Java基础

1、简介

Java是一种高级编程语言，它具有简单、面向对象、跨平台等特点。Java技术点包括但不限于以下几个方面：

1. 基础语法：Java语言的基础语法包括数据类型、运算符、流程控制语句等。
2. 面向对象编程：Java是一种面向对象的语言，它支持封装、继承和多态等面向对象的特性。
3. 异常处理：Java提供了异常处理机制，程序员可以通过捕获、处理异常来增强程序的稳定性和健壮性。
4. 多线程编程：Java提供了多线程编程的支持，程序员可以通过多线程来提高程序的并发性和效率。
5. IO和NIO：Java提供了IO和NIO两种IO模型，程序员可以根据具体应用场景选择适合的IO模型。
6. 设计模式：Java中广泛使用设计模式来解决各种软件设计问题，常用的设计模式包括单例模式、工厂模式、观察者模式等。
7. 数据库编程：Java提供了多种方式来访问和操作数据库，包括JDBC、ORM框架等。
8. Web开发：Java提供了多种Web开发框架，包括Servlet、JSP、Spring MVC等。
9. 分布式编程：Java提供了多种分布式编程框架和技术，包括RMI、CORBA、SOA、RPC、Dubbo等。
10. 测试和调试：Java提供了多种测试和调试工具，包括JUnit、Mockito、JMeter、VisualVM等。

总之，Java技术点非常广泛，不仅仅包括语言本身的基础知识，还包括各种常用库、框架、工具等。对于Java开发人员来说，深入学习Java技术点可以提高开发效率和质量。

1.1、面向对象编程简介

面向对象编程是一种编程范式，它将程序中的数据和操作数据的代码组织成对象，以此来描述现实世界中的问题。在面向对象编程中，程序被看作是一组相互作用的对象，每个对象都可以执行特定的操作，通过消息传递来协调彼此的行为。

面向对象编程强调对象的概念，而不是过程或函数。

面向对象编程具有封装、继承、多态等特性。封装将数据和方法结合在一起形成类，隐藏了对象内部的细节，只公开一些必要的接口。继承允许从已有的类派生出新的类，使得新类继承了旧类的属性和方法，同时也可以扩展或修改旧类的行为。多态指的是一个对象可以表现出多种形态，即同一个消息可以被不同的对象接收并有不同的行为。

面向对象编程具有易于维护、可扩展、可重用等优点，因此被广泛应用于各种软件开发领域。

1.2、设计原则

面向对象开发有一些原则，也称为面向对象设计原则，这些原则可以指导开发人员设计出易于维护、扩展和重用的面向对象系统。以下是常见的面向对象开发原则：

1.  单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）：一个类或模块只负责单一功能或职责。
2. 开放封闭原则（Open Closed Principle，OCP）：一个模块或类应该对扩展开放，对修改关闭。
3. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，LSP）：一个基类的实例应该能够被其子类的实例替换，而不会影响程序的正确性。
4. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，DIP）：高层模块不应该依赖于底层模块，二者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于具体实现，具体实现应该依赖于抽象。
5. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，ISP）：多个特定的客户端接口要好于一个宽泛用途的接口。
6. 合成/聚合复用原则（Composite/Aggregate Reuse Principle，CARP）：尽可能使用对象组合和聚合，而不是继承来达到代码复用的目的。
7. 迪米特法则（Law of Demeter，LoD）：一个对象应该对其他对象有最少的了解，只与最直接的朋友通信，避免和陌生的对象发生耦合关系。 

这些原则旨在提高代码的可读性、可维护性、可扩展性和可重用性，帮助开发人员编写出高质量的面向对象程序。

1.2.1、开闭原则

对扩展开放，对修改关闭。

当需求发生变化时，在不修改软件实体源代码的情况下，可以进行功能扩展，使其满足新需求。

1.2.2、里氏替换原则

继承必须确保超类所拥有的性质在子类中仍然成立。

通俗来讲就是，子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能，即不可以重写父类的方法。

如果通过重写父类方法扩展新功能，写起来可能会很简单，但这会使整个继承体系的可复用性变得很差，特别是运用多态比较频繁时，程序很有可能会运行错误。

典型案例，“正方形不是长方形”，“鸵鸟不是鸟”。

1.2.3、依赖倒置原则

要面向接口编程，不要面向实现编程。

原始定义为：高层模块不应该依赖低层模块，两者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。

依赖倒置原则是实现开闭原则重要途径之一。

1.2.4、单一职责原则

控制类的粒度大小，将对象解耦，提高其内聚性。

职责指类变化的原因，一个类应当有且只有一个引起它变化的原因，若有多个则该类需要拆分。如果一个对象承担了太多职责，至少会存在以下两个缺点：

一、当一个职责变化时，可能会影响该类实现其他职责的能力。

二、当客户端需要该对象的某一个职责时，不得不将其他不需要的职责全都包含进来，从而造成冗余代码或代码的浪费。

单一职责同样也适用于方法。一个方法应该尽可能做好一件事情，如果一个方法处理的事情太多，其颗粒度会变得很粗，不利于重用。

1.2.5、接口隔离原则

要为各个类建立它们需要的专用接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。

接口隔离原则和单一职责都是为了提高类的内聚性、降低它们之间的耦合性，体现了封装的思想，但两者是不同的：

单一职责原则注重的是职责，而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。

单一职责原则主要是约束类，它针对的是程序中的实现和细节；接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象和程序整体框架的构建。

1.2.6、迪米特法则

只与你的直接朋友交谈，不跟“陌生人”说话。

简单来说就是，如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。

但过度使用迪米特法则会使系统产生大量的中介类，从而增加系统的复杂性，使模块之间的通信效率降低。所以，在釆用迪米特法则时需要反复权衡，确保高内聚和低耦合的同时，保证系统的结构清晰。

1.2.7、合成复用原则

软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。组合是“has a”关系，继承是“is a”关系。

组合就是A类的对象是B类的成员变量，相当于 A类是B类对象的一个属性。

例如，Dog类和Animal类应该使用继承关系，因为狗是动物；Person类和Head类应该使用组合关系，因为头是组成人体的一部分，即人有头。

如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则同里氏替换原则相辅相成的，两者都是开闭原则的具体实现规范。

Java接口之间的多继承

接口的多继承是指一个接口可以继承自多个其他接口。在Java语言中，类只能单继承，但是接口可以多继承。这样可以使得接口更加灵活，具有更高的复用性。

举个例子，假设我们有一个 Shape 接口表示图形，还有一个 Color 接口表示颜色，现在我们要定义一个新的接口 ColoredShape，它既要继承 Shape 接口，又要继承 Color 接口，就可以使用接口的多继承：

public interface Shape {
    void draw();
}

public interface Color {
    void setColor(String color);
}

public interface ColoredShape extends Shape, Color {
    // 新的接口继承了 Shape 和 Color 接口
}

这样，实现 ColoredShape 接口的类就必须实现 draw() 和 setColor() 两个方法，同时具有图形和颜色的特征，可以实现更加灵活的设计和组合。