Java技术整理（4）—— Java基础篇

1、Java异常分类及处理

异常处理是为了解决在程序处理时发生错误而无法退出的问题。

（1）异常分类

Object —— Throwable（所有错误或异常的超类）

• Error： 是指 Java 运行时系统的内部错误和资源耗尽错误，应用程序并不会抛出该对象，如果出现这样的错误，尽量保证系统安全结束
• Exception： Java 异常有两种异常类型，运行时异常、检查异常
  • RuntimeException： 例如 NullPointerException、ClassCastException，基本上都是程序设计者设计不合理才会产生的异常
  • CheckedException： 例如 IOException、SQLException，一般是外部错误，这种异常都发生在编译阶段，Java 编译器会强制程序捕获异常，即会出现要求你把这段可能出现异常的程序进行try…catch…，这类异常一般包括几个方面：
    • 试图在文件尾部读取数据
    • 试图打开一个错误格式的URL
    • 试图根据给定的字符串查找 class 对象，而这个字符串表示的类并不存在

（2）异常的处理方式

自然抛出异常有三种形式：throw、throws、系统自动抛出异常

捕获异常并处理是以 try…catch… 作为捕获异常并处理代码的结构

（3）throw 与 throws 的区别

• 位置不同： throws 用在函数声明上，抛出的是异常类，并且可以抛出多个；throw 用在函数内，用来抛出异常对象
• 功能不同：
  • throws用来声明异常，让调用者了解该功能可能出现的问题，预先给出处理方式；throw 抛出具体的问题对象，执行到throw，程序立即结束，跳转回调用者，并将具体的问题对象抛出调用者，即throw语句独立存在时，后续程序无法执行。
  • throws表示的是异常的可能性，并不一定会发生异常；throw 则一定会抛出确定的异常

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2、Java 反射

（1）动态语言： 是指程序运行时可以改变其结构，即新的函数可以引进，已有的函数可以被删除等结构上的变化。
（2）反射机制的概念： Java中的反射机制是在运行状态中，对于任意一个类都能获取这个类所有的属性和方法，并且对于任意一个对象，都能调用它的任意一个方法。
（3）反射的应用场合： 编译时类型和运行时类型

• 编译时类型： 由声明对象时实用的类型决定，并且无法获取具体方法，如Person person = new Student();，声明的是Person类型，但运行时是Student类型
• 运行时类型： 由赋值对象的类型决定

当程序运行时可能会接收外部传入的对象，该对象在编译时类型为Object，但程序调用需要知道该对象的运行时类型，所以可以利用反射来获取该对象的类型以及类信息。

（4）反射API

反射 API 用来生成JVM中的类、接口或对象的信息。

• Class类： 反射的核心类，可以获取类的属性、方法等信息。
• Field类： java.lang.reflec 包中的类，表示类的成员变量，用来获取和设置类中的属性值
• Method类： java.lang.reflec 包中的类，表示类的方法，用来获取类中的方法信息或调用方法
• Constructor类： java.lang.reflec 包中的类，表示类的构造方法

（5）反射的步骤

• 获取想要操作的Class对象
• 调用Class类中的方法
• 使用反射API操作这些信息

（6）获取Class对象的方法

• 实例对象.getClass()： 是实例对象获取Class对象的方法
• 类名.class： 是每一个类加载时，都会维护一个class 属性，class 属性中存储了该类的相关信息
• Class.forName()： Class 类提供基于全路径获取Class对象的静态方法

（7）创建Class对象的方法

• newInstence()： 这种创建方法要求 Class对象有默认的空构造器
• Constructor的newInstance()： 这种创建方法要求先获取Constructor，因为需要确认Class对象具有构造器

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3、Java注解

（1）概念： Annotation 是 Java 提供的一种对元程序中关联信息和元数据（metadata）的途径和方法；它是一种接口，程序可以通过反射来获取指定程序中的Annotation对象，通过Annotation对象来获取元数据信息。
（2）元注解： 元注解的作用是负责注解说明其它注解，JDK 5 定义了 4 个标准的 meta-annotation 类型。

• @Target： 说明修饰的对象范围
  • packages
  • types： 类、接口、枚举、Annotation类型
  • 类型成员： 方法、构造方法、成员变量、枚举值
  • 方法参数
  • 本地变量： 如循环变量、catch参数
• @Retention： 定义Annotation的生命周期
  • @SOURSE： 在源文件中有效
  • @CLASS： 在class文件中有效
  • @RUNTIME： 在运行时有效
• @Documented： 描述-javadoc，用来描述其它类型的annotation应该被作为被标注的程序成员的公共API
• @Inherited： 描述某个被标注的类型是被继承的，若该注解在某个类上，则这个类的子类也会继承父类拥有的注解

（3）注解处理器

注解处理器是用于注解读取与使用注解的核心程序。

实现注解处理器：

//1、创建注解处理器
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface FruitProvider {
	public int id() default -1;
	public String name() default "";
	public String address default "";
}

//2、使用注解处理器
public class Apple{
	@FruitProvider(id=1,name="陕西红富士集团",address="陕西省西安市延安路")
	private String appleProvider;

	public void setAppleProvider(String appleProvider){
		this.appleProvider = appleProvider;
	}

	public String getAppleProviderO (
		return appleProvider;
	}
}

//3、注解处理器
public class FruitInfoUtil {
	public static void getFruitInfo(Class<?> clazz) {
		String strFruitProvicer = "供应商信息：";
		Field[] fields = clazz.getDeclaredFields(); //获取成员变量
		for (Field field : fields){
			FruitProvider fruitProvider = (FruitProvider) field.getAnnotation(FruitProvider.class);
			strFruitProvicer = "供应商编号：" + fruitProvider.id() + "供应商名称：" + fruitProvider.name() + "供应商地址：" +  fruitProvider.address();
			System.out.println(strFruitProvicer);
		}
	}
}

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4、Java内部类

Java类中不仅可以定义变量和方法，还可以定义类，定义在类内部的类称为内部类，根据定义方式不同，内部类分为静态内部类、成员内部类、局部内部类、匿名内部类四种。

• 静态内部类： 使用static关键字修饰的内部类，这种内部类可以与外部类共享所有的静态资源，通过使用外部类名.内部类名获得编译时类型。例如，HashMap类内部就有一个静态内部类Entry。
• 成员内部类： 普通的内部类，这种类不能定义静态方法和变量（因为只有静态资源才属于类对象，并且JVM先加载静态资源，容易产生冲突）
• 局部内部类： 定义在方法内部的类，充当临时对象进行存储。
• 匿名内部类： 匿名内部类必须继承一个父类或只实现一个接口，同时也没有class关键字，通过new关键字直接生成一个对象的引用。

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5、泛型

泛型是用来声明无法确定的对象类型，编译器会通过传入的值来确定对象类型。

（1）泛型方法

public static <E> void printArray(E[] inputArray){
	for(E element : inputArray) {
		System.out.printf("%s", element);
	}
}

• ： 表示该通配符代表T的所有子类
• ：表示该通配符代表T的所有父类

（2）泛型类

public class Box<T>{
	private T t;
	
	public void add(T t){
		this.t = t;
	}
	
	public T get(){
		return t;
	}
}

（3）类型通配符

类型通配符通常使用 ？来代替具体的类型参数，例如List 在逻辑上是所有List具有泛型约束的父类

（4）类型擦除

Java中的泛型基本上是在编译器层面的实现，在生成的字节码中是不存在泛型的，在编译时，自动将传入的数据类型覆盖到泛型使用的位置上，这样的过程叫类型擦除。

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6、序列化

（1）序列化的作用： 序列化操作可以持久化对象及其状态到内存或者磁盘中
（2）序列化的存储： 序列化是将传入对象转为字节数组进行存储，但是序列化只关注其成员变量，而不关注静态资源
（3）序列化的使用场景： 持久化对象；网络传递对象等等…
（4）序列化的实现：

• Java提供了 java.io.Serializable 接口，只要类实现接口，就可以被序列化
• 利用ObjectOutputStream和ObjectInputStream进行序列化和反序列化
• 利用writeObject和readObject实现自定义序列化策略

（5）反序列化的关键点——序列化ID：

• 序列化ID： 虚拟机是否支持反序列化，不仅取决于类路径和功能代码是否一致，还取决于两个类的序列化ID是否一致

（6）序列化在子父类中的使用： 若子类实现序列化，而想要父类也能够序列化，那么父类必须也实现Serializable接口
（7）阻止某个变量不进行序列化： Java 提供了 Transient 关键字来声明变量不参与序列化过程，在反序列化时，对应的 trasient 变量则被初始化。

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7、Java复制

Java 程序中若想要将一个对象复制给另一个对象，一共有三种方法：直接赋值、浅拷贝、深拷贝。

• 直接赋值： 直接引用同一对象，从表面上看确实是复制了一个对象，但在内部依旧是同一个内存空间
• 浅拷贝： 创建一个新对象，复制非静态字段到新对象，但若旧对象中有一个引用对象，则复制的是引用对象的地址，即直接赋值给新对象的引用对象变量。
• 深拷贝： 创建一个新对象，将旧对象的所有资源打个包，创建一个副本提供给新对象，即两个成为结构相同，但存储地址不同的对象。（实现方式可以通过序列化与反序列化操作进行对象创建）