一、Sting

1.1 概述

String被声明为final，因此不可被继承。

在Java8中，String 内部使用 char 数组存储数据。

public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** 该值用于字符存储。 */
private final char value[];
}

在 Java 9 之后，String 类的实现改用 byte 数组存储字符串，同时使用 coder 来标识使用了哪种编码。

public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** 该值用于字符存储。 */
private final byte[] value;
/**用于在{@code value}中编码字节的编码标识符。 */
private final byte coder;
}

1.2 String，StringBuffer and StringBuilder

1.可变性

String不可变
StringBuffer 和 StringBuilder 可变

2.线程安全

String 不可变，因此是线程安全的
StringBUilder 没有对方法加同步锁，非线程安全
StringBuffer 是线程安全的，内部使用 synchronized 进行同步

二、运算

2.1 参数传递

Java 的参数是以值传递的形式传入方法中，而不是引用传递。

如果在方法中改变对象的字段值会改变原对象该字段值，因为改变的是同一个地址指向的内容。

2.2 float 与 double

Java 不能隐式执行向下转型，因为这会使得精度降低。

1.1 字面量属于 double 类型，不能直接将 1.1 直接赋值给 float 变量，因为这是向下转型。

//float f = 1.1;

1.1f 字面量才是 float 类型。

float f = 1.1f;

2.3 隐式类型转换

因为字面量 1 是 int 类型，它比 short 类型精度要高，因此不能隐式地将 int 类型下转型为 short 类型。

short s1 = 1;
// s1 = s1 + 1;

但是使用 += 或者 ++ 运算符可以执行隐式类型转换。

s1 += 1;
// s1++;

上面的语句相当于将 s1 + 1 的计算结果进行了向下转型：

s1 = (short) (s1 + 1);

2.3 switch

从 Java 7 开始，可以在 switch 条件判断语句中使用 String 对象。

String s = "a";
switch (s) {
    case "a":
        System.out.println("aaa");
        break;
    case "b":
        System.out.println("bbb");
    break;
}

switch 不支持 long，是因为 switch 的设计初衷是对那些只有少数的几个值进行等值判断，如果值过于复杂，那么还是用 if 比较合适。

三、继承

3.1 访问权限

Java 中有三个访问权限修饰符：private、protected 以及 public，如果不加访问修饰符，表示包级可见。

可以对类或类中的成员（字段以及方法）加上访问修饰符

类可见表示其它类可以用这个类创建实例对象。
成员可见表示其它类可以用这个类的实例对象访问到该成员。

protected 用于修饰成员，表示在继承体系中成员对于子类可见，但是这个访问修饰符对于类没有意义。

如果子类的方法重写了父类的方法，那么子类中该方法的访问级别不允许低于父类的访问级别。这是为了确保可以使用父类实例的地方都可以使用子类实例，也就是确保满足里氏替换原则。

3.2 抽象类与接口

1.抽象类

抽象类和抽象方法都使用 abstract 关键字进行声明。如果一个类中包含抽象方法，那么这个类必须声明为抽象类。

抽象类和普通类最大的区别是，抽象类不能被实例化，需要继承抽象类才能实例化其子类。

public abstract class AbstractClassExample {

    protected int x;
    private int y;

    public abstract void func1();

    public void func2() {
    System.out.println("func2");
    }
}

public class AbstractExtendClassExample extends AbstractClassExample {
    @Override
    public void func1() {
        System.out.println("func1");
    }
}

// AbstractClassExample ac1 = new AbstractClassExample(); 
// AbstractClassExample”是抽象的,不能被实例化
AbstractClassExample ac2 = new AbstractExtendClassExample();
ac2.func1();

2.接口

接口是抽象类的延伸，在 Java 8 之前，它可以看成是一个完全抽象的类，也就是说它不能有任何的方法实现。

从 Java 8 开始，接口也可以拥有默认的方法实现。

接口的成员（字段 + 方法）默认都是 public 的，并且不允许定义为 private 或者 protected。

接口的字段默认都是 static 和 final 的。

public interface InterfaceExample {

    void func1();

    default void func2(){
        System.out.println("func2");
    }
    int x = 123;
    // int y; // 变量'y'可能没有初始化
    public int z = 0; // 修饰符“public”对于接口字段是多余的
    // private int k = 0; // 此处不允许修饰符“private”
    // protected int l = 0; // 此处不允许修饰符“protected”
    // private void fun3(); // 此处不允许修饰符“private”
}

public class InterfaceImplementExample implements InterfaceExample {
    @Override
    public void func1() {
        System.out.println("func1");
    }
}

// InterfaceExample ie1 = new InterfaceExample(); 
// InterfaceExample”是抽象的,不能被实例化
InterfaceExample ie2 = new InterfaceImplementExample();
ie2.func1();
System.out.println(InterfaceExample.x);

3.比较

从设计层面上看，抽象类提供了一种 IS-A 关系，那么就必须满足里式替换原则，即子类对象必须能够替换掉所有父类对象。而接口更像是一种 LIKE-A 关系，它只是提供一种方法实现契约，并不要求接口和实现接口的类具有 IS-A 关系。
从使用上来看，一个类可以实现多个接口，但是不能继承多个抽象类。
接口的字段只能是 static 和 final 类型的，而抽象类的字段没有这种限制。
接口的成员只能是 public 的，而抽象类的成员可以有多种访问权限。

4.使用选择

使用接口：

需要让不相关的类都实现一个方法，例如不相关的类都可以实现 Compareable 接口中的 compareTo() 方法；
需要使用多重继承。

使用抽象类：

需要在几个相关的类***享代码。
需要能控制继承来的成员的访问权限，而不是都为 public。
需要继承非静态和非常量字段。

在很多情况下，接口优先于抽象类。因为接口没有抽象类严格的类层次结构要求，可以灵活地为一个类添加行为。

3.3 super

访问父类的构造函数：可以使用 super() 函数访问父类的构造函数，从而委托父类完成一些初始化的工作。
访问父类的成员：如果子类重写了父类的某个方法，可以通过使用 super 关键字来引用父类的方法实现。

3.4 重写与重载

1.重写（Override）

存在于继承体系中，指子类实现了一个与父类在方法声明上完全相同的一个方法。

为了满足里式替换原则，重写有以下三个限制：

子类方法的访问权限必须大于等于父类方法；
子类方法的返回类型必须是父类方法返回类型或为其子类型。
子类方法抛出的异常类型必须是父类抛出异常类型或为其子类型。

使用 @Override 注解，可以让编译器帮忙检查是否满足上面的三个限制条件。

（ps:里氏替换原则通俗的来讲就是：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。）

class SuperClass {
    protected List<Integer> func() throws Throwable {
        return new ArrayList<>();
    }
}
class SubClass extends SuperClass {
    @Override
    public ArrayList<Integer> func() throws Exception {
        return new ArrayList<>();
    }
}

示例中，SubClass 为 SuperClass 的子类，SubClass 重写了 SuperClass 的 func() 方法。其中：

子类方法访问权限为 public，大于父类的 protected。
子类的返回类型为 ArrayList，是父类返回类型 List 的子类。
子类抛出的异常类型为 Exception，是父类抛出异常 Throwable 的子类。
子类重写方法使用 @Override 注解，从而让编译器自动检查是否满足限制条件。\

在调用一个方法时，先从本类中查找看是否有对应的方法，如果没有查找到再到父类中查看，看是否有继承来的方法。否则就要对参数进行转型，转成父类之后看是否有对应的方法。总的来说，方法调用的优先级为：

this.func(this)
super.func(this)
this.func(super)
super.func(super)

2.重载（Overload）

存在于同一个类中，指一个方法与已经存在的方法名称上相同，但是参数类型、个数、顺序至少有一个不同。

应该注意的是，返回值不同，其它都相同不算是重载。

四、Object通用方法

4.1 概览

public native int hashCode()

public boolean equals(Object obj)

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException

public String toString()

public final native Class<?> getClass()

protected void finalize() throws Throwable {}

public final native void notify()

public final native void notifyAll()

public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException

public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException

public final void wait() throws InterruptedException

4.2 equals()

1.等价关系

Ⅰ 自反性

x.equals(x); // true

Ⅱ 对称性

x.equals(y) == y.equals(x); // true

Ⅲ 传递性

if (x.equals(y) && y.equals(z))
    x.equals(z); // true;

Ⅳ 一致性

多次调用 equals() 方法结果不变

x.equals(y) == x.equals(y); // true

Ⅴ 与 null 的比较

对任何不是 null 的对象 x 调用 x.equals(null) 结果都为 false

x.equals(null); // false;

2.等价与相等

对于基本类型，== 判断两个值是否相等，基本类型没有 equals() 方法。
对于引用类型，== 判断两个变量是否引用同一个对象，而 equals() 判断引用的对象是否等价。

4.3 hashCode()

hashCode() 返回散列值，而 equals() 是用来判断两个对象是否等价。

==等价的两个对象散列值一定相同，但是散列值相同的两个对象不一定等价。==

EqualExample e1 = new EqualExample(1, 1, 1);
EqualExample e2 = new EqualExample(1, 1, 1);
    System.out.println(e1.equals(e2)); // true
    HashSet<EqualExample> set = new HashSet<>();
    set.add(e1);
    set.add(e2);
System.out.println(set.size()); // 2

代码中，新建了两个等价的对象，并将它们添加到 HashSet 中。我们希望将这两个对象当成一样的，只在集合中添加一个对象，但是因为 EqualExample 没有实现 hasCode() 方法，因此这两个对象的散列值是不同的，最终导致集合添加了两个等价的对象。

==重写equals时务必要重写hashCOde==

4.4 clone()

1.cloneable

clone() 是 Object 的 protected 方法，它不是 public。

一个类不显式去重写 clone()，其它类就不能直接去调用该类实例的 clone() 方法。

public class CloneExample {
    private int a;
    private int b;

    @Override
    public CloneExample clone() throws CloneNotSupportedException {
    return (CloneExample)super.clone();
    }
}

CloneExample e1 = new CloneExample();
try {
    CloneExample e2 = e1.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
    e.printStackTrace();
}

java.lang.CloneNotSupportedException: CloneExample

以上抛出了 CloneNotSupportedException，这是因为 CloneExample 没有实现 Cloneable 接口。

应该注意的是，clone() 方法并不是 Cloneable 接口的方法，而是 Object 的一个 protected 方法。Cloneable 接口只是规定，如果一个类没有实现 Cloneable 接口又调用了 clone() 方法，就会抛出 CloneNotSupportedException

public class CloneExample implements Cloneable {
    private int a;
    private int b;

    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

2.clone() 的替代方案

使用 clone() 方法来拷贝一个对象即复杂又有风险，它会抛出异常，并且还需要类型转换。

最好不要去使用 clone()，可以使用拷贝构造函数或者拷贝工厂来拷贝一个对象。

import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

public class CloneConstructorExample {

    private int[] arr;

    public CloneConstructorExample() {
        arr = new int[10];
        for (int i=0 ;i<arr.length;i++){
            arr[i]=i;
        }
    }

    public CloneConstructorExample(CloneConstructorExample original) {
        arr = new int[original.arr.length];
        for (int i=0; i<original.arr.length;i++){
            arr[i]=original.arr[i];
        }
    }

    public void set(int index , int value) {
        arr[index]=value;
    }

    public int get(int index){
        return arr[index];
    }

    public static void main(String[] args) {
        CloneConstructorExample e1 =new CloneConstructorExample();
        CloneConstructorExample e2 =new CloneConstructorExample(e1);

        e1.set(2,222);
        System.out.println(e2.get(2));//2
    }
}

五、关键字

5.1 final

1.数据

声明数据为常量，可以是编译时常量，也可以是在运行时被初始化后不能被改变的常量。

对于基本类型，final 使数值不变；
对于引用类型，final 使引用不变，也就不能引用其它对象，但是被引用的对象本身是可以修改的。

final int x = 1;
//x=2;//不能为最终变量'x'赋值
final A y =new A();
y.a=1;

2.方法

声明方法不能被子类重写。

private 方法隐式地被指定为 final，如果在子类中定义的方法和基类中的一个 private 方法签名相同，此时子类的方法不是重写基类方法，而是在子类中定义了一个新的方法。

3.类

声明类不允许被继承。

5.2 static

1.静态变量

静态变量：又称为类变量，也就是说这个变量属于类的，类所有的实例都共享静态变量，可以直接通过类名来访问它。静态变量在内存中只存在一份。
实例变量:每创建一个实例就会产生一个实例变量，它与该实例同生共死。

public class A {
    private int x; // 实例变量
    private static int y; // 静态变量
    public static void main(String[] args) {
        // int x = A.x; // 不能从静态上下文中引用非静态字段'x'
        A a = new A();
        int x = a.x;
        int y = A.y;
    }
}

2.静态方法

静态方法在类加载的时候就存在了，它不依赖于任何实例。所以静态方法必须有实现，也就是说它不能是抽象方法。

public abstract class A {
    public static void func1(){
    }
// public abstract static void func2(); //修饰语的非法组合:“抽象”和“静态”
}

只能访问所属类的静态字段和静态方法，方法中不能有 this 和 super 关键字。

public class A {
    private static int x;//静态变量
    private int y;
    public static void func1(){//静态方法
        int a = x;
// int b = y; // 不能从静态上下文中引用非静态字段'y'
// int b = this.y; // “a .this”不能从静态上下文中引用
    }
}

3.静态语句块

静态语句块在类初始化时运行一次。

public class A {
    static {
        System.out.println("123");
    }
    public static void main(String[] args) {
        A a1 = new A();
        A a2 = new A();
    }
}

4.静态内部类

非静态内部类依赖于外部类的实例，而静态内部类不需要。

public class OuterClass {
    class InnerClass {
    }
    static class StaticInnerClass {
    }
    public static void main(String[] args) {
    // InnerClass innerClass = new InnerClass(); // 'OuterClass.this'不能从静态上下文中引用
        OuterClass outerClass = new OuterClass();
        InnerClass innerClass = outerClass.new InnerClass();
        StaticInnerClass staticInnerClass = new StaticInnerClass();
    }
}

静态内部类不能访问外部类的非静态的变量和方法。

5.静态导包

在使用静态变量和方法时不用再指明 ClassName，从而简化代码，但可读性大大降低。
import static

import static com.xxx.ClassName.*

6.初始化顺序

静态变量和静态语句块优先于实例变量和普通语句块，静态变量和静态语句块的初始化顺序取决于它们在代码中的顺序。

public static String staticField = "静态变量";

static {
    System.out.println("静态语句块");
}

public String field = "实例变量";

{
    System.out.println("普通语句块");
}

最后才是构造函数的初始化。

public InitialOrderTest() {
    System.out.println("构造函数");
}

存在继承的情况下，初始化顺序为：

父类（静态变量、静态语句块）
子类（静态变量、静态语句块）
父类（实例变量、普通语句块）
父类（构造函数）
子类（实例变量、普通语句块）
子类（构造函数）

六、反射

每个类都有一个 Class 对象，包含了与类有关的信息。当编译一个新类时，会产生一个同名的 .class 文件，该文件内容保存着 Class 对象。

类加载相当于 Class 对象的加载，类在第一次使用时才动态加载到 JVM 中。也可以使用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") 这种方式来控制类的加载，该方***返回一个 Class 对象。

反射可以提供运行时的类信息，并且这个类可以在运行时才加载进来，甚至在编译时期该类的 .class 不存在也可以加载进来。

Class 和 java.lang.reflect 一起为反射提供了支持，java.lang.reflect 类库主要包含了以下三个类：

可扩展性 ：可以使用 get() 和 set() 方法读取和修改 Field 对象关联的字段；
Method ：可以使用 invoke() 方法调用与 Method 对象关联的方法；
Constructor ：可以用 Constructor 创建新的对象。

反射的优点 ：

可扩展性 ：应用程序可以利用全限定名创建可扩展对象的实例，来使用来自外部的用户自定义类。
类浏览器和可视化开发环境 ：：一个类浏览器需要可以枚举类的成员。可视化开发环境（如 IDE）可以利用反射中可用的类型信息并从中受益，以帮助程序员编写正确的代码。
调试器和测试工具 ：调试器需要能够检查一个类里的私有成员。测试工具可以利用反射来自动地调用类里定义的可被发现的 API 定义，以确保一组测试中有较高的代码覆盖率。

反射的缺点 ：

尽管反射非常强大，但也不能滥用。如果一个功能可以不用反射完成，那么最好就不用。在我们使用反射技术时，下面几条内容应该牢记于心。

性能开销 ：反射涉及了动态类型的解析，所以 JVM 无法对这些代码进行优化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。我们应该避免在经常被执行的代码或对性能要求很高的程序中使用反射。
安全限制 ：使用反射技术要求程序必须在一个没有安全限制的环境中运行。如果一个程序必须在有安全限制的环境中运行，如 Applet，那么这就是个问题了。
内部暴露 ：由于反射允许代码执行一些在正常情况下不被允许的操作（比如访问私有的属性和方法），所以使用反射可能会导致意料之外的副作用，这可能导致代码功能失调并破坏可移植性。反射代码破坏了抽象性，因此当平台发生改变的时候，代码的行为就有可能也随着变化。

七、异常

Throwable 可以用来表示任何可以作为异常抛出的类，分为两种： Error 和 Exception。其中 Error用来表示 JVM无法处理的错误，Exception 分为两种：

受检异常 :需要用 try...catch... 语句捕获并进行处理，并且可以从异常中恢复；
非受检异常 :是程序运行时错误，例如除 0 会引发 Arithmetic Exception，此时程序崩溃并且无法恢复。包括RuntimeException及其子类和Error

图片说明

八、泛型

8.1 泛型的定义

泛型：顾名思义即把类型明确的工作推迟到创建对象或调用方法的时候采取明确的特殊的类型

使用泛型：即什么时候确定泛型。
在创建对象的时候确定泛型

public class Box<T> {
    // T代表类型
    private T t;
    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }
}

8.2 使用泛型的好处

将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
避免了类型强转的麻烦。

8.3 泛型基础

泛型有三种使用方式，分别为：泛型类、泛型接口、泛型方法

1、泛型类

泛型类就是把泛型定义在类上，这样用户在使用类的时候才把类型给确定下来

public class ObjectTool<T>{
    private T obj;

    public T getObj(){
        return objl
    }
    public void setObj(T obj){
        this.obj = obj;
    }
}

可以看到该程序吗在使用时如果定义了类型，那么在使用时就可以不用进行强制类型转换，直接可以得到一个T类型的对象。

2、泛型方法

有时候只关心某个方法，那么使用泛型时可以不定义泛型类，而是只定义一个泛型方法，如下

public <T> void show(T t){
    System.out.println(t);
}

需要注意以下定义的格式，泛型必须得先定义才可以使用。

3、泛型接口

1、格式

interface 接口名<类型参数表>

2、例子

定义一个泛型接口

interface showInterface<T>
{
    public void show(T t);

}

(1) 实现类确定了类型

class ShowClass implements showInterface<String>{
    public void show(String t){
        System.out.println("show:"+t);
    }
}

(2) 实现类类型不确定

class ShowClass<T> implements showInterface<T>{
    public void show(T t){
        System.out.println("show:"+t);
    }
}

main方法

    public static void main(String[] args) {

        ShowClass<Integer> obj = new ShowClass<Integer>();
        obj.show(6);
        /*
        ShowClass obj = new ShowClass();
        obj.show("java");
        */
    }

4、类型通配符

当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用

无界

与泛型方法差不多，只是不需要在使用前进行定义

public void processElments(List<?> elements){
    for(Object o : elements){
        System.out.println(o);
    }
}

"?"可以接收任何类型

上界

public void processElemnts(List<? extends A> elements){
    for(A a : elements){
        System.out.println(a.getValue());
    }
}

这种情况下能够接收A类或者A类的子类。

下界

public static void insertElements (List<? super A> list){
    list.add(new A());
    list.add(new B());
    list.add(new C());
}

该情况下能够接受A类或者A类的父类

类型通配符与泛型方法

在使用时，如果参数之间是有依赖关系的，那么可以使用泛型方法，否则就使用类型通配符。

如果一个方法的返回值、参数的类型依赖另一个参数的类型，就应该使用泛型方法。因为被依赖的类型如果是不确定的，那么其他元素就无法依赖它。

泛型通配符<? extends T>用来接收返回的数据，此写法的泛型集合不能使用add方法。
<? super T>不能使用get方法，作为接口调用，赋值时易出错

理解：
当我们使用extends时，我们可以读元素，因为元素都是A类或者其子类，可以放心的用A类拿出。

当使用super时，可以添加元素，因为都是A类或者其父类，那么就可以安全的插入A类。

10道 java泛型面试题

九、特性

9.1 Java与 C++ 的区别

Java 是纯粹的面向对象语言，所有的对象都继承自 java.lang.Object，C++ 为了兼容 C 即支持面向对象也支持面向过程。
Java 通过虚拟机从而实现跨平台特性，但是 C++ 依赖于特定的平台。
Java 没有指针，它的引用可以理解为安全指针，而 C++ 具有和 C 一样的指针。
Java 支持自动垃圾回收，而 C++ 需要手动回收。
Java 不支持多重继承，只能通过实现多个接口来达到相同目的，而 C++ 支持多重继承。
Java 不支持操作符重载，虽然可以对两个 String 对象执行加法运算，但是这是语言内置支持的操作，不属于操作符重载，而 C++ 可以。
Java 的 goto 是保留字，但是不可用，C++ 可以使用 goto。
Java 不支持条件编译，C++ 通过 #ifdef #ifndef 等预处理命令从而实现条件编译。
RRE

9.2 JRE和JDK

JRE(Java Runtime Enviroment)是Java的运行环境

面向Java程序的使用者，而不是开发者。如果你仅下载并安装了JRE，那么你的系统只能运行Java程序。JRE是运行Java程序所必须环境的集合，包含JVM标准实现及 Java核心类库。它包括Java虚拟机、Java平台核心类和支持文件。它不包含开发工具(编译器、调试器等)

JDK(Java Development Kit)是Java开发工具包
它提供了Java的开发环境(提供了编译器javac等工具，用于将java文件编译为class文件)和运行环境(提供了JVM和Runtime辅助包，用于解析class文件使其得到运行)。如果你下载并安装了JDK，那么你不仅可以开发Java程序，也同时拥有了运行Java程序的平台。JDK是整个Java的核心，包括了Java运行环境(JRE)，一堆Java工具tools.jar和Java标准类库 (rt.jar)。

Java基础