Java基础-知识点（一）-阿里云开发者社区

数据类型

包装类型

八个基本类型：

boolean/1
byte/8
char/16
short/16
int/32
float/32
long/64
double/64

基本类型都有对应的包装类型，基本类型与其对应的包装类型之间的赋值使用自动装箱与拆箱完成。

Integer x = 2;     // 装箱
int y = x;         // 拆箱

详解：

Integer x = 2；

相当于：

Integer x = Integer.valueof(2);

这个过程相当于基本数据类型的自动装箱。在编译以后得class文件中可以查看。

int y = x;

相当于：

int y = x.intValue();

这个过程相当于包装器类的自动拆箱。在编译以后得class文件中可以查看。、

如上所说的 自动装箱和 自动拆箱都可以通过反编译工具编译，在class文件中查看。

缓存池

自动装箱的时候有种方式：

new Integer(123)
Integer.valueOf(123)

这两种自动装箱的方式都一样，但是它们的内部机制不一样。它们的区别在于：

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。

Integer x = new Integer(123);
Integer y = new Integer(123);
System.out.println(x == y);    // false
Integer z = Integer.valueOf(123);
Integer k = Integer.valueOf(123);
System.out.println(z == k);   // true

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。

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

在 Java 8 中，Integer 缓存池的大小默认为 -128~127。

static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];
static {
    // high value may be configured by property
    int h = 127;
    String integerCacheHighPropValue =
        sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
    if (integerCacheHighPropValue != null) {
        try {
            int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
            i = Math.max(i, 127);
            // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
            h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
        } catch( NumberFormatException nfe) {
            // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
        }
    }
    high = h;
    cache = new Integer[(high - low) + 1];
    int j = low;
    for(int k = 0; k < cache.length; k++)
        cache[k] = new Integer(j++);
    // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
    assert IntegerCache.high >= 127;
}

编译器会在缓冲池范围内的基本类型自动装箱过程调用 valueOf() 方法，因此多个 Integer 实例使用自动装箱来创建并且值相同，那么就会引用相同的对象。

Integer m = 123;
Integer n = 123;
System.out.println(m == n); // true

基本类型对应的缓冲池如下:

boolean values true and false
all byte values
short values between -128 and 127
int values between -128 and 127
char in the range \u0000 to \u007F

在使用这些基本类型对应的包装类型时，就可以直接使用缓冲池中的对象。

如果在缓冲池之外：

Integer m = 323;
Integer n = 323;
System.out.println(m == n); // false

PS:Integer x = new Integer(123);和Integer x=123；一样吗?

String

概述

String 被声明为 final，因此它不可被继承。

内部使用 char 数组存储数据，该数组被声明为 final，这意味着 value 数组初始化之后就不能再引用其它数组。并且 String 内部没有改变 value 数组的方法，因此可以保证 String 不可变。

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

不可变的含义

字符串的不可变意味着一旦创建，字符串的值就不能被改变。每当对字符串执行操作（例如拼接或替换）时，都会生成一个新的字符串对象。

不可变的好处

1.便于实现字符串池

在Java中，由于会大量的使用String常量，如果每一次声明一个String都创建一个String对象，那将会造成极大的空间资源的浪费。Java提出了String pool的概念，在堆中开辟一块存储空间String pool，当初始化一个String变量时，如果该字符串已经存在了，就不会去创建一个新的字符串变量，而是会返回已经存在了的字符串的引用。

2.安全性

String 经常作为参数，String 不可变性可以保证参数不可变。例如在作为网络连接参数的情况下如果 String 是可变的，那么在网络连接过程中，String 被改变，改变 String 对象的那一方以为现在连接的是其它主机，而实际情况却不一定是。

3.多线程安全

由于字符串对象的内容无法被修改，这意味着多个线程可以安全地访问相同的字符串实例，而无需额外的同步机制来保护数据的一致性。这种特性带来以下优势：

首先，不可变字符串消除了竞态条件（race condition）的可能性。多线程环境下，如果多个线程同时对可变对象进行读写操作，可能会导致数据不一致或意外的结果。但是，由于字符串不可变，多个线程可以自由地读取相同的字符串实例，不会出现线程之间的数据竞争问题。

其次，不可变性使得字符串在多线程环境下可以安全地共享。在Java中，字符串常量池允许相同的字符串常量在内存中只存在一份实例。这意味着多个线程可以引用并共享相同的字符串对象，而无需担心其中一个线程会修改它，从而保证了线程安全性。

String、StringBuffer、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 不是线程安全的
StringBuffer 是线程安全的，内部使用 synchronized 进行同步

使用示例可参考文章：https://blog.csdn.net/m0_64432106/article/details/142384798 【自己吧性能测试代码敲一遍最好】

String.intern()

使用 String.intern() 可以保证相同内容的字符串变量引用同一的内存对象。

下面示例中，s1 和 s2 采用 new String() 的方式新建了两个不同对象，而 s3 是通过 s1.intern() 方法取得一个对象引用。intern() 首先把 s1 引用的对象放到 String Pool(字符串常量池)中，然后返回这个对象引用。因此 s3 和 s1 引用的是同一个字符串常量池的对象。

String s1 = new String("aaa");
String s2 = new String("aaa");
System.out.println(s1 == s2);           // false
String s3 = s1.intern();
System.out.println(s1.intern() == s3);  // true

如果是采用 “bbb” 这种使用双引号的形式创建字符串实例，会自动地将新建的对象放入 String Pool 中。

String s4 = "bbb";
String s5 = "bbb";
System.out.println(s4 == s5);  // true

HotSpot中字符串常量池保存哪里？永久代？方法区还是堆区？

运算

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。

以下代码中 Dog dog 的 dog 是一个指针，存储的是对象的地址。在将一个参数传入一个方法时，本质上是将对象的地址以值的方式传递到形参中。因此在方法中改变指针引用的对象，那么这两个指针此时指向的是完全不同的对象，一方改变其所指向对象的内容对另一方没有影响。

public class Dog {
    String name;
    Dog(String name) {
        this.name = name;
    }
    String getName() {
        return this.name;
    }
    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    String getObjectAddress() {
        return super.toString();
    }
}
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");//改变指针引用的对象~
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@74a14482
        System.out.println(dog.getName());          // B
    }
}

但是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。

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

float与double

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。Java 不能隐式执行向下转型，因为这会使得精度降低。

// float f = 1.1;

1.1f 字面量才是 float 类型。

float f = 1.1f;

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 += 运算符可以执行隐式类型转换。

s1 += 1;

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);

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。

// long x = 111;
// switch (x) { // Incompatible types. Found: 'long', required: 'char, byte, short, int, Character, Byte, Short, Integer, String, or an enum'
//     case 111:
//         System.out.println(111);
//         break;
//     case 222:
//         System.out.println(222);
//         break;
// }

继承

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。

设计良好的模块会隐藏所有的实现细节，把它的 API 与它的实现清晰地隔离开来。模块之间只通过它们的 API 进行通信，一个模块不需要知道其他模块的内部工作情况，这个概念被称为信息隐藏或封装。因此访问权限应当尽可能地使每个类或者成员不被外界访问。

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。

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。例如下面的例子中，AccessExample 拥有 id 共有字段，如果在某个时刻，我们想要使用 int 去存储 id 字段，那么就需要去修改所有的客户端代码。

public class AccessExample {
    public String id;
}

可以使用公有的 getter 和 setter 方法来替换公有字段，这样的话就可以控制对字段的修改行为。

public class AccessExample {
    private int id;
    public String getId() {
        return id + "";
    }
    public void setId(String id) {
        this.id = Integer.valueOf(id);
    }
}

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。抽象类一般会包含抽象方法，抽象方法一定位于抽象类中。

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' is abstract; cannot be instantiated
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，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。

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;               // Variable 'y' might not have been initialized
    public int z = 0;       // Modifier 'public' is redundant for interface fields
    // private int k = 0;   // Modifier 'private' not allowed here
    // protected int l = 0; // Modifier 'protected' not allowed here
    // private void fun3(); // Modifier 'private' not allowed here
}
public class InterfaceImplementExample implements InterfaceExample {
    @Override
    public void func1() {
        System.out.println("func1");
    }
}
// InterfaceExample ie1 = new InterfaceExample(); // 'InterfaceExample' is abstract; cannot be instantiated
InterfaceExample ie2 = new InterfaceImplementExample();
ie2.func1();
System.out.println(InterfaceExample.x);

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。

总结来说：

接口强调的是“契约”，即类必须遵循的一组规则，通常用于不相关或关系较远的类之间共享行为。
抽象类则更适用于那些有着紧密关系并且共享一些通用特性的类，同时允许子类覆盖或扩展父类的行为。

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。并且从 Java 8 开始，接口也可以有默认的方法实现，使得修改接口的成本也变的很低。

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中某个方法的实现，可以通过使用 super 关键字来引用父类的方法实现。

public class SuperExample {
    protected int x;
    protected int y;
    public SuperExample(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
    public void func() {
        System.out.println("SuperExample.func()");
    }
}
public class SuperExtendExample extends SuperExample {
    private int z;
    public SuperExtendExample(int x, int y, int z) {
        super(x, y);//初始化父类的构造函数
        this.z = z;
    }
    @Override
    public void func() {
        super.func();//调用父类的方法
        System.out.println("SuperExtendExample.func()");
    }
}
SuperExample e = new SuperExtendExample(1, 2, 3);
e.func();
##输出##
SuperExample.func()
SuperExtendExample.func()

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，重写有以下两个限制:

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。

使用 @Override 注解，可以让编译器帮忙检查是否满足上面的两个限制条件。

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。

Object类的通用方法

概述

Java 中的 Object 方法在面试中是一个非常高频的点，毕竟 Object 是所有类的“老祖宗”。Java 中所有的类都有一个共同的祖先 Object 类，子类都会继承所有 Object 类中的 public 方法。

public final native Class<?> getClass()
public native int hashCode()
public boolean equals(Object obj)
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException
public String toString()
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
protected void finalize() throws Throwable {}

equals（）

1. 等价关系

(一)自反性

x.equals(x); // true

(二)对称性

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

(三)传递性

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

(四)一致性

多次调用 equals() 方法结果不变

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

(五)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. equals() 与 ==

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。

Integer x = new Integer(1);
Integer y = new Integer(1);
System.out.println(x.equals(y)); // true
System.out.println(x == y);      // false

==：比较的是两个字符串内存地址（堆内存）的数值是否相等，属于数值比较；
equals()：比较的是两个字符串的内容，属于内容比较。

Object类提供的equals()方法默认是用==来进行比较的，也就是说只有两个对象是同一个对象时，才能返回相等的结果。而实际的业务中，我们通常的需求是，若两个不同的对象它们的内容是相同的，就认为它们相等。鉴于这种情况，Object类中equals()方法的默认实现是没有实用价值的，所以通常都要重写。

public class TestEquals {
public static void main(String[] args) {
 Cat c1 = new Cat (1,2,3);
 Cat c2 = new Cat (1,2,3);
 System.out.println(c1==c2);
 System.out.println(c1.equals(c2));
}
}
 class Cat{
 int color ;
  int height ;
  int weight ;
 
  public Cat(int color, int height, int weight){
   this.color = color ;
   this.height = height ;
   this.weight = weight ;
  }
 
  public boolean equals(Object obj){
   if (obj == null) return false ;
   else{
    if (obj instanceof Cat){
    Cat c = (Cat) obj;//将 Object 对象进行转型；
    if(c.color== this.color && c.height == this.height && c.weight == this.weight){
     return true ;
    }
   }
   }
  return false ;
    }
 }

我们把上面这个重写的例子进行抽象，抽象成一个模版：

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;//检查是否为同一个对象的引用，如果是直接返回 true；
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;//检查是否是同一个类型，如果不是，直接返回 false；
        EqualExample that = (EqualExample) o;//将 Object 对象进行转型；
        if (x != that.x) return false;//判断每个关键域是否相等。
        if (y != that.y) return false;
        return z == that.z;
    }
}

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。

Java基础-知识点（二）+https://developer.aliyun.com/article/1625079

Java基础-知识点（一）