Java基础知识

数据类型

Java中的基本数据类型有：

byte/8
char/16,short/16
int/32,float/32
long/64,double/64
boolean/可使用1，无具体规定，JVM编译器转换为int，支持boolean数组，通过读写byte来实现。

包装类型

java中基本类型与对应的包装类型之间是通过装箱和拆箱操作完成

Integer x = 2;     // 装箱 调用了 Integer.valueOf(2)
int y = x;         // 拆箱 调用了 X.intValue()

缓存池

new Integer(123) 每次都会新建一个对象；Integer.valueOf(123) 会使用缓存池中的对象，多次调用会取得同一个对象的引用。valueOf() 方法的实现比较简单，就是先判断值是否在缓存池中，如果在的话就直接返回缓存池的内容，在 Java 8 中，Integer 缓存池的大小默认为 -128~127，编译器会在自动装箱过程调用 valueOf() 方法，因此多个值相同且值在缓存池范围内的 Integer 实例使用自动装箱来创建，那么就会引用相同的对象。
基本类型对应的缓存池：
boolean values true and false
all byte values
short values between -128 and 127
int values between -128 and 127，上界可调
char in the range \u0000 to \u007F

String

String在内部声明为final，不可继承，在Java8 中，内部使用char数组实现，Java9中使用byt数组存储，使用coder来标志编码。
在内部实现过程中value被声明为final，即初始化过后不能在引用其他数组，且内部没有改变内容的方法，所以String数组是不可变的。

不可变：可以缓存hash值 String pool 需要
安全性（网络参数） 线程安全

StringBuffer可变，线程安全，内部使用synchronized进行同步
StringBuilder可变，不是线程安全。

String Pool 字符串常量池中保存着所有的字符串字面量，String 的 intern() 方法在运行过程将字符串添加到 String Pool。采用字面量方式加入字符串会将内容自动加入池中。Java7之前String被放入常量池为永久代，之后放入堆中避免内存溢出情况。

new String(“abc”)：
使用这种方式一共会创建两个字符串对象（前提是 String Pool 中还没有 “abc” 字符串对象）。“abc” 属于字符串字面量，因此编译时期会在 String Pool 中创建一个字符串对象，指向这个 “abc” 字符串字面量；而使用 new 的方式会在堆中创建一个字符串对象。

运算

参数传递以值传递的方式进行，在对象作为参数传递过程中是将对象的地址作为参数传入。但是在方法中将指针引用了其它对象，那么此时方法里和方法外的两个指针指向了不同的对象，在一个指针改变其所指向对象的内容对另一个指针所指向的对象没有影响。要注意区分。

public class PassByValueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("A");
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
        func(dog);
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
        System.out.println(dog.getName());          // A
    }

    private static void func(Dog dog) {
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
        dog = new Dog("B");
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@74a14482
        System.out.println(dog.getName());          // B
    }
}

Java 不能隐式执行向下转型，因为这会使得精度降低。
隐式类型转换：发生在低级向高级
当高级向低级转换时，需要进行强制类型转化。

从 Java 7 开始，可以在 switch 条件判断语句中使用 String 对象。
switch 不支持 long，是因为 switch 的设计初衷是对那些只有少数几个值的类型进行等值判断，如果值过于复杂，那么还是用 if 比较合适。

关键字

final

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。
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。
类
声明类不允许被继承

static

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。
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();  // Illegal combination of modifiers: 'abstract' and 'static'
}

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，因此这两个关键字与具体对象关联。

public class A {

    private static int x;
    private int y;

    public static void func1(){
        int a = x;
        // int b = y;  // Non-static field 'y' cannot be referenced from a static context
        // int b = this.y;     // 'A.this' cannot be referenced from a static context
    }
}

静态语句块
静态语句块在类初始化时运行一次。注意：只会运行一次，多次调用无用。
静态 内部类
非静态内部类依赖于外部类的实例，也就是说需要先创建外部类实例，才能用这个实例去创建非静态内部类。而静态内部类不需要。同时静态内部类不能访问外部类的非静态的变量和方法。

public class OuterClass {

    class InnerClass {
    }

    static class StaticInnerClass {
    }

    public static void main(String[] args) {
        // InnerClass innerClass = new InnerClass(); // 'OuterClass.this' cannot be referenced from a static context
        OuterClass outerClass = new OuterClass();
        InnerClass innerClass = outerClass.new InnerClass();
        StaticInnerClass staticInnerClass = new StaticInnerClass();
    }
}

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。
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。
存在继承关系的初始化顺序为：
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）

Obiect通用方法

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

equals（）

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。
实现
检查是否为同一个对象的引用，如果是直接返回 true；检查是否是同一个类型，如果不是，直接返回 false；将 Object 对象进行转型；判断每个关键域是否相等。

public class EqualExample {

    private int x;
    private int y;
    private int z;

    public EqualExample(int x, int y, int z) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.z = z;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        EqualExample that = (EqualExample) o;

        if (x != that.x) return false;
        if (y != that.y) return false;
        return z == that.z;
    }
}

hashCode()

hashCode() 返回哈希值，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，这是因为计算哈希值具有随机性，两个值不同的对象可能计算出相同的哈希值。
在覆盖 equals() 方法时应当总是覆盖 hashCode() 方法，保证等价的两个对象哈希值也相等。HashSet 和 HashMap 等集合类使用了 hashCode() 方法来计算对象应该存储的位置，因此要将对象添加到这些集合类中，需要让对应的类实现 hashCode() 方法。下面的代码中，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 EqualExample 没有实现 hashCode() 方法，因此这两个对象的哈希值是不同的，最终导致集合添加了两个等价的对象。

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

clone()

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.
注意重写了也会抛出异常，规定不许同时继承Cloneable 接口。

浅拷贝：拷贝对象和原始对象的引用类型引用同一个对象。
深拷贝：拷贝对象和原始对象的引用类型引用不同对象。
区别在于重写方法实现不同。最好
使用使用拷贝构造函数或者拷贝工厂来拷贝一个对象，为深复制。

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。
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去代替，也就是确保满足里氏替换原则。
字段决不能是公有的，因为这么做的话就失去了对这个字段修改行为的控制，客户端可以对其随意修改。

抽象类与接口

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，只能被继承。
用extends 关键字

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，这是因为不支持默认方法的接口的维护成本太高了。在 Java 8 之前，如果一个接口想要添加新的方法，那么要修改所有实现了该接口的类，让它们都实现新增的方法。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。
使用implements关键字继承
比较：
从设计层面上看，抽象类提供了一种 IS-A 关系，需要满足里式替换原则，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。
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中共享代码。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。

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。应该注意到，子类一定会调用父类的构造函数来完成初始化工作，一般是调用父类的默认构造函数，如果子类需要调用父类其它构造函数，那么就可以使用 super() 函数。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。

重写与重载
重写
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。
在调用一个方法时，先从本类中查找看是否有对应的方法，如果没有再到父类中查看，看是否从父类继承来。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)

重载
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。

反射

泛型

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。

Java与C++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。

内容整理参考自：https://github.com/CyC2018/CS-Notes/blob/master/notes/Java%20%E5%9F%BA%E7%A1%80.md