友情提示,看完此文,在Java基础这块,基本上可以吊打面试官了
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1.面向对象(封装,继承,多态)
2.平台无关性 (一次编写,随处运行)
3.可靠性(内存管理机制不用自己去处理指针、内存, 异常处理机制)
4.安全性(Java存储分配模型是防御恶意代码的主要方法之一。Java没有指针,所以程序员不能得到隐蔽起来的内存和伪造指针去指向存储器;再例如限制访问权限修饰符)
5.丰富的资源库、强大的生态
JRE:全称Java Runtime Environment,提供Java运行时环境,主要包括 Java 虚拟机(JVM)、Java 基础类库(Class Library)
JDK:全称Java Development Kit,提供Java的开发和运行环境,提供给开发者使用,JDK包含JRE,JAVA源码的编译器javac,监控工具jconsole,分析工具jvisualvm等
总结,如果你需要运行Java程序,只需要安装JRE;如果你需要程序开发,那么需要安装JDK就行了,不需要再重复安装JRE。
不同点:
c++是多继承,并且有指针的概念,需要由程序员自己管理内存;
Java是单继承,可以用接口实现多继承,Java 不提供指针来直接访问内存,程序内存更加安全,并且Java有JVM⾃动内存管理机制,不需要程序员⼿动释放⽆⽤内存
三大特性: 封装、继承、多态
封装: 对抽象的事物抽象化成一个对象,并对其对象的属性私有化,同时提供一些能被外界访问属性的方法;可以理解为类的隔离
继承: 子类扩展新的数据域或功能,并复用父类的属性与功能,单继承,多实现;可以理解为类的复用
多态: 通过继承(多个⼦类对同⼀⽅法的重写)、也可以通过接⼝(实现接⼝并覆盖接⼝);可以理解为类的扩展
多态的底层实现是动态绑定,即在运行时才把方法调用与方法实现关联起来。
静态绑定与动态绑定:
一种是在编译期确定,被称为静态分派,比如方法的重载;
一种是在运行时确定,被称为动态分派,比如方法的覆盖(重写)和接口的实现。
多态的实现
虚拟机栈中会存放当前方法调用的栈帧(局部变量表、操作栈、动态连接 、返回地址)。多态的实现过程,就是方法调用动态分派的过程,如果子类覆盖了父类的方法,则在多态调用中,动态绑定过程会首先确定实际类型是子类,从而先搜索到子类中的方法。这个过程便是方法覆盖的本质。
抽象类: 包含抽象方法的类,即使用abstract修饰的类;抽象类只能被继承,所以不能使用final修饰,抽象类不能被实例化,
**接口: **接口是一个抽象类型,是抽象方法的集合,接口支持多继承,接口中定义的方法,默认是public abstract修饰的抽象方法
相同点:
① 抽象类和接口都不能被实例化
② 抽象类和接口都可以定义抽象方法,子类/实现类必须覆写这些抽象方法
不同点:
① 抽象类有构造方法,接口没有构造方法
③抽象类可以包含普通方法,接口中只能是public abstract修饰抽象方法(Java8之后可以)
③ 抽象类只能单继承,接口可以多继承
④ 抽象类可以定义各种类型的成员变量,接口中只能是public static final修饰的静态常量
抽象类的使用场景:
既想约束子类具有共同的行为(但不再乎其如何实现),又想拥有缺省的方法,又能拥有实例变量
接口的应用场景:
约束多个实现类具有统一的行为,但是不在乎每个实现类如何具体实现;实现类中各个功能之间可能没有任何联系
static: 可以修饰属性、方法
static修饰属性:
类级别属性,所有对象共享一份,随着类的加载而加载(只加载一次),先于对象的创建;可以使用类名直接调用。
static修饰方法:
随着类的加载而加载;可以使用类名直接调用;静态方法中,只能调用静态的成员,不可用this;
final: 关键字主要⽤在三个地⽅:变量、⽅法、类。
final修饰变量:
如果是基本数据类型的变量,则其数值⼀旦在初始化之后便不能更改;
如果是引⽤类型的变量,则在对其初始化之后便不能再让其指向另⼀个对象。
final修饰方法:
把⽅法锁定,以防任何继承类修改它的含义(重写);类中所有的 private ⽅法都隐式地指定为 final。
final修饰类:
final 修饰类时,表明这个类不能被继承。final 类中的所有成员⽅法都会被隐式地指定为 final ⽅法。
一个类不能被继承,除了final关键字之外,还有可以私有化构造器。(内部类无效)
参考:https://blog.csdn.net/baoyinwang/article/details/107341997
泛型:
泛型的本质是参数化类型。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口和泛型方法。
泛型擦除:
Java的泛型是伪泛型,使用泛型的时候加上类型参数,在编译器编译生成的字节码的时候会去掉,这个过程成为类型擦除。
如List等类型,在编译之后都会变成 List。JVM 看到的只是 List,而由泛型附加的类型信息对 JVM 来说是不可见的。
可以通过反射添加其它类型元素
Java反射:
是指在运行状态中,对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法;并且都能够调用它的任意一个方法;
反射原理:
反射首先是能够获取到Java中的反射类的字节码,然后将字节码中的方法,变量,构造函数等映射成 相应的 Method、Filed、Constructor 等类
如何得到Class的实例:
1.类名.class(就是一份字节码)
2.Class.forName(String className);根据一个类的全限定名来构建Class对象
3.每一个对象多有getClass()方法:obj.getClass();返回对象的真实类型
使用场景:
开发通用框架 - 反射最重要的用途就是开发各种通用框架。很多框架(比如 Spring)都是配置化的(比如通过 XML 文件配置 JavaBean、Filter 等),为了保证框架的通用性,需要根据配置文件运行时动态加载不同的对象或类,调用不同的方法。
动态代理 - 在切面编程(AOP)中,需要拦截特定的方法,通常,会选择动态代理方式。这时,就需要反射技术来实现了。
JDK:spring默认动态代理,需要实现接口
CGLIB:通过asm框架序列化字节流,可配置,性能差
自定义注解 - 注解本身仅仅是起到标记作用,它需要利用反射机制,根据注解标记去调用注解解释器,执行行为。
Throwable 是 Java 语言中所有错误或异常的超类。下一层分为 Error 和 Exception
Error :
是指 java 运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不会抛出该类对象。如果出现了这样的错误,除了告知用户,剩下的就是尽力使程序安全的终止。
Exception 包含:RuntimeException 、CheckedException
编程错误可以分成三类:语法错误、逻辑错误和运行错误。
语法错误(也称编译错误)是在编译过程中出现的错误,由编译器检查发现语法错误
逻辑错误指程序的执行结果与预期不符,可以通过调试定位并发现错误的原因
运行错误是引起程序非正常终端的错误,需要通过异常处理的方式处理运行错误
RuntimeException: 运行时异常,程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。
如 NullPointerException 、 ClassCastException ;
**CheckedException:**受检异常,程序使用trycatch进行捕捉处理
如IOException、SQLException、NotFoundException;
共同点:
default
关键字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。关于深拷贝和浅拷贝区别,我这里先给结论:
上面的结论没有完全理解的话也没关系,我们来看一个具体的案例!
浅拷贝的示例代码如下,我们这里实现了 Cloneable
接口,并重写了 clone()
方法。
clone()
方法的实现很简单,直接调用的是父类 Object
的 clone()
方法。
public class Address implements Cloneable{
private String name;
// 省略构造函数、Getter&Setter方法
@Override
public Address clone() {
try {
return (Address) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new AssertionError();
}
}
}
public class Person implements Cloneable {
private Address address;
// 省略构造函数、Getter&Setter方法
@Override
public Person clone() {
try {
Person person = (Person) super.clone();
return person;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new AssertionError();
}
}
}
测试:
Person person1 = new Person(new Address("武汉"));
Person person1Copy = person1.clone();
// true
System.out.println(person1.getAddress() == person1Copy.getAddress());
从输出结构就可以看出, person1
的克隆对象和 person1
使用的仍然是同一个 Address
对象。
这里我们简单对 Person
类的 clone()
方法进行修改,连带着要把 Person
对象内部的 Address
对象一起复制。
@Override
public Person clone() {
try {
Person person = (Person) super.clone();
person.setAddress(person.getAddress().clone());
return person;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new AssertionError();
}
}
测试:
Person person1 = new Person(new Address("武汉"));
Person person1Copy = person1.clone();
// false
System.out.println(person1.getAddress() == person1Copy.getAddress());
从输出结构就可以看出,显然 person1
的克隆对象和 person1
包含的 Address
对象已经是不同的了。
那什么是引用拷贝呢? 简单来说,引用拷贝就是两个不同的引用指向同一个对象。
我专门画了一张图来描述浅拷贝、深拷贝、引用拷贝:
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)
/**
* native 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(以纳秒为单位,范围是 0-999999)。 所以超时的时间还需要加上 nanos 纳秒。。
*/
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 { }
==
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。因为 Java 只有值传递,所以,对于 == 来说,不管是比较基本数据类型,还是引用数据类型的变量,其本质比较的都是值,只是引用类型变量存的值是对象的地址。
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)。举个例子(这里只是为了举例。实际上,你按照下面这种写法的话,像 IDEA 这种比较智能的 IDE 都会提示你将 ==
换成 equals()
):
String a = new String("ab"); // a 为一个引用
String b = new String("ab"); // b为另一个引用,对象的内容一样
String aa = "ab"; // 放在常量池中
String bb = "ab"; // 从常量池中查找
System.out.println(aa == bb);// true
System.out.println(a == b);// false
System.out.println(a.equals(b));// true
System.out.println(42 == 42.0);// true
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。
当创建 String
类型的对象时,虚拟机会在常量池中查找有没有已经存在的值和要创建的值相同的对象,如果有就把它赋给当前引用。如果没有就在常量池中重新创建一个 String
对象。
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。
⚠️ 注意:该方法在 Oracle OpenJDK8 中默认是 “使用线程局部状态来实现 Marsaglia’s xor-shift 随机数生成”, 并不是 “地址” 或者 “地址转换而来”, 不同 JDK/VM 可能不同在 Oracle OpenJDK8 中有六种生成方式 (其中第五种是返回地址), 通过添加 VM 参数: -XX:hashCode=4 启用第五种。参考源码:
- https://hg.openjdk.org/jdk8u/jdk8u/hotspot/file/87ee5ee27509/src/share/vm/runtime/globals.hpp(1127 行)
- https://hg.openjdk.org/jdk8u/jdk8u/hotspot/file/87ee5ee27509/src/share/vm/runtime/synchronizer.cpp(537 行开始)
public native int hashCode();
散列表存储的是键值对(key-value),它的特点是:能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码!(可以快速找到所需要的对象)
我们以“HashSet
如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode
?
下面这段内容摘自我的 Java 启蒙书《Head First Java》:
当你把对象加入
HashSet
时,HashSet
会先计算对象的hashCode
值来判断对象加入的位置,同时也会与其他已经加入的对象的hashCode
值作比较,如果没有相符的hashCode
,HashSet
会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同hashCode
值的对象,这时会调用equals()
方法来检查hashCode
相等的对象是否真的相同。如果两者相同,HashSet
就不会让其加入操作成功。如果不同的话,就会重新散列到其他位置。这样我们就大大减少了equals
的次数,相应就大大提高了执行速度。
其实, hashCode()
和 equals()
都是用于比较两个对象是否相等。
那为什么 JDK 还要同时提供这两个方法呢?
这是因为在一些容器(比如 HashMap
、HashSet
)中,有了 hashCode()
之后,判断元素是否在对应容器中的效率会更高(参考添加元素进HashSet
的过程)!
我们在前面也提到了添加元素进HashSet
的过程,如果 HashSet
在对比的时候,同样的 hashCode
有多个对象,它会继续使用 equals()
来判断是否真的相同。也就是说 hashCode
帮助我们大大缩小了查找成本。
那为什么不只提供 hashCode()
方法呢?
这是因为两个对象的hashCode
值相等并不代表两个对象就相等。
那为什么两个对象有相同的 hashCode
值,它们也不一定是相等的?
因为 hashCode()
所使用的哈希算法也许刚好会让多个对象传回相同的哈希值。越糟糕的哈希算法越容易碰撞,但这也与数据值域分布的特性有关(所谓哈希碰撞也就是指的是不同的对象得到相同的 hashCode
)。
总结下来就是:
hashCode
值相等,那这两个对象不一定相等(哈希碰撞)。hashCode
值相等并且equals()
方法也返回 true
,我们才认为这两个对象相等。hashCode
值不相等,我们就可以直接认为这两个对象不相等。相信大家看了我前面对 hashCode()
和 equals()
的介绍之后,下面这个问题已经难不倒你们了。
因为两个相等的对象的 hashCode
值必须是相等。也就是说如果 equals
方法判断两个对象是相等的,那这两个对象的 hashCode
值也要相等。
如果重写 equals()
时没有重写 hashCode()
方法的话就可能会导致 equals
方法判断是相等的两个对象,hashCode
值却不相等。
思考:重写 equals()
时没有重写 hashCode()
方法的话,使用 HashMap
可能会出现什么问题。
总结:
equals
方法判断两个对象是相等的,那这两个对象的 hashCode
值也要相等。hashCode
值,他们也不一定是相等的(哈希碰撞)。更多关于 hashCode()
和 equals()
的内容可以查看:Java hashCode() 和 equals()的若干问题解答
可变性
String
是不可变的(后面会详细分析原因)。
StringBuilder
与 StringBuffer
都继承自 AbstractStringBuilder
类,在 AbstractStringBuilder
中也是使用字符数组保存字符串,不过没有使用 final
和 private
关键字修饰,最关键的是这个 AbstractStringBuilder
类还提供了很多修改字符串的方法比如 append
方法。
abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
char[] value;
public AbstractStringBuilder append(String str) {
if (str == null)
return appendNull();
int len = str.length();
ensureCapacityInternal(count + len);
str.getChars(0, len, value, count);
count += len;
return this;
}
//...
}
线程安全性
String
中的对象是不可变的,也就可以理解为常量,线程安全。AbstractStringBuilder
是 StringBuilder
与 StringBuffer
的公共父类,定义了一些字符串的基本操作,如 expandCapacity
、append
、insert
、indexOf
等公共方法。StringBuffer
对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁,所以是线程安全的。StringBuilder
并没有对方法进行加同步锁,所以是非线程安全的。
性能
每次对 String
类型进行改变的时候,都会生成一个新的 String
对象,然后将指针指向新的 String
对象。StringBuffer
每次都会对 StringBuffer
对象本身进行操作,而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用 StringBuilder
相比使用 StringBuffer
仅能获得 10%~15% 左右的性能提升,但却要冒多线程不安全的风险。
对于三者使用的总结:
String
StringBuilder
StringBuffer
String
类中使用 final
关键字修饰字符数组来保存字符串,所以String
对象是不可变的。
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
private final char value[];
//...
}
修正:我们知道被
final
关键字修饰的类不能被继承,修饰的方法不能被重写,修饰的变量是基本数据类型则值不能改变,修饰的变量是引用类型则不能再指向其他对象。因此,final
关键字修饰的数组保存字符串并不是String
不可变的根本原因,因为这个数组保存的字符串是可变的(final
修饰引用类型变量的情况)。
String
真正不可变有下面几点原因:
- 保存字符串的数组被
final
修饰且为私有的,并且String
类没有提供/暴露修改这个字符串的方法。String
类被final
修饰导致其不能被继承,进而避免了子类破坏String
不可变。相关阅读:如何理解 String 类型值的不可变? - 知乎提问
public final class String implements java.io.Serializable,Comparable<String>, CharSequence { // @Stable 注解表示变量最多被修改一次,称为“稳定的”。 @Stable private final byte[] value; } abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence { byte[] value; }
Java 9 为何要将
String
的底层实现由char[]
改成了byte[]
?新版的 String 其实支持两个编码方案:Latin-1 和 UTF-16。如果字符串中包含的汉字没有超过 Latin-1 可表示范围内的字符,那就会使用 Latin-1 作为编码方案。Latin-1 编码方案下,
byte
占一个字节(8 位),char
占用 2 个字节(16),byte
相较char
节省一半的内存空间。JDK 官方就说了绝大部分字符串对象只包含 Latin-1 可表示的字符。
如果字符串中包含的汉字超过 Latin-1 可表示范围内的字符,
byte
和char
所占用的空间是一样的。这是官方的介绍:https://openjdk.java.net/jeps/254 。
Java 语言本身并不支持运算符重载,“+”和“+=”是专门为 String 类重载过的运算符,也是 Java 中仅有的两个重载过的运算符。
String str1 = "he";
String str2 = "llo";
String str3 = "world";
String str4 = str1 + str2 + str3;
上面的代码对应的字节码如下:
可以看出,字符串对象通过“+”的字符串拼接方式,实际上是通过 StringBuilder
调用 append()
方法实现的,拼接完成之后调用 toString()
得到一个 String
对象 。
不过,在循环内使用“+”进行字符串的拼接的话,存在比较明显的缺陷:编译器不会创建单个 StringBuilder
以复用,会导致创建过多的 StringBuilder
对象。
String[] arr = {"he", "llo", "world"};
String s = "";
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
s += arr[i];
}
System.out.println(s);
StringBuilder
对象是在循环内部被创建的,这意味着每循环一次就会创建一个 StringBuilder
对象。
如果直接使用 StringBuilder
对象进行字符串拼接的话,就不会存在这个问题了。
String[] arr = {"he", "llo", "world"};
StringBuilder s = new StringBuilder();
for (String value : arr) {
s.append(value);
}
System.out.println(s);
如果你使用 IDEA 的话,IDEA 自带的代码检查机制也会提示你修改代码。
不过,使用 “+” 进行字符串拼接会产生大量的临时对象的问题在 JDK9 中得到了解决。在 JDK9 当中,字符串相加 “+” 改为了用动态方法 makeConcatWithConstants()
来实现,而不是大量的 StringBuilder
了。这个改进是 JDK9 的 JEP 280 提出的,这也意味着 JDK 9 之后,你可以放心使用“+” 进行字符串拼接了。关于这部分改进的详细介绍,推荐阅读这篇文章:还在无脑用 StringBuilder?来重温一下字符串拼接吧 。
String
中的 equals
方法是被重写过的,比较的是 String 字符串的值是否相等。 Object
的 equals
方法是比较的对象的内存地址。
字符串常量池 是 JVM 为了提升性能和减少内存消耗针对字符串(String 类)专门开辟的一块区域,主要目的是为了避免字符串的重复创建。
// 在堆中创建字符串对象”ab“
// 将字符串对象”ab“的引用保存在字符串常量池中
String aa = "ab";
// 直接返回字符串常量池中字符串对象”ab“的引用
String bb = "ab";
System.out.println(aa==bb);// true
会创建 1 或 2 个字符串对象。
1、如果字符串常量池中不存在字符串对象“abc”的引用,那么它将首先在字符串常量池中创建,然后在堆空间中创建,因此将创建总共 2 个字符串对象。
示例代码(JDK 1.8):
String s1 = new String("abc");
对应的字节码:
ldc
命令用于判断字符串常量池中是否保存了对应的字符串对象的引用,如果保存了的话直接返回,如果没有保存的话,会在堆中创建对应的字符串对象并将该字符串对象的引用保存到字符串常量池中。
2、如果字符串常量池中已存在字符串对象“abc”的引用,则只会在堆中创建 1 个字符串对象“abc”。
示例代码(JDK 1.8):
// 字符串常量池中已存在字符串对象“abc”的引用
String s1 = "abc";
// 下面这段代码只会在堆中创建 1 个字符串对象“abc”
String s2 = new String("abc");
对应的字节码:
这里就不对上面的字节码进行详细注释了,7 这个位置的 ldc
命令不会在堆中创建新的字符串对象“abc”,这是因为 0 这个位置已经执行了一次 ldc
命令,已经在堆中创建过一次字符串对象“abc”了。7 这个位置执行 ldc
命令会直接返回字符串常量池中字符串对象“abc”对应的引用。
String.intern()
是一个 native(本地)方法,其作用是将指定的字符串对象的引用保存在字符串常量池中,可以简单分为两种情况:
示例代码(JDK 1.8) :
// 在堆中创建字符串对象”Java“
// 将字符串对象”Java“的引用保存在字符串常量池中
String s1 = "Java";
// 直接返回字符串常量池中字符串对象”Java“对应的引用
String s2 = s1.intern();
// 会在堆中在单独创建一个字符串对象
String s3 = new String("Java");
// 直接返回字符串常量池中字符串对象”Java“对应的引用
String s4 = s3.intern();
// s1 和 s2 指向的是堆中的同一个对象
System.out.println(s1 == s2); // true
// s3 和 s4 指向的是堆中不同的对象
System.out.println(s3 == s4); // false
// s1 和 s4 指向的是堆中的同一个对象
System.out.println(s1 == s4); //true
先来看字符串不加 final
关键字拼接的情况(JDK1.8):
String str1 = "str";
String str2 = "ing";
String str3 = "str" + "ing";
String str4 = str1 + str2;
String str5 = "string";
System.out.println(str3 == str4);//false
System.out.println(str3 == str5);//true
System.out.println(str4 == str5);//false
注意:比较 String 字符串的值是否相等,可以使用
equals()
方法。String
中的equals
方法是被重写过的。Object
的equals
方法是比较的对象的内存地址,而String
的equals
方法比较的是字符串的值是否相等。如果你使用==
比较两个字符串是否相等的话,IDEA 还是提示你使用equals()
方法替换。
对于编译期可以确定值的字符串,也就是常量字符串 ,jvm 会将其存入字符串常量池。并且,字符串常量拼接得到的字符串常量在编译阶段就已经被存放字符串常量池,这个得益于编译器的优化。
在编译过程中,Javac 编译器(下文中统称为编译器)会进行一个叫做 常量折叠(Constant Folding) 的代码优化。《深入理解 Java 虚拟机》中是也有介绍到:
常量折叠会把常量表达式的值求出来作为常量嵌在最终生成的代码中,这是 Javac 编译器会对源代码做的极少量优化措施之一(代码优化几乎都在即时编译器中进行)。
对于 String str3 = "str" + "ing";
编译器会给你优化成 String str3 = "string";
。
并不是所有的常量都会进行折叠,只有编译器在程序编译期就可以确定值的常量才可以:
byte
、boolean
、short
、char
、int
、float
、long
、double
)以及字符串常量。final
修饰的基本数据类型和字符串变量引用的值在程序编译期是无法确定的,编译器无法对其进行优化。
对象引用和“+”的字符串拼接方式,实际上是通过 StringBuilder
调用 append()
方法实现的,拼接完成之后调用 toString()
得到一个 String
对象 。
String str4 = new StringBuilder().append(str1).append(str2).toString();
我们在平时写代码的时候,尽量避免多个字符串对象拼接,因为这样会重新创建对象。如果需要改变字符串的话,可以使用 StringBuilder
或者 StringBuffer
。
不过,字符串使用 final
关键字声明之后,可以让编译器当做常量来处理。
示例代码:
final String str1 = "str";
final String str2 = "ing";
// 下面两个表达式其实是等价的
String c = "str" + "ing";// 常量池中的对象
String d = str1 + str2; // 常量池中的对象
System.out.println(c == d);// true
被 final
关键字修饰之后的 String
会被编译器当做常量来处理,编译器在程序编译期就可以确定它的值,其效果就相当于访问常量。
如果 ,编译器在运行时才能知道其确切值的话,就无法对其优化。
示例代码(str2
在运行时才能确定其值):
final String str1 = "str";
final String str2 = getStr();
String c = "str" + "ing";// 常量池中的对象
String d = str1 + str2; // 在堆上创建的新的对象
System.out.println(c == d);// false
public static String getStr() {
return "ing";
}
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。代码示例:
try {
System.out.println("Try to do something");
throw new RuntimeException("RuntimeException");
} catch (Exception e) {
System.out.println("Catch Exception -> " + e.getMessage());
} finally {
System.out.println("Finally");
}
输出:
Try to do something
Catch Exception -> RuntimeException
Finally
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。
jvm 官方文档中有明确提到:
If the
try
clause executes a return, the compiled code does the following:
- Saves the return value (if any) in a local variable.
- Executes a jsr to the code for the
finally
clause.- Upon return from the
finally
clause, returns the value saved in the local variable.
代码示例:
public static void main(String[] args) {
System.out.println(f(2));
}
public static int f(int value) {
try {
return value * value;
} finally {
if (value == 2) {
return 0;
}
}
}
输出:
0
不一定的!在某些情况下,finally 中的代码不会被执行。
就比如说 finally 之前虚拟机被终止运行的话,finally 中的代码就不会被执行。
try {
System.out.println("Try to do something");
throw new RuntimeException("RuntimeException");
} catch (Exception e) {
System.out.println("Catch Exception -> " + e.getMessage());
// 终止当前正在运行的Java虚拟机
System.exit(1);
} finally {
System.out.println("Finally");
}
输出:
Try to do something
Catch Exception -> RuntimeException
另外,在以下 2 种特殊情况下,finally
块的代码也不会被执行:
try-with-resources
代替try-catch-finally
?java.lang.AutoCloseable
或者 java.io.Closeable
的对象try-with-resources
语句中,任何 catch 或 finally 块在声明的资源关闭后运行《Effective Java》中明确指出:
面对必须要关闭的资源,我们总是应该优先使用
try-with-resources
而不是try-finally
。随之产生的代码更简短,更清晰,产生的异常对我们也更有用。try-with-resources
语句让我们更容易编写必须要关闭的资源的代码,若采用try-finally
则几乎做不到这点。
Java 中类似于InputStream
、OutputStream
、Scanner
、PrintWriter
等的资源都需要我们调用close()
方法来手动关闭,一般情况下我们都是通过try-catch-finally
语句来实现这个需求,如下:
//读取文本文件的内容
Scanner scanner = null;
try {
scanner = new Scanner(new File("D://read.txt"));
while (scanner.hasNext()) {
System.out.println(scanner.nextLine());
}
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (scanner != null) {
scanner.close();
}
}
使用 Java 7 之后的 try-with-resources
语句改造上面的代码:
try (Scanner scanner = new Scanner(new File("test.txt"))) {
while (scanner.hasNext()) {
System.out.println(scanner.nextLine());
}
} catch (FileNotFoundException fnfe) {
fnfe.printStackTrace();
}
当然多个资源需要关闭的时候,使用 try-with-resources
实现起来也非常简单,如果你还是用try-catch-finally
可能会带来很多问题。
通过使用分号分隔,可以在try-with-resources
块中声明多个资源。
try (BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("test.txt")));
BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("out.txt")))) {
int b;
while ((b = bin.read()) != -1) {
bout.write(b);
}
}
catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
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 Person
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。
1.泛型类:
//此处T可以随便写为任意标识,常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时,必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{
private T key;
public Generic(T key) {
this.key = key;
}
public T getKey(){
return key;
}
}
如何实例化泛型类:
Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);
2.泛型接口:
public interface Generator<T> {
public T method();
}
实现泛型接口,不指定类型:
class GeneratorImpl<T> implements Generator<T>{
@Override
public T method() {
return null;
}
}
实现泛型接口,指定类型:
class GeneratorImpl<T> implements Generator<String>{
@Override
public String method() {
return "hello";
}
}
3.泛型方法:
public static < E > void printArray( E[] inputArray )
{
for ( E element : inputArray ){
System.out.printf( "%s ", element );
}
System.out.println();
}
使用:
// 创建不同类型数组:Integer, Double 和 Character
Integer[] intArray = { 1, 2, 3 };
String[] stringArray = { "Hello", "World" };
printArray( intArray );
printArray( stringArray );
注意:
public static < E > void printArray( E[] inputArray )
一般被称为静态泛型方法;在 java 中泛型只是一个占位符,必须在传递类型后才能使用。类在实例化时才能真正的传递类型参数,由于静态方法的加载先于类的实例化,也就是说类中的泛型还没有传递真正的类型参数,静态的方法的加载就已经完成了,所以静态泛型方法是没有办法使用类上声明的泛型的。只能使用自己声明的
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)。如果说大家研究过框架的底层原理或者咱们自己写过框架的话,一定对反射这个概念不陌生。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。
反射可以让我们的代码更加灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利。
不过,反射让我们在运行时有了分析操作类的能力的同时,也增加了安全问题,比如可以无视泛型参数的安全检查(泛型参数的安全检查发生在编译时)。另外,反射的性能也要稍差点,不过,对于框架来说实际是影响不大的。
相关阅读:Java Reflection: Why is it so slow? 。
像咱们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,提供某些信息供程序在编译或者运行时使用。
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{
}
JDK 提供了很多内置的注解(比如 @Override
、@Deprecated
),同时,我们还可以自定义注解。
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。关于 SPI 的详细解读,请看这篇文章 Java SPI 机制详解 。
SPI 即 Service Provider Interface ,字面意思就是:“服务提供者的接口”,我的理解是:专门提供给服务提供者或者扩展框架功能的开发者去使用的一个接口。
SPI 将服务接口和具体的服务实现分离开来,将服务调用方和服务实现者解耦,能够提升程序的扩展性、可维护性。修改或者替换服务实现并不需要修改调用方。
很多框架都使用了 Java 的 SPI 机制,比如:Spring 框架、数据库加载驱动、日志接口、以及 Dubbo 的扩展实现等等。
那 SPI 和 API 有啥区别?
说到 SPI 就不得不说一下 API 了,从广义上来说它们都属于接口,而且很容易混淆。下面先用一张图说明一下:
一般模块之间都是通过接口进行通讯,那我们在服务调用方和服务实现方(也称服务提供者)之间引入一个“接口”。
当实现方提供了接口和实现,我们可以通过调用实现方的接口从而拥有实现方给我们提供的能力,这就是 API ,这种接口和实现都是放在实现方的。
当接口存在于调用方这边时,就是 SPI ,由接口调用方确定接口规则,然后由不同的厂商去根据这个规则对这个接口进行实现,从而提供服务。
举个通俗易懂的例子:公司 H 是一家科技公司,新设计了一款芯片,然后现在需要量产了,而市面上有好几家芯片制造业公司,这个时候,只要 H 公司指定好了这芯片生产的标准(定义好了接口标准),那么这些合作的芯片公司(服务提供者)就按照标准交付自家特色的芯片(提供不同方案的实现,但是给出来的结果是一样的)。
通过 SPI 机制能够大大地提高接口设计的灵活性,但是 SPI 机制也存在一些缺点,比如:
ServiceLoader
同时 load
时,会有并发问题。关于序列化和反序列化的详细解读,请看这篇文章 Java 序列化详解 ,里面涉及到的知识点和面试题更全面。
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。
简单来说:
对于 Java 这种面向对象编程语言来说,我们序列化的都是对象(Object)也就是实例化后的类(Class),但是在 C++这种半面向对象的语言中,struct(结构体)定义的是数据结构类型,而 class 对应的是对象类型。
下面是序列化和反序列化常见应用场景:
维基百科是如是介绍序列化的:
序列化(serialization)在计算机科学的数据处理中,是指将数据结构或对象状态转换成可取用格式(例如存成文件,存于缓冲,或经由网络中发送),以留待后续在相同或另一台计算机环境中,能恢复原先状态的过程。依照序列化格式重新获取字节的结果时,可以利用它来产生与原始对象相同语义的副本。对于许多对象,像是使用大量引用的复杂对象,这种序列化重建的过程并不容易。面向对象中的对象序列化,并不概括之前原始对象所关系的函数。这种过程也称为对象编组(marshalling)。从一系列字节提取数据结构的反向操作,是反序列化(也称为解编组、deserialization、unmarshalling)。
综上:序列化的主要目的是通过网络传输对象或者说是将对象存储到文件系统、数据库、内存中。
https://www.corejavaguru.com/java/serialization/interview-questions-1
序列化协议对应于 TCP/IP 4 层模型的哪一层?
我们知道网络通信的双方必须要采用和遵守相同的协议。TCP/IP 四层模型是下面这样的,序列化协议属于哪一层呢?
对于不想进行序列化的变量,使用 transient
关键字修饰。
transient
关键字的作用是:阻止实例中那些用此关键字修饰的的变量序列化;当对象被反序列化时,被 transient
修饰的变量值不会被持久化和恢复。
关于 transient
还有几点注意:
transient
只能修饰变量,不能修饰类和方法。transient
修饰的变量,在反序列化后变量值将会被置成类型的默认值。例如,如果是修饰 int
类型,那么反序列后结果就是 0
。static
变量因为不属于任何对象(Object),所以无论有没有 transient
关键字修饰,均不会被序列化。JDK 自带的序列化方式一般不会用 ,因为序列化效率低并且存在安全问题。比较常用的序列化协议有 Hessian、Kryo、Protobuf、ProtoStuff,这些都是基于二进制的序列化协议。
像 JSON 和 XML 这种属于文本类序列化方式。虽然可读性比较好,但是性能较差,一般不会选择。
我们很少或者说几乎不会直接使用 JDK 自带的序列化方式,主要原因有下面这些原因:
IO 即 Input/Output
,输入和输出。数据输入到计算机内存的过程即输入,反之输出到外部存储(比如数据库,文件,远程主机)的过程即输出。数据传输过程类似于水流,因此称为 IO 流。IO 流在 Java 中分为输入流和输出流,而根据数据的处理方式又分为字节流和字符流。
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。
InputStream
/Reader
: 所有的输入流的基类,前者是字节输入流,后者是字符输入流。OutputStream
/Writer
: 所有输出流的基类,前者是字节输出流,后者是字符输出流。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?
个人认为主要有两点原因:
语法糖(Syntactic sugar) 代指的是编程语言为了方便程序员开发程序而设计的一种特殊语法,这种语法对编程语言的功能并没有影响。实现相同的功能,基于语法糖写出来的代码往往更简单简洁且更易阅读。
举个例子,Java 中的 for-each
就是一个常用的语法糖,其原理其实就是基于普通的 for 循环和迭代器。
String[] strs = {"JavaDance", "公众号:企鹅君", "博客:https://javaDance.cn/"};
for (String s : strs) {
System.out.println(s);
}
不过,JVM 其实并不能识别语法糖,Java 语法糖要想被正确执行,需要先通过编译器进行解糖,也就是在程序编译阶段将其转换成 JVM 认识的基本语法。这也侧面说明,Java 中真正支持语法糖的是 Java 编译器而不是 JVM。如果你去看com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler
的源码,你会发现在compile()
中有一个步骤就是调用desugar()
,这个方法就是负责解语法糖的实现的。
Java 中最常用的语法糖主要有泛型、自动拆装箱、变长参数、枚举、内部类、增强 for 循环、try-with-resources 语法、lambda 表达式等。
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