JAVA SE总结

 

内容转载自：https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/  及 https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/

JAVA SE

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关于 JVM JDK 和 JRE 最详细通俗的解答
JVM：Java虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言“一次编译，随处可以运行”的关键所在。
什么是字节码?采用字节码的好处是什么?
在 Java 中，JVM可以理解的代码就叫做字节码（即扩展名为 .class 的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。Java 语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以 Java 程序运行时比较高效，而且，由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。
Java 程序从源代码到运行一般有下面3步：

JDK 和 JRE
JDK是Java Development Kit，它是功能齐全的Java SDK。它拥有JRE所拥有的一切，还有编译器（javac）和工具（如javadoc和jdb）。它能够创建和编译程序。
JRE 是 Java运行时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合，包括 Java虚拟机（JVM），Java类库，java命令和其他的一些基础构件。但是，它不能用于创建新程序。
如果你只是为了运行一下 Java 程序的话，那么你只需要安装 JRE 就可以了。如果你需要进行一些 Java 编程方面的工作，那么你就需要安装JDK了。但是，这不是绝对的。有时，即使您不打算在计算机上进行任何Java开发，仍然需要安装JDK。例如，如果要使用JSP部署Web应用程序，那么从技术上讲，您只是在应用程序服务器中运行Java程序。那你为什么需要JDK呢？因为应用程序服务器会将 JSP 转换为 Java servlet，并且需要使用 JDK 来编译 servlet。

构造器 Constructor 是否可被 override?

在讲继承的时候我们就知道父类的私有属性和构造方法并不能被继承，所以 Constructor 也就不能被 override（重写）,但是可以 overload（重载）,所以你可以看到一个类中有多个构造函数的情况。

重载和重写的区别

• 重载： 发生在同一个类中，方法名必须相同，参数类型不同、个数不同、顺序不同，方法返回值和访问修饰符可以不同，发生在编译时。 　　
• 重写： 发生在父子类中，方法名、参数列表必须相同，返回值范围小于等于父类，抛出的异常范围小于等于父类，访问修饰符范围大于等于父类；如果父类方法访问修饰符为 private 则子类就不能重写该方法。

 Java 面向对象编程三大特性: 封装 继承 多态

封装：封装把一个对象的属性私有化，同时提供一些可以被外界访问的属性的方法，如果属性不想被外界访问，我们大可不必提供方法给外界访问。但是如果一个类没有提供给外界访问的方法，那么这个类也没有什么意义了。

继承：继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以用父类的功能，但不能选择性地继承父类。通过使用继承我们能够非常方便地复用以前的代码。

关于继承如下 3 点请记住：

1. 子类拥有父类对象所有的属性和方法（包括私有属性和私有方法），但是父类中的私有属性和方法子类是无法访问，只是拥有。
2. 子类可以拥有自己属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
3. 子类可以用自己的方式实现父类的方法。（以后介绍）。

多态：所谓多态就是指程序中定义的引用变量所指向的具体类型和通过该引用变量发出的方法调用在编程时并不确定，而是在程序运行期间才确定，即一个引用变量到底会指向哪个类的实例对象，该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法，必须在由程序运行期间才能决定。
在Java中有两种形式可以实现多态：继承（多个子类对同一方法的重写）和接口（实现接口并覆盖接口中同一方法）。

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String StringBuffer和StringBuilder 

String:
String 类中使用 final 关键字修饰字符数组来保存字符串，private　final　char　value[]，所以 String 对象是不可变的。而StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串char[]value 但是没有用 final 关键字修饰，所以这两种对象都是可变的。
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。不可变的特性可以使得 hash 值也不可变，因此只需要进行一次计算。

2. 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。
   

3. 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 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 不可变性天生具备线程安全，可以在多个线程中安全地使用。

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；
性能：每次对 String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象。StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

对于三者使用的总结：

1. 操作少量的数据: 适用String
2. 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用StringBuilder
3. 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用StringBuffer

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自动装箱与拆箱
装箱：将基本类型用它们对应的引用类型包装起来；拆箱：将包装类型转换为基本数据类型；
自动装箱与拆箱的机制可以让我们在Java的变量赋值或者是方法调用等情况下使用原始类型或者对象类型更加简单直接。

在一个静态方法内调用一个非静态成员为什么是非法的?
由于静态方法可以不通过对象进行调用，因此在静态方法里，不能调用其他非静态变量，也不可以访问非静态变量成员。

在 Java 中定义一个不做事且没有参数的构造方法的作用
Java 程序在执行子类的构造方法之前，如果没有用 super() 来调用父类特定的构造方法，则会调用父类中“没有参数的构造方法”。因此，如果父类中只定义了有参数的构造方法，而在子类的构造方法中又没有用 super() 来调用父类中特定的构造方法，则编译时将发生错误，因为 Java 程序在父类中找不到没有参数的构造方法可供执行。解决办法是在父类里加上一个不做事且没有参数的构造方法。 　

接口和抽象类的区别是什么？

1. 接口的方法默认是 public，所有方法在接口中不能有实现(Java 8 开始接口方法可以有默认实现），而抽象类可以有非抽象的方法。
2. 接口中除了static、final变量，不能有其他变量，而抽象类中则不一定。
3. 一个类可以实现多个接口，但只能实现一个抽象类。接口自己本身可以通过extends关键字扩展多个接口。
4. 接口方法默认修饰符是public，抽象方法可以有public、protected和default这些修饰符（抽象方法就是为了被重写所以不能使用private关键字修饰！）。
5. 从设计层面来说，抽象是对类的抽象，是一种模板设计，而接口是对行为的抽象，是一种行为的规范。

 一个类的构造方法的作用是什么? 若一个类没有声明构造方法，该程序能正确执行吗? 为什么?
主要作用是完成对类对象的初始化工作。可以执行。因为一个类即使没有声明构造方法也会有默认的不带参数的构造方法。

构造方法有哪些特性？

1. 名字与类名相同。
2. 没有返回值，但不能用void声明构造函数。
3. 生成类的对象时自动执行，无需调用。

== 与 equals(重要)

• 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。

equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况：

• 情况1：类没有覆盖 equals() 方法。则通过 equals() 比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象。
• 情况2：类覆盖了 equals() 方法。一般，我们都覆盖 equals() 方法来比较两个对象的内容是否相等；若它们的内容相等，则返回 true (即，认为这两个对象相等)。

• String 中的 equals 方法是被重写过的，因为 object 的 equals 方法是比较的对象的内存地址，而 String 的 equals 方法比较的是对象的值。
• 当创建 String 类型的对象时，虚拟机会在常量池中查找有没有已经存在的值和要创建的值相同的对象，如果有就把它赋给当前引用。如果没有就在常量池中重新创建一个 String 对象。
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hashCode 与 equals (重要)

面试官可能会问你：“你重写过 hashcode 和 equals 么，为什么重写equals时必须重写hashCode方法？”
hashCode（）介绍
hashCode() 的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个int整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode() 定义在JDK的Object.java中，这就意味着Java中的任何类都包含有hashCode() 函数。
散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码！（可以快速找到所需要的对象）

为什么要有 hashCode
我们先以“HashSet 如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode： 当你把对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashcode 值来判断对象加入的位置，同时也会与其他已经加入的对象的 hashcode 值作比较，如果没有相符的hashcode，HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashcode 值的对象，这时会调用 equals（）方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会重新散列到其他位置。（摘自我的Java启蒙书《Head first java》第二版）。这样我们就大大减少了 equals 的次数，相应就大大提高了执行速度。

通过我们可以看出：hashCode() 的作用就是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个int整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。**hashCode() 在散列表中才有用，在其它情况下没用。**在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置。

hashCode（）与equals（）的相关规定

1. 如果两个对象相等，则hashcode一定也是相同的
2. 两个对象相等,对两个对象分别调用equals方法都返回true
3. 两个对象有相同的hashcode值，它们也不一定是相等的
4. 因此，equals 方法被覆盖过，则 hashCode 方法也必须被覆盖
5. hashCode() 的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写 hashCode()，则该 class 的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）

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关于 final 关键字的一些总结
final关键字主要用在三个地方：变量、方法、类。

1. 对于一个final变量，如果是基本数据类型的变量，则其数值一旦在初始化之后便不能更改；如果是引用类型的变量，则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。
2. 当用final修饰一个类时，表明这个类不能被继承。final类中的所有成员方法都会被隐式地指定为final方法。
3. 使用final方法的原因有两个。第一个原因是把方法锁定，以防任何继承类修改它的含义；第二个原因是效率。在早期的Java实现版本中，会将final方法转为内嵌调用。但是如果方法过于庞大，可能看不到内嵌调用带来的任何性能提升（现在的Java版本已经不需要使用final方法进行这些优化了）。类中所有的private方法都隐式地指定为final。

Java 中的异常处理

在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先java.lang包中的 Throwable类。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。

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 异常由Java虚拟机抛出。NullPointerException（要访问的变量没有引用任何对象时，抛出该异常）、ArithmeticException（算术运算异常，一个整数除以0时，抛出该异常）和 ArrayIndexOutOfBoundsException （下标越界异常）

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。
异常处理总结

• **try 块：**用于捕获异常。其后可接零个或多个catch块，如果没有catch块，则必须跟一个finally块。
• **catch 块：**用于处理try捕获到的异常。
• **finally 块：**无论是否捕获或处理异常，finally块里的语句都会被执行。当在try块或catch块中遇到return语句时，finally语句块将在方法返回之前被执行。

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反射

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。

如图是类的正常加载过程：反射的原理在与class对象
熟悉一下加载的时候：Class对象的由来是将class文件读入内存，并为之创建一个Class对象

任何一个类都是Class类的实例对象，这个实例对象有三种表示方式：(我们新建一个Student类) Student stu = new Student();
(1) Class c2 = stu.getClass();//已知该类的对象通过getClass方法（知道对象时用）
(2) Class c1 = Student.class;//实际告诉我们任何一个类都有一个隐含的静态成员变量 class（知道类名时用）
(3) Class c3 = Class.forName("类的全名");//会有一个ClassNotFoundException异常

三种方式常用第三种，第一种对象都有了还要反射干什么。第二种需要导入类的包，依赖太强，不导包就抛编译错误。一般都第三种，一个字符串可以传入也可写在配置文件中等多种方法

通过Class对象可以获取某个类中的：构造方法、成员变量、成员方法；并访问成员； 
Object obj = c3.newInstance(); //该方法用的是指定类中默认的空参数构造函数完成的初始化

调用某个类的方法
import java.lang.reflect.Method;
public class TestReflect {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class clazz = Class.forName("net.xsoftlab.baike.TestReflect");
        // 调用TestReflect类中的reflect1方法
        Method method = clazz.getMethod("reflect1");
        method.invoke(clazz.newInstance());
        // Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.
        // 调用TestReflect的reflect2方法
        method = clazz.getMethod("reflect2", int.class, String.class);
        method.invoke(clazz.newInstance(), 20, "张三");
        // Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.
        // age -> 20. name -> 张三
    }
    public void reflect1() {
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法1.");
    }
    public void reflect2(int age, String name) {
        System.out.println("Java 反射机制 - 调用某个类的方法2.");
        System.out.println("age -> " + age + ". name -> " + name);
    }
}