Introdução básica ao Java

A equipe da comunidade de código aberto da China fez sua primeira transmissão ao vivo, contando a história por trás da comunidade de código aberto da China em nome do compartilhamento."

O que você precisa saber sobre Java? Este artigo lhe dará uma compreensão detalhada, bem-vindo para coletar!

Noções básicas de Java

▐Três características principais da orientação a objetos

Características: encapsulamento, herança, polimorfismo;

Encapsulamento: Abstrair coisas em um objeto, privatizar as propriedades do objeto e fornecer alguns métodos que podem ser acessados pelo mundo exterior;

Herança: As subclasses estendem novos campos de dados ou funções e reutilizam os atributos e funções da classe pai, com herança única e múltiplas implementações;

Polimorfismo: através de herança (múltiplas subclasses reescrevendo o mesmo método), ou através de interfaces (implementando interfaces e substituindo interfaces);

A diferença entre Java e C++

Diferenças: C++ suporta herança múltipla e tem o conceito de ponteiros, e os programadores gerenciam a memória por si próprios, têm herança única e podem usar interfaces para implementar herança múltipla. Java não fornece ponteiros para acessar diretamente a memória; tem O mecanismo de gerenciamento automático de memória da JVM não exige que os programadores liberem manualmente a memória não utilizada.

Princípios de implementação polimórfica

A implementação subjacente do polimorfismo é a ligação dinâmica, que associa chamadas de métodos a implementações de métodos em tempo de execução.

Vinculação estática e vinculação dinâmica:

Um é determinado em tempo de compilação, chamado de despacho estático, como sobrecarga de método;

Um é determinado em tempo de execução, denominado despacho dinâmico, como substituição (reescrita) de método e implementação de interface.

implementação polimórfica

O quadro de pilha da chamada de método atual (tabela de variáveis locais, pilha de operações, conexão dinâmica, endereço de retorno) será armazenado na pilha da máquina virtual. O processo de implementação do polimorfismo é o processo de envio dinâmico de chamadas de método. Se a subclasse substituir o método da classe pai, então, na chamada polimórfica, o processo de ligação dinâmica determinará primeiro que o tipo real é uma subclasse, de modo a determinar. procure o método da subclasse primeiro. Este processo é a essência da cobertura do método.

palavras-chave estáticas e finais

estático: propriedades e métodos podem ser modificados

atributos modificados estáticos:

Atributos de nível de classe, compartilhados por todos os objetos, são carregados à medida que a classe é carregada (carregada apenas uma vez), antes de o objeto ser criado, ele pode ser chamado diretamente usando o nome da classe.

método de modificação estática:

Carregado à medida que a classe é carregada; ele pode ser chamado diretamente usando o nome da classe em métodos estáticos, apenas membros estáticos podem ser chamados e isso não pode ser usado;

final: A palavra-chave é usada principalmente em três lugares: variáveis, métodos e classes.

variável modificada final:

Se for uma variável de tipo de dados básico, seu valor não poderá ser alterado depois de inicializado;

Se for uma variável de tipo de referência, ela não poderá apontar para outro objeto após ser inicializada.

método de modificação final:

Bloqueie o método para evitar que qualquer classe herdada modifique seu significado (substituindo todos os métodos privados na classe são designados implicitamente como finais);

classe modificada final:

Quando final modifica uma classe, indica que esta classe não pode ser herdada. Todos os métodos membros em uma classe final são designados implicitamente como métodos finais.

Uma classe não pode ser herdada. Além da palavra-chave final, o construtor também pode ser privatizado. (classe interna é inválida)

Classes e interfaces abstratas

Classe abstrata: Uma classe que contém métodos abstratos, ou seja, uma classe modificada com classes abstratas só pode ser herdada, portanto a modificação final não pode ser usada e as classes abstratas não podem ser instanciadas;

Interface: Uma interface é um tipo abstrato e uma coleção de métodos abstratos. A interface suporta herança múltipla. Os métodos definidos na interface são padrão para métodos abstratos modificados por resumo público;

Mesmo ponto:

Nem classes abstratas nem interfaces podem ser instanciadas;
Tanto as classes abstratas quanto as interfaces podem definir métodos abstratos, e as subclasses/classes de implementação devem substituir esses métodos abstratos;

diferença:

Classes abstratas possuem construtores, interfaces não possuem construtores;
As classes abstratas podem conter métodos comuns e as interfaces só podem modificar métodos abstratos com resumo público (disponível após Java 8);
Classes abstratas só podem ser herdadas individualmente, interfaces podem ser herdadas múltiplas vezes;
As classes abstratas podem definir vários tipos de variáveis de membro, e as interfaces só podem ser constantes estáticas modificadas por public static final;

Cenários de uso de classes abstratas:

Você não deseja apenas restringir as subclasses para que tenham comportamentos comuns (mas não se importa em como implementá-los), mas também deseja ter métodos padrão e variáveis de instância;

Cenários de aplicação de interface:

Restringir múltiplas classes de implementação para terem comportamento uniforme, mas não importa como cada classe de implementação é implementada, pode não haver conexão entre várias funções na classe de implementação;

Genéricos e apagamento genérico

Referência: https://blog.csdn.net/baoyinwang/article/details/107341997

Genéricos:

A essência dos genéricos são os tipos parametrizados. Este tipo de parâmetro pode ser utilizado na criação de classes, interfaces e métodos, chamados de classes genéricas, interfaces genéricas e métodos genéricos respectivamente.

Apagamento genérico:

Os genéricos do Java são pseudogenéricos. Ao usar genéricos, são adicionados parâmetros de tipo, que serão removidos quando o compilador compila o bytecode gerado.

Tipos como List se tornarão List após a compilação. Tudo o que a JVM vê é a Lista, e as informações de tipo anexadas pelos genéricos são invisíveis para a JVM.

Outros tipos de elementos podem ser adicionados através da reflexão.

Princípios de reflexão e cenários de uso

Reflexão Java:

Isso significa que no estado de execução, para qualquer classe, você pode conhecer todas as propriedades e métodos desta classe e pode chamar qualquer um de seus métodos;

Princípio de reflexão:

A reflexão primeiro obtém o bytecode da classe de reflexão em Java e, em seguida, mapeia os métodos, variáveis, construtores, etc. no bytecode para o Método, Arquivado, Construtor e outras classes correspondentes.

Como obter uma instância de Class:

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   1.类名.class(就是一份字节码)2.Class.forName(String className);根据一个类的全限定名来构建Class对象3.每一个对象多有getClass()方法:obj.getClass();返回对象的真实类型
   
  
   
  
   
  
   
  
  

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   cenas a serem usadas:

Desenvolver quadros comuns – A utilização mais importante da reflexão é desenvolver vários quadros comuns. Muitos frameworks (como Spring) são configurados (como configurar JavaBeans, Filtros, etc. através de arquivos XML. Para garantir a versatilidade do framework, é necessário carregar dinamicamente diferentes objetos ou classes e chamar diferentes métodos de acordo com). o arquivo de configuração durante o tempo de execução.
Proxy dinâmico - Na programação de aspecto (AOP), é necessário interceptar métodos específicos. Normalmente, o método de proxy dinâmico é escolhido. Neste momento, a tecnologia de reflexão é necessária para alcançá-lo.
JDK: o proxy dinâmico padrão do Spring precisa implementar a interface;

CGLIB: serializa fluxos de bytes através da estrutura ASM, configurável, desempenho ruim;
Anotação personalizada - a própria anotação serve apenas como uma marca. É necessário usar o mecanismo de reflexão para chamar o interpretador de anotação de acordo com a marca de anotação e executar o comportamento.

Sistema de exceção Java

Throwable é a superclasse para todos os erros ou exceções na linguagem Java. O próximo nível é dividido em Erro e Exceção.

Erro:

Refere-se a erros internos e erros de esgotamento de recursos do sistema de tempo de execução Java. A aplicação não lançará objetos desta classe. Caso tal erro ocorra, além de informar o usuário, o resto é tentar encerrar o programa com segurança.

Exceção: RuntimeException, CheckedException;

Os erros de programação podem ser divididos em três categorias: erros de sintaxe, erros lógicos e erros operacionais.

Erros de sintaxe (também chamados de erros de compilação) são erros que ocorrem durante o processo de compilação e são verificados pelo compilador para encontrar erros de sintaxe.

Um erro lógico significa que o resultado da execução do programa não está de acordo com as expectativas. A causa do erro pode ser localizada e descoberta por meio de depuração.

Erros de tempo de execução são erros que fazem com que o programa seja encerrado de forma anormal e os erros de tempo de execução precisam ser tratados por meio do tratamento de exceções.

RuntimeException: Exceção de tempo de execução, o programa deve tentar evitar tais exceções de uma perspectiva lógica.

Como NullPointerException, ClassCastException;

CheckedException: Exceção verificada, o programa usa trycatch para capturar e processar;

IOException, SQLException, NotFoundException;

▐ 数据结构

ArrayList和LinkedList

ArrayList：

底层基于数组实现，支持对元素进行快速随机访问，适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。（提一句实际上）

默认初始大小为10，当数组容量不够时，会触发扩容机制（扩大到当前的1.5倍），需要将原来数组的数据复制到新的数组中；当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。

LinkedList：

底层基于双向链表实现，适合数据的动态插入和删除；
内部提供了List接口中没有定义的方法，用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。（比如jdk官方推荐使用基于linkedList的Deque进行堆栈操作）

ArrayList与LinkedList区别：

都是线程不安全的，ArrayList适用于查找的场景，LinkedList适用于增加、删除多的场景。

实现线程安全：

可以使用原生的Vector，或者是Collections.synchronizedList(List list)函数返回一个线程安全的ArrayList集合。

建议使用concurrent并发包下的CopyOnWriteArrayList的。

①Vector:底层通过synchronize修饰保证线程安全，效率较差。

②CopyOnWriteArrayList：写时加锁，使用了一种叫写时复制的方法；读操作是可以不用加锁的。

List遍历快速和安全失败

普通for循环遍历List删除指定元素

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   for(int i=0; i < list.size(); i++){   if(list.get(i) == 5)        list.remove(i);}

迭代遍历,用list.remove(i)方法删除元素

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   Iterator<Integer> it = list.iterator();while(it.hasNext()){    Integer value = it.next();    if(value == 5){        list.remove(value);    }}

foreach遍历List删除元素

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   for(Integer i:list){    if(i==3) list.remove(i);}

fail—fast：快速失败

当异常产生时，直接抛出异常，程序终止。

fail-fast主要是体现在当我们在遍历集合元素的时候，经常会使用迭代器，但在迭代器遍历元素的过程中，如果集合的结构（modCount）被改变的话，就会抛出异常ConcurrentModificationException，防止继续遍历。这就是所谓的快速失败机制。

fail—safe：安全失败

采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。由于在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，所以不会触发ConcurrentModificationException。

缺点：基于拷贝内容的优点是避免了ConcurrentModificationException，但同样地，迭代器并不能访问到修改后的内容，即：迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝，在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。

场景：java.util.concurrent包下的容器都是安全失败，可以在多线程下并发使用，并发修改。

详细介绍HashMap

角度：数据结构+扩容情况+put查找的详细过程+哈希函数+容量为什么始终都是2^N，JDK1.7与1.8的区别。

参考：https://www.jianshu.com/p/9fe4cb316c05

数据结构：

HashMap在底层数据结构上采用了数组＋链表＋红黑树，通过散列映射来存储键值对数据。

扩容情况：

默认的负载因子是0.75，如果数组中已经存储的元素个数大于数组长度的75%，将会引发扩容操作。

【1】创建一个长度为原来数组长度两倍的新数组。

【2】1.7采用Entry的重新hash运算，1.8采用高于运算。

put操作步骤：

1、判断数组是否为空，为空进行初始化;

2、不为空，则计算 key的hash值，通过(n - 1) & hash计算应当存放在数组中的下标 index;

3、查看table[index] 是否存在数据，没有数据就构造一个Node节点存放在 table[index] 中；

4、存在数据，说明发生了hash冲突(存在二个节点key的hash值一样), 继续判断key是否相等，相等，用新的value替换原数据；

5、若不相等，判断当前节点类型是不是树型节点，如果是树型节点，创造树型节点插入红黑树中；

6、若不是红黑树，创建普通Node加入链表中；判断链表长度是否大于8，大于则将链表转换为红黑树；

7、插入完成之后判断当前节点数是否大于阈值，若大于，则扩容为原数组的二倍；

哈希函数：

通过hash函数（优质因子31循环累加）先拿到key的hashcode，是一个32位的值，然后让hashcode的高16位和低16位进行异或操作。该函数也称为扰动函数，做到尽可能降低hash碰撞，通过尾插法进行插入。

容量为什么始终都是2^N：

先做对数组的⻓度取模运算，得到的余数才能⽤来要存放的位置也就是对应的数组下标。这个数组下标的计算⽅法是“ (n - 1) & hash ”。（n代表数组⻓度）。方便数组的扩容和增删改时的取模。

JDK1.7与1.8的区别：

JDK1.7 HashMap：

底层是 数组和链表 结合在⼀起使⽤也就是链表散列。如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。扩容翻转时顺序不一致使用头插法会产生死循环，导致cpu100%

JDK1.8 HashMap：

底层数据结构上采用了数组＋链表＋红黑树；当链表⻓度⼤于阈值（默认为 8-泊松分布），数组的⻓度大于 64时，链表将转化为红⿊树，以减少搜索时间。（解决了tomcat臭名昭著的url参数dos攻击问题）

ConcurrentHashMap

可以通过ConcurrentHashMap和Hashtable来实现线程安全；Hashtable 是原始API类，通过synchronize同步修饰，效率低下；ConcurrentHashMap通过分段锁实现，效率较比Hashtable要好。

ConcurrentHashMap的底层实现：

JDK1.7的ConcurrentHashMap底层采⽤分段的数组+链表实现；采用 分段锁（Sagment）对整个桶数组进⾏了分割分段(Segment默认16个)，每⼀把锁只锁容器其中⼀部分数据，多线程访问容器⾥不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提⾼并发访问率。

JDK1.8的 ConcurrentHashMap采⽤的数据结构跟HashMap1.8的结构⼀样，数组+链表/红⿊树；摒弃了Segment的概念，⽽是直接⽤ Node 数组+链表+红⿊树的数据结构来实现，通过并发控制synchronized和CAS来操作保证线程的安全。

序列化和反序列化

序列化的意思就是将对象的状态转化成字节流，以后可以通过这些值再生成相同状态的对象。对象序列化是对象持久化的一种实现方法，它是将对象的属性和方法转化为一种序列化的形式用于存储和传输。反序列化就是根据这些保存的信息重建对象的过程。

序列化：将java对象转化为字节序列的过程。

反序列化：将字节序列转化为java对象的过程。

优点：

实现了数据的持久化，通过序列化可以把数据永久地保存到硬盘上（通常存放在文件里）Redis的RDB
利用序列化实现远程通信，即在网络上传送对象的字节序列。Google的protoBuf。

反序列化失败的场景：

序列化ID：serialVersionUID不一致的时候，导致反序列化失败。

String

String使用数组存储内容，数组使用final修饰，因此String定义的字符串的值也是不可变的。

StringBuffer对方法加了同步锁，线程安全，效率略低于StringBuilder。

▐ 设计模式与原则

单例模式

某个类只能生成一个实例，该实例全局访问，例如Spring容器里一级缓存里的单例池。

优点：

唯一访问：如生成唯一序列化的场景、或者spring默认的bean类型。

提高性能：频繁实例化创建销毁或者耗时耗资源的场景，如连接池、线程池。

缺点：

不适合有状态且需变更的；

实现方式：

饿汉式：线程安全速度快；

懒汉式：双重检测锁，第一次减少锁的开销、第二次防止重复、volatile防止重排序导致实例化未完成；

静态内部类：线程安全利用率高；

枚举：effictiveJAVA推荐，反射也无法破坏；

工厂模式

定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产何种产品。

优点：解耦：提供参数即可获取产品，通过配置文件可以不修改代码增加具体产品。

缺点：每增加一个产品就得新增一个产品类。

抽象工厂模式

提供一个接口，用于创建相关或者依赖对象的家族，并由此进行约束。

优点：可以在类的内部对产品族进行约束。

缺点：假如产品族中需要增加一个新的产品，则几乎所有的工厂类都需要进行修改。

▐ 构造方法

构造方法可以被重载，只有当类中没有显性声明任何构造方法时，才会有默认构造方法。

构造方法没有返回值，构造方法的作用是创建新对象。

▐ 初始化块

静态初始化块的优先级最高，会最先执行，在非静态初始化块之前执行。

静态初始化块会在类第一次被加载时最先执行，因此在main方法之前。

▐ This

关键字this代表当前对象的引用。当前对象指的是调用类中的属性或方法的对象。

关键字this不可以在静态方法中使用。静态方法不依赖于类的具体对象的引用。

▐ 重写和重载的区别

重载指在同一个类中定义多个方法，这些方法名称相同，签名不同。

重写指在子类中的方法的名称和签名都和父类相同，使用override注解。

▐ Object类方法

toString默认是个指针，一般需要重写；

equals比较对象是否相同，默认和==功能一致；

hashCode散列码，equals则hashCode相同，所以重写equals必须重写hashCode；

finalize用于垃圾回收之前做的遗嘱，默认空，子类需重写；

clone深拷贝，类需实现cloneable的接口；

getClass反射获取对象元数据，包括类名、方法；

notify、wait用于线程通知和唤醒；

▐ 基本数据类型和包装类

¤ 拓展阅读 ¤

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