 的同名方法。

TreeSet

有序且唯一的单值类型集合，是 SortedSet 接口的实现。

它有一些专有方法，比如：first()、 last()、 pollFirst()、 pollLast()。

想要放入 TreeSet 集合就必须要实现 Comparable 接口，也就是实现 compareTo 方法，因为要保证有序，所以得和它说按照什么来比较。

compareTo 方法的返回值是 int，它决定着有序和唯一 ，一般来说 this 指的就是新元素，形参就是老元素。

正数
新元素更大，放在右子树（后面）
负数
新元素更小，放在左子树（前面）
零
元素重复，舍弃

因为 TreeSet 使用的是红黑树来存储的，它是一种自平衡二叉树，每次添加元素会从根依次向下比较，最终找到自己的位置，添加元素后为保证平衡（高效）可能会进行旋转修复，也就是一天是根，不一定永世是根。

PS：优先尊重什么属性就先描述假如什么属性不同，避免 if 的多层嵌套。

使用 TreeSet 应当尽量保证 compareTo 方法是能返回 0 的，因为它的 remove 方法依赖于 compareTo 的返回值，如果返回值永远不会返回 0（确实有这样的需求），那么就无法通过 remove 删除，只能用迭代器删。

修改元素还是要按照那三个步骤，删除、修改、重新添加；但是在迭代过程中是无法完成添加的，只能先创建一个临时的集合（不一定是 Set，可以是 LinkedList 增删快）将修改的元素加进去，等迭代完成后通过 addAll 方法放进去。

Map

然后就到键值对集合了，保存的是映射关系，主要的类有两个 HashMap 和 TreeMap。

常用的方法：put(k,v)、get(k)、containsKey(k)、containsValue(v)、remove(k)、putAll(map)

注意最后一个是 putAll 不是 addAll ！！

遍历 Map 的几种方式：keySet() 、values() 、entrySet()、forEach()；无论使用那种方式，得到的其实都不是一个新集合而是原本的 Map 换了个视角而已，也就是说，如果你在这些集合删除了元素，那么 map 中也会相应的删除。

PS：values() 返回的是 Collection 类型的。

在 JDK8+ 中使用 forEach 更加的简单，官方 API 解释了默认实现：

for (Map.Entry<K, V> entry : map.entrySet())
     action.accept(entry.getKey(), entry.getValue());

// 使用 forEach + lambda
map.forEach((k,v) -> System.out.println(k + "--" + v));

本质上还是调用的 entrySet，但是写法上真是方便了太多太多。

Map集合添加新的键值对的时候，如果遭遇了重复的主键，那么新的主键直接舍弃，新来的值替换原来的值

HashMap

HashMap 它的 put(k,v) 、get(k) 、containsKey(k) 、remove(k)，所有和主键有关的方法都尊重 hashCode/==/equals 比较机制，前面 hashSet 的时候已经说明了，毕竟 hashSet 的实现就是用的 hashMap。

包括 new 的时候也可以指定分组和加载因子。

TreeMap

它的所有主键相关的方法都尊重 compareTo 或 compare 方法，如果它们不返回 0，则：put() 永远不会舍弃元素、get() 永远直接返回 null，containsKey() 永远返回 false，remove() 永远删除失败。

HashMap和Hashtable

着重点就是他们的比较，也就是区别：

它们的同步特性不同 [多线程是否安全]
HashMap 同一时间允许多个线程同时进行操作，效率高，但是是线程不安全的。
Hashtable 同一时间只允许一个线程进行操作，效率低，但是是线程安全的。
它们对于 null 的处理不同
HashMap 无论主键对象还是值对象都可以添加 null（主键唯一，所以主键只能放一个 null）
Hashtable 无论主键还是值对象都不可以存放 null，否则直接 NPE
它们底层实现有些许区别
HashMap 底层默认分为 16 个小组，可以指定分组，但是最终结果一定是 2 的 n 次方数。
Hashtable 底层默认分为 11 个小组，可以随意指定分组，最后是 % (分组组数) 实现分组。
它们出现的版本不同
HashMap 在 JDK1.2 出现；Hashtable 在 JDK1.0 出现，鼻祖之一。

再补充些关于高并发的：

JDK5.0 开始集合的并发包当中提供了多线程高并发的场景下更高效的 ConcurrentHashMap

并且出现了一批可以将不安全的集合转换为安全的集合的方法：

Collections.synchronizedMap(hashMap);

Collections.synchronizedList(arrayList);

Collections.synchronizedCollection();

Collections.synchronizedSet();

Collections.synchronizedSortedSet();

Collections.synchronizedSortedMap();

为什么高效？主要体现在锁的机制上，可以简单理解为 Hashtable 的锁是把整张哈希表锁了，而 ConcurrentHashMap 是锁哈希表中的某一列（每一列可以看作是一条 LinkedList），这样不同的列可以同时操作，只有同一列才会等待，既安全又高效（相比 hashtable）

关于迭代器

foreach 的实现就是用的迭代器，并且我们知道用 foreach 遍历如果进行删除（remove）操作是会抛 CME 异常的，这是因为调用 next 的时候发现 modCount 发生了变化。

那么就有一种情况是可以删除不抛异常的，那就是删除倒数第二个元素，每次循环完一次都要调用 hasNext 方法来判断是不是还有元素，这个方法的实现是这样的：

public boolean hasNext() {
  return cursor != size;
}

所以，当删除倒数第二个元素后，size 会减一，cursor 表示的是当前遍历到第几个了，那么这时 cursor 就等于了 size，认为遍历完成，所以也就不会执行 next 方法，也就不会抛出 CME(并发修改异常)。

这个了解一下就行了。

关于比较器

也就是实现了 Comparator<T> 接口的类，制定一个类的比较规则，就是如何使用比较器。

需要实现的是 public int compare(T i1,T i2) 这个方法，第一个为新元素，第二个为老元素，规则和 Comparable 一样。

使用比较器的地方常见的有两处，一个是 List 系列，使用 Collections.sort(list, com) 这个方法只适用于 List 系列；

还有一个就是 Set 系列，在 new 的时候直接传比较器就行了。

或者还可以在 lambda 里用，JDK8 的新特性。

//JDK8.0新特性 lambda表达式
Set<Integer> set = new TreeSet<>((a,b) -> b-a);
// Set<Integer> set = new TreeSet<>(new QQB());
Collections.addAll(set,55,33,11,44,22);
//我要降序
System.out.println(set);

class QQB implements Comparator<Integer>{
  @Override     //i1新来的 i2老元素
  public int compare(Integer i1,Integer i2){
    return i2 - i1;
  }
}

这就是常用的几种形式了，用在需要排序的需求上。

其他

Java 中没有函数这一叫法，统称为方法。

关于导包，JDK5 以后有一种新形势：import static java.xxx 这种相比之前加了一个 static，表示的是只导入此包的静态方法。