一.数据类型
基本类型
我们都知道在Java语言中,new一个对象是存储在堆里的,我们通过栈中的引用来使用这些对象;
所以,对象本身来说是比较消耗资源的。对于经常用到的类型,如int等,如果我们每次使用这种变量的时候都需要new一个Java对象的话,就会比较笨重。
所以,和C++一样,Java提供了基本数据类型,这种数据的变量不需要使用new创建,他们不会在堆上创建,而是直接在栈内存中存储,因此会更加高效。
- 在java中有基本数据类型8个,其余都是引用类型;
- 六种数字类型(4个整数类型,2个浮点型),一种字符型,一种bool型;
包装类型
Java是一个面相对象的编程语言,基本类型并不具有对象的性质,为了让基本类型也具有对象的特征,就出现了包装类型(如我们在使用集合类型Collection时就一定要使用包装类型而非基本类型),它相当于将基本类型“包装起来”,使得它具有了对象的性质,并且为其添加了属性和方法,丰富了基本类型的操作。
另外,当需要往ArrayList,HashMap中放东西时,像int,double这种基本类型是放不进去的,因为容器都是装object的,这是就需要这些基本类型的包装器类了。
- 每个基本类型,有对应的包装类型,包装类型提供对象的最大值、最小值及对象的相关操作。
- 值类型一般存在栈中,引用类型一般存在堆中
基本类型和包装类型的区别:
1. 声明方式不同:
基本类型不使用new关键字,而包装类型需要使用new关键字来在堆中分配存储空间;
2. 存储方式及位置不同:
基本类型是直接将变量值存储在栈中,而包装类型是将对象放在堆中,然后通过引用来使用;
3. 初始值不同:
基本类型的初始值如int为0,boolean为false,而包装类型的初始值为null;
4. 使用方式不同:
基本类型直接赋值直接使用就好,而包装类型在集合如Collection、Map时会使用到。
自动装箱与自动拆箱
有了基本数据类型和包装类,肯定有些时候要在他们之间进行转换。比如把一个基本数据类型的int转换成一个包装类型的Integer对象。把基本数据类型转换成包装类的过程称为装箱;反之,把包装类转换成基本数据类型的过程就是拆箱。
在Java SE5中,为了减少开发人员的工作,Java提供了自动拆箱与自动装箱功能。
- 自动装箱: 就是将基本数据类型自动转换成对应的包装类。
- 自动拆箱:就是将包装类自动转换成对应的基本数据类型。
自动装箱都是通过包装类的 valueOf() 方法来实现的。自动拆箱都是通过包装类对象的 xxxValue() 来实现的。如int和Integer:1
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public static void main(String[]args){
Integer x = 2; // 装箱 调用了 Integer.valueOf(2)
int y = x; // 拆箱 调用了 X.intValue()
Integer integer=Integer.valueOf(1); //自动装箱
int i=integer.intValue(); //自动拆箱
}
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。
1 |
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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。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。
1 | Integer m = 123; |
String类型
基本概述
String类的部分源码如下,在 Java 8 中,String 内部使用 char 数组存储数据。
1 | public final class String |
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。
1 | public final class String |
从源码中可以看到 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);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。
String 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,之后直接使用无须重新生成,从而间接的提升访问效率。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() 方法取得同一个字符串引用。intern() 首先把 s1 引用的字符串放到 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。
1 | String s1 = new String("aaa"); |
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。
1 | String s5 = "bbb"; |
二. 关键字
final
1. 修饰数据
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(类,接口,数组),final 使引用不变,也就不能引用其它对象,但是被引用的对象本身是可以修改的。
1 | final int x = 1; |
2. 修饰方法
- final 修饰的方法不能被子类重写(private方法也不可重写)
- 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。
3. 修饰类
final 修饰的类不可以被继承
static
1. 静态变量
- 静态变量:又称为类变量,也就是说这个变量属于类的,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。
1 | class Static{ |
1 |
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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,因此这两个关键字与具体对象关联。
1 | public class A { |
static方法中没有this关键字
static方法不能调用非静态方法,反过来可以
所有构造方法都默认被static修饰
3. 静态语句块
静态语句块在类初始化时运行一次, 随着类的加载而加载,与对象无关。
4. 静态内部类
非静态内部类依赖于外部类的实例,也就是说需要先创建外部类实例,才能用这个实例去创建非静态内部类。而静态内部类不需要。
1 | public class OuterClass { |
静态内部类不能访问外部类的非静态的变量和方法。
5. 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它们在代码中的顺序。
存在继承的情况下,初始化顺序为:
- 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)
成员变量与局部变量的区别
1、在类中的位置不同
成员变量:在类中方法外面
局部变量:在方法或者代码块中,或者方法的声明上(即在参数列表中)
2、在内存中的位置不同
成员变量:在堆中(方法区中的静态区)
局部变量:在栈中
3、生命周期不同
成员变量:随着对象的创建而存在,随着对象的消失而消失
局部变量:随着方法的调用或者代码块的执行而存在,随着方法的调用完毕或者代码块的执行完毕而消失
4、初始值
成员变量:有默认初始值
局部变量:没有默认初始值,使用之前需要赋值,否则编译器会报错(The local variable xxx may not have been initialized)
三、Object 通用方法
方法概述
1 | public native int hashCode() |
equals()
1. 等价关系
两个对象具有等价关系,需要满足以下五个条件:
I 自反性
1 | x.equals(x); // true |
####Ⅱ 对称性
1 | x.equals(y) == y.equals(x); // true |
Ⅲ 传递性
1 | if (x.equals(y) && y.equals(z)) |
Ⅳ 一致性
多次调用 equals() 方法结果不变
x.equals(y) == x.equals(y); // true
Ⅴ 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;
2. 等价与相等
- 对于基本类型,== 判断两个值是否相等,基本类型没有 equals() 方法。
- 对于引用类型,== 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。
1 | Integer x = new Integer(1); |
3. equals的实现
- 检查是否为同一个对象的引用,如果是直接返回 true;
- 检查是否是同一个类型,如果不是,直接返回 false;
- 将 Object 对象进行转型;
- 判断每个关键域是否相等。
1 | public class EqualExample { |
hashCode()
hashCode() 返回哈希值,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,这是因为计算哈希值具有随机性,两个值不同的对象可能计算出相同的哈希值。
在覆盖 equals() 方法时应当总是覆盖 hashCode() 方法,保证等价的两个对象哈希值也相等。
HashSet 和 HashMap 等集合类使用了 hashCode() 方法来计算对象应该存储的位置,因此要将对象添加到这些集合类中,需要让对应的类实现 hashCode() 方法。
Java面向对象的四大特性:
- 抽象
- 将一类对象的共同特征提取出来构建的类。包括数据抽象和行为抽象。抽象只关注对象有哪些行为和属性,而不关注具体的细节。
- 封装
- 利用抽象数据类型将对象的属性和对属性的操作封装起来,使之成为 一个整体。数据被保护起来,对外保留必要的接口。用户无需知道具体的细节,可以通过对象对外提供的接口来访问数据。
- 继承
- 继承给对象提供了从基类获取字段和方法的能力。继承提供了代码的重用性,也可以在不修改类的情况下给现存的类添加新特性。
- 多态
多态
多态: 多态是同一个事务/行为具有多个不同表现形式或形态的能力
多态体现为父类引用变量可以指向子类对象
多态存在的三个必要条件:
- 继承
- 重写
- 父类引用指向子类对象
1.多态的前提
要有继承关系,要有方法重写,要有父类引用指向子类对象(父类 F = new 子类())
class fu{
public fu(){
}
public void show(){
System.out.println("fu");
}
}
class zi extends fu{
public void show(){
System.out.println("show zi");
}
public void method(){
Sysltem.out.println("method zi");
}
}
class DuotaiDemo{
public static void main(String[] args){
fu f = new zi();
f.show();
}
}
2.多态中成员访问特点
A:成员变量—编译看左边,运行看左边
B:构造方法—创建子类对象时,访问父类的构造方法,对父类的数据进行初始化
C:成员方法—编译看左边,运行看右边(因为有成员方法重写,所以调用子类)
D:静态方法—编译看左边,运行看左边(静态只和类有关)
多态好处 :提高了代码的维护性(继承)、扩展性(多态)
弊端 :不能使用子类的特有功能
对象间的转型:
向下转型 父->子 zi z = (zi)f
向上转型 子->父 fu f = new zi()
四、继承
访问权限
Java 中有三个访问权限修饰符:private、protected 以及 public,如果不加访问修饰符,表示包级可见。
可以对类或类中的成员(字段和方法)加上访问修饰符。
- 类可见表示其它类可以用这个类创建实例对象。
- 成员可见表示其它类可以用这个类的实例对象访问到该成员;
protected 用于修饰成员,表示在继承体系中成员对于子类可见,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 与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的内部工作情况,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。这是为了确保可以使用父类实例的地方都可以使用子类实例去代替,也就是确保满足里氏替换原则。
字段决不能是公有的,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。例如下面的例子中,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,那么就需要修改所有的客户端代码。
1 | public class AccessExample { |
可以使用公有的 getter 和 setter 方法来替换公有字段,这样的话就可以控制对字段的修改行为。
1 | public class AccessExample { |
但是也有例外,如果是包级私有的类或者私有的嵌套类,那么直接暴露成员不会有特别大的影响。
1 | public class AccessWithInnerClassExample { |
抽象类与接口
1. 抽象类
抽象类和抽象方法都使用 abstract 关键字进行声明。如果一个类中包含抽象方法,那么这个类必须声明为抽象类。
抽象类和普通类最大的区别是,抽象类不能被实例化,只能被继承。
2. 接口
接口是抽象类的延伸,在 Java 8 之前,它可以看成是一个完全抽象的类,也就是说它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的维护成本太高了。在 Java 8 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了该接口的类,让它们都实现新增的方法。
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 的。
1 | public interface InterfaceExample { |
3. 比较
- 从设计层面上看,抽象类提供了一种 IS-A 关系,需要满足里式替换原则,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。
4. 使用选择
使用接口:
- 需要让不相关的类都实现一个方法,例如不相关的类都可以实现 Comparable 接口中的 compareTo() 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。
在很多情况下,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 Java 8 开始,接口也可以有默认的方法实现,使得修改接口的成本也变的很低。
重写与重载
1. 重写(Override)
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。
为了满足里式替换原则,重写有以下三个限制:
- 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。
- 子类方法抛出的异常类型必须是父类抛出异常类型或为其子类型。
2. 重载(Overload)
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,返回值不同,其它都相同不算是重载。
五. 反射
每个类都有一个 Class 对象,包含了与类有关的信息。当编译一个新类时,会产生一个同名的 .class 文件,该文件内容保存着 Class 对象。
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 中。也可以使用 Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”) 这种方式来控制类的加载,该方法会返回一个 Class 对象。
反射可以提供运行时的类信息,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 :可以用 Constructor 的 newInstance() 创建新的对象。
反射的优点:
- 可扩展性 :应用程序可以利用全限定名创建可扩展对象的实例,来使用来自外部的用户自定义类。
- 类浏览器和可视化开发环境 :一个类浏览器需要可以枚举类的成员。可视化开发环境(如 IDE)可以从利用反射中可用的类型信息中受益,以帮助程序员编写正确的代码。
- 调试器和测试工具 : 调试器需要能够检查一个类里的私有成员。测试工具可以利用反射来自动地调用类里定义的可被发现的 API 定义,以确保一组测试中有较高的代码覆盖率。
反射的缺点:
- 性能开销 :反射涉及了动态类型的解析,所以 JVM 无法对这些代码进行优化。因此,反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。我们应该避免在经常被执行的代码或对性能要求很高的程序中使用反射。
- 安全限制 :使用反射技术要求程序必须在一个没有安全限制的环境中运行。如果一个程序必须在有安全限制的环境中运行,如 Applet,那么这就是个问题了。
- 内部暴露 :由于反射允许代码执行一些在正常情况下不被允许的操作(比如访问私有的属性和方法),所以使用反射可能会导致意料之外的副作用,这可能导致代码功能失调并破坏可移植性。反射代码破坏了抽象性,因此当平台发生改变的时候,代码的行为就有可能也随着变化。
https://blog.csdn.net/Sun_Army/article/details/84556081
六.小问题
1. 泛型
1)Java中的泛型是什么 ? 使用泛型的好处是什么?
- 泛型,即“参数化类型”。就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。
- 泛型的本质是为了参数化类型(在不创建新的类型的情况下,通过泛型指定的不同类型来控制形参具体限制的类型)。也就是说在泛型使用过程中,
- 若没有泛型,在集合中存储对象并在使用前进行类型转换是不方便的。泛型防止了这种情况的发生。它提供了编译期的类型安全,确保你只能把正确类型的对象放入集合中,避免了在运行时出现ClassCastException。
- Java中的泛型,只在编译阶段有效。在编译过程中,正确检验泛型结果后,会将泛型的相关信息擦出,并且在对象进入和离开方法的边界处添加类型检查和类型转换的方法。也就是说,泛型信息不会进入到运行时阶段。
2) Java的泛型是如何工作的 ? 什么是类型擦除 ?
- Java中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的Java字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。使用泛型的时候加上的类型参数,会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。如在代码中定义的List
3) 什么是泛型中的限定通配符和非限定通配符 ?
这是另一个非常流行的Java泛型面试题。限定通配符对类型进行了限制。有两种限定通配符:
- <? extends T>它通过确保类型必须是T的子类来设定类型的上界
- <? super T>它通过确保类型必须是T的父类来设定类型的下界。
泛型类型必须用限定内的类型来进行初始化,否则会导致编译错误。另一方面<?>表示了非限定通配符,因为<?>可以用任意类型来替代。
4)List<? extends T>和List <? super T>之间有什么区别 ?
这和上一个面试题有联系,有时面试官会用这个问题来评估你对泛型的理解,而不是直接问你什么是限定通配符和非限定通配符。这两个List的声明都是限定通配符的例子,List<? extends T>可以接受任何继承自T的类型的List,而List<? super T>可以接受任何T的父类构成的List。例如List<? extends Number>可以接受List
2. Java 与 C++ 的区别
- Java 是纯粹的面向对象语言,所有的对象都继承自 java.lang.Object,C++ 为了兼容 C 即支持面向对象也支持面向过程。
- Java 通过虚拟机从而实现跨平台特性,但是 C++ 依赖于特定的平台。
- Java 没有指针,它的引用可以理解为安全指针,而 C++ 具有和 C 一样的指针。
- Java 支持自动垃圾回收,而 C++ 需要手动回收。
- Java 不支持多重继承,只能通过实现多个接口来达到相同目的,而 C++ 支持多重继承。
- Java 不支持操作符重载,虽然可以对两个 String 对象执行加法运算,但是这是语言内置支持的操作,不属于操作符重载,而 C++ 可以。
- Java 的 goto 是保留字,但是不可用,C++ 可以使用 goto。
3. JRE or JDK
- JRE:Java Runtime Environment,Java 运行环境的简称,为 Java 的运行提供了所需的环境。它是一个 JVM 程序,主要包括了 JVM 的标准实现和一些 Java 基本类库。
- JDK:Java Development Kit,Java 开发工具包,提供了 Java 的开发及运行环境。JDK 是 Java 开发的核心,集成了 JRE 以及一些其它的工具,比如编译 Java 源码的编译器 javac等。