进步·于辰

Java知识点锦集

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出自【进步*于辰的博客】

之前这篇文章中包含了一些我总结的开发经验，由于考虑到将开发经验和java知识点放在同一篇文章会让大家阅读起来很麻烦，于是我把之前那些经验总结提取到了这篇文章【Java开发细节、经验锦集】。

文章目录

1、其他知识点链接
2、关于重载
3、关于重写
4、关于创建对象方法
5、关于类加载
- 5.1 什么是“类加载”？
- 5.2 类加载过程
- 5.3 子类实例化时语句执行顺序
- 5.4 注意事项
6、关于String/包装类/基本数据类型三者间的转换关系
7、关于构造方法
8、关于继承
9、关于序列化
- 9.1 什么是“序列化”？
- 9.2 序列化特点
- 9.3 关于序列化ID
- 9.4 序列化/反序列化测试
10、关于程序与数据库之间数据类型转换说明（基于JDBC）
- 10.1 数据存储（DML）
- 10.2 数据查询（select）
11、关于数据类型转换
- 11.1 int → char
- 11.2 float与int
12、关于ORM
13、关于`package`
14、关于 IPv4
15、关于`static`
16、关于常量
- 16.1 关于赋初值
- 16.2 常将常量声明为`static`的原因
17、关于编译与解释

1、其他知识点链接

断言；
静态代理、动态代理；
基本数据类型和引用类型赋值时的底层分析；
Socket套接字；
二进制的原码、补码和反码；
设计模式—单例模式；
自定义注解；
泛型；
Lambda表达式；
反射；
java.lang.Class类Java_API浅析；

2、关于重载

参考笔记二，P26.6、P29.4。

参数列表不同、或返回值类型不同、或都不同的同名方法称之为“重载”。与访问权限无关，其作用是增加代码可读性。注意：

main()也可重载，默认情况下执行参数类型为String[]的main()；
若方法名、参数列表都相同，仅返回值类型不同，则不是“重载”，且不允许。

3、关于重写

参考笔记二，P29.3。

与父类方法参数列表相同、返回值类型相同的同名方法称之为“重写”。注意：

重写方法的访问权限不能低于被重写方法；
重写方法的异常范围不能大于被重写方法；
若子类某方法与父类某方法方法名、参数列表都相同，仅返回值类型不同，这不是“重写”，且不允许。

4、关于创建对象方法

参考笔记二，P39.7、P45.2。

1、new xx()
2、反射
3、xx.clone()
4、反序列化

clone()属Object类方法，使用clone()的类必须实现Cloneable接口和重写clone()。其中，克隆的对象是一个新对象，克隆分为浅克隆 和深克隆 两种，两者的区别是当克隆的类中引用其他类时，深克隆会同时克隆引用类，而浅克隆不会，仍是同一个。深克隆的实现原理是在相应clone()内克隆引用类。

5、关于类加载

参考笔记一，P31.5、P32.2~5；笔记三，P15.2。

5.1 什么是“类加载”？

大家先看个图：

这张是反射的过程图，我曾在博文【关于对Java反射的理解与运用】中使用过。那篇文章中阐述：

图中的 B → D，通过类加载器 ClassLoader 将 class字节码文件 加载进JVM方法区、生成 class 信息、进而创建 Class 对象，这个过程就是 $\color{red}{类加载}$ 。（注：只有对类的主动使用才会触发类加载，例如：反射、实例化）

下述对此流程进行详述。

5.2 类加载过程

过程一：加载，将磁盘中 class 字节码文件 加载进 JVM方法区；
过程二：连接，第1步：验证，验证加载进内存的类的正确性；第2步：准备，为类变量分配内存，并赋默认值；第3步：解析，将常量池中的 符号引用 替换成 直接引用 （即内存地址，存于栈）；
注：如Person p1中的p1初始就是符号引用，经过解析转为内存地址，常说的“引用就是内存地址”就是这个意思。
过程三：初始化，为类变量赋初始值，如：执行静态代码块和static int a = 10（在静态代码块之外）。

5.3 子类实例化时语句执行顺序

（前提：存在父类）

前2项在类初始化时执行，后4项在实例化时执行。

5.4 注意事项

只有对类的主动使用（如：反射、实例化）才会触发类初始化，并且，初始化时数据从JVM方法区的全局数据访问区获取；
类初始化指类加载的第三过程，实例化指创建对象；
一载三化：类加载、类初始化（类加载的第三过程）、实例初始化（实例化前执行）、实例化；
实例化过程：编译 → 类加载 → 实例初始化 → 实例化；
因为继承，故父类的类加载在子类之前；因为子类拥有父类所有成员，故父类的实例初始化在子类之前。因此，在JVM中，父类的初始化数据存储于子类的存储空间中；
$\color{red}{类加载仅一次}$ ，类初始化仅一次；而实例初始化可多次。只要子类实例初始化，父类实例也会初始化，即生成新的子类和父类，因此，即使有多个子类，也不会出现并发性问题。

6、关于String/包装类/基本数据类型三者间的转换关系

参考笔记一，P40.7。

7、关于构造方法

参考笔记一，P34.3。

$\color{grey}{为什么JVM会默认为类创建无参构造方法？}$ 因为实例初始化时需要。

$\color{grey}{为什么子类会默认调用父类无参构造方法？}$ 因为子类拥有父类所有，这需要初始化父类，即调用构造方法。注意：无论子类或父类有没用自定义构造方法，子类都会隐式调用父类无参构造方法。

$\color{grey}{为什么}$ super() $\color{grey}{必须在构造方法的第一行？}$ 从第2点可知，子类初始化时会同时初始化父类，但并不能知道super()在第一行的原因。因为父类的初始化数据存储于子类内存空间（具体指堆），即便后续调用（先初始化子类，后初始化父类）也可访问。因此，super()在第一行的原因是：子类要为父类分配内存空间，自然要先知道父类占多少空间，即先初始化父类。

8、关于继承

参考笔记一，P33.7、P34.1、P35.2/3；笔记二，P26.5。

子类拥有父类所有，只是无法使用private修饰部分；父类拥有子类所有，只是无法使用子类扩展部分。故经过上溯或下溯转型，都可使用相应资源；
只能先进行上溯转型，再进行下溯转型。由于上溯或下溯转型后，很难判断引用所指向的对象到底属于哪个类，故可用instanceOf判断；
若子类未重写父类方法，尽管子类拥有父类所有，但那些方法在根本上还是属于父类，因此子类调用的还是父类方法；
super $\color{green}{并不代表父类引用，只是用于调用父类成员}$ 。getClass()是 Object 类的 final 方法（不可重写），故super.getClass()等同于this.getClass()，返回的是当前对象所属类的 Class 对象。

9、关于序列化

参考笔记一，P1、P2.3。

9.1 什么是“序列化”？

序列化指将对象转为字节序列、实现将对象持久化（永久保存）到磁盘、使对象能在网络或进程间 传递的过程。
（注：实现序列化的类必须实现Serializable接口；若此类引用了其他类，则相应类也必须实现此接口。）

9.2 序列化特点

持久性。
将对象转为字节序列存于磁盘，即使JVM死机，对象仍然存于磁盘。当JVM宕机时，可以通过反序列化还原对象，并且，序列化的对象占据更小的磁盘空间；
序列化的对象在网络上传输会更快捷、更安全；
可实现在进程间传递对象。
“进程间”是什么意思？因为无论程序复杂或简单，在启动时，JVM都只会创建一个进程，而进程间无法直接传输对象。

9.3 关于序列化ID

示例：

private static final long serialVersionUID = -5809782578272943999L;

这就是序列化ID，其在类加载时生成，用于作为类在JVM内存中的唯一标识。其作用是通过比较字节序列中的序列化ID和实体类中的序列化ID是否一致来判断是否为同一个类，即是否可反序列化，从而还原对象。

9.4 序列化/反序列化测试

“序列化”与“反序列化*”是一种实现对象持久化的概念，具体实现方法任意。如下示例中使用ObjectOutputStream实现序列化，使用ObjectInputStream实现反序列化是其中一种实现方法。

1、序列化：将对象 Person 序列化到 Person.txt 文件中。
看下述代码：

@AllArgsConstructor
class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -5809782578272943999L;

    private Integer id;
    private String name;
}
class TestSerializable {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person person = new Person(1001, "yuchen");
        System.out.println(person);// 打印：Person(id=1001, name=yuchen)

        // 序列化
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(new File("C:\\Users\\于辰\\Downloads\\新建文件夹\\Person.txt")));
        oos.writeObject(person);
    }
}

测试结果：
字节序列文件：

字节序列：

2、反序列化：将 Person.txt 文件中的字节序列 通过反序列化还原成 Person 对象。
看下述代码：

class TestSerializable {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 反序列化
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("C:\\Users\\于辰\\Downloads\\新建文件夹\\Person.txt")));
        Person person = (Person) ois.readObject();
        System.out.println(person);// 打印：com.neusoft.boot.Person@69d0a921
    }
}

10、关于程序与数据库之间数据类型转换说明（基于JDBC）

10.1 数据存储（DML）

String → DateTime，需使用类java.sql.Timestamp。

10.2 数据查询（select）

DateTime → String，先通过rs.getTimestamp()（rs是结果集ResultSet对象）获取Timestamp对象，再使用SimpleDateFormat类将其转为String。

11、关于数据类型转换

下述阐述需要计算不同位二进制的表示范围，引用博文【mysql知识点锦集】的第1项中的“求数据类型取值范围的计算通式”。虽然Java与Mysql属不同体系，但是数据类型的取值范围是相同的。因此，大家可以此博文作为参考。
参考笔记二，P65.1。

$\color{green}{两个结论：}$

数据类型转换分为显式转换和隐式转换两种方式，显式转换需要强转。具体何种方式取决于转换前后类型所占字节数的大小。
int类型采用有符号二进制存储，char类型采用无符号二进制存储。

11.1 int → char

引用那篇博文中关于数据类型数值范围的计算通式：

int类型占4个字节，char类型占2个字节，先计算一下这两种类型的数值范围：

int类型数值范围：-2^{8*4-1} ~ 2^{8*4-1} - 1 = -2.147483648E9 ~ 2.147483647E9；（有符号二进制）
char类型取值范围：-2^{8*2-1} ~ 2^{8*2-1} - 1 = -32768 ~ 32767；（有符号二进制）
注：这个取值范围是按照字节长度计算的。实际上，由于char类型对应 $\color{blue}{ASCLL码}$ ，ASCLL码是正数，故不能按照有符号二进制的方式进行计算。
char类型由16位无符号二进制表示，故char类型数值范围是：0 ~ 2^{8*2} - 1 = 0 ~ 65535。

字节长度：int > char，故int类型转为char类型属显式转换。但有一个 $\color{red}{特例}$ ：

当转为char类型的整型数据是常量，且数值在char类型的数值范围之内时，可隐式转换。

说明示例：
1、将数值在char类型取值–数值范围内的int常量转为char类型。

char c1 = -1;//----------A
char c2 = 65536//;-------B
char c3 = 0;//-----------C
char c4 = 65535;//-------D

char类型的数值范围是： 0 ~ 65535。故A、B编译报错，而C、D转换成功。

2、将int常量转为char类型。

int a1 = 100;
final int a2 = 100;
char c5 = a1;// 编译报错
char c6 = a2;// 转换成功

尽管100在char类型的取值范围内，但a1是变量，故编译报错；而a2以及举例1中的都是常量，故转换成功。

11.2 float与int

float类型与int类型都占4个字节，且都采用有符号二进制进行存储，但在float中，整数部分占8位，小数部分占23位。
因此，float类型的数值范围是：-2^{8*1-1} ~ 2^{8*1-1} - 1 = -128 ~ 127。即-128.0 ~ 127.999999...。

$\color{green}{补充说明：}$
因为小数的二进制表示方法我暂未作研究，故此范围目前还不是很明确，仅供大家参考。

12、关于ORM

全称Object Relational Mapping（对象关系映射），指实体类与数据表一一对应，属性与字段一一对应，而实例/对象对应记录，即将对象“存入”数据表中。常用的ORM框架：mybatis、mybatis-plus、hibernate。
优点：

提高开发效率；
解耦合。如：客户需求变更，需要增删字段来实现功能，使用ORM框架，不用 sql 直接编码，能够像操作对象一样从数据库读取数据。

缺点：降低程序性能。

一般ORM框架系统都是多层的，系统层次多会降低程序性能。且ORM框架是完全面向对象，也会降低程序性能；
ORM框架生成的 sql 语句一般很难写出高效的算法，只能先将对象提取到内存对象中（指select到程序中），再进行过滤和加工，这会降低程序性能；
在对象持久化时，ORM框架一般会持久化对象的所有属性，有时这是不需要的，这会降低程序性能。
注：“持久化”指将数据存储进数据库。

13、关于`package`

参考笔记二，P29.6。

java 属跨平台语言，与操作系统无关，package是用来组织源文件的一种虚拟文件系统；
import的作用是引入，而不是拷贝，目的是告诉编译器编译时应去哪读取外部文件；
java 的包机制 与 IDE 无关；
同一包下的类可不使用import而直接调用（不是指实例化时用全类名）。

14、关于 IPv4

关于 IPv4，相关类 → Inet4Address类。
参考笔记一，P75.2。

概述：
ipv4 由4部分组成，包含网络地址 和主机地址，每部分解释为一个字节。故都是0 ~ 255的整数。因此，ipv4 占4个字节（32位）。

分类：（注：a指网络地址，b指主机地址）

A类：a 占前8位，b 占后24位，a 的最高位必须是0。因此，范围是：0.0.0.0 ~ 127.255.255.255；
B类：a 占前16位，b 占后16位，a 的最高位必须是10。因此，范围是：128.0.0.0 ~ 191.255.255.255；
C类：a 占前24位，b 占后8位，a 的最高位必须是110。因此，范围是：192.0.0.0 ~ 223.255.255.255；
D类：暂未知，a 的最高位必须是1110。因此，范围是：224.0.0.0 ~ .239.255.255.255；
E类：暂未知，a 的最高位必须是1111。因此，范围是：240.0.0.0 ~ 255.255.255.255。

15、关于`static`

$\color{red}{内部类的所有成员都不能声明为}$ static。因为由static声明或定义的变量为所有拥有它的对象共享，而内部类属于外部类，故内部类的static变量为所有外部类的对象共享，这会导致内部类被提升为外部类、则内部类中的局部变量将无意义。除非是静态内部类；
$\color{grey}{为什么不能在成员方法和类方法中定义类变量？}$ 因为为类变量分配内存空间是在类加载第二过程的准备阶段，而成员方法和类方法是在类加载完成后再进行初始化，此时已不能再为类变量分配内存空间。

16、关于常量

16.1 关于赋初值

常量仅能在声明static int a = 10或构造器（包括：代码块、构造方法）内赋初值。

16.2 常将常量声明为`static`的原因

若没有static，则属于对象成员，则在每个对象实例化时都会创建一个副本，占据堆空间；而声明为static，则会在类加载时被加载进方法区的全局数据访问区中，即只有一个副本，节省空间。并且，声明为static，还可以在静态代码块中赋初值。

17、关于编译与解释

参考笔记二，P20。

$\color{grey}{什么是“编译”？}$
“编译”是指将源代码一次性转换成目标程序的过程，编译只执行一次，故编译的着重点不是编译速度，而是目标程序的运行速度。因此，编译器一般都会尽可能多地集成优化技术，使生成的目标程序具有更高的执行速度。

$\color{red}{特点：}$

对于相同的源代码，目标程序执行速度更快；
目标程序运行不需要编译器支持，在同类操作系统上使用灵活。

$\color{grey}{什么是“解释”？}$
“解释”是指将源代码逐条转换并同时运行的过程，不会生成目标程序，故解释的着重点是解释速度。因此，解释在每次程序运行时都需要解释器和源代码，也不能集成太多的优化技术，这样会降低程序的运行速度。