学习笔记——Java面向对象 查漏补缺(二)
在java入门学习阶段，看了郝斌老师的视频，视频是09年的，年份久一点，看了大概基础后，再看廖雪峰老师的java教程查漏补缺。文章中只记录自己不太熟悉的部分。
廖雪峰老师的java教程网页https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1252599548343744
面向对象编程
面向对象基础
面向对象编程，是一种通过对象的方式，把现实世界映射到计算机模型的一种编程方法
现实世界中，我们定义了“人”这种抽象概念，而具体的人则是“小明”、“小红”、“小军”等一个个具体的人。所以，“人”可以定义为一个类（class），而具体的人则是实例（instance）
同样的，“书”也是一种抽象的概念，所以它是类，而《Java核心技术》、《Java编程思想》、《Java学习笔记》则是实例
类和实例（class和instance）
class是一种对象模版，它定义了如何创建实例，因此，class本身就是一种数据类型
而instance是对象实例，instance是根据class创建的实例，可以创建多个instance，每个instance类型相同，但各自属性可能不相同
定义class
class Person {
public String name;
public int age;
}
上述程序，在Java中，创建一个类，例如，给这个类命名为Person，就是定义一个class
一个class可以包含多个字段（field），字段用来描述一个类的特征。上面的Person类，我们定义了两个字段，一个是String类型的字段，命名为name，一个是int类型的字段，命名为age。因此，通过class，把一组数据汇集到一个对象上，实现了数据封装。
public是用来修饰字段的，它表示这个字段可以被外部访问。
创建实例
定义了class，只是定义了对象模版，而要根据对象模版创建出真正的对象实例，必须用new操作符。
new操作符可以创建一个实例，然后，我们需要定义一个引用类型的变量来指向这个实例
Person ming = new Person();
上述代码创建了一个Person类型的实例，并通过变量ming指向它。
注意区分Person ming是定义Person类型的变量ming，而new Person()是创建Person实例。
有了指向这个实例的变量，我们就可以通过这个变量来操作实例。访问实例变量可以用变量.字段
方法
直接把field用public暴露给外部可能会破坏封装性，为了避免外部代码直接去访问field，我们可以用private修饰field，拒绝外部访问
把field从public改成private，外部代码不能访问这些field，需要使用方法（method）来让外部代码可以间接修改field
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person ming = new Person();
ming.setName("Xiao Ming"); // 设置name
ming.setAge(12); // 设置age
System.out.println(ming.getName() + ", " + ming.getAge());
}
}
class Person {
private String name;
private int age;
public String getName() {
return this.name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return this.age;
}
public void setAge(int age) {
if (age < 0 || age > 100) {
throw new IllegalArgumentException("invalid age value");
}
this.age = age;
}
}
虽然外部代码不能直接修改private字段，但是，外部代码可以调用方法setName()和setAge()来间接修改private字段。在方法内部，我们就有机会检查参数对不对。比如，setAge()就会检查传入的参数，参数超出了范围，直接报错。这样，外部代码就没有任何机会把age设置成不合理的值。
同样，外部代码不能直接读取private字段，但可以通过getName()和getAge()间接获取private字段的值。
所以，一个类通过定义方法，就可以给外部代码暴露一些操作的接口，同时，内部自己保证逻辑一致性。
调用方法的语法是实例变量.方法名(参数);。一个方法调用就是一个语句，所以不要忘了在末尾加;。例如：ming.setName("Xiao Ming");。
定义方法
修饰符 方法返回类型 方法名(方法参数列表) {
若干方法语句;
return 方法返回值;
}
方法返回值通过return语句实现，如果没有返回值，返回类型设置为void，可以省略return。
可变参数
可变参数用类型...定义，可变参数相当于数组类型：
class Group {
private String[] names;
public void setNames(String... names) {
this.names = names;
}
}
上面的setNames()就定义了一个可变参数。调用时，可以这么写：
Group g = new Group();
g.setNames("Xiao Ming", "Xiao Hong", "Xiao Jun"); // 传入3个String
g.setNames("Xiao Ming", "Xiao Hong"); // 传入2个String
g.setNames("Xiao Ming"); // 传入1个String
g.setNames(); // 传入0个String
完全可以把可变参数改写为String[]类型：
class Group {
private String[] names;
public void setNames(String[] names) {
this.names = names;
}
}
但是，调用方需要自己先构造String[]，比较麻烦。例如：
Group g = new Group();
g.setNames(new String[] {"Xiao Ming", "Xiao Hong", "Xiao Jun"}); // 传入1个String[]
另一个问题是，调用方可以传入null：
Group g = new Group();
g.setNames(null);
而可变参数可以保证无法传入null，因为传入0个参数时，接收到的实际值是一个空数组而不是null。
参数绑定
//基本类型参数绑定
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person();
int n = 15; // n的值为15
p.setAge(n); // 传入n的值
System.out.println(p.getAge()); // 15
n = 20; // n的值改为20
System.out.println(p.getAge()); // 15
}
}
class Person {
private int age;
public int getAge() {
return this.age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
运行代码，从结果可知，修改外部的局部变量n，不影响实例p的age字段，原因是setAge()方法获得的参数，复制了n的值，因此，p.age和局部变量n互不影响。
结论：基本类型参数的传递，是调用方值的复制。双方各自的后续修改，互不影响。
//引用类型参数绑定
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person();
String[] fullname = new String[] { "Homer", "Simpson" };
p.setName(fullname); // 传入fullname数组
System.out.println(p.getName()); // "Homer Simpson"
fullname[0] = "Bart"; // fullname数组的第一个元素修改为"Bart"
System.out.println(p.getName()); // "Bart Simpson"
}
}
class Person {
private String[] name;
public String getName() {
return this.name[0] + " " + this.name[1];
}
public void setName(String[] name) {
this.name = name;
}
}
结论：引用类型参数的传递，调用方的变量，和接收方的参数变量，指向的是同一个对象。双方任意一方对这个对象的修改，都会影响对方。
构造方法
一个构造方法可以调用其他构造方法，这样做的目的是便于代码复用。调用其他构造方法的语法是this(…)：
class Person {
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public Person(String name) {
this(name, 18); // 调用另一个构造方法Person(String, int)
}
public Person() {
this("Unnamed"); // 调用另一个构造方法Person(String)
}
}
方法重载（Overload）
方法重载是指多个方法的方法名相同，但各自的参数不同；重载方法应该完成类似的功能，重载方法返回值类型应该相同
继承
继承是面向对象编程中非常强大的一种机制，它首先可以复用代码。当我们让Student从Person继承时，Student就获得了Person的所有功能，我们只需要为Student编写新增的功能。
Java使用extends关键字来实现继承
class Person {
private String name;
private int age;
public String getName() {...}
public void setName(String name) {...}
public int getAge() {...}
public void setAge(int age) {...}
}
class Student extends Person {
// 不要重复name和age字段/方法,
// 只需要定义新增score字段/方法:
private int score;
public int getScore() { … }
public void setScore(int score) { … }
}
注意：子类自动获得了父类的所有字段，严禁定义与父类重名的字段！
在OOP的术语中，我们把Person称为超类（super class），父类（parent class），基类（base class），把Student称为子类（subclass），扩展类（extended class）。
继承树
注意到我们在定义Person的时候，没有写extends。在Java中，没有明确写extends的类，编译器会自动加上extends Object。所以，任何类，除了Object，都会继承自某个类。下图是Person、Student的继承树：
Java只允许一个class继承自一个类，因此，一个类有且仅有一个父类。只有Object特殊，它没有父类。
protected
继承有个特点，就是子类无法访问父类的private字段或者private方法。例如，Student类就无法访问Person类的name和age字段：
class Person {
private String name;
private int age;
}
class Student extends Person {
public String hello() {
return "Hello, " + name; // 编译错误：无法访问name字段
}
}
这使得继承的作用被削弱了。为了让子类可以访问父类的字段，我们需要把·private·改为·protected·。用·protected·修饰的字段可以被子类访问：
class Person {
protected String name;
protected int age;
}
class Student extends Person {
public String hello() {
return "Hello, " + name; // OK!
}
}
因此，protected关键字可以把字段和方法的访问权限控制在继承树内部，一个protected字段和方法可以被其子类，以及子类的子类所访问。
super
super关键字表示父类（超类）。子类引用父类的字段时，可以用super.fieldName。例如：
class Student extends Person {
public String hello() {
return "Hello, " + super.name;
}
}
实际上，这里使用super.name，或者this.name，或者name，效果都是一样的。编译器会自动定位到父类的name字段。
但是，在某些时候，就必须使用super。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student s = new Student("Xiao Ming", 12, 89);
}
}
class Person {
protected String name;
protected int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
}
class Student extends Person {
protected int score;
public Student(String name, int age, int score) {
this.score = score;
}
}
运行上面的代码，会得到一个编译错误，大意是在Student的构造方法中，无法调用Person的构造方法。
这是因为在Java中，任何class的构造方法，第一行语句必须是调用父类的构造方法。如果没有明确地调用父类的构造方法，编译器会帮我们自动加一句super();，所以，Student类的构造方法实际上是这样：
class Student extends Person {
protected int score;
public Student(String name, int age, int score) {
super(); // 自动调用父类的构造方法
this.score = score;
}
}
但是，Person类并没有无参数的构造方法，因此，编译失败。
解决方法是调用Person类存在的某个构造方法。例如：
class Student extends Person {
protected int score;
public Student(String name, int age, int score) {
super(name, age); // 调用父类的构造方法Person(String, int)
this.score = score;
}
}
结论：如果父类没有默认的构造方法，子类就必须显式调用super()并给出参数以便让编译器定位到父类的一个合适的构造方法。
这里还顺带引出了另一个问题：即子类不会继承任何父类的构造方法。子类默认的构造方法是编译器自动生成的，不是继承的。
向上转型（较模糊，可参考郝斌老师java入门中的多态讲解）
如果一个引用变量的类型是Student，那么它可以指向一个Student类型的实例：
Student s = new Student();
如果一个引用类型的变量是Person，那么它可以指向一个Person类型的实例：
Person p = new Person();
如果Student是从Person继承下来的，那么，一个引用类型为Person的变量，能否指向Student类型的实例？答案是可以的
Person p = new Student(); // Ok
这是因为Student继承自Person，因此，它拥有Person的全部功能。Person类型的变量，如果指向Student类型的实例，对它进行操作，是没有问题的！
这种把一个子类类型安全地变为父类类型的赋值，被称为向上转型（upcasting）。
向上转型实际上是把一个子类型安全地变为更加抽象的父类型：
Student s = new Student();
Person p = s; // upcasting, ok
Object o1 = p; // upcasting, ok
Object o2 = s; // upcasting, ok
注意到继承树是Student > Person > Object，所以，可以把Student类型转型为Person，或者更高层次的Object。
向下转型（较模糊，可参考郝斌老师java入门中的多态讲解）
和向上转型相反，如果把一个父类类型强制转型为子类类型，就是向下转型（downcasting）。例如：
Person p1 = new Student(); // upcasting, ok
Person p2 = new Person();
Student s1 = (Student) p1; // ok
Student s2 = (Student) p2; // runtime error! ClassCastException!
如果测试上面的代码，可以发现：
Person类型p1实际指向Student实例，Person类型变量p2实际指向Person实例。在向下转型的时候，把p1转型为Student会成功，因为p1确实指向Student实例，把p2转型为Student会失败，因为p2的实际类型是Person，不能把父类变为子类，因为子类功能比父类多，多的功能无法凭空变出来。
因此，向下转型很可能会失败。失败的时候，Java虚拟机会报ClassCastException。
为了避免向下转型出错，Java提供了instanceof操作符，可以先判断一个实例究竟是不是某种类型：
Person p = new Person();
System.out.println(p instanceof Person); // true
System.out.println(p instanceof Student); // false
Student s = new Student();
System.out.println(s instanceof Person); // true
System.out.println(s instanceof Student); // true
Student n = null;
System.out.println(n instanceof Student); // false
instanceof实际上判断一个变量所指向的实例是否是指定类型，或者这个类型的子类。如果一个引用变量为null，那么对任何instanceof的判断都为false。
利用instanceof，在向下转型前可以先判断：
Person p = new Student();
if (p instanceof Student) {
// 只有判断成功才会向下转型:
Student s = (Student) p; // 一定会成功
}
从Java 14开始，判断instanceof后，可以直接转型为指定变量，避免再次强制转型。例如，对于以下代码：
Object obj = "hello";
if (obj instanceof String) {
String s = (String) obj;
System.out.println(s.toUpperCase());
}
使用instanceof variable这种判断并转型为指定类型变量的语法时，必须打开编译器开关--source 14和--enable-preview。
区分继承和组合
继承是is关系，组合是has关系
Student是Person的一种，它们是is关系，而Student并不是Book。实际上Student和Book的关系是has关系
具有has关系不应该使用继承，而是使用组合，即Student可以持有一个Book实例：
class Book {
protected String name;
public String getName() {...}
public void setName(String name) {...}
}
class Student extends Person {
protected Book book;
protected int score;
}
多态
在继承关系中，子类如果定义了一个与父类方法签名完全相同的方法，被称为覆写（Override）。
Override和Overload不同的是，如果方法签名如果不同，就是Overload，Overload方法是一个新方法；如果方法签名相同，并且返回值也相同，就是Override。
注意：方法名相同，方法参数相同，但方法返回值不同，也是不同的方法。在Java程序中，出现这种情况，编译器会报错。
class Person {
public void run() { … }
}
class Student extends Person {
// 不是Override，因为参数不同:
public void run(String s) { … }
// 不是Override，因为返回值不同:
public int run() { … }
}
加上@Override可以让编译器帮助检查是否进行了正确的覆写。希望进行覆写，但是不小心写错了方法签名，编译器会报错。但是@Override不是必需的。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
}
}
class Person {
public void run() {}
}
public class Student extends Person {
@Override // Compile error!
public void run(String s) {} //编译器报错
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Student();
p.run(); // 打印Student.run
}
}
class Person {
public void run() {
System.out.println("Person.run");
}
}
class Student extends Person {
@Override
public void run() {
System.out.println("Student.run");
}
}
上述程序中，一个实际类型为Student，引用类型为Person的变量，调用其run()方法，调用的是Student的run()方法
Java的实例方法调用是基于运行时的实际类型的动态调用，而非变量的声明类型。
这个非常重要的特性在面向对象编程中称之为多态。它的英文拼写非常复杂：Polymorphic。
多态
多态是指，针对某个类型的方法调用，其真正执行的方法取决于运行时期实际类型的方法。
多态的特性就是，运行期才能动态决定调用的子类方法。对某个类型调用某个方法，执行的实际方法可能是某个子类的覆写方法。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 给一个有普通收入、工资收入和享受国务院特殊津贴的小伙伴算税:
Income[] incomes = new Income[] {
new Income(3000),
new Salary(7500),
new StateCouncilSpecialAllowance(15000)
};
System.out.println(totalTax(incomes)); //800
}
public static double totalTax(Income... incomes) {
double total = 0;
for (Income income: incomes) {
total = total + income.getTax();
}
return total;
}
}
class Income {
protected double income;
public Income(double income) {
this.income = income;
}
public double getTax() {
return income * 0.1; // 税率10%
}
}
class Salary extends Income {
public Salary(double income) {
super(income);
}
@Override
public double getTax() {
if (income <= 5000) {
return 0;
}
return (income - 5000) * 0.2;
}
}
class StateCouncilSpecialAllowance extends Income {
public StateCouncilSpecialAllowance(double income) {
super(income);
}
@Override
public double getTax() {
return 0;
}
}
观察totalTax()方法：利用多态，totalTax()方法只需要和Income打交道，它完全不需要知道Salary和StateCouncilSpecialAllowance的存在，就可以正确计算出总的税。如果我们要新增一种稿费收入，只需要从Income派生，然后正确覆写getTax()方法就可以。把新的类型传入totalTax()，不需要修改任何代码。
可见，多态具有一个非常强大的功能，就是允许添加更多类型的子类实现功能扩展，却不需要修改基于父类的代码。
覆写Object方法
因为所有的class最终都继承自Object，而Object定义了几个重要的方法：
toString()：把instance输出为String；equals()：判断两个instance是否逻辑相等；hashCode()：计算一个instance的哈希值。
在必要的情况下，我们可以覆写Object的这几个方法。例如：
class Person {
...
// 显示更有意义的字符串:
@Override
public String toString() {
return "Person:name=" + name;
}
// 比较是否相等:
@Override
public boolean equals(Object o) {
// 当且仅当o为Person类型:
if (o instanceof Person) {
Person p = (Person) o;
// 并且name字段相同时，返回true:
return this.name.equals(p.name);
}
return false;
}
// 计算hash:
@Override
public int hashCode() {
return this.name.hashCode();
}
}
调用super
在子类的覆写方法中，如果要调用父类的被覆写的方法，可以通过super来调用。例如：
class Person {
protected String name;
public String hello() {
return "Hello, " + name;
}
}
Student extends Person {
@Override
public String hello() {
// 调用父类的hello()方法:
return super.hello() + "!";
}
}
final
继承可以允许子类覆写父类的方法。如果一个父类不允许子类对它的某个方法进行覆写，可以把该方法标记为final。用final修饰的方法不能被Override：
class Person {
protected String name;
public final String hello() {
return "Hello, " + name;
}
}
Student extends Person {
// compile error: 不允许覆写
@Override
public String hello() {
}
}
如果一个类不希望任何其他类继承自它，那么可以把这个类本身标记为final。用final修饰的类不能被继承：
final class Person {
protected String name;
}
// compile error: 不允许继承自Person
Student extends Person {
}
对于一个类的实例字段，同样可以用final修饰。用final修饰的字段在初始化后不能被修改。对final字段重新赋值会报错，可以在构造方法中初始化final字段
class Person {
public final String name;
public Person(String name) {
this.name = name; //这种方法更为常用，因为可以保证实例一旦创建，其final字段就不可修改。
}
}
抽象类
抽象类无法实例化，本身就设计成只能用于被继承，因此抽象类可以强迫子类实现其定义的抽象方法，否则编译会报错。因此，抽象方法实际上相当于定义了“规范”。
面向抽象编程
当我们定义了抽象类Person，以及具体的Student、Teacher子类的时候，我们可以通过抽象类Person类型去引用具体的子类的实例：
Person s = new Student();
Person t = new Teacher();
这种引用抽象类的好处在于，我们对其进行方法调用，并不关心Person类型变量的具体子类型：
// 不关心Person变量的具体子类型:
s.run();
t.run();
这种尽量引用高层类型，避免引用实际子类型的方式，称之为面向抽象编程。
面向抽象编程的本质就是：
- 上层代码只定义规范（例如：abstract class Person）；
- 不需要子类就可以实现业务逻辑（正常编译）；
- 具体的业务逻辑由不同的子类实现，调用者并不关心。
接口
在接口中，可以定义default方法（JDK>=1.8）。
包
在Java中，我们使用package来解决名字冲突。
Java定义了一种名字空间，称之为包：package。一个类总是属于某个包，类名（比如Person）只是一个简写，真正的完整类名是包名.类名。
要特别注意：包没有父子关系。java.util和java.util.zip是不同的包，两者没有任何继承关系。
没有定义包名的class，它使用的是默认包，非常容易引起名字冲突
还有一种import static的语法，它可以导入一个类的静态字段和静态方法，import static很少使用。
package main;
// 导入System类的所有静态字段和静态方法:
import static java.lang.System.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 相当于调用System.out.println(…)
out.println("Hello, world!");
}
}
Java编译器最终编译出的·.class·文件只使用完整类名，因此，在代码中，当编译器遇到一个·class·名称时：
- 如果是完整类名，就直接根据完整类名查找这个
class； - 如果是简单类名，按下面的顺序依次查找：
- 查找当前
package是否存在这个class； - 查找
import的包是否包含这个class； - 查找
java.lang包是否包含这个class。
- 查找当前
如果按照上面的规则还无法确定类名，则编译报错。
编写class的时候，编译器会自动帮我们做两个import动作：
- 默认自动
import当前package的其他class； - 默认自动
import java.lang.*。
作用域
protected作用于继承关系。定义为protected的字段和方法可以被子类访问，以及子类的子类
模块
从Java 9开始，JDK又引入了模块（Module）。
从Java 9开始引入的模块，主要是为了解决“依赖”这个问题。如果a.jar必须依赖另一个b.jar才能运行，那我们应该给a.jar加点说明啥的，让程序在编译和运行的时候能自动定位到b.jar，这种自带“依赖关系”的class容器就是模块。以.jmod扩展名标识，可以在$JAVA_HOME/jmods目录下找到它们
这些.jmod文件每一个都是一个模块，模块名就是文件名。例如：模块java.base对应的文件就是java.base.jmod。模块之间的依赖关系已经被写入到模块内的module-info.class文件了。所有的模块都直接或间接地依赖java.base模块，只有java.base模块不依赖任何模块，它可以被看作是“根模块”，好比所有的类都是从Object直接或间接继承而来。
把一堆class封装为jar仅仅是一个打包的过程，而把一堆class封装为模块则不但需要打包，还需要写入依赖关系，并且还可以包含二进制代码（通常是JNI扩展）。此外，模块支持多版本，即在同一个模块中可以为不同的JVM提供不同的版本。
编写模块
首先，创建模块和原有的创建Java项目是完全一样的，以oop-module工程为例，它的目录结构如下：
其中，bin目录存放编译后的class文件，src目录存放源码，按包名的目录结构存放，仅仅在src目录下多了一个module-info.java这个文件，这就是模块的描述文件。在这个模块中，它长这样：
module hello.world {
requires java.base; // 可不写，任何模块都会自动引入java.base
requires java.xml;
}
其中，module是关键字，后面的hello.world是模块的名称，它的命名规范与包一致。花括号的requires xxx;表示这个模块需要引用的其他模块名。除了java.base可以被自动引入外，这里我们引入了一个java.xml的模块。
当我们使用模块声明了依赖关系后，才能使用引入的模块。例如，Main.java代码如下：
package com.itranswarp.sample;
// 必须引入java.xml模块后才能使用其中的类:
import javax.xml.XMLConstants;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Greeting g = new Greeting();
System.out.println(g.hello(XMLConstants.XML_NS_PREFIX));
}
}
如果把requires java.xml;从module-info.java中去掉，编译将报错。可见，模块的重要作用就是声明依赖关系。
下面，我们用JDK提供的命令行工具来编译并创建模块。
首先，我们把工作目录切换到oop-module，在当前目录下编译所有的.java文件，并存放到bin目录下，命令如下：
javac -d bin src/module-info.java src/com/itranswarp/sample/*.java
如果编译成功，现在项目结构如下：
注意到src目录下的module-info.java被编译到bin目录下的module-info.class。
下一步，我们需要把bin目录下的所有class文件先打包成jar，在打包的时候，注意传入--main-class参数，让这个jar包能自己定位main方法所在的类：
jar --create --file hello.jar --main-class com.itranswarp.sample.Main -C bin .
现在我们就在当前目录下得到了hello.jar这个jar包，它和普通jar包并无区别，可以直接使用命令java -jar hello.jar来运行它。但是我们的目标是创建模块，所以，继续使用JDK自带的jmod命令把一个jar包转换成模块：
jmod create --class-path hello.jar hello.jmod
于是，在当前目录下我们又得到了hello.jmod这个模块文件，这就是最后打包出来的传说中的模块！
运行模块
要运行一个jar，我们使用java -jar xxx.jar命令。要运行一个模块，我们只需要指定模块名。试试：
java --module-path hello.jmod --module hello.world
结果是一个错误：
Error occurred during initialization of boot layer
java.lang.module.FindException: JMOD format not supported at execution time: hello.jmod
原因是.jmod不能被放入--module-path中。换成.jar就没问题了：
java --module-path hello.jar --module hello.world
Hello, xml!
那创建的hello.jmod可以用它来打包JRE
打包JRE
现在，JRE自身的标准库已经分拆成了模块，只需要带上程序用到的模块，其他的模块就可以被裁剪掉。怎么裁剪JRE呢？并不是说把系统安装的JRE给删掉部分模块，而是“复制”一份JRE，但只带上用到的模块。为此，JDK提供了jlink命令来干这件事。命令如下：
jlink --module-path hello.jmod --add-modules java.base,java.xml,hello.world --output jre/
我们在--module-path参数指定了我们自己的模块hello.jmod，然后，在--add-modules参数中指定了我们用到的3个模块java.base、java.xml和hello.world，用,分隔。最后，在--output参数指定输出目录。
现在，在当前目录下，我们可以找到jre目录，这是一个完整的并且带有我们自己hello.jmod模块的JRE。试试直接运行这个JRE：
jre/bin/java --module hello.world
Hello, xml!
要分发我们自己的Java应用程序，只需要把这个jre目录打个包给对方发过去，对方直接运行上述命令即可，既不用下载安装JDK，也不用知道如何配置我们自己的模块，极大地方便了分发和部署。
访问权限
前面我们讲过，Java的class访问权限分为public、protected、private和默认的包访问权限。引入模块后，这些访问权限的规则就要稍微做些调整。
确切地说，class的这些访问权限只在一个模块内有效，模块和模块之间，例如，a模块要访问b模块的某个class，必要条件是b模块明确地导出了可以访问的包。
举个例子：我们编写的模块hello.world用到了模块java.xml的一个类javax.xml.XMLConstants，我们之所以能直接使用这个类，是因为模块java.xml的module-info.java中声明了若干导出：
module java.xml {
exports java.xml;
exports javax.xml.catalog;
exports javax.xml.datatype;
...
}
只有它声明的导出的包，外部代码才被允许访问。换句话说，如果外部代码想要访问我们的hello.world模块中的com.itranswarp.sample.Greeting类，我们必须将其导出：
module hello.world {
exports com.itranswarp.sample;
requires java.base;
requires java.xml;
}
因此，模块进一步隔离了代码的访问权限。
Java核心类
字符串和编码
String
在Java中，String是一个引用类型，它本身也是一个class。但是，Java编译器对String有特殊处理，即可以直接用"..."来表示一个字符串：
String s1 = "Hello!";
实际上字符串在String内部是通过一个char[]数组表示的，因此，按下面的写法也是可以的：
String s2 = new String(new char[] {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '!'});
Java字符串的一个重要特点就是字符串不可变。这种不可变性是通过内部的private final char[]字段，以及没有任何修改char[]的方法实现的。
字符串操作不改变原字符串内容，而是返回新字符串；Java使用Unicode编码表示String和char；
字符串比较
当我们想要比较两个字符串是否相同时，要特别注意，我们实际上是想比较字符串的内容是否相同。必须使用equals()方法而不能用==。
要忽略大小写比较，使用equalsIgnoreCase()方法。
类型转换
要把任意基本类型或引用类型转换为字符串，可以使用静态方法valueOf()。这是一个重载方法，编译器会根据参数自动选择合适的方法：
String.valueOf(123); // "123"
String.valueOf(45.67); // "45.67"
String.valueOf(true); // "true"
String.valueOf(new Object()); // 类似java.lang.Object@636be97c
转换为char[]
String和char[]类型可以互相转换，方法是：
char[] cs = "Hello".toCharArray(); // String -> char[]
String s = new String(cs); // char[] -> String
StringBuilder
为了能高效拼接字符串，Java标准库提供了StringBuilder，它是一个可变对象，可以预分配缓冲区，这样，往StringBuilder中新增字符时，不会创建新的临时对象：
StringBuilder sb = new StringBuilder(1024);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
sb.append(',');
sb.append(i);
}
String s = sb.toString();
StringBuilder还可以进行链式操作：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
var sb = new StringBuilder(1024);
sb.append("Mr ")
.append("Bob")
.append("!")
.insert(0, "Hello, ");
System.out.println(sb.toString());
}
}
如果我们查看StringBuilder的源码，可以发现，进行链式操作的关键是，定义的append()方法会返回this，这样，就可以不断调用自身的其他方法。
注意：对于普通的字符串+操作，并不需要我们将其改写为StringBuilder，因为Java编译器在编译时就自动把多个连续的+操作编码为StringConcatFactory的操作。在运行期，StringConcatFactory会自动把字符串连接操作优化为数组复制或者StringBuilder操作。
你可能还听说过StringBuffer，这是Java早期的一个StringBuilder的线程安全版本，它通过同步来保证多个线程操作StringBuffer也是安全的，但是同步会带来执行速度的下降。
StringBuilder和StringBuffer接口完全相同，现在完全没有必要使用StringBuffer。
StringJoiner
StringJoiner专门用来用分隔符拼接数组
import java.util.StringJoiner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String[] names = {"Bob", "Alice", "Grace"};
var sj = new StringJoiner(", ");
for (String name : names) {
sj.add(name);
}
System.out.println(sj.toString()); //Bob, Alice, Grace
}
}
StringJoiner可以指定“开头”和“结尾”
import java.util.StringJoiner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String[] names = {"Bob", "Alice", "Grace"};
var sj = new StringJoiner(", ", "Hello ", "!");
for (String name : names) {
sj.add(name);
}
System.out.println(sj.toString()); //Hello Bob, Alice, Grace!
}
}
String.join()
String还提供了一个静态方法join()，这个方法在内部使用了StringJoiner来拼接字符串，在不需要指定“开头”和“结尾”的时候，用String.join()更方便：
String[] names = {"Bob", "Alice", "Grace"};
var s = String.join(", ", names);
包装类型
想要把int基本类型变成一个引用类型，我们可以定义一个Integer类，它只包含一个实例字段int，这样，Integer类就可以视为int的包装类（Wrapper Class）：
public class Integer {
private int value;
public Integer(int value) {
this.value = value;
}
public int intValue() {
return this.value;
}
}
定义好了Integer类，我们就可以把int和Integer互相转换：
Integer n = null;
Integer n2 = new Integer(99);
int n3 = n2.intValue();
实际上，因为包装类型非常有用，Java核心库为每种基本类型都提供了对应的包装类型：
| 基本类型 | 对应的引用类型 |
|---|---|
| boolean | java.lang.Boolean |
| byte | java.lang.Byte |
| short | java.lang.Short |
| int | java.lang.Integer |
| long | java.lang.Long |
| float | java.lang.Float |
| double | java.lang.Double |
| char | java.lang.Character |
Auto Boxing 自动装箱
因为int和Integer可以互相转换，所以，Java编译器可以帮助我们自动在int和Integer之间转型，这种直接把int变为Integer的赋值写法，称为自动装箱（Auto Boxing），反过来，把Integer变为int的赋值写法，称为自动拆箱（Auto Unboxing）。
int i = 100;
Integer n = Integer.valueOf(i);
int x = n.intValue();
Integer n = 100; // 编译器自动使用Integer.valueOf(int)
int x = n; // 编译器自动使用Integer.intValue()
注意：自动装箱和自动拆箱只发生在编译阶段，目的是为了少写代码。
装箱和拆箱会影响代码的执行效率，因为编译后的class代码是严格区分基本类型和引用类型的。并且，自动拆箱执行时可能会报NullPointerException：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Integer n = null;
int i = n; //NullPointerException
}
}
不变类
所有的包装类型都是不变类。我们查看Integer的源码可知，它的核心代码如下：
public final class Integer {
private final int value;
}
因此，一旦创建了Integer对象，该对象就是不变的。
对两个Integer实例进行比较要特别注意：绝对不能用==比较，因为Integer是引用类型，必须使用equals()比较
在创建Integer的时候，以下两种方法：
- 方法一：
Integer n = new Integer(100); - 方法二：
Integer n = Integer.valueOf(100);
方法2更好，因为方法1总是创建新的Integer实例，方法2把内部优化留给Integer的实现者去做，即使在当前版本没有优化，也有可能在下一个版本进行优化。
我们把能创建“新”对象的静态方法称为静态工厂方法。Integer.valueOf()就是静态工厂方法，它尽可能地返回缓存的实例以节省内存。
创建新对象时，优先选用静态工厂方法而不是new操作符。
进制转换
Integer类本身还提供了大量方法，例如，最常用的静态方法parseInt()可以把字符串解析成一个整数：
int x1 = Integer.parseInt("100"); // 100
int x2 = Integer.parseInt("100", 16); // 256,因为按16进制解析
Integer还可以把整数格式化为指定进制的字符串：
Integer.toString(100); // "100",表示为10进制
Integer.toString(100, 36); // "2s",表示为36进制
Integer.toHexString(100); // "64",表示为16进制
Integer.toOctalString(100); // "144",表示为8进制
Integer.toBinaryString(100); // "1100100",表示为2进制
Java的包装类型还定义了一些有用的静态变量
// boolean只有两个值true/false，其包装类型只需要引用Boolean提供的静态字段:
Boolean t = Boolean.TRUE;
Boolean f = Boolean.FALSE;
// int可表示的最大/最小值:
int max = Integer.MAX_VALUE; // 2147483647
int min = Integer.MIN_VALUE; // -2147483648
// long类型占用的bit和byte数量:
int sizeOfLong = Long.SIZE; // 64 (bits)
int bytesOfLong = Long.BYTES; // 8 (bytes)
最后，所有的整数和浮点数的包装类型都继承自Number，因此，可以非常方便地直接通过包装类型获取各种基本类型
JavaBean
如果读写方法符合以下这种命名规范，那么这种class被称为JavaBean
// 读方法:
public Type getXyz()
// 写方法:
public void setXyz(Type value)
JavaBean的作用
JavaBean主要用来传递数据，即把一组数据组合成一个JavaBean便于传输。此外，JavaBean可以方便地被IDE工具分析，生成读写属性的代码，主要用在图形界面的可视化设计中。通过IDE，可以快速生成getter和setter。
我们通常把一组对应的读方法（getter）和写方法（setter）称为属性（property）。
枚举类
为了让编译器能自动检查某个值在枚举的集合内，并且，不同用途的枚举需要不同的类型来标记，不能混用，我们可以使用enum来定义枚举类：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Weekday day = Weekday.SUN;
if (day == Weekday.SAT || day == Weekday.SUN) {
System.out.println("Work at home!"); //Work at home!
} else {
System.out.println("Work at office!");
}
}
}
enum Weekday {
SUN, MON, TUE, WED, THU, FRI, SAT;
}
注意到定义枚举类是通过关键字enum实现的，我们只需依次列出枚举的常量名。和int定义的常量相比，使用enum定义枚举有如下好处：
enum常量本身带有类型信息，即Weekday.SUN类型是Weekday，编译器会自动检查出类型错误。例如，下面的语句不可能编译通过：int day = 1; if (day == Weekday.SUN) { // Compile error: bad operand types for binary operator '==' }- 不可能引用到非枚举的值，因为无法通过编译。
- 不同类型的枚举不能互相比较或者赋值，因为类型不符。例如，不能给一个
Weekday枚举类型的变量赋值为Color枚举类型的值，这就使得编译器可以在编译期自动检查出所有可能的潜在错误。Weekday x = Weekday.SUN; // ok! Weekday y = Color.RED; // Compile error: incompatible types
enum的比较
使用enum定义的枚举类是一种引用类型。前面我们讲到，引用类型比较，要使用equals()方法，如果使用==比较，它比较的是两个引用类型的变量是否是同一个对象。因此，引用类型比较，要始终使用equals()方法，但enum类型可以例外。
这是因为enum类型的每个常量在JVM中只有一个唯一实例，所以可以直接用==比较：
if (day == Weekday.FRI) { // ok!
}
if (day.equals(Weekday.SUN)) { // ok, but more code!
}
enum的特点
enum定义的类型就是class，具有如下特点
- 定义的
enum类型总是继承自java.lang.Enum，且无法被继承； - 只能定义出
enum的实例，而无法通过new操作符创建enum的实例； - 定义的每个实例都是引用类型的唯一实例；
- 可以将
enum类型用于switch语句。
enum是一个class，每个枚举的值都是class实例，因此，这些实例有一些方法：
name()
返回常量名
String s = Weekday.SUN.name(); // "SUN"
ordinal()
返回定义的常量的顺序，从0开始计数。改变枚举常量定义的顺序就会导致ordinal()返回值发生变化。
int n = Weekday.MON.ordinal(); // 1
默认情况下，对枚举常量调用toString()会返回和name()一样的字符串。但是，toString()可以被覆写，而name()则不行。我们可以给Weekday添加toString()方法，覆写toString()的目的是在输出时更有可读性。
switch()
枚举类可以应用在switch语句中。因为枚举类天生具有类型信息和有限个枚举常量，所以比int、String类型更适合用在switch语句中
记录类
record
从Java 14开始，引入了新的Record类。我们定义Record类时，使用关键字record。把上述Point类改写为Record类，代码如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Point p = new Point(123, 456);
System.out.println(p.x()); //123
System.out.println(p.y()); //456
System.out.println(p); //Point[x=123, y=456]
}
}
public record Point(int x, int y) {} //Point的定义
把上述Point的定义改写为class，相当于以下代码：
public final class Point extends Record {
private final int x;
private final int y;
public Point(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public int x() {
return this.x;
}
public int y() {
return this.y;
}
public String toString() {
return String.format("Point[x=%s, y=%s]", x, y);
}
public boolean equals(Object o) {
...
}
public int hashCode() {
...
}
}
使用record关键字，可以一行写出一个不变类。和enum类似，我们自己不能直接从Record派生，只能通过record关键字由编译器实现继承。
BigInteger
java.math.BigInteger就是用来表示任意大小的整数。BigInteger内部用一个int[]数组来模拟一个非常大的整数,对BigInteger做运算的时候，只能使用实例方法，例如，加法运算：
BigInteger i1 = new BigInteger("1234567890");
BigInteger i2 = new BigInteger("12345678901234567890");
BigInteger sum = i1.add(i2); // 12345678902469135780
和long型整数运算比，BigInteger不会有范围限制，但缺点是速度比较慢。也可以把BigInteger转换成基本类型。BigInteger和Integer、Long一样，也是不可变类，并且也继承自Number类。
- 转换为
byte：byteValue() - 转换为
short：shortValue() - 转换为
int：intValue() - 转换为
long：longValue() - 转换为
float：floatValue() - 转换为
double：doubleValue()
如果BigInteger表示的范围超过了基本类型的范围，转换时将丢失高位信息，即结果不一定是准确的。如果需要准确地转换成基本类型，可以使用intValueExact()、longValueExact()等方法，在转换时如果超出范围，将直接抛出ArithmeticException异常。
BigDecimal
和BigInteger类似，BigDecimal可以表示一个任意大小且精度完全准确的浮点数,用scale()表示小数位数，通过BigDecimal的stripTrailingZeros()方法，可以将一个BigDecimal格式化为一个相等的，但去掉了末尾0的BigDecimal：
BigDecimal d1 = new BigDecimal("123.45");
System.out.println(d1.scale()); // 2,两位小数
BigDecimal d2 = new BigDecimal("123.4500");
BigDecimal d3 = d2.stripTrailingZeros();
System.out.println(d2.scale()); // 4
System.out.println(d3.scale()); // 2,因为去掉了00
BigDecimal d4 = new BigDecimal("1234500");
BigDecimal d5 = d4.stripTrailingZeros();
System.out.println(d4.scale()); // 0
System.out.println(d5.scale()); // -2
如果一个BigDecimal的scale()返回负数，例如，-2，表示这个数是个整数，并且末尾有2个0。可以对一个BigDecimal设置它的scale，如果精度比原始值低，那么按照指定的方法进行四舍五入或者直接截断：
import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
BigDecimal d1 = new BigDecimal("123.456789");
BigDecimal d2 = d1.setScale(4, RoundingMode.HALF_UP); // 四舍五入，123.4568
BigDecimal d3 = d1.setScale(4, RoundingMode.DOWN); // 直接截断，123.4567
System.out.println(d2);
System.out.println(d3);
}
}
对BigDecimal做加、减、乘时，精度不会丢失，但是做除法时，存在无法除尽的情况，这时，就必须指定精度以及如何进行截断
BigDecimal d1 = new BigDecimal("123.456");
BigDecimal d2 = new BigDecimal("23.456789");
BigDecimal d3 = d1.divide(d2, 10, RoundingMode.HALF_UP); // 保留10位小数并四舍五入
BigDecimal d4 = d1.divide(d2); // 报错：ArithmeticException，因为除不尽
还可以对BigDecimal做除法的同时求余数，调用divideAndRemainder()方法时，返回的数组包含两个BigDecimal，分别是商和余数，其中商总是整数，余数不会大于除数。我们可以利用这个方法判断两个BigDecimal是否是整数倍数
import java.math.BigDecimal;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
BigDecimal n = new BigDecimal("12.345");
BigDecimal m = new BigDecimal("0.12");
BigDecimal[] dr = n.divideAndRemainder(m);
System.out.println(dr[0]); // 102
System.out.println(dr[1]); // 0.105
}
}
BigDecimal n = new BigDecimal("12.75");
BigDecimal m = new BigDecimal("0.15");
BigDecimal[] dr = n.divideAndRemainder(m);
if (dr[1].signum() == 0) {
// n是m的整数倍
}
比较BigDecimal
在比较两个BigDecimal的值是否相等时，要特别注意，使用equals()方法不但要求两个BigDecimal的值相等，还要求它们的scale()相等：
BigDecimal d1 = new BigDecimal("123.456");
BigDecimal d2 = new BigDecimal("123.45600");
System.out.println(d1.equals(d2)); // false,因为scale不同
System.out.println(d1.equals(d2.stripTrailingZeros())); // true,因为d2去除尾部0后scale变为2
System.out.println(d1.compareTo(d2)); // 0
必须使用compareTo()方法来比较，它根据两个值的大小分别返回负数、正数和0，分别表示小于、大于和等于。
总是使用compareTo()比较两个BigDecimal的值，不要使用equals()！