随着Java技术的不断更新,我深知在学习新技术的同时,还要不不断总结之前学习的知识,并与新的知识融会贯通,做到举一反三。
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。
JVM 并不是只有一种!只要满足 JVM 规范,每个公司、组织或者个人都可以开发自己的专属 JVM。 也就是说我们平时接触到的 HotSpot VM 仅仅是是 JVM 规范的一种实现而已。
JDK 是 Java Development Kit 缩写,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。
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 程序运行时相对来说还是高效的(不过,和 C++,Rust,Go 等语言还是有一定差距的),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。
当然,我们可能看的有些懵,我们来换一种方式:
这样是不是比上边地方式清楚了许多(当然 我们需要查询每行的含义)
Java 程序从源代码到运行的过程如下图所示:
需要格外注意的是
class->机器码
这一步。在这一步 JVM 类加载器首先加载字节码文件,然后通过解释器逐行解释执行,这种方式的执行速度会相对比较慢。而且,有些方法和代码块是经常需要被调用的(也就是所谓的热点代码),所以后面引进了 JIT(just-in-time compilation) 编译器,而 JIT 属于运行时编译。当 JIT 编译器完成第一次编译后,其会将字节码对应的机器码保存下来,下次可以直接使用。而我们知道,机器码的运行效率肯定是高于 Java 解释器的。这也解释了我们为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语言 。
在我们编写程序的时候,需要大量地为程序、类、变量、方法等取名字,于是就有了 标识符 。简单来说, 标识符就是一个名字 。
有一些标识符,Java 语言已经赋予了其特殊的含义,只能用于特定的地方,这些特殊的标识符就是 关键字 。简单来说,关键字是被赋予特殊含义的标识符 。比如,在我们的日常生活中,如果我们想要开一家店,则要给这个店起一个名字,起的这个“名字”就叫标识符。但是我们店的名字不能叫“警察局”,因为“警察局”这个名字已经被赋予了特殊的含义,而“警察局”就是我们日常生活中的关键字。
default
这个关键字很特殊,既属于程序控制,也属于类,方法和变量修饰符,还属于访问控制。
default
来编写默认匹配的情况。在写代码的过程中,常见的一种情况是需要某个整数类型变量增加 1 或减少 1,Java 提供了一种特殊的运算符,用于这种表达式,叫做自增运算符(++)和自减运算符(–)。
++ 和 – 运算符可以放在变量之前,也可以放在变量之后,当运算符放在变量之前时(前缀),先自增/减,再赋值;当运算符放在变量之后时(后缀),先赋值,再自增/减。例如,当 b = ++a 时,先自增(自己增加 1),再赋值(赋值给 b);当 b = a++ 时,先赋值(赋值给 b),再自增(自己增加 1)。也就是,++a 输出的是 a+1 的值,a++输出的是 a 值。用一句口诀就是:“符号在前就先加/减,符号在后就后加/减”。
在循环结构中,当循环条件不满足或者循环次数达到要求时,循环会正常结束。但是,有时候可能需要在循环的过程中,当发生了某种条件之后 ,提前终止循环,这就需要用到下面几个关键词:
continue
:指跳出当前的这一次循环,继续下一次循环。
break
:指跳出整个循环体,继续执行循环下面的语句。
return 用于跳出所在方法,结束该方法的运行。return 一般有两种用法:
return
:直接使用 return 结束方法执行,用于没有返回值函数的方法
return value
:return 一个特定值,用于有返回值函数的方法
方法的返回值 是指我们获取到的某个方法体中的代码执行后产生的结果!(前提是该方法可能产生结果)。返回值的作用是接收出结果,使得它可以用于其他的操作!
我们可以按照方法的返回值和参数类型将方法分为下面这几种:
public void f1() {
//......
}
// 下面这个方法也没有返回值,虽然用到了 return
public void f(int a) {
if (...) {
// 表示结束方法的执行,下方的输出语句不会执行
return;
}
System.out.println(a);
}
public void f2(Parameter 1, ..., Parameter n) {
//......
}
public int f3() {
//......
return x;
}
public int f4(int a, int b) {
return a * b;
}
public class Person {
public void method() {
//......
}
public static void staicMethod(){
//......
}
public static void main(String[] args) {
Person person = new Person();
// 调用实例方法
person.method();
// 调用静态方法
Person.staicMethod()
}
}
重载就是同样的一个方法能够根据输入数据的不同,做出不同的处理
重写就是当子类继承自父类的相同方法,输入数据一样,但要做出有别于父类的响应时,你就要覆盖父类方法
重载
发生在同一个类中(或者父类和子类之间),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。
比如说:
StringBuilder sb = new StringBuilder();
StringBuilder sb2 = new StringBuilder("HelloWorld");
如果多个方法(比如 StringBuilder 的构造方法)有相同的名字、不同的参数, 便产生了重载。
编译器必须挑选出具体执行哪个方法,它通过用各个方法给出的参数类型与特定方法调用所使用的值类型进行匹配来挑选出相应的方法。 如果编译器找不到匹配的参数, 就会产生编译时错误, 因为根本不存在匹配, 或者没有一个比其他的更好(这个过程被称为重载解析(overloading resolution))。
Java 允许重载任何方法, 而不只是构造器方法。
重载就是同一个类中多个同名方法根据不同的传参来执行不同的逻辑处理。
重写
重写发生在运行期,是子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写。
private/final/static
则子类就不能重写该方法,但是被 static 修饰的方法能够被再次声明。重写就是子类对父类方法的重新改造,外部样子不能改变,内部逻辑可以改变。
方法的重写要遵循“两同两小一大”
分别为:
6 种数字类型:
4 种整数型:byte、short、int、long
2 种浮点型:float、double
1 种字符类型:char
1 种布尔型:boolean。
Java 基本数据类型的包装类型的大部分都用到了缓存机制来提升性能。
Byte
,Short
,Integer
,Long
这 4 种包装类默认创建了数值 [-128,127] 的相应类型的缓存数据,Character
创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据,Boolean
直接返回 True
or False
。
如果超出对应范围仍然会去创建新的对象,缓存的范围区间的大小只是在性能和资源之间的权衡。
两种浮点数类型的包装类 Float,Double 并没有实现缓存机制。
什么是自动拆装箱?
public,private,static
等修饰符所修饰,而局部变量不能被访问控制修饰符及 static
所修饰;但是,成员变量和局部变量都能被 final
所修饰。static
修饰的,那么这个成员变量是属于类的,如果没有使用 static
修饰,这个成员变量是属于实例的。而对象存在于堆内存,局部变量则存在于栈内存。构造方法是一种特殊的方法,主要作用是完成对象的初始化工作。
如果一个类没有声明构造方法,也可以执行!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。
封装是指把一个对象的状态信息(也就是属性)隐藏在对象内部,不允许外部对象直接访问对象的内部信息。但是可以提供一些可以被外界访问的方法来操作属性。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。
不同类型的对象,相互之间经常有一定数量的共同点。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,可以快速地创建新的类,可以提高代码的重用,程序的可维护性,节省大量创建新类的时间 ,提高我们的开发效率。
继承要注意的地方:
多态,顾名思义,表示一个对象具有多种的状态,具体表现为父类的引用指向子类的实例。
多态的特点:
共同点 :
default
关键在接口中定义默认方法)。区别 :
public
static
final
类型的,不能被修改且必须有初始值,而抽象类的成员变量默认 default,可在子类中被重新定义,也可被重新赋值。Object 类是一个特殊的类,是所有类的父类。它主要提供了以下 11 个方法:
/**
* native 方法,用于返回当前运行时对象的 Class 对象,使用了 final 关键字修饰,故不允许子类重写。
*/
public final native Class<?> getClass()
/**
* native 方法,用于返回对象的哈希码,主要使用在哈希表中,比如 JDK 中的HashMap。
*/
public native int hashCode()
/**
* 用于比较 2 个对象的内存地址是否相等,String 类对该方法进行了重写以用于比较字符串的值是否相等。
*/
public boolean equals(Object obj)
/**
* naitive 方法,用于创建并返回当前对象的一份拷贝。
*/
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException
/**
* 返回类的名字实例的哈希码的 16 进制的字符串。建议 Object 所有的子类都重写这个方法。
*/
public String toString()
/**
* native 方法,并且不能重写。唤醒一个在此对象监视器上等待的线程(监视器相当于就是锁的概念)。如果有多个线程在等待只会任意唤醒一个。
*/
public final native void notify()
/**
* native 方法,并且不能重写。跟 notify 一样,唯一的区别就是会唤醒在此对象监视器上等待的所有线程,而不是一个线程。
*/
public final native void notifyAll()
/**
* native方法,并且不能重写。暂停线程的执行。注意:sleep 方法没有释放锁,而 wait 方法释放了锁 ,timeout 是等待时间。
*/
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException
/**
* 多了 nanos 参数,这个参数表示额外时间(以毫微秒为单位,范围是 0-999999)。 所以超时的时间还需要加上 nanos 毫秒。。
*/
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException
/**
* 跟之前的2个wait方法一样,只不过该方法一直等待,没有超时时间这个概念
*/
public final void wait() throws InterruptedException
/**
* 实例被垃圾回收器回收的时候触发的操作
*/
protected void finalize() throws Throwable { }
equals 和== 最大的区别是一个是方法一个是运算符。
==
对于基本类型和引用类型的作用效果是不同的:
==
比较的是值。==
比较的是对象的内存地址。equals()
不能用于判断基本数据类型的变量,只能用来判断两个对象是否相等。equals()
方法存在于Object
类中,而Object
类是所有类的直接或间接父类,因此所有的类都有equals()
方法。
Object
类 equals()
方法:
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
equals()
方法存在两种使用情况:
equals()
方法 :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,使用的默认是 Object
类equals()
方法。equals()
方法 :一般我们都重写 equals()
方法来比较两个对象中的属性是否相等;若它们的属性相等,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。
String
类equals()
方法:
public boolean equals(Object anObject) {
if (this == anObject) {
return true;
}
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String)anObject;
int n = value.length;
if (n == anotherString.value.length) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
while (n-- != 0) {
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
return true;
}
}
return false;
}
hashCode()
的作用是获取哈希码(int
整数),也称为散列码。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
类中,这就意味着 Java 中的任何类都包含有 hashCode()
函数。另外需要注意的是: Object
的 hashCode()
方法是本地方法,也就是用 C 语言或 C++ 实现的,该方法通常用来将对象的内存地址转换为整数之后返回。
public native int hashCode();
String
是只读字符串,也就意味着 String 引用的字符串内容是不能被改变的。初学者可能会有这样的误解:
String str = “abc”;
str = “bcd”;
如上,字符串 str 明明是可以改变的呀!其实不然,str 仅仅是一个引用对象,它指向一个字符串对象“abc”。第二行代码的含义是让 str 重新指向了一个新的字符串“bcd”对象,而“abc”对象并没有任何改变,只不过该对象已经成为一个不可及对象罢了。
StringBuffer/StringBuilder 表示的字符串对象可以直接进行修改。
StringBuilder 是 Java5 中引入的,它和 StringBuffer 的方法完全相同,区别在于它是在单线程环境下使用的,因为它的所有方法都没有被 synchronized 修饰,因此它的效率理论上也比 StringBuffer 要高。
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
类有两个重要的子类:
Exception
:程序本身可以处理的异常,可以通过 catch
来进行捕获。Exception
又可以分为 Checked Exception
(受检查异常,必须处理) 和 Unchecked Exception
(不受检查异常,可以不处理)。Error
:Error
属于程序无法处理的错误 ,我们没办法通过 catch
来进行捕获不建议通过catch捕获 。例如 Java 虚拟机运行错误(Virtual MachineError)
、虚拟机内存不够错误(OutOfMemoryError)
、类定义错误(NoClassDefFoundError)
等 。这些异常发生时,Java 虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。Checked Exception
即 受检查异常 ,Java 代码在编译过程中,如果受检查异常没有被 catch/throw
处理的话,就没办法通过编译 。
除了RuntimeException
及其子类以外,其他的Exception
类及其子类都属于受检查异常 。常见的受检查异常有: IO 相关的异常、
ClassNotFoundException 、
SQLException...。
Unchecked Exception
即 不受检查异常 ,Java 代码在编译过程中 ,我们即使不处理不受检查异常也可以正常通过编译。
RuntimeException
及其子类都统称为非受检查异常,常见的有(建议记下来,日常开发中会经常用到):
NullPointerException
(空指针错误)IllegalArgumentException
(参数错误比如方法入参类型错误)NumberFormatException
(字符串转换为数字格式错误,IllegalArgumentException的子类)ArrayIndexOutOfBoundsException
(数组越界错误)ClassCastException
(类型转换错误)ArithmeticException
(算术错误)SecurityException
(安全错误比如权限不够)UnsupportedOperationException
(不支持的操作错误比如重复创建同一用户)String getMessage()
: 返回异常发生时的简要描述String toString()
: 返回异常发生时的详细信息String getLocalizedMessage():
返回异常对象的本地化信息。使用 Throwable 的子类覆盖这个方法,可以生成本地化信息。如果子类没有覆盖该方法,则该方法返回的信息与 getMessage()返回的结果相同void printStackTrace():
在控制台上打印 Throwable 对象封装的异常信息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。注意:不要在 finally 语句块中使用 return! 当 try 语句和 finally 语句中都有 return 语句时,try 语句块中的 return 语句会被忽略。这是因为 try 语句中的 return 返回值会先被暂存在一个本地变量中,当执行到 finally 语句中的 return 之后,这个本地变量的值就变为了 finally 语句中的 return 返回值。
NumberFormatException
而不是其父类IllegalArgumentException
。Java 泛型(Generics) 是 JDK 5 中引入的一个新特性。使用泛型参数,可以增强代码的可读性以及稳定性。
编译器可以对泛型参数进行检测,并且通过泛型参数可以指定传入的对象类型。比如 ArrayList
这行代码就指明了该ArrayList
对象只能传入 Persion
对象,如果传入其他类型的对象就会报错。
ArrayList<E> extends AbstractList<E>
并且,原生 List 返回类型是 Object ,需要手动转换类型才能使用,使用泛型后编译器自动转换。
泛型一般有三种使用方式:泛型类、泛型接口、泛型方法。
CommonResult
通过参数 T 可根据具体的返回类型动态指定结果的数据类型Excel
处理类 ExcelUtil
用于动态指定 Excel 导出的数据类型Collections
中的 sort
, binarySearch
方法)。反射之所以被称为框架的灵魂,主要是因为它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。通过反射你可以获取任意一个类的所有属性和方法,你还可以调用这些方法和属性。
平时大部分时候都是在写业务代码,很少会接触到直接使用反射机制的场景。
但是,这并不代表反射没有用。相反,正是因为反射,你才能这么轻松地使用各种框架。像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制。
这些框架中也大量使用了动态代理,而动态代理的实现也依赖反射。
比如下面是通过 JDK 实现动态代理的示例代码,其中就使用了反射类 Method
来调用指定的方法。
public class DebugInvocationHandler implements InvocationHandler {
/**
* 代理类中的真实对象
*/
private final Object target;
public DebugInvocationHandler(Object target) {
this.target = target;
}
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
System.out.println("before method " + method.getName());
Object result = method.invoke(target, args);
System.out.println("after method " + method.getName());
return result;
}
}
另外,像 Java 中的一大利器注解 的实现也用到了反射。
为什么你使用 Spring 的时候 ,一个@Component
注解就声明了一个类为 Spring Bean 呢?为什么你通过一个 @Value
注解就读取到配置文件中的值呢?究竟是怎么起作用的呢?
这些都是因为你可以基于反射分析类,然后获取到类/属性/方法/方法的参数上的注解。你获取到注解之后,就可以做进一步的处理。
Annotation
(注解) 是 Java5 开始引入的新特性,可以看作是一种特殊的注释,主要用于修饰类、方法或者变量。
注解本质是一个继承了Annotation
的特殊接口:
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {
}
public interface Override extends Annotation{
}
注解只有被解析之后才会生效,常见的解析方法有两种:
@Override
注解,编译器在编译的时候就会检测当前的方法是否重写了父类对应的方法。@Value
、@Component
)都是通过反射来进行处理的。如果我们需要持久化 Java 对象比如将 Java 对象保存在文件中,或者在网络传输 Java 对象,这些场景都需要用到序列化。
对于不想进行序列化的变量,使用 transient
关键字修饰。
1:通过 Scanner
Scanner input = new Scanner(System.in);
String s = input.nextLine();
input.close();
2:通过 BufferedReader
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String s = input.readLine();
Java IO 流共涉及 40 多个类,这些类看上去很杂乱,但实际上很有规则,而且彼此之间存在非常紧密的联系, Java IO 流的 40 多个类都是从如下 4 个抽象类基类中派生出来的。
问题本质想问:不管是文件读写还是网络发送接收,信息的最小存储单元都是字节,那为什么 I/O 流操作要分为字节流操作和字符流操作呢?
回答:字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的,问题就出在这个过程还算是非常耗时,并且,如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。所以, I/O 流就干脆提供了一个直接操作字符的接口,方便我们平时对字符进行流操作。如果音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好,如果涉及到字符的话使用字符流比较好。
这是个人结合所查资料所记录的知识点,作为参考。