Introducción básica a Java

El equipo de la comunidad de código abierto de China realizó su primera transmisión en vivo, contando la historia detrás de la comunidad de código abierto de China en nombre de compartir".

¿Qué necesitas saber sobre Java? Este artículo le brindará una comprensión detallada, ¡bienvenido a recopilarlo!

Conceptos básicos de Java

▐Tres características principales de la orientación a objetos

Características: encapsulación, herencia, polimorfismo;

Encapsulación: abstraer cosas en un objeto, privatizar las propiedades del objeto y proporcionar algunos métodos a los que pueda acceder el mundo exterior;

Herencia: las subclases amplían nuevos campos de datos o funciones y reutilizan los atributos y funciones de la clase principal, con herencia única y múltiples implementaciones;

Polimorfismo: a través de herencia (varias subclases reescriben el mismo método) o a través de interfaces (implementando interfaces y anulando interfaces);

La diferencia entre Java y C++

Diferencias: C ++ admite herencia múltiple y tiene el concepto de punteros, y los programadores administran la memoria por sí mismos; Java tiene herencia única y puede usar interfaces para implementar la herencia múltiple. Java no proporciona punteros para acceder directamente a la memoria del programa. tiene El mecanismo de administración automática de memoria de JVM no requiere que los programadores liberen manualmente la memoria no utilizada.

Principios de implementación polimórfica

La implementación subyacente del polimorfismo es el enlace dinámico, que asocia llamadas a métodos con implementaciones de métodos en tiempo de ejecución.

Enlace estático y enlace dinámico:

Uno se determina en el momento de la compilación y se denomina envío estático, como la sobrecarga de métodos;

Uno se determina en tiempo de ejecución, llamado despacho dinámico, como la anulación (reescritura) de métodos y la implementación de la interfaz.

implementación polimórfica

El marco de pila de la llamada al método actual (tabla de variables locales, pila de operaciones, conexión dinámica, dirección de retorno) se almacenará en la pila de la máquina virtual. El proceso de implementación del polimorfismo es el proceso de envío dinámico de llamadas a métodos. Si la subclase anula el método de la clase principal, en la llamada polimórfica, el proceso de enlace dinámico primero determinará que el tipo real es una subclase, para busque el método de subclase primero. Este proceso es la esencia de la cobertura del método.

palabras clave estáticas y finales

estático: las propiedades y métodos se pueden modificar

atributos modificados estáticos:

Los atributos de nivel de clase, compartidos por todos los objetos, se cargan a medida que se carga la clase (solo se carga una vez), antes de que se pueda llamar al objeto directamente usando el nombre de la clase;

método de modificación estática:

Se carga a medida que se carga la clase; se puede llamar directamente usando el nombre de la clase en métodos estáticos, solo se pueden llamar miembros estáticos y esto no se puede usar;

final: la palabra clave se utiliza principalmente en tres lugares: variables, métodos y clases.

variable modificada final:

Si es una variable de un tipo de datos básico, su valor no se puede cambiar una vez que se inicializa;

Si es una variable de tipo de referencia, no puede apuntar a otro objeto después de su inicialización.

método de modificación final:

Bloquee el método para evitar que cualquier clase heredera modifique su significado (anulando) todos los métodos privados de la clase se designan implícitamente como finales.

clase modificada final:

Cuando final modifica una clase, indica que esta clase no se puede heredar. Todos los métodos miembros de una clase final se designan implícitamente como métodos finales.

Una clase no se puede heredar Además de la palabra clave final, el constructor también se puede privatizar. (la clase interna no es válida)

Clases abstractas e interfaces.

Clase abstracta: una clase que contiene métodos abstractos, es decir, una clase modificada con clases abstractas solo se puede heredar, por lo que no se puede utilizar la modificación final y no se pueden crear instancias de clases abstractas;

Interfaz: una interfaz es un tipo abstracto y una colección de métodos abstractos. La interfaz admite herencia múltiple. Los métodos definidos en la interfaz son métodos abstractos modificados por resumen público.

Mismo punto:

No se pueden crear instancias de clases abstractas ni de interfaces;
Tanto las clases abstractas como las interfaces pueden definir métodos abstractos, y las subclases/clases de implementación deben anular estos métodos abstractos;

diferencia:

Las clases abstractas tienen constructores, las interfaces no tienen constructores;
Las clases abstractas pueden contener métodos ordinarios y las interfaces solo pueden modificar métodos abstractos con resumen público (disponible después de Java 8);
Las clases abstractas solo se pueden heredar una sola vez y las interfaces se pueden heredar varias veces;
Las clases abstractas pueden definir varios tipos de variables miembro, y las interfaces solo pueden ser constantes estáticas modificadas por final estático público;

Escenarios de uso de clases abstractas:

No sólo desea restringir las subclases para que tengan comportamientos comunes (pero no le importa cómo implementarlos), sino que también desea tener métodos predeterminados y variables de instancia;

Escenarios de aplicación de interfaz:

Restringe múltiples clases de implementación para que tengan un comportamiento uniforme, pero no importa cómo se implemente cada clase de implementación; es posible que no haya conexión entre varias funciones en la clase de implementación;

Genéricos y borrado de genéricos

Referencia: https://blog.csdn.net/baoyinwang/article/details/107341997

Genéricos:

La esencia de los genéricos son los tipos parametrizados. Este tipo de parámetro se puede utilizar en la creación de clases, interfaces y métodos, llamados clases genéricas, interfaces genéricas y métodos genéricos respectivamente.

Borrado genérico:

Los genéricos de Java son pseudogenéricos. Cuando se utilizan genéricos, se agregan parámetros de tipo, que se eliminarán cuando el compilador compile el código de bytes generado. Este proceso se denomina borrado de tipo.

Tipos como Lista se convertirán en Lista después de la compilación. Todo lo que ve la JVM es la Lista, y la información de tipo adjunta por los genéricos es invisible para la JVM.

Se pueden agregar otro tipo de elementos mediante la reflexión.

Principios de reflexión y escenarios de uso.

Reflexión de Java:

Significa que en el estado de ejecución, para cualquier clase, puedes conocer todas las propiedades y métodos de esta clase y puedes llamar a cualquiera de sus métodos;

Principio de reflexión:

Reflection primero obtiene el código de bytes de la clase de reflexión en Java y luego asigna los métodos, variables, constructores, etc. en el código de bytes al método, archivo, constructor y otras clases correspondientes.

Cómo obtener una instancia de Clase:

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   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
   
  
   
  
   
  
   
  
  

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   escenas a utilizar:

Desarrollar marcos comunes : el uso más importante de la reflexión es desarrollar varios marcos comunes. Se configuran muchos marcos (como Spring) (como configurar JavaBeans, filtros, etc. a través de archivos XML. Para garantizar la versatilidad del marco, es necesario cargar dinámicamente diferentes objetos o clases y llamar a diferentes métodos según). el archivo de configuración durante el tiempo de ejecución.
Proxy dinámico : en la programación de aspectos (AOP), es necesario interceptar métodos específicos. Por lo general, se elige el método de proxy dinámico. En este momento, se necesita tecnología de reflexión para lograrlo.
JDK: el proxy dinámico predeterminado de Spring necesita implementar la interfaz;

CGLIB: serializa flujos de bytes a través del marco asm, configurable, rendimiento deficiente;
Anotación personalizada : la anotación en sí solo sirve como marca. Necesita utilizar el mecanismo de reflexión para llamar al intérprete de anotaciones de acuerdo con la marca de anotación y ejecutar el comportamiento.

sistema de excepción de Java

Throwable es la superclase para todos los errores o excepciones en el lenguaje Java. El siguiente nivel se divide en Error y Excepción.

Error:

Se refiere a errores internos y errores de agotamiento de recursos del sistema de ejecución de Java. La aplicación no arrojará objetos de esta clase. Si se produce tal error, además de informar al usuario, el resto es intentar finalizar el programa de forma segura.

Excepción: RuntimeException, CheckedException;

Los errores de programación se pueden dividir en tres categorías: errores de sintaxis, errores lógicos y errores operativos.

Los errores de sintaxis (también llamados errores de compilación) son errores que ocurren durante el proceso de compilación y el compilador los verifica para encontrar errores de sintaxis.

Un error lógico significa que el resultado de la ejecución del programa no cumple con las expectativas. La causa del error se puede localizar y descubrir mediante la depuración.

Los errores de tiempo de ejecución son errores que hacen que el programa finalice de manera anormal y los errores de tiempo de ejecución deben manejarse mediante el manejo de excepciones.

RuntimeException: excepción de tiempo de ejecución, el programa debe intentar evitar tales excepciones desde una perspectiva lógica.

Como NullPointerException, ClassCastException;

CheckedException: excepción marcada, el programa utiliza trycatch para capturar y procesar;

如IOException、SQLException、NotFoundException；

▐ 数据结构

ArrayList和LinkedList

ArrayList：

底层基于数组实现，支持对元素进行快速随机访问，适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。（提一句实际上）

默认初始大小为10，当数组容量不够时，会触发扩容机制（扩大到当前的1.5倍），需要将原来数组的数据复制到新的数组中；当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。

LinkedList：

底层基于双向链表实现，适合数据的动态插入和删除；
内部提供了List接口中没有定义的方法，用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。（比如jdk官方推荐使用基于linkedList的Deque进行堆栈操作）

ArrayList与LinkedList区别：

都是线程不安全的，ArrayList适用于查找的场景，LinkedList适用于增加、删除多的场景。

实现线程安全：

可以使用原生的Vector，或者是Collections.synchronizedList(List list)函数返回一个线程安全的ArrayList集合。

建议使用concurrent并发包下的CopyOnWriteArrayList的。

①Vector:底层通过synchronize修饰保证线程安全，效率较差。

②CopyOnWriteArrayList：写时加锁，使用了一种叫写时复制的方法；读操作是可以不用加锁的。

List遍历快速和安全失败

普通for循环遍历List删除指定元素

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   for(int i=0; i < list.size(); i++){   if(list.get(i) == 5)        list.remove(i);}

迭代遍历,用list.remove(i)方法删除元素

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   Iterator<Integer> it = list.iterator();while(it.hasNext()){    Integer value = it.next();    if(value == 5){        list.remove(value);    }}

foreach遍历List删除元素

  
  
  
  
  
   
   
   
   
   
   
   
   
   for(Integer i:list){    if(i==3) list.remove(i);}

fail—fast：快速失败

当异常产生时，直接抛出异常，程序终止。

fail-fast主要是体现在当我们在遍历集合元素的时候，经常会使用迭代器，但在迭代器遍历元素的过程中，如果集合的结构（modCount）被改变的话，就会抛出异常ConcurrentModificationException，防止继续遍历。这就是所谓的快速失败机制。

fail—safe：安全失败

采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。由于在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，所以不会触发ConcurrentModificationException。

缺点：基于拷贝内容的优点是避免了ConcurrentModificationException，但同样地，迭代器并不能访问到修改后的内容，即：迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝，在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。

场景：java.util.concurrent包下的容器都是安全失败，可以在多线程下并发使用，并发修改。

详细介绍HashMap

角度：数据结构+扩容情况+put查找的详细过程+哈希函数+容量为什么始终都是2^N，JDK1.7与1.8的区别。

参考：https://www.jianshu.com/p/9fe4cb316c05

数据结构：

HashMap在底层数据结构上采用了数组＋链表＋红黑树，通过散列映射来存储键值对数据。

扩容情况：

默认的负载因子是0.75，如果数组中已经存储的元素个数大于数组长度的75%，将会引发扩容操作。

【1】创建一个长度为原来数组长度两倍的新数组。

【2】1.7采用Entry的重新hash运算，1.8采用高于运算。

put操作步骤：

1、判断数组是否为空，为空进行初始化;

2、不为空，则计算 key的hash值，通过(n - 1) & hash计算应当存放在数组中的下标 index;

3、查看table[index] 是否存在数据，没有数据就构造一个Node节点存放在 table[index] 中；

4、存在数据，说明发生了hash冲突(存在二个节点key的hash值一样), 继续判断key是否相等，相等，用新的value替换原数据；

5、若不相等，判断当前节点类型是不是树型节点，如果是树型节点，创造树型节点插入红黑树中；

6、若不是红黑树，创建普通Node加入链表中；判断链表长度是否大于8，大于则将链表转换为红黑树；

7、插入完成之后判断当前节点数是否大于阈值，若大于，则扩容为原数组的二倍；

哈希函数：

通过hash函数（优质因子31循环累加）先拿到key的hashcode，是一个32位的值，然后让hashcode的高16位和低16位进行异或操作。该函数也称为扰动函数，做到尽可能降低hash碰撞，通过尾插法进行插入。

容量为什么始终都是2^N：

先做对数组的⻓度取模运算，得到的余数才能⽤来要存放的位置也就是对应的数组下标。这个数组下标的计算⽅法是“ (n - 1) & hash ”。（n代表数组⻓度）。方便数组的扩容和增删改时的取模。

JDK1.7与1.8的区别：

JDK1.7 HashMap：

底层是 数组和链表 结合在⼀起使⽤也就是链表散列。如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。扩容翻转时顺序不一致使用头插法会产生死循环，导致cpu100%

JDK1.8 HashMap：

底层数据结构上采用了数组＋链表＋红黑树；当链表⻓度⼤于阈值（默认为 8-泊松分布），数组的⻓度大于 64时，链表将转化为红⿊树，以减少搜索时间。（解决了tomcat臭名昭著的url参数dos攻击问题）

ConcurrentHashMap

可以通过ConcurrentHashMap和Hashtable来实现线程安全；Hashtable 是原始API类，通过synchronize同步修饰，效率低下；ConcurrentHashMap通过分段锁实现，效率较比Hashtable要好。

ConcurrentHashMap的底层实现：

JDK1.7的ConcurrentHashMap底层采⽤分段的数组+链表实现；采用 分段锁（Sagment）对整个桶数组进⾏了分割分段(Segment默认16个)，每⼀把锁只锁容器其中⼀部分数据，多线程访问容器⾥不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提⾼并发访问率。

JDK1.8的 ConcurrentHashMap采⽤的数据结构跟HashMap1.8的结构⼀样，数组+链表/红⿊树；摒弃了Segment的概念，⽽是直接⽤ Node 数组+链表+红⿊树的数据结构来实现，通过并发控制synchronized和CAS来操作保证线程的安全。

序列化和反序列化

序列化的意思就是将对象的状态转化成字节流，以后可以通过这些值再生成相同状态的对象。对象序列化是对象持久化的一种实现方法，它是将对象的属性和方法转化为一种序列化的形式用于存储和传输。反序列化就是根据这些保存的信息重建对象的过程。

序列化：将java对象转化为字节序列的过程。

反序列化：将字节序列转化为java对象的过程。

优点：

实现了数据的持久化，通过序列化可以把数据永久地保存到硬盘上（通常存放在文件里）Redis的RDB
利用序列化实现远程通信，即在网络上传送对象的字节序列。Google的protoBuf。

反序列化失败的场景：

序列化ID：serialVersionUID不一致的时候，导致反序列化失败。

String

String使用数组存储内容，数组使用final修饰，因此String定义的字符串的值也是不可变的。

StringBuffer对方法加了同步锁，线程安全，效率略低于StringBuilder。

▐ 设计模式与原则

单例模式

某个类只能生成一个实例，该实例全局访问，例如Spring容器里一级缓存里的单例池。

优点：

唯一访问：如生成唯一序列化的场景、或者spring默认的bean类型。

提高性能：频繁实例化创建销毁或者耗时耗资源的场景，如连接池、线程池。

缺点：

不适合有状态且需变更的；

实现方式：

饿汉式：线程安全速度快；

懒汉式：双重检测锁，第一次减少锁的开销、第二次防止重复、volatile防止重排序导致实例化未完成；

静态内部类：线程安全利用率高；

枚举：effictiveJAVA推荐，反射也无法破坏；

工厂模式

定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产何种产品。

优点：解耦：提供参数即可获取产品，通过配置文件可以不修改代码增加具体产品。

缺点：每增加一个产品就得新增一个产品类。

抽象工厂模式

提供一个接口，用于创建相关或者依赖对象的家族，并由此进行约束。

优点：可以在类的内部对产品族进行约束。

缺点：假如产品族中需要增加一个新的产品，则几乎所有的工厂类都需要进行修改。

▐ 构造方法

构造方法可以被重载，只有当类中没有显性声明任何构造方法时，才会有默认构造方法。

构造方法没有返回值，构造方法的作用是创建新对象。

▐ 初始化块

静态初始化块的优先级最高，会最先执行，在非静态初始化块之前执行。

静态初始化块会在类第一次被加载时最先执行，因此在main方法之前。

▐ This

关键字this代表当前对象的引用。当前对象指的是调用类中的属性或方法的对象。

关键字this不可以在静态方法中使用。静态方法不依赖于类的具体对象的引用。

▐ 重写和重载的区别

重载指在同一个类中定义多个方法，这些方法名称相同，签名不同。

重写指在子类中的方法的名称和签名都和父类相同，使用override注解。

▐ Object类方法

toString默认是个指针，一般需要重写；

equals比较对象是否相同，默认和==功能一致；

hashCode散列码，equals则hashCode相同，所以重写equals必须重写hashCode；

finalize用于垃圾回收之前做的遗嘱，默认空，子类需重写；

clone深拷贝，类需实现cloneable的接口；

getClass反射获取对象元数据，包括类名、方法；

notify、wait用于线程通知和唤醒；

▐ 基本数据类型和包装类

¤ 拓展阅读 ¤

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