数据类型

包装类型

八个基础类型:

类型	字节
byte	1
char	2
short	2
int	4
long	8
float	4
double	8

JVM规范中，boolean变量作为int处理，也就是4字节；boolean数组当做byte数组处理。

基本类型都有对应得包装类型，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。

缓存池

new Integer(123)与Integer.valueOf(123)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 valueOf()方法的实现比较简单，就是先判断是否在缓存池中，如果在的话就直接缓存池的内容

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

在java8中，Integer缓存池的大小默认是-128~127。
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

String

概览

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[];

不可变的好处

1. 可以缓存hash值
因为String的hash值经常被使用，例如String用做HashMap的key。不可变的特性可以使得hash值也不可变，因此只需要进行一次计算。
2. String Pool的需要
如果一个String对象已经被创建过了，那么就会从String Pool中取得引用。只有String是不可变的，才可能使用String Pool。
3. 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。
4. 线程安全
String不可变性天生具备线程安全，可以在多个线程中安全地使用。

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

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。

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

在Java 7之前，字符串常量池被放在运行时常量池中，它属于永久代。而在Java 7，字符串常量池被移到Native Method中。这是因为永久代的空间有限，在大量使用字符串的场景下会导致OutOfMemoryError错误。

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。
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。
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。

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。
1.1f字面量才是float类型。

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。
但是使用+=运算符可以执行隐式类型转换。

switch

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。 byte、short、int、char、枚举类、String。
其实switch只支持int类型，其他的类型都是可以自动或提供相应算法来转换为int类型后，使用的switch语句！
String类型有一个hashCode算法,结果也是int类型

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。
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。
但是也有例外，如果是包级私有的类或者私有的嵌套类，那么直接暴露成员不会有特别大的影响。

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。
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。
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。
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。

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通用方法

概览

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

自反性

x.equals(x); // true

对称性

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

传递性

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

一致性多次调用equals()方法结果不变

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

与null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。
3. 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。

String的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()

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。
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散列值也相等。
理想的散列函数应当具有均匀性，即不相等的对象应当均匀分布到所有可能的散列值上。这就要求了散列函数要把所有域的值都考虑进来，可以将每个域都当成R进制的某一位，然后组成一个R进制的整数。R一般取31，因为它是一个奇素数，如果是偶数的话，当出现乘法溢出，信息就会丢失，因为与2相乘相当于向左移一位。
一个数与31相乘可以转换成移位和减法: 31*x == (x<<5)-x，编译器会自动进行这个优化。

toString()

默认返回类名@散列码，散列码的无符号十六进制表示。

public String toString() {
    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

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。
重写clone()得到以下实现:

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

调用clone()方法，抛出了CloneNotSupportedException，这是因为CloneExample没有实现Cloneable 接口。
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。 2. 浅拷贝 拷贝对象和原始对象的引用类型引用同一个对象。

@Override 
protected ShallowCloneExample clone() throws CloneNotSupportedException { 
    return (ShallowCloneExample) super.clone(); 
}

3. 深拷贝 拷贝对象和原始对象的引用类型引用不同对象。

public class DeepCloneExample implements Cloneable {
    private int[] arr;

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

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

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

    @Override
    protected DeepCloneExample clone() throws CloneNotSupportedException {
        DeepCloneExample result = (DeepCloneExample) super.clone();
        result.arr = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            result.arr[i] = arr[i];
        }
        return result;
    }
}

4. 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。Effective Java书上讲到，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。

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];
    }
}

关键字

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。 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。

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;  // Non-static field 'x' cannot be referenced from a static context
        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(abstract)。
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;
    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
    }
}

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依赖于外部类的实例。
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();
    }
}

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 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。
最后才是构造函数的初始化。
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

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，可以使用 Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") 这种方式来控制类的加载，该方法会返回一个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一起对反射提供了支持，java.lang.reflect类库主要包含了以下三个类:

Field: 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:
可扩展性功能
应用程序可以通过使用其完全限定名称创建可扩展性对象的实例来使用外部的、用户定义的类。
类浏览器和可视化开发环境
类浏览器需要能够枚举类的成员。可视化开发环境可以受益于利用反射中可用的类型信息来帮助开发人员编写正确的代码。
调试器和测试工具
调试器需要能够检查类的私有成员。测试工具可以利用反射系统地调用定义在类上的可发现集 API，以确保测试套件中的高水平代码覆盖率。
反射的缺点：
反射很强大，但不应该乱用。如果可以在不使用反射的情况下执行操作，那么最好避免使用它。通过反射访问代码时应牢记以下问题。
性能开销
由于反射涉及动态解析的类型，因此无法执行某些Java虚拟机优化。因此，反射操作的性能比它们的非反射对应物慢，并且应该避免在性能敏感的应用程序中经常调用的代码部分中。
安全限制
反射需要在安全管理器下运行时可能不存在的运行时权限。对于必须在受限安全上下文中运行的代码（例如在Applet中），这是一个重要的考虑因素。
内部暴露
由于反射允许代码执行在非反射代码中非法的操作，例如访问private字段和方法，因此使用反射可能会导致意想不到的副作用，这可能会导致代码功能失调并可能破坏可移植性。反射代码打破了抽象，因此可能会随着平台的升级而改变行为。

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。

泛型

public class Box<T> {
    // T stands for "Type"
    private T t;
    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }
}

详见java基础-泛型

注解

Java注解是附加在代码中的一些元信息，用于一些工具在编译、运行时进行解析和使用，起到说明、配置的功能。注解不会也不能影响代码的实际逻辑，仅仅起到辅助性的作用。详见java基础-注解

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对象支持加法运算，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。

Java基础-知识点