Java基础

基础概念与常识

Java 语言特点

面向对象（封装，继承，多态）；
平台无关性（ Java 虚拟机实现平台无关性）；
支持多线程（ C++11 开始（2011 年的时候）,C++就引入了多线程库，在 windows、linux、macos 都可以使用std::thread和std::async来创建线程。）；
可靠性；
安全性；
支持网络编程并且很方便（ Java 语言诞生本身就是为简化网络编程设计的，因此 Java 语言不仅支持网络编程而且很方便）；
编译与解释并存；

🌈 拓展一下：

“Write Once, Run Anywhere（一次编写，随处运行）”这句宣传口号，真心经典，流传了好多年！以至于，直到今天，依然有很多人觉得跨平台是 Java 语言最大的优势。实际上，跨平台已经不是 Java 最大的卖点了，各种 JDK 新特性也不是。目前市面上虚拟化技术已经非常成熟，比如你通过 Docker 就很容易实现跨平台了。在我看来，Java 强大的生态才是！

JVM vs JDK vs JRE

JVM

Java 虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。

JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。

字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言“一次编译，随处可以运行”的关键所在。

JVM 并不是只有一种！只要满足 JVM 规范，每个公司、组织或者个人都可以开发自己的专属 JVM。

也就是说我们平时接触到的 HotSpot VM 仅仅是是 JVM 规范的一种实现而已。

除了我们平时最常用的 HotSpot VM 外，还有 J9 VM、Zing VM、JRockit VM 等 JVM 。

JDK 和 JRE

JDK 是 Java Development Kit 缩写，它是功能齐全的 Java SDK。

它拥有 JRE 所拥有的一切，还有编译器（javac）和工具（如 javadoc 和 jdb）。它能够创建和编译程序。

JRE 是 Java 运行时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合，包括 Java 虚拟机（JVM），Java 类库，java 命令和其他的一些基础构件。但是，它不能用于创建新程序。

如果你只是为了运行一下 Java 程序的话，那么你只需要安装 JRE 就可以了。如果你需要进行一些 Java 编程方面的工作，那么你就需要安装 JDK 了。但是，这不是绝对的。有时，即使您不打算在计算机上进行任何 Java 开发，仍然需要安装 JDK。例如，如果要使用 JSP 部署 Web 应用程序，那么从技术上讲，您只是在应用程序服务器中运行 Java 程序。那你为什么需要 JDK 呢？因为应用程序服务器会将 JSP 转换为 Java servlet，并且需要使用 JDK 来编译 servlet。

字节码

在 Java 中，JVM 可以理解的代码就叫做字节码（即扩展名为 .class 的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。

Java 语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。

所以， Java 程序运行时相对来说还是高效的（不过，和 C++，Rust，Go 等语言还是有一定差距的），而且，由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

Java 程序从源代码到运行的过程如下所示：

1	.java => javac编译 => .class => 解释器&JIT => 机器可理解的代码

我们需要格外注意的是 .class->机器码 这一步。

在这一步 JVM 类加载器首先加载字节码文件，然后通过解释器逐行解释执行，这种方式的执行速度会相对比较慢。

而且，有些方法和代码块是经常需要被调用的(也就是所谓的热点代码)，所以后面引进了 JIT（just-in-time compilation） 编译器，而 JIT 属于运行时编译。

当 JIT 编译器完成第一次编译后，会将字节码对应的机器码保存下来，下次可以直接使用。

而我们知道，机器码的运行效率肯定是高于 Java 解释器的。这也解释了我们为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语言 。

HotSpot 采用了惰性评估(Lazy Evaluation)的做法，根据二八定律，消耗大部分系统资源的只有那一小部分的代码（热点代码），而这也就是 JIT 所需要编译的部分。JVM 会根据代码每次被执行的情况收集信息并相应地做出一些优化，因此执行的次数越多，它的速度就越快。JDK 9 引入了一种新的编译模式 AOT(Ahead of Time Compilation)，它是直接将字节码编译成机器码，这样就避免了 JIT 预热等各方面的开销。JDK 支持分层编译和 AOT 协作使用。

AOT

AOT 可以提前编译节省启动时间，那为什么不全部使用这种编译方式呢？

长话短说，这和 Java 语言的动态特性有千丝万缕的联系了。举个例子，CGLIB 动态代理使用的是 ASM 技术，而这种技术大致原理是运行时直接在内存中生成并加载修改后的字节码文件也就是 .class 文件，如果全部使用 AOT 提前编译，也就不能使用 ASM 技术了。为了支持类似的动态特性，所以选择使用 JIT 即时编译器。

“编译与解释并存”

其实这个问题我们讲字节码的时候已经提到过，因为比较重要，所以我们这里再提一下。

我们可以将高级编程语言按照程序的执行方式分为两种：

编译型 ：编译型语言会通过编译器将源代码一次性翻译成可被该平台执行的机器码。一般情况下，编译语言的执行速度比较快，开发效率比较低。常见的编译性语言有 C、C++、Go、Rust 等等。
解释型 ：解释型语言会通过解释器一句一句的将代码解释（interpret）为机器代码后再执行。解释型语言开发效率比较快，执行速度比较慢。常见的解释性语言有 Python、JavaScript、PHP 等等。

根据维基百科介绍：

为了改善编译语言的效率而发展出的即时编译技术，已经缩小了这两种语言间的差距。这种技术混合了编译语言与解释型语言的优点，它像编译语言一样，先把程序源代码编译成字节码open in new window。到执行期时，再将字节码直译，之后执行。Java与LLVM是这种技术的代表产物。

为什么说 Java 语言“编译与解释并存”？

这是因为 Java 语言既具有编译型语言的特征，也具有解释型语言的特征。因为 Java 程序要经过先编译，后解释两个步骤，由 Java 编写的程序需要先经过编译步骤，生成字节码（.class 文件），这种字节码必须由 Java 解释器来解释执行。

Oracle JDK vs OpenJDK

可能在看这个问题之前很多人和我一样并没有接触和使用过 OpenJDK 。那么 Oracle JDK 和 OpenJDK 之间是否存在重大差异？下面我通过收集到的一些资料，为你解答这个被很多人忽视的问题。

对于 Java 7，没什么关键的地方。OpenJDK 项目主要基于 Sun 捐赠的 HotSpot 源代码。此外，OpenJDK 被选为 Java 7 的参考实现，由 Oracle 工程师维护。关于 JVM，JDK，JRE 和 OpenJDK 之间的区别，Oracle 博客帖子在 2012 年有一个更详细的答案：

问：OpenJDK 存储库中的源代码与用于构建 Oracle JDK 的代码之间有什么区别？
答：非常接近 - 我们的 Oracle JDK 版本构建过程基于 OpenJDK 7 构建，只添加了几个部分，例如部署代码，其中包括 Oracle 的 Java 插件和 Java WebStart 的实现，以及一些闭源的第三方组件，如图形光栅化器，一些开源的第三方组件，如 Rhino，以及一些零碎的东西，如附加文档或第三方字体。展望未来，我们的目的是开源 Oracle JDK 的所有部分，除了我们考虑商业功能的部分。

总结：

Oracle JDK 大概每 6 个月发一次主要版本（从 2014 年 3 月 JDK 8 LTS 发布到 2017 年 9 月 JDK 9 发布经历了长达 3 年多的时间，所以并不总是 6 个月），而 OpenJDK 版本大概每三个月发布一次。但这不是固定的，我觉得了解这个没啥用处。
OpenJDK 是一个参考模型并且是完全开源的，而 Oracle JDK 是 OpenJDK 的一个实现，并不是完全开源的；（个人观点：众所周知，JDK 原来是 SUN 公司开发的，后来 SUN 公司又卖给了 Oracle 公司，Oracle 公司以 Oracle 数据库而著名，而 Oracle 数据库又是闭源的，这个时候 Oracle 公司就不想完全开源了，但是原来的 SUN 公司又把 JDK 给开源了，如果这个时候 Oracle 收购回来之后就把他给闭源，必然会引起很多 Java 开发者的不满，导致大家对 Java 失去信心，那 Oracle 公司收购回来不就把 Java 烂在手里了吗！然后，Oracle 公司就想了个骚操作，这样吧，我把一部分核心代码开源出来给你们玩，并且我要和你们自己搞的 JDK 区分下，你们叫 OpenJDK，我叫 Oracle JDK，我发布我的，你们继续玩你们的，要是你们搞出来什么好玩的东西，我后续发布 Oracle JDK 也会拿来用一下，一举两得！）
Oracle JDK 比 OpenJDK 更稳定（肯定啦，Oracle JDK 由 Oracle 内部团队进行单独研发的，而且发布时间比 OpenJDK 更长，质量更有保障）。OpenJDK 和 Oracle JDK 的代码几乎相同（OpenJDK 的代码是从 Oracle JDK 代码派生出来的，可以理解为在 Oracle JDK 分支上拉了一条新的分支叫 OpenJDK，所以大部分代码相同），但 Oracle JDK 有更多的类和一些错误修复。因此，如果您想开发企业/商业软件，我建议您选择 Oracle JDK，因为它经过了彻底的测试和稳定。某些情况下，有些人提到在使用 OpenJDK 可能会遇到了许多应用程序崩溃的问题，但是，只需切换到 Oracle JDK 就可以解决问题；
在响应性和 JVM 性能方面，Oracle JDK 与 OpenJDK 相比提供了更好的性能；
Oracle JDK 不会为即将发布的版本提供长期支持（如果是 LTS 长期支持版本的话也会，比如 JDK 8，但并不是每个版本都是 LTS 版本），用户每次都必须通过更新到最新版本获得支持来获取最新版本；
Oracle JDK 使用 BCL/OTN 协议获得许可，而 OpenJDK 根据 GPL v2 许可获得许可。

既然 Oracle JDK 这么好，那为什么还要有 OpenJDK？
答：
OpenJDK 是开源的，开源意味着你可以对它根据你自己的需要进行修改、优化，比如 Alibaba 基于 OpenJDK 开发了 Dragonwell8
OpenJDK 是商业免费的（这也是为什么通过 yum 包管理器上默认安装的 JDK 是 OpenJDK 而不是 Oracle JDK）。虽然 Oracle JDK 也是商业免费（比如 JDK 8），但并不是所有版本都是免费的。
OpenJDK 更新频率更快。Oracle JDK 一般是每 6 个月发布一个新版本，而 OpenJDK 一般是每 3 个月发布一个新版本。（现在你知道为啥 Oracle JDK 更稳定了吧，先在 OpenJDK 试试水，把大部分问题都解决掉了才在 Oracle JDK 上发布）
基于以上这些原因，OpenJDK 还是有存在的必要的！

🌈 拓展一下：

BCL 协议（Oracle Binary Code License Agreement）：可以使用 JDK（支持商用），但是不能进行修改。
OTN 协议（Oracle Technology Network License Agreement）： 11 及之后新发布的 JDK 用的都是这个协议，可以自己私下用，但是商用需要付费。

Java vs C++

我知道很多人没学过 C++，但是面试官就是没事喜欢拿咱们 Java 和 C++ 比呀！没办法！！！就算没学过 C++，也要记下来。

虽然，Java 和 C++ 都是面向对象的语言，都支持封装、继承和多态，但是，它们还是有挺多不相同的地方：

Java 不提供指针来直接访问内存，程序内存更加安全
- 虽然没有指针，但每个变量，如果不是基本数据类型（int float 等），那么就是一个引用（reference）。引用类似指针，只是不能进行指针运算。实现基本的数据结构时指针唯一的作用就是指向，不涉及指针运算（pointer arithmetic）（这也不叫 const pointer），所以 Java / Python 的引用已经足够做到这一点了。
Java 的类是单继承的，C++ 支持多重继承；虽然 Java 的类不可以多继承，但是接口可以多继承。
- 类单继承
  - java只支持单继承，如果子类继承的多个父类里面有相同的方法或者属性，子类将不知道具体继承哪一个，会产生歧义。举例说明：如果类A同时继承了B,C，类B和C有相同的方法d，那么类A该继承哪个类的d方法呢，这是不明确的。
  - 如果父类中的方法同名，子类中没有覆盖，同样会产生上面的错误。
  - 类是单继承，多实现。通俗的讲，子类只能有一个亲身父亲，但是一个父类可以有多个孩子。
  - 因此java中就没有设计类的多继承。
- 接口多继承
  - 接口里定义的都是静态常量，方法都是抽象方法，没有逻辑实现。具体的方法必须由实现接口的类覆盖实现，在调用时始终只会调用实现类（也就是子类覆盖的方法）的方法，不会出现歧义（上面多继承的第二个缺点）。
  - 接口中的变量都是静态成员常量（public static final），会在编译期就感知到错误，即使存在一定的引用不明确冲突也会在编译时提示错误，因此也不会导致歧义。
  - 如果子接口继承的多个父接口中有相同的属性a，那么类在实现接口时是不能调用接口里面的属性a的，与类不能多继承原因一致，造成引用不明确。如果是不同的属性，实现类是可以调用的。
  - 总结一下，接口可以继承多个父接口的相同的方法，不同的属性，不能继承多个父接口中相同的属性。
Java 有**自动内存管理垃圾回收机制(GC)**，不需要程序员手动释放无用内存。
C ++同时支持方法重载和操作符重载，但是 Java 只支持方法重载（操作符重载增加了复杂性，这与 Java 最初的设计思想不符）。

基本语法

注释

Java 中的注释有三种：

单行注释 ：通常用于解释方法内某单行代码的作用。//
多行注释 ：通常用于解释一段代码的作用。/* */
文档注释 ：通常用于生成 Java 开发文档。/** */

用的比较多的还是单行注释和文档注释，多行注释在实际开发中使用的相对较少。

在我们编写代码的时候，如果代码量比较少，我们自己或者团队其他成员还可以很轻易地看懂代码，但是当项目结构一旦复杂起来，我们就需要用到注释了。注释并不会执行(编译器在编译代码之前会把代码中的所有注释抹掉,字节码中不保留注释)，是我们程序员写给自己看的，注释是你的代码说明书，能够帮助看代码的人快速地理清代码之间的逻辑关系。因此，在写程序的时候随手加上注释是一个非常好的习惯。

《Clean Code》这本书明确指出：

代码的注释不是越详细越好。实际上好的代码本身就是注释，我们要尽量规范和美化自己的代码来减少不必要的注释。
若编程语言足够有表达力，就不需要注释，尽量通过代码来阐述。

标识符和关键字

在我们编写程序的时候，需要大量地为程序、类、变量、方法等取名字，于是就有了 标识符 。简单来说， 标识符就是一个名字 。

有一些标识符，Java 语言已经赋予了其特殊的含义，只能用于特定的地方，这些特殊的标识符就是 关键字 。简单来说，关键字是被赋予特殊含义的标识符。比如，在我们的日常生活中，如果我们想要开一家店，则要给这个店起一个名字，起的这个“名字”就叫标识符。但是我们店的名字不能叫“警察局”，因为“警察局”这个名字已经被赋予了特殊的含义，而“警察局”就是我们日常生活中的关键字。

规则：(必须要遵守。否则，编译不通过)

由26个英文字母大小写，0-9, _或$组成。
数字不可以开头。
不可以使用关键字和保留字，但能包含关键字和保留字。
Java中严格区分大小写，长度无限制。
标识符不能包含空格。

规范：（可以不遵守，不影响编译和运行。但是要求大家遵守）

包名：多单词组成时所有字母都小写：xxxyyyzzz
类名、接口名：多单词组成时，所有单词的首字母大写： XxxYyyZzz(大驼峰式)
变量名、方法名：多单词组成时，第一个单词首字母小写，第二个单词开始每个单词首字母大写： xxxYyyZzz(小驼峰式)
常量名：所有字母都大写。多单词时每个单词用下划线连接： XXX_YYY_ZZZ

关键字

分类	关键字
访问控制	private	protected	public
类，方法和变量修饰符	abstract	class	extends	final	implements	interface	native
	new	static	strictfp	synchronized	transient	volatile	enum
程序控制	break	continue	return	do	while	if	else
	for	instanceof	switch	case	default	assert
错误处理	try	catch	throw	throws	finally
包相关	import	package
基本类型	boolean	byte	char	double	float	int	long
	short
变量引用	super	this	void
保留字	goto	const

Tips：所有的关键字都是小写的，在 IDE 中会以特殊颜色显示。
default 这个关键字很特殊，既属于程序控制，也属于类，方法和变量修饰符，还属于访问控制。
在程序控制中，当在 switch 中匹配不到任何情况时，可以使用 default 来编写默认匹配的情况。
在类，方法和变量修饰符中，从 JDK8 开始引入了默认方法，可以使用 default 关键字来定义一个方法的默认实现。
在访问控制中，如果一个方法前没有任何修饰符，则默认会有一个修饰符 default，但是这个修饰符加上了就会报错。

⚠️ 注意：虽然 true, false, 和 null 看起来像关键字但实际上他们是字面值，同时你也不可以作为标识符来使用。

自增自减

在写代码的过程中，常见的一种情况是需要某个整数类型变量增加 1 或减少 1，Java 提供了一种特殊的运算符，用于这种表达式，叫做自增运算符（++)和自减运算符（–）。

++ 和 – 运算符可以放在变量之前，也可以放在变量之后，

当运算符放在变量之前时(前缀)，先自增/减，再赋值；当 b = ++a 时，先自增（自己增加 1），再赋值（赋值给 b）；
当运算符放在变量之后时(后缀)，先赋值，再自增/减。当 b = a++ 时，先赋值(赋值给 b)，再自增（自己增加 1）。
也就是，++a 输出的是 a+1 的值，a++输出的是 a 值。用一句口诀就是：“符号在前就先加/减，符号在后就后加/减”。

continue、break 和 return

在循环结构中，当循环条件不满足或者循环次数达到要求时，循环会正常结束。

但是，有时候可能需要在循环的过程中，当发生了某种条件之后，提前终止循环，这就需要用到下面几个关键词：

continue ：指跳出当前的这一次循环，继续下一次循环。
break ：指跳出整个循环体，继续执行循环下面的语句。

return 用于跳出所在方法，结束该方法的运行。return 一般有两种用法：

return; ：直接使用 return 结束方法执行，用于没有返回值函数的方法
return value; ：return 一个特定值，用于有返回值函数的方法

变量

变量的分类

按数据类型分

按照声明位置分类

成员变量与局部变量

语法形式 ：
- 成员变量是属于类的，成员变量可以被 public,private,static 等修饰符所修饰，
- 局部变量是在代码块或方法中定义的变量或是方法的参数；而局部变量不能被访问控制修饰符及 static 所修饰；
- 成员变量和局部变量都能被 final 所修饰。
存储方式 ：
- 如果成员变量是使用 static 修饰的，那么这个成员变量是属于类的，如果没有使用 static 修饰，这个成员变量是属于实例的。
- 而对象存在于堆内存，局部变量则存在于栈内存。
生存时间 ：
- 成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在，
- 而局部变量随着方法的调用而自动生成，随着方法的调用结束而消亡。
默认值 ：
- 成员变量如果没有被赋初始值，则会自动以类型的默认值而赋值（一种情况例外:被 final 修饰的成员变量也必须显式地赋值），
- 而局部变量则不会自动赋值。

静态变量

静态变量可以被类的所有实例共享。无论一个类创建了多少个对象，它们都共享同一份静态变量。

通常情况下，静态变量会被 final 关键字修饰成为常量。

字符型常量 vs 字符串常量

形式 : 字符常量是单引号引起的一个字符，字符串常量是双引号引起的 0 个或若干个字符。
含义 : 字符常量相当于一个整型值( ASCII 值),可以参加表达式运算; 字符串常量代表一个地址值(该字符串在内存中存放位置)。
占内存大小 ：字符常量只占 2 个字节; 字符串常量占若干个字节。

(注意： char 在 Java 中占两个字节)

方法

方法的返回值?方法类型？

方法的返回值 是指我们获取到的某个方法体中的代码执行后产生的结果！（前提是该方法可能产生结果）。返回值的作用是接收出结果，使得它可以用于其他的操作！

我们可以按照方法的返回值和参数类型将方法分为下面这几种：

1.无参数无返回值的方法

public void f1() {
    //......
}
// 下面这个方法也没有返回值，虽然用到了 return
public void f(int a) {
    if (...) {
        // 表示结束方法的执行,下方的输出语句不会执行
        return;
    }
    System.out.println(a);
}

2.有参数无返回值的方法

1
2
3

public void f2(Parameter 1, ..., Parameter n) {
    //......
}

3.有返回值无参数的方法

public int f3() {
    //......
    return x;
}

4.有返回值有参数的方法

1
2
3

public int f4(int a, int b) {
    return a * b;
}

静态方法不能调用非静态成员?

这个需要结合 JVM 的相关知识，主要原因如下：

静态方法是属于类的，在类加载的时候就会分配内存，可以通过类名直接访问。而非静态成员属于实例对象，只有在对象实例化之后才存在，需要通过类的实例对象去访问。
在类的非静态成员不存在的时候静态成员就已经存在了，此时调用在内存中还不存在的非静态成员，属于非法操作。

静态方法 vs 实例方法

1、调用方式

在外部调用静态方法时，可以使用 类名.方法名 的方式，也可以使用 对象.方法名 的方式，而实例方法只有后面这种方式。也就是说，调用静态方法可以无需创建对象 。

不过，需要注意的是一般不建议使用 对象.方法名 的方式来调用静态方法。这种方式非常容易造成混淆，静态方法不属于类的某个对象而是属于这个类。

因此，一般建议使用 类名.方法名 的方式来调用静态方法。

public class Person {
    public void method() {
      //......
    }

    public static void staicMethod(){
      //......
    }
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        // 调用实例方法
        person.method();
        // 调用静态方法
        Person.staicMethod()
    }
}

2、访问类成员是否存在限制

静态方法在访问本类的成员时，只允许访问静态成员（即静态成员变量和静态方法），不允许访问实例成员（即实例成员变量和实例方法），而实例方法不存在这个限制。

重载 vs 重写

重载就是同样的一个方法能够根据输入数据的不同，做出不同的处理
重写就是当子类继承自父类的相同方法，输入数据一样，但要做出有别于父类的响应时，你就要覆盖父类方法

重载

发生在同一个类中（或者父类和子类之间），方法名必须相同，参数类型不同、个数不同、顺序不同，方法返回值和访问修饰符可以不同。

《Java 核心技术》这本书是这样介绍重载的：

如果多个方法(比如 StringBuilder 的构造方法)有相同的名字、不同的参数，便产生了重载。
1
2
StringBuilder sb = new StringBuilder();
StringBuilder sb2 = new StringBuilder("HelloWorld");
编译器必须挑选出具体执行哪个方法，它通过用各个方法给出的参数类型与特定方法调用所使用的值类型进行匹配来挑选出相应的方法。如果编译器找不到匹配的参数，就会产生编译时错误，因为根本不存在匹配，或者没有一个比其他的更好(这个过程被称为重载解析(overloading resolution))。
Java 允许重载任何方法，而不只是构造器方法。

综上：重载就是同一个类中多个同名方法根据不同的传参来执行不同的逻辑处理。

重写

重写发生在运行期，是子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写。

方法名、参数列表必须相同，子类方法返回值类型应比父类方法返回值类型更小或相等，抛出的异常范围小于等于父类，访问修饰符范围大于等于父类。
如果父类方法访问修饰符为 private/final/static 则子类就不能重写该方法，但是被 static 修饰的方法能够被再次声明。
构造方法无法被重写

综上：重写就是子类对父类方法的重新改造，外部样子不能改变，内部逻辑可以改变。

区别点	重载方法	重写方法
发生范围	同一个类	子类
参数列表	必须修改	一定不能修改
返回类型	可修改	子类方法返回值类型应比父类方法返回值类型更小或相等
异常	可修改	子类方法声明抛出的异常类应比父类方法声明抛出的异常类更小或相等；
访问修饰符	可修改	一定不能做更严格的限制（可以降低限制）
发生阶段	编译期	运行期

方法的重写要遵循“两同两小一大”（：

“两同”即方法名相同、形参列表相同；
“两小”指的是子类方法返回值类型应比父类方法返回值类型更小或相等，子类方法声明抛出的异常类应比父类方法声明抛出的异常类更小或相等；
“一大”指的是子类方法的访问权限应比父类方法的访问权限更大或相等。

⭐️ 关于 重写的返回值类型 这里需要额外多说明一下，上面的表述不太清晰准确：如果方法的返回类型是 void 和基本数据类型，则返回值重写时不可修改。但是如果方法的返回值是引用类型，重写时是可以返回该引用类型的子类的。

public class Hero {
    public String name() {
        return "超级英雄";
    }
}
public class SuperMan extends Hero{
    @Override
    public String name() {
        return "超人";
    }
    public Hero hero() {
        return new Hero();
    }
}

public class SuperSuperMan extends SuperMan {
    public String name() {
        return "超级超级英雄";
    }

    @Override
    public SuperMan hero() {
        return new SuperMan();
    }
}

可变长参数

从 Java5 开始，Java 支持定义可变长参数，所谓可变长参数就是允许在调用方法时传入不定长度的参数。就比如下面的这个 printVariable 方法就可以接受 0 个或者多个参数。

1
2
3

public static void method1(String... args) {
   //......
}

另外，可变参数只能作为函数的最后一个参数，但其前面可以有也可以没有任何其他参数。

1
2
3

public static void method2(String arg1, String... args) {
   //......
}

遇到方法重载的情况怎么办呢？会优先匹配固定参数还是可变参数的方法呢？

答案是会优先匹配固定参数的方法，因为固定参数的方法匹配度更高。

我们通过下面这个例子来证明一下。

public class VariableLengthArgument {

    public static void printVariable(String... args) {
        for (String s : args) {
            System.out.println(s);
        }
    }

    public static void printVariable(String arg1, String arg2) {
        System.out.println(arg1 + arg2);
    }

    public static void main(String[] args) {
        printVariable("a", "b");
        printVariable("a", "b", "c", "d");
    }
}
输出：
ab
a
b
c
d

另外，Java 的可变参数编译后实际会被转换成一个数组，我们看编译后生成的 class文件就可以看出来了。

public class VariableLengthArgument {

    public static void printVariable(String... args) {
        String[] var1 = args;
        int var2 = args.length;

        for(int var3 = 0; var3 < var2; ++var3) {
            String s = var1[var3];
            System.out.println(s);
        }

    }
    // ......
}

基本数据类型

Java 中有 8 种基本数据类型，分别为：

6 种数字类型：
- 4 种整数型：byte、short、int、long
- 2 种浮点型：float、double
1 种字符类型：char
1 种布尔型：boolean。

这 8 种基本数据类型的默认值以及所占空间的大小如下：

基本类型	位数	字节	默认值	取值范围
`byte`	8	1	0	-128 ~ 127
`short`	16	2	0	-32768 ~ 32767
`int`	32	4	0	-2147483648 ~ 2147483647
`long`	64	8	0L	-9223372036854775808 ~ 9223372036854775807
`char`	16	2	‘u0000’	0 ~ 65535
`float`	32	4	0f	1.4E-45 ~ 3.4028235E38
`double`	64	8	0d	4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308
`boolean`	1		false	true、false

对于 boolean，官方文档未明确定义，它依赖于 JVM 厂商的具体实现。逻辑上理解是占用 1 位，但是实际中会考虑计算机高效存储因素。

另外，Java 的每种基本类型所占存储空间的大小不会像其他大多数语言那样随机器硬件架构的变化而变化。

这种所占存储空间大小的不变性是 Java 程序比用其他大多数语言编写的程序更具可移植性的原因之一。

注意：

Java 里使用 long 类型的数据一定要在数值后面加上 L，否则将作为整型解析。
char a = 'h'char :单引号，String a = "hello" :双引号。

这八种基本类型都有对应的包装类分别为：Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean 。

比特(bit)和字节(byte)

在讨论内存前，先清楚数据是如何存储在计算机中的。

计算机就是一系列的电路开关。每个开关存在两种状态：关(off)和开(on)。如果电路是开的，它的值是1。如果电路是关的，它的值是0。
一个0或者一个1存储为一个比特(bit)，是计算机中最小的存储单位。
计算机中最基本的存储单元是字节(byte) 。 每个字节由8个比特构成。
计算机的存储能力是以字节和多字节来衡量的。如下：
- 千字节(kilobyte,KB) = 1024B
- 兆字节(megabyte,MB) = 1024KB
- 千兆字节(gigabyte,GB) = 1024MB
- 万亿字节(terabyte,TB) = 1024GB

类型转换

自动类型转换(只涉及7种基本数据类型）

1	byte 、char 、short --> int --> long --> float --> double

结论：当容量小的数据类型的变量与容量大的数据类型的变量做运算时，结果自动提升为容量大的数据类型。
特别的：当byte、char、short三种类型的变量做运算时，结果为int型
说明：此时的容量大小指的是，表示数的范围的大和小。比如：float容量要大于long的容量

强制类型转换(只涉及7种基本数据类型）：自动类型提升运算的逆运算。需要使用强转符：()

注意点：强制类型转换，可能导致精度损失。

String 与8种基本数据类型间的运算

String属于引用数据类型，翻译为：字符串
声明String类型变量时，使用一对 ""
String可以和8种基本数据类型变量做运算，且运算只能是连接运算：+
运算的结果仍然是String类型

基本类型 vs 包装类型

成员变量包装类型不赋值就是 null ，而基本类型有默认值且不是 null。
包装类型可用于泛型，而基本类型不可以。
基本数据类型的局部变量存放在 Java 虚拟机栈中的局部变量表中，基本数据类型的成员变量（未被 static 修饰）存放在 Java 虚拟机的堆中。包装类型属于对象类型，我们知道几乎所有对象实例都存在于堆中。
相比于对象类型，基本数据类型占用的空间非常小。

为什么说是几乎所有对象实例呢？ 这是因为 HotSpot 虚拟机引入了 JIT 优化之后，会对对象进行逃逸分析，如果发现某一个对象并没有逃逸到方法外部，那么就可能通过标量替换来实现栈上分配，而避免堆上分配内存

⚠️ 注意： 基本数据类型存放在栈中是一个常见的误区！ 基本数据类型的成员变量如果没有被 static 修饰的话（不建议这么使用，应该要使用基本数据类型对应的包装类型），就存放在堆中。

包装类型的缓存机制

Java 基本数据类型的包装类型的大部分都用到了缓存机制来提升性能。

Byte,Short,Integer,Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128，127] 的相应类型的缓存数据，Character 创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据，Boolean 直接返回 True or False。

Integer 缓存源码：

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}
private static class IntegerCache {
    static final int low = -128;
    static final int high;
    static {
        // high value may be configured by property
        int h = 127;
    }
}

Character 缓存源码:

public static Character valueOf(char c) {
    if (c <= 127) { // must cache
      return CharacterCache.cache[(int)c];
    }
    return new Character(c);
}

private static class CharacterCache {
    private CharacterCache(){}
    static final Character cache[] = new Character[127 + 1];
    static {
        for (int i = 0; i < cache.length; i++)
            cache[i] = new Character((char)i);
    }

}

Boolean 缓存源码：

1
2
3

public static Boolean valueOf(boolean b) {
    return (b ? TRUE : FALSE);
}

如果超出对应范围仍然会去创建新的对象，缓存的范围区间的大小只是在性能和资源之间的权衡。

两种浮点数类型的包装类 Float,Double 并没有实现缓存机制。

Integer i1 = 33;
Integer i2 = 33;
System.out.println(i1 == i2);// 输出 true

Float i11 = 333f;
Float i22 = 333f;
System.out.println(i11 == i22);// 输出 false

Double i3 = 1.2;
Double i4 = 1.2;
System.out.println(i3 == i4);// 输出 false

下面我们来看一下问题。下面的代码的输出结果是 true 还是 false 呢？

1
2
3

Integer i1 = 40;
Integer i2 = new Integer(40);
System.out.println(i1==i2);

Integer i1=40 这一行代码会发生装箱，也就是说这行代码等价于 Integer i1=Integer.valueOf(40) 。因此，i1 直接使用的是缓存中的对象。而Integer i2 = new Integer(40) 会直接创建新的对象。

因此，答案是 false 。你答对了吗？

记住：所有整型包装类对象之间值的比较，全部使用 equals 方法比较。

说明·对于Integer var=？在-128至127之间的赋值，lnteger对象是在IntegerCache.cache产生，会复用已有对象，这个区间内的lnteger值可以直接使用==进行判断，但是这个区间之外的所有数据，都会在堆上产生，并不会复用已有对象，这是一个大坑，推荐使用equals方法进行判断。

自动装箱与拆箱

什么是自动拆装箱？

装箱：将基本类型用它们对应的引用类型包装起来；
拆箱：将包装类型转换为基本数据类型；

举例：

1 2	Integer i = 10; //装箱 int n = i; //拆箱

上面这两行代码对应的字节码为：

L1

 LINENUMBER 8 L1

 ALOAD 0

 BIPUSH 10

 INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;

 PUTFIELD AutoBoxTest.i : Ljava/lang/Integer;

L2

 LINENUMBER 9 L2

 ALOAD 0

 ALOAD 0

 GETFIELD AutoBoxTest.i : Ljava/lang/Integer;

 INVOKEVIRTUAL java/lang/Integer.intValue ()I

 PUTFIELD AutoBoxTest.n : I

 RETURN

从字节码中，我们发现装箱其实就是调用了包装类的valueOf()方法，拆箱其实就是调用了 xxxValue()方法。

因此，

Integer i = 10 等价于 Integer i = Integer.valueOf(10)
int n = i 等价于 int n = i.intValue();

注意：如果频繁拆装箱的话，也会严重影响系统的性能。我们应该尽量避免不必要的拆装箱操作。

private static long sum() {
    // 应该使用 long 而不是 Long
    Long sum = 0L;
    for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++)
        sum += i;
    return sum;
}

浮点数运算精度丢失风险

浮点数运算精度丢失代码演示：

float a = 2.0f - 1.9f;
float b = 1.8f - 1.7f;
System.out.println(a);// 0.100000024
System.out.println(b);// 0.099999905
System.out.println(a == b);// false

为什么会出现这个问题呢？

这个和计算机保存浮点数的机制有很大关系。我们知道计算机是二进制的，而且计算机在表示一个数字时，宽度是有限的，无限循环的小数存储在计算机时，只能被截断，所以就会导致小数精度发生损失的情况。这也就是解释了为什么浮点数没有办法用二进制精确表示。

就比如说十进制下的 0.2 就没办法精确转换成二进制小数：

// 0.2 转换为二进制数的过程为，不断乘以 2，直到不存在小数为止，
// 在这个计算过程中，得到的整数部分从上到下排列就是二进制的结果。
0.2 * 2 = 0.4 -> 0
0.4 * 2 = 0.8 -> 0
0.8 * 2 = 1.6 -> 1
0.6 * 2 = 1.2 -> 1
0.2 * 2 = 0.4 -> 0（发生循环）
...

如何解决精度丢失问题

BigDecimal 可以实现对浮点数的运算，不会造成精度丢失。通常情况下，大部分需要浮点数精确运算结果的业务场景（比如涉及到钱的场景）都是通过 BigDecimal 来做的。

BigDecimal a = new BigDecimal("1.0");
BigDecimal b = new BigDecimal("0.9");
BigDecimal c = new BigDecimal("0.8");

BigDecimal x = a.subtract(b);
BigDecimal y = b.subtract(c);

System.out.println(x); /* 0.1 */
System.out.println(y); /* 0.1 */
System.out.println(Objects.equals(x, y)); /* true */

超过 long 整型的数据

基本数值类型都有一个表达范围，如果超过这个范围就会有数值溢出的风险。

在 Java 中，64 位 long 整型是最大的整数类型。

1
2
3

long l = Long.MAX_VALUE;
System.out.println(l + 1); // -9223372036854775808
System.out.println(l + 1 == Long.MIN_VALUE); // true

BigInteger 内部使用 int[] 数组来存储任意大小的整形数据。

相对于常规整数类型的运算来说，BigInteger 运算的效率会相对较低。

数组

数组(Array)，是多个相同类型数据一定顺序排列的集合，并使用一个名字命名，并通过编号的方式对这些数据进行统一管理。

数组的特点

数组是序排列的
数组属于引用数据类型的变量。数组的元素，既可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型
创建数组对象会在内存中开辟一整块连续的空间
数组的长度一旦确定，就不能修改。

数组元素的默认初始化值

数组元素是整型：0
数组元素是浮点型：0.0
数组元素是char型：0或'\u0000'，而非’0’
数组元素是boolean型：false
数组元素是引用数据类型：null

一维数组内存解析

二维数组内存解析

面向对象基础

面向对象 vs 面向过程

两者的主要区别在于解决问题的方式不同：

面向过程把解决问题的过程拆成一个个方法，通过一个个方法的执行解决问题。
面向对象会先抽象出对象，然后用对象执行方法的方式解决问题。

另外，面向对象开发的程序一般更易维护、易复用、易扩展。

类：对一类事物的描述，是抽象的、概念上的定义

对象：是实际存在的该类事物的每个个体，因而也称为实例(instance)

面向对象程序设计的重点是类的设计，设计类就是设计类的成员。对象，是由类new出来的，派生出来的。

面向对象思想实现的规则

创建类，设计类的成员
创建类的对象
通过对象.属性 或 对象.方法调用对象的结构

补充：几个概念的使用说明

属性 = 成员变量 = field = 域、字段
方法 = 成员方法 = 函数 = method
创建类的对象 = 类的实例化 = 实例化类

常用关键字

this–本类的

this理解为：当前对象或当前正在创建的对象，可以调用的结构：属性、方法；构造器

在类的方法中，我们可以使用”this.属性”或”this.方法”的方式，调用当前对象属性或方法。但是，通常情况下，我们都择省略”this.”。特殊情况下，如果方法的形参和类的属性同名时，我们必须显式的使用”this.变量”的方式，表明此变量是属性，而非形参。
在类的构造器中，我们可以使用”this.属性”或”this.方法”的方式，调用当前正在创建的对象属性或方法。但是，通常情况下，我们都择省略”this.”。特殊情况下，如果构造器的形参和类的属性同名时，我们必须显式的使用”this.变量”的方式，表明此变量是属性，而非形参。

this调用构造器：
- 我们在类的构造器中，可以显式的使用***”this(形参列表)”***方式，调用本类中指定的其他构造器
- 构造器中不能通过”this(形参列表)”方式调用自己
- 如果一个类中有n个构造器，则最多有 n - 1构造器中使用了”this(形参列表)”
- 规定：”this(形参列表)”必须声明在当前构造器的首行
- **构造器内部，最多只能声明一个”this(形参列表)”**，用来调用其他的构造器

super–父类的

super 关键字可以理解为：父类的，可以用来调用的结构：属性、方法、构造器

尤其当子父类出现同名成员时，可以用supe表明调用的是父类中的成员
super的追溯不仅限于直接父类
super和this的用法相像，this代表本类对象的引用， super代表父类的内存空间的标识

通过使用”super.属性”或”super.方法”的方式，显式的调用父类中声明的属性或方法。但是，通常情况下，我们习惯省略”super.”

特殊情况

当子类和父类中定义了同名的属性时，我们要想在子类中调用父类中声明的属性，则必须显式的使用”super.属性”的方式，表明调用的是父类中声明的属性。
当子类重写了父类中的方法以后，我们想在子类的方法中调用父类中被重写的方法时，则必须显式的使用”super.方法”的方式，表明调用的是父类中被重写的方法。

super调用构造器：

我们可以在子类的构造器中显式的使用”super(形参列表)”的方式，调用父类中声明的指定的构造器
“super(形参列表)”的使用，必须声明在子类构造器的首行！
我们在类的构造器中，针对于”this(形参列表)”或”super(形参列表)”只能二选一，不能同时出现
在构造器的首行，没显式的声明”this(形参列表)”或”super(形参列表)”，则默认调用的是父类中空参的构造器：super()
在类的多个构造器中，至少一个类的构造器中使用了”super(形参列表)”，调用父类中的构造器

this与super的区别

区别点	this	super
访问属性	访问本类中的属性，如果本类没有此属性则从父类中继续查找	直接访问父类中的属性
调用方法	访问本类中的方法，如果本类没有此方法则从父类中继续查找	直接访问父类中的方法
调用构造器	调用本类构造器，必须放在构造器的首行	调用父类构造器，必须放在子类构造器的首行

package/import

package关键字

为了更好的实现项目中类的管理，提供包的概念
使用package声明类或接口所属的包，声明在源文件的首行
包，属于标识符，遵循标识符的命名规则、规范(xxxyyyzzz)、“见名知意”
每”.”一次，就代表一层文件目录。

import的使用

在源文件中显式的使用import结构导入指定包下的类、接口
声明在包的声明和类的声明之间
如果需要导入多个结构，则并列写出即可
可以使用”xxx.*“的方式，表示可以导入xxx包下的所结构
如果使用的类或接口是java.lang包下定义的，则可以省略import结构
如果使用的类或接口是本包下定义的，则可以省略import结构
如果在源文件中，使用了不同包下的同名的类，则必须至少一个类需要以全类名的方式显示。
使用”xxx.*”方式表明可以调用xxx包下的所结构。但是如果使用的是xxx子包下的结构，则仍需要显式导入
import static:导入指定类或接口中的静态结构:属性或方法。

static–静态的

主要用来修饰类的内部结构，如：属性、方法、代码块、内部类

static修饰属性：静态变量（或类变量）

属性是否使用static修饰，可分为：静态属性 vs 非静态属性(实例变量)

实例变量：我们创建了类的多个对象，每个对象都独立的拥一套类中的非静态属性。当修改其中一个对象中的非静态属性时，不会导致其他对象中同样的属性值的修改。
静态变量：我们创建了类的多个对象，多个对象共享同一个静态变量。当通过某一个对象修改静态变量时，会导致其他对象调用此静态变量时，是修改过了的。

static修饰属性的其他说明：

静态变量随着类的加载而加载。可以通过”类.静态变量”的方式进行调用
静态变量的加载要早于对象的创建。
由于类只会加载一次，则静态变量在内存中也只会存在一份：存在方法区的静态域中。

	类变量	实例变量
类	yes	no
对象	yes	yes

静态属性举例：System.out; Math.PI;

static修饰方法：静态方法、类方法

随着类的加载而加载，可以通过”类.静态方法”的方式进行调用
静态方法中，只能调用静态的方法或属性
非静态方法中，既可以调用非静态的方法或属性，也可以调用静态的方法或属性

	静态方法	非静态方法
类	yes	no
对象	yes	yes

使用的注意点：

在静态的方法内，不能使用this关键字、super关键字
关于静态属性和静态方法的使用，大家都从生命周期的角度去理解。（静态结构–类，非静态结构–对象）

如何判定属性和方法应该使用static关键字：

关于属性：

属性是可以被多个对象所共享的，不会随着对象的不同而不同的。
类中的常量也常常声明为static

关于方法：

操作静态属性的方法，通常设置为static的
工具类中的方法，习惯上声明为static的。比如：Math、Arrays、Collections

final–最终的

可以用来修饰：类、方法、变量

final 用来修饰一个类:此类不能被其他类所继承。
比如：String类、System类、StringBuffer类
final 用来修饰方法：表明此方法不可以被重写
比如：Object类中getClass();
final 用来修饰变量：此时的”变量”就称为是一个常量
- final修饰属性：可以考虑赋值的位置：显式初始化、代码块中初始化、构造器中初始化
- final修饰局部变量：尤其是使用final修饰形参时，表明此形参是一个常量。当我们调用此方法时，给常量形参赋一个实参。一旦赋值以后，就只能在方法体内使用此形参，但不能进行重新赋值。
static final 用来修饰属性：全局常量

abstract–抽象的

abstract: 抽象的，可以用来修饰：类、方法

abstract修饰类：抽象类

此类不能实例化
抽象类中一定有构造器，便于子类实例化时调用（涉及：子类对象实例化的全过程）
开发中，都会提供抽象类的子类，让子类对象实例化，完成相关的操作 —>抽象的使用前提：继承性

abstract修饰方法：抽象方法

抽象方法只有方法的声明，没方法体
包含抽象方法的类，一定是一个抽象类。反之，抽象类中可以没有抽象方法的。
若子类重写了父类中的所有抽象方法后，此子类方可实例化
若子类没重写父类中的所有抽象方法，则此子类也是一个抽象类，需要使用abstract修饰

注意点：

abstract不能用来修饰：属性、构造器等结构
abstract不能用来修饰私有方法、静态方法（静态方法不能被重写，抽象方法不能调用）、final的方法、final的类

interface–接口

接口使用interface来定义；Java中，接口和类是并列的两个结构

interface关键字使用

如何定义接口：定义接口中的成员
- JDK7及以前：只能定义全局常量（public static final，书写时可以省略）和抽象方法（public abstract）
- JDK8:除了定义全局常量和抽象方法，还可以定义静态方法、默认方法
接口中不能定义构造器的！意味着接口不可以实例化
Java开发中，接口通过让类去实现(implements)的方式来使用.
- 如果实现类覆盖了接口中的抽象方法，则此实现类就可以实例化
- 如果实现类没覆盖接口中的抽象方法，则此实现类仍为一个抽象类
Java类可以实现多个接口 —>弥补了Java单继承性的局限性
格式：class AA extends BB implements CC,DD,EE
接口与接口之间可以继承，而且可以多继承
接口的具体使用，体现多态性
接口，实际上可以看做是一种规范

使用举例：不同的设备通过USB口接入电脑

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Computer computer = new Computer();
        Flash flash = new Flash();
        computer.transferData(flash);
        
    }
}
class Computer{	
	public void transferData(USB usb){//USB usb = new Flash();
		usb.start();		
		System.out.println("具体传输数据的细节");		
		usb.stop();
	}	
	
}
interface USB{
	//常量：定义了长、宽、最大最小的传输速度等
	
	void start();
	
	void stop();
	
}
class Flash implements USB{

	@Override
	public void start() {
		System.out.println("U盘开启工作");
	}

	@Override
	public void stop() {
		System.out.println("U盘结束工作");
	}	
}
class Printer implements USB{
	@Override
	public void start() {
		System.out.println("打印机开启工作");
	}
	@Override
	public void stop() {
		System.out.println("打印机结束工作");
	}
	
}

使用总结

接口使用上也满足多态性
接口，实际上就是定义了一种规范
开发中，体会面向接口编程！

Java8中关于接口的新规范

Java8中，可以为接口添加静态方法和默认方法。从技术角度来说，这是完全合法的，只是它看起来违反了接口作为一个抽象定义的理念。
静态方法：使用 static关键字修饰。
可以通过接口直接调用静态方法，并执行其方法体。我们经常在相互一起使用的类中使用静态方法。你可以在标准库中找到像 Collection/Collections 或者 Path/Paths这样成对的接口和类。
默认方法：默认方法使用 default关键字修饰。
可以通过实现类对象来调用。我们在已有的接口中提供新方法的同时，还保持了与旧版本代码的兼容性比如：java8 API中对 Collection、List、 Comparator等接口提供了丰富的默认方法。

JDK 8后接口使用总结

public class SubClassTest {
    public static void main(String[] args) {
        SubClass s = new SubClass();
//        s.method1();
//        1.接口中定义的静态方法，只能通过接口来调用。
        CompareA.method1();
//        2.通过实现类的对象，可以调用接口中的默认方法。
//        如果实现类重写了接口中的默认方法，调用时，仍然调用的是重写以后的方法
        s.method2();
//        3.如果子类(或实现类)继承的父类和实现的接口中声明了同名同参数的默认方法，
//        那么子类在没重写此方法的情况下，默认调用的是父类中的同名同参数的方法。-->类优先原则
//        4.如果实现类实现了多个接口，而这多个接口中定义了同名同参数的默认方法，
//        那么在实现类没重写此方法的情况下，报错。-->接口冲突。
//        这就需要我们必须在实现类中重写此方法
        s.method3();
    }
}
class SubClass  extends SuperClass implements CompareA,CompareB{
    @Override
    public void method2() {
        System.out.println("SubClass:上海");
    }

    @Override
    public void method3() {
        System.out.println("SubClass:深圳");
    }
//    如何在子类(或实现类)的方法中调用父类、接口中被重写的方法
    public void myMethod(){
        method3();//调用自己定义的重写的方法
        super.method3();//调用的是父类中声明的
        //调用接口中的默认方法
        CompareA.super.method3();
        CompareB.super.method3();
    }
}

public interface CompareA {
    //静态方法
    public static void method1(){
        System.out.println("CompareA:北京");
    }
    //默认方法
    public default void method2(){
        System.out.println("CompareA:上海");
    }
    default void method3(){
        System.out.println("CompareA:上海");
    }
}

public interface CompareB {
    default void method3(){
        System.out.println("CompareB:上海");
    }
}

public class SuperClass {
    public void method3(){
        System.out.println("SuperClass:北京");
    }
}

接口和抽象类有什么共同点和区别？

共同点 ：

都不能被实例化。
都可以包含抽象方法。
都可以有默认实现的方法（Java 8 可以用 default 关键字在接口中定义默认方法）。

区别：

接口主要用于对类的行为进行约束，你实现了某个接口就具有了对应的行为。抽象类主要用于代码复用，强调的是所属关系。
一个类只能继承一个类，但是可以实现多个接口。
接口中的成员变量只能是 public static final 类型的，不能被修改且必须有初始值，而抽象类的成员变量默认 default，可在子类中被重新定义，也可被重新赋值。

创建对象?对象实体/对象引用?

new 运算符，new 创建对象实例（对象实例在堆内存中），对象引用指向对象实例（对象引用存放在栈内存中）。

一个对象引用可以指向 0 个或 1 个对象（一根绳子可以不系气球，也可以系一个气球）;

一个对象可以有 n 个引用指向它（可以用 n 条绳子系住一个气球）。

对象的相等 vs 引用相等

对象的相等一般比较的是内存中存放的内容是否相等。
引用相等一般比较的是他们指向的内存地址是否相等。

类的构造方法

构造方法是一种特殊的方法，主要作用是完成对象的初始化工作。

如果一个类没有声明构造方法，该程序能正确执行吗?

如果一个类没有声明构造方法，也可以执行！

因为一个类即使没有声明构造方法也会有默认的不带参数的构造方法。

如果我们自己添加了类的构造方法（无论是否有参），Java 就不会再添加默认的无参数的构造方法了，我们一直在不知不觉地使用构造方法，这也是为什么我们在创建对象的时候后面要加一个括号（因为要调用无参的构造方法）。

如果我们重载了有参的构造方法，记得都要把无参的构造方法也写出来（无论是否用到），因为这可以帮助我们在创建对象的时候少踩坑。

构造方法有哪些特点？是否可被 override?

构造方法特点如下：

名字与类名相同。
没有返回值，但不能用 void 声明构造函数。
生成类的对象时自动执行，无需调用。

构造方法不能被 override（重写）,但是可以 overload（重载）,所以你可以看到一个类中有多个构造函数的情况。

面向对象三大特征

封装

封装是指把一个对象的状态信息（也就是属性）隐藏在对象内部，不允许外部对象直接访问对象的内部信息。

但是可以提供一些可以被外界访问的方法来操作属性。

就好像我们看不到挂在墙上的空调的内部的零件信息（也就是属性），但是可以通过遥控器（方法）来控制空调。

如果属性不想被外界访问，我们大可不必提供方法给外界访问。

但是如果一个类没有提供给外界访问的方法，那么这个类也没有什么意义了。

就好像如果没有空调遥控器，那么我们就无法操控空凋制冷，空调本身就没有意义了（当然现在还有很多其他方法，这里只是为了举例子）。

public class Student {
    private int id;//id属性私有化
    private String name;//name属性私有化

    //获取id的方法
    public int getId() {
        return id;
    }

    //设置id的方法
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    //获取name的方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    //设置name的方法
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

通过对不同的方法属性设置不同的权限修饰符来达到对类进行封装的目的。

权限从小到大顺序为：private < 缺省 < protected < public
具体的修饰范围：

修饰符	类内部	同一个包	不同包的子类	同一个工程
private	Yes
（缺省）	Yes	Yes
protected	Yes	Yes	Yes
public	Yes	Yes	Yes	Yes

权限修饰符可用来修饰的结构说明：

4种权限都可以用来修饰类的内部结构：属性、方法、构造器、内部类
修饰类，只能使用：缺省、public

继承

不同类型的对象，相互之间经常有一定数量的共同点。

例如，小明同学、小红同学、小李同学，都共享学生的特性（班级、学号等）。

同时，每一个对象还定义了额外的特性使得他们与众不同。

例如小明的数学比较好，小红的性格惹人喜爱；小李的力气比较大。

继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以用父类的功能，但不能选择性地继承父类。

通过使用继承，可以快速地创建新的类，可以提高代码的重用，程序的可维护性，节省大量创建新类的时间，提高我们的开发效率。

关于继承如下 3 点请记住：

子类拥有父类对象所有的属性和方法（包括私有属性和私有方法），但是父类中的私有属性和方法子类是无法访问，只是拥有。
子类可以拥有自己属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
子类可以用自己的方式实现父类的方法。

多态

多态，顾名思义，表示一个对象具有多种的状态，具体表现为父类的引用指向子类的实例。

编译时和运行时类型不一致，产生了多态

代码举例：

1 2	Person p = new Man(); Object obj = new Date();

有了对象的多态性以后，我们在编译期，只能调用父类中声明的方法，但在运行期，我们实际执行的是子类重写父类的方法。
总结：编译，看左边；运行，看右边。
对象的多态：在Java中，子类的对象可以替代父类的对象使用
- 一个变量只能有一种确定的数据类型
- 一个引用类型变量可能指向（引用）多种不同类型的对象

多态性的使用前提：

① 类的继承关系 ② 方法的重写

多态的特点:

对象类型和引用类型之间具有继承（类）/实现（接口）的关系；
引用类型变量发出的方法调用的到底是哪个类中的方法，必须在程序运行期间才能确定；
多态不能调用“只在子类存在但在父类不存在”的方法；
如果子类重写了父类的方法，真正执行的是子类覆盖的方法，如果子类没有覆盖父类的方法，执行的是父类的方法。

深拷贝、浅拷贝、引用拷贝

关于深拷贝和浅拷贝区别，我这里先给结论：

浅拷贝：浅拷贝会在堆上创建一个新的对象（区别于引用拷贝的一点），不过，如果原对象内部的属性是引用类型的话，浅拷贝会直接复制内部对象的引用地址，也就是说拷贝对象和原对象共用同一个内部对象。
深拷贝 ：深拷贝会完全复制整个对象，包括这个对象所包含的内部对象。

上面的结论没有完全理解的话也没关系，我们来看一个具体的案例！

浅拷贝

浅拷贝的示例代码如下，我们这里实现了 Cloneable 接口，并重写了 clone() 方法。

clone() 方法的实现很简单，直接调用的是父类 Object 的 clone() 方法。

public class Address implements Cloneable{
    private String name;
    // 省略构造函数、Getter&Setter方法
    @Override
    public Address clone() {
        try {
            return (Address) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

public class Person implements Cloneable {
    private Address address;
    // 省略构造函数、Getter&Setter方法
    @Override
    public Person clone() {
        try {
            Person person = (Person) super.clone();
            return person;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

测试：

Person person1 = new Person(new Address("武汉"));
Person person1Copy = person1.clone();
// true
System.out.println(person1.getAddress() == person1Copy.getAddress());

从输出结构就可以看出， person1 的克隆对象和 person1 使用的仍然是同一个 Address 对象。

深拷贝

这里我们简单对 Person 类的 clone() 方法进行修改，连带着要把 Person 对象内部的 Address 对象一起复制。

@Override
public Person clone() {
    try {
        Person person = (Person) super.clone();
        person.setAddress(person.getAddress().clone());
        return person;
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        throw new AssertionError();
    }
}

测试：

Person person1 = new Person(new Address("武汉"));
Person person1Copy = person1.clone();
// false
System.out.println(person1.getAddress() == person1Copy.getAddress());

从输出结构就可以看出，虽然 person1 的克隆对象和 person1 包含的 Address 对象已经是不同的了。

那什么是引用拷贝呢？ 简单来说，引用拷贝就是两个不同的引用指向同一个对象。

我专门画了一张图来描述浅拷贝、深拷贝、引用拷贝：

Java 常见类

Object

Object 类的常见方法

Object 类是一个特殊的类，是所有类的父类。它主要提供了以下 11 个方法：

/**
 * native 方法，用于返回当前运行时对象的 Class 对象，使用了 final 关键字修饰，故不允许子类重写。
 */
public final native Class<?> getClass()
/**
 * native 方法，用于返回对象的哈希码，主要使用在哈希表中，比如 JDK 中的HashMap。
 */
public native int hashCode()
/**
 * 用于比较 2 个对象的内存地址是否相等，String 类对该方法进行了重写以用于比较字符串的值是否相等。
 */
public boolean equals(Object obj)
/**
 * naitive 方法，用于创建并返回当前对象的一份拷贝。
 */
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException
/**
 * 返回类的名字实例的哈希码的 16 进制的字符串。建议 Object 所有的子类都重写这个方法。
 */
public String toString()
/**
 * native 方法，并且不能重写。唤醒一个在此对象监视器上等待的线程(监视器相当于就是锁的概念)。如果有多个线程在等待只会任意唤醒一个。
 */
public final native void notify()
/**
 * native 方法，并且不能重写。跟 notify 一样，唯一的区别就是会唤醒在此对象监视器上等待的所有线程，而不是一个线程。
 */
public final native void notifyAll()
/**
 * native方法，并且不能重写。暂停线程的执行。注意：sleep 方法没有释放锁，而 wait 方法释放了锁 ，timeout 是等待时间。
 */
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException
/**
 * 多了 nanos 参数，这个参数表示额外时间（以毫微秒为单位，范围是 0-999999）。 所以超时的时间还需要加上 nanos 毫秒。。
 */
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException
/**
 * 跟之前的2个wait方法一样，只不过该方法一直等待，没有超时时间这个概念
 */
public final void wait() throws InterruptedException
/**
 * 实例被垃圾回收器回收的时候触发的操作
 */
protected void finalize() throws Throwable { }

== 和 equals()

== 对于基本类型和引用类型的作用效果是不同的：

对于基本数据类型来说，== 比较的是值。
对于引用数据类型来说，== 比较的是对象的内存地址。

因为 Java 只有值传递，所以，对于 == 来说，不管是比较基本数据类型，还是引用数据类型的变量，其本质比较的都是值，只是引用类型变量存的值是对象的地址。

equals() 不能用于判断基本数据类型的变量，只能用来判断两个对象是否相等。equals()方法存在于Object类中，而Object类是所有类的直接或间接父类，因此所有的类都有equals()方法。

Object 类 equals() 方法：

1
2
3

public boolean equals(Object obj) {
     return (this == obj);
}

equals() 方法存在两种使用情况：

类没有重写 equals()方法 ：通过equals()比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象，使用的默认是 Object类equals()方法。
类重写了 equals()方法 ：一般我们都重写 equals()方法来比较两个对象中的属性是否相等；若它们的属性相等，则返回 true(即，认为这两个对象相等)。

举个例子（这里只是为了举例。实际上，你按照下面这种写法的话，像 IDEA 这种比较智能的 IDE 都会提示你将 == 换成 equals() ）：

String a = new String("ab"); // a 为一个引用
String b = new String("ab"); // b为另一个引用,对象的内容一样
String aa = "ab"; // 放在常量池中
String bb = "ab"; // 从常量池中查找
System.out.println(aa == bb);// true
System.out.println(a == b);// false
System.out.println(a.equals(b));// true
System.out.println(42 == 42.0);// true

String 中的 equals 方法是被重写过的，因为 Object 的 equals 方法是比较的对象的内存地址，而 String 的 equals 方法比较的是对象的值。

当创建 String 类型的对象时，虚拟机会在常量池中查找有没有已经存在的值和要创建的值相同的对象，如果有就把它赋给当前引用。如果没有就在常量池中重新创建一个 String 对象。

String类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() 的作用是获取哈希码（int 整数），也称为散列码。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。

hashCode()定义在 JDK 的 Object 类中，这就意味着 Java 中的任何类都包含有 hashCode() 函数。另外需要注意的是： Object 的 hashCode() 方法是本地方法，也就是用 C 语言或 C++ 实现的，该方法通常用来将对象的内存地址转换为整数之后返回。

1	public native int hashCode();

散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码！（可以快速找到所需要的对象）

为什么要有 hashCode？

我们以“HashSet 如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode？

下面这段内容摘自我的 Java 启蒙书《Head First Java》:

当你把对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashCode 值来判断对象加入的位置，同时也会与其他已经加入的对象的 hashCode 值作比较，如果没有相符的 hashCode，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashCode 值的对象，这时会调用 equals() 方法来检查 hashCode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会重新散列到其他位置。这样我们就大大减少了 equals 的次数，相应就大大提高了执行速度。

其实， hashCode() 和 equals()都是用于比较两个对象是否相等。

那为什么 JDK 还要同时提供这两个方法呢？

这是因为在一些容器（比如 HashMap、HashSet）中，有了 hashCode() 之后，判断元素是否在对应容器中的效率会更高（参考添加元素进HashSet的过程）！

我们在前面也提到了添加元素进HashSet的过程，如果 HashSet 在对比的时候，同样的 hashCode 有多个对象，它会继续使用 equals() 来判断是否真的相同。也就是说 hashCode 帮助我们大大缩小了查找成本。

那为什么不只提供 hashCode() 方法呢？

这是因为两个对象的hashCode 值相等并不代表两个对象就相等。

那为什么两个对象有相同的 hashCode 值，它们也不一定是相等的？

因为 hashCode() 所使用的哈希算法也许刚好会让多个对象传回相同的哈希值。越糟糕的哈希算法越容易碰撞，但这也与数据值域分布的特性有关（所谓哈希碰撞也就是指的是不同的对象得到相同的 hashCode )。

总结下来就是：

如果两个对象的hashCode 值相等，那这两个对象不一定相等（哈希碰撞）。
如果两个对象的hashCode 值相等并且equals()方法也返回 true，我们才认为这两个对象相等。
如果两个对象的hashCode 值不相等，我们就可以直接认为这两个对象不相等。

相信大家看了我前面对 hashCode() 和 equals() 的介绍之后，下面这个问题已经难不倒你们了。

为什么重写 equals() 时必须重写 hashCode() 方法？

因为两个相等的对象的 hashCode 值必须是相等。也就是说如果 equals 方法判断两个对象是相等的，那这两个对象的 hashCode 值也要相等。

如果重写 equals() 时没有重写 hashCode() 方法的话就可能会导致 equals 方法判断是相等的两个对象，hashCode 值却不相等。

思考：重写 equals() 时没有重写 hashCode() 方法的话，使用 HashMap 可能会出现什么问题。

总结：

equals 方法判断两个对象是相等的，那这两个对象的 hashCode 值也要相等。
两个对象有相同的 hashCode 值，他们也不一定是相等的（哈希碰撞）。

String

String、StringBuffer、StringBuilder

可变性

String 是不可变的。

StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串，不过没有使用 final 和 private 关键字修饰，最关键的是这个 AbstractStringBuilder 类还提供了很多修改字符串的方法比如 append 方法。

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    char[] value;
    public AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null)
            return appendNull();
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }
  	//...
}

线程安全性

String 中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，线程安全。

AbstractStringBuilder 是 StringBuilder 与 StringBuffer 的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如 expandCapacity、append、insert、indexOf 等公共方法。

StringBuffer 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。

StringBuilder 并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

性能

每次对 String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象。

StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。

相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

对于三者使用的总结：

操作少量的数据: 适用 String
单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuilder
多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuffer

String 为什么不可变

String 类中使用 final 关键字修饰字符数组来保存字符串。

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    private final char value[];
	//...
}

我们知道被 final 关键字修饰的类不能被继承，修饰的方法不能被重写，修饰的变量是基本数据类型则值不能改变，修饰的变量是引用类型则不能再指向其他对象。

因此，final 关键字修饰的数组保存字符串并不是 String 不可变的根本原因，因为这个数组保存的字符串是可变的（final 修饰引用类型变量的情况）。

String 真正不可变有下面几点原因：

保存字符串的数组被 final 修饰且为私有的，并且String 类没有提供/暴露修改这个字符串的方法。
String 类被 final 修饰导致其不能被继承，进而避免了子类破坏 String 不可变。

在 Java 9 之后，String 、StringBuilder 与 StringBuffer 的实现改用 byte 数组存储字符串。

public final class String implements java.io.Serializable,Comparable<String>, CharSequence {
    // @Stable 注解表示变量最多被修改一次，称为“稳定的”。
    @Stable
    private final byte[] value;
}

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    byte[] value;

}

Java 9 为何要将 String 的底层实现由 char[] 改成了 byte[] ?

新版的 String 其实支持两个编码方案： Latin-1 和 UTF-16。如果字符串中包含的汉字没有超过 Latin-1 可表示范围内的字符，那就会使用 Latin-1 作为编码方案。Latin-1 编码方案下，byte 占一个字节(8 位)，char 占用 2 个字节（16），byte 相较 char 节省一半的内存空间。

JDK 官方就说了绝大部分字符串对象只包含 Latin-1 可表示的字符。

如果字符串中包含的汉字超过 Latin-1 可表示范围内的字符，byte 和 char 所占用的空间是一样的。

字符串拼接 “+” vs StringBuilder

Java 语言本身并不支持运算符重载，“+”和“+=”是专门为 String 类重载过的运算符，也是 Java 中仅有的两个重载过的运算符。

String str1 = "he";
String str2 = "llo";
String str3 = "world";
String str4 = str1 + str2 + str3;

字符串对象通过“+”的字符串拼接方式，实际上是通过 StringBuilder 调用 append() 方法实现的，拼接完成之后调用 toString() 得到一个 String 对象。

不过，在循环内使用“+”进行字符串的拼接的话，存在比较明显的缺陷：编译器不会创建单个 StringBuilder 以复用，会导致创建过多的 StringBuilder 对象。

String[] arr = {"he", "llo", "world"};
String s = "";
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    s += arr[i];
}
System.out.println(s);

StringBuilder 对象是在循环内部被创建的，这意味着每循环一次就会创建一个 StringBuilder 对象。

如果直接使用 StringBuilder 对象进行字符串拼接的话，就不会存在这个问题了。

String[] arr = {"he", "llo", "world"};
StringBuilder s = new StringBuilder();
for (String value : arr) {
    s.append(value);
}
System.out.println(s);

如果你使用 IDEA 的话，IDEA 自带的代码检查机制也会提示你修改代码。

String equals() vs Object equals()

String 中的 equals 方法是被重写过的，比较的是 String 字符串的值是否相等。

Object 的 equals 方法是比较的对象的内存地址。

字符串常量池

字符串常量池 是 JVM 为了提升性能和减少内存消耗针对字符串（String 类）专门开辟的一块区域，主要目的是为了避免字符串的重复创建。

// 在堆中创建字符串对象”ab“
// 将字符串对象”ab“的引用保存在字符串常量池中
String aa = "ab";
// 直接返回字符串常量池中字符串对象”ab“的引用
String bb = "ab";
System.out.println(aa==bb);// true

String s1 = new String(“abc”);这句话创建了几个字符串对象？

会创建 1 或 2 个字符串对象。

1、如果字符串常量池中不存在字符串对象“abc”的引用，那么会在堆中创建 2 个字符串对象“abc”。

示例代码（JDK 1.8）：

1	String s1 = new String("abc");

对应的字节码：

ldc 命令用于判断字符串常量池中是否保存了对应的字符串对象的引用，如果保存了的话直接返回，如果没有保存的话，会在堆中创建对应的字符串对象并将该字符串对象的引用保存到字符串常量池中。

2、如果字符串常量池中已存在字符串对象“abc”的引用，则只会在堆中创建 1 个字符串对象“abc”。

示例代码（JDK 1.8）：

// 字符串常量池中已存在字符串对象“abc”的引用
String s1 = "abc";
// 下面这段代码只会在堆中创建 1 个字符串对象“abc”
String s2 = new String("abc");

对应的字节码：

这里就不对上面的字节码进行详细注释了，7 这个位置的 ldc 命令不会在堆中创建新的字符串对象“abc”，这是因为 0 这个位置已经执行了一次 ldc 命令，已经在堆中创建过一次字符串对象“abc”了。7 这个位置执行 ldc 命令会直接返回字符串常量池中字符串对象“abc”对应的引用。

intern 方法

String.intern() 是一个 native（本地）方法，其作用是将指定的字符串对象的引用保存在字符串常量池中，可以简单分为两种情况：

如果字符串常量池中保存了对应的字符串对象的引用，就直接返回该引用。
如果字符串常量池中没有保存了对应的字符串对象的引用，那就在常量池中创建一个指向该字符串对象的引用并返回。

示例代码（JDK 1.8） :

// 在堆中创建字符串对象”Java“
// 将字符串对象”Java“的引用保存在字符串常量池中
String s1 = "Java";
// 直接返回字符串常量池中字符串对象”Java“对应的引用
String s2 = s1.intern();
// 会在堆中在单独创建一个字符串对象
String s3 = new String("Java");
// 直接返回字符串常量池中字符串对象”Java“对应的引用
String s4 = s3.intern();
// s1 和 s2 指向的是堆中的同一个对象
System.out.println(s1 == s2); // true
// s3 和 s4 指向的是堆中不同的对象
System.out.println(s3 == s4); // false
// s1 和 s4 指向的是堆中的同一个对象
System.out.println(s1 == s4); //true

String 类型的变量和常量做“+”运算时发生了什么？

先来看字符串不加 final 关键字拼接的情况（JDK1.8）：

String str1 = "str";
String str2 = "ing";
String str3 = "str" + "ing";
String str4 = str1 + str2;
String str5 = "string";
System.out.println(str3 == str4);//false
System.out.println(str3 == str5);//true
System.out.println(str4 == str5);//false

注意：比较 String 字符串的值是否相等，可以使用 equals() 方法。 String 中的 equals 方法是被重写过的。 Object 的 equals 方法是比较的对象的内存地址，而 String 的 equals 方法比较的是字符串的值是否相等。如果你使用 == 比较两个字符串是否相等的话，IDEA 还是提示你使用 equals() 方法替换。

对于编译期可以确定值的字符串，也就是常量字符串，jvm 会将其存入字符串常量池。并且，字符串常量拼接得到的字符串常量在编译阶段就已经被存放字符串常量池，这个得益于编译器的优化。

在编译过程中，Javac 编译器（下文中统称为编译器）会进行一个叫做 常量折叠(Constant Folding) 的代码优化。

常量折叠会把常量表达式的值求出来作为常量嵌在最终生成的代码中，这是 Javac 编译器会对源代码做的极少量优化措施之一(代码优化几乎都在即时编译器中进行)。

对于 String str3 = "str" + "ing"; 编译器会给你优化成 String str3 = "string"; 。

并不是所有的常量都会进行折叠，只有编译器在程序编译期就可以确定值的常量才可以：

基本数据类型( byte、boolean、short、char、int、float、long、double)以及字符串常量。
final 修饰的基本数据类型和字符串变量
字符串通过 “+”拼接得到的字符串、基本数据类型之间算数运算（加减乘除）、基本数据类型的位运算（<<、>>、>>> ）

引用的值在程序编译期是无法确定的，编译器无法对其进行优化。

对象引用和“+”的字符串拼接方式，实际上是通过 StringBuilder 调用 append() 方法实现的，拼接完成之后调用 toString() 得到一个 String 对象。

1	String str4 = new StringBuilder().append(str1).append(str2).toString();

我们在平时写代码的时候，尽量避免多个字符串对象拼接，因为这样会重新创建对象。如果需要改变字符串的话，可以使用 StringBuilder 或者 StringBuffer。

不过，字符串使用 final 关键字声明之后，可以让编译器当做常量来处理。

示例代码：

final String str1 = "str";
final String str2 = "ing";
// 下面两个表达式其实是等价的
String c = "str" + "ing";// 常量池中的对象
String d = str1 + str2; // 常量池中的对象
System.out.println(c == d);// true

被 final 关键字修改之后的 String 会被编译器当做常量来处理，编译器在程序编译期就可以确定它的值，其效果就相当于访问常量。

如果，编译器在运行时才能知道其确切值的话，就无法对其优化。

示例代码（str2 在运行时才能确定其值）：

final String str1 = "str";
final String str2 = getStr();
String c = "str" + "ing";// 常量池中的对象
String d = str1 + str2; // 在堆上创建的新的对象
System.out.println(c == d);// false
public static String getStr() {
      return "ing";
}

异常

Java 异常类层次结构图概览 ：

Exception vs Error

在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 java.lang 包中的 Throwable 类。Throwable 类有两个重要的子类:

Exception :程序本身可以处理的异常，可以通过 catch 来进行捕获。Exception 又可以分为 Checked Exception (受检查异常，必须处理) 和 Unchecked Exception (不受检查异常，可以不处理)。
Error ：Error 属于程序无法处理的错误，我们没办法通过 catch 来进行捕获不建议通过catch捕获。例如 Java 虚拟机运行错误（Virtual MachineError）、虚拟机内存不够错误(OutOfMemoryError)、类定义错误（NoClassDefFoundError）等。这些异常发生时，Java 虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。

Checked Exception vs Unchecked Exception

Checked Exception 即受检查异常，Java 代码在编译过程中，如果受检查异常没有被 catch或者throws 关键字处理的话，就没办法通过编译。

除了RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类都属于受检查异常。常见的受检查异常有： IO 相关的异常、ClassNotFoundException 、SQLException…。

Unchecked Exception 即 不受检查异常 ，Java 代码在编译过程中，我们即使不处理不受检查异常也可以正常通过编译。

RuntimeException 及其子类都统称为非受检查异常，常见的有（建议记下来，日常开发中会经常用到）：

NullPointerException(空指针错误)
IllegalArgumentException(参数错误比如方法入参类型错误)
NumberFormatException（字符串转换为数字格式错误，IllegalArgumentException的子类）
ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界错误）
ClassCastException（类型转换错误）
ArithmeticException（算术错误）
SecurityException （安全错误比如权限不够）
UnsupportedOperationException(不支持的操作错误比如重复创建同一用户)
……

Throwable 类常用方法

String getMessage(): 返回异常发生时的简要描述
String toString(): 返回异常发生时的详细信息
String getLocalizedMessage(): 返回异常对象的本地化信息。使用 Throwable 的子类覆盖这个方法，可以生成本地化信息。如果子类没有覆盖该方法，则该方法返回的信息与 getMessage()返回的结果相同
void printStackTrace(): 在控制台上打印 Throwable 对象封装的异常信息

try-catch-finally

try块：用于捕获异常。其后可接零个或多个 catch 块，如果没有 catch 块，则必须跟一个 finally 块。
catch块：用于处理 try 捕获到的异常。
finally 块：无论是否捕获或处理异常，finally 块里的语句都会被执行。当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时，finally 语句块将在方法返回之前被执行。

代码示例：

try {
    System.out.println("Try to do something");
    throw new RuntimeException("RuntimeException");
} catch (Exception e) {
    System.out.println("Catch Exception -> " + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("Finally");
}

输出：

1
2
3

Try to do something
Catch Exception -> RuntimeException
Finally

注意：不要在 finally 语句块中使用 return!

当 try 语句和 finally 语句中都有 return 语句时，try 语句块中的 return 语句会被忽略。这是因为 try 语句中的 return 返回值会先被暂存在一个本地变量中，当执行到 finally 语句中的 return 之后，这个本地变量的值就变为了 finally 语句中的 return 返回值。

finally 中的代码一定会执行吗？

不一定的！在某些情况下，finally 中的代码不会被执行。

就比如说 finally 之前虚拟机被终止运行的话，finally 中的代码就不会被执行。

try {
    System.out.println("Try to do something");
    throw new RuntimeException("RuntimeException");
} catch (Exception e) {
    System.out.println("Catch Exception -> " + e.getMessage());
    // 终止当前正在运行的Java虚拟机
    System.exit(1);
} finally {
    System.out.println("Finally");
}

输出：

1 2	Try to do something Catch Exception -> RuntimeException

另外，在以下 2 种特殊情况下，finally 块的代码也不会被执行：

程序所在的线程死亡。
关闭 CPU。

try-with-resources

适用范围（资源的定义）： 任何实现 java.lang.AutoCloseable或者 java.io.Closeable 的对象
关闭资源和 finally 块的执行顺序： 在 try-with-resources 语句中，任何 catch 或 finally 块在声明的资源关闭后运行

《Effective Java》中明确指出：

面对必须要关闭的资源，我们总是应该优先使用 try-with-resources 而不是try-finally。随之产生的代码更简短，更清晰，产生的异常对我们也更有用。try-with-resources语句让我们更容易编写必须要关闭的资源的代码，若采用try-finally则几乎做不到这点。

Java 中类似于InputStream、OutputStream 、Scanner 、PrintWriter等的资源都需要我们调用close()方法来手动关闭，一般情况下我们都是通过try-catch-finally语句来实现这个需求，如下：

//读取文本文件的内容
Scanner scanner = null;
try {
    scanner = new Scanner(new File("D://read.txt"));
    while (scanner.hasNext()) {
        System.out.println(scanner.nextLine());
    }
} catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (scanner != null) {
        scanner.close();
    }
}

使用 Java 7 之后的 try-with-resources 语句改造上面的代码:

try (Scanner scanner = new Scanner(new File("test.txt"))) {
    while (scanner.hasNext()) {
        System.out.println(scanner.nextLine());
    }
} catch (FileNotFoundException fnfe) {
    fnfe.printStackTrace();
}

当然多个资源需要关闭的时候，使用 try-with-resources 实现起来也非常简单，如果你还是用try-catch-finally可能会带来很多问题。

通过使用分号分隔，可以在try-with-resources块中声明多个资源。

try (BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("test.txt")));
     BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("out.txt")))) {
    int b;
    while ((b = bin.read()) != -1) {
        bout.write(b);
    }
}
catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

异常使用需要注意的地方？

不要把异常定义为静态变量，因为这样会导致异常栈信息错乱。每次手动抛出异常，我们都需要手动 new 一个异常对象抛出。
抛出的异常信息一定要有意义。
建议抛出更加具体的异常比如字符串转换为数字格式错误的时候应该抛出NumberFormatException而不是其父类IllegalArgumentException。
使用日志打印异常之后就不要再抛出异常了（两者不要同时存在一段代码逻辑中）。
……

`throw` 和 `throws`区别

throw 表示抛出一个异常类的对象，生成异常对象的过程。声明在方法体内。 throws 属于异常处理的一种方式，声明在方法的声明处。

泛型

什么是泛型？有什么作用？

Java 泛型（Generics） 是 JDK 5 中引入的一个新特性。使用泛型参数，可以增强代码的可读性以及稳定性。

编译器可以对泛型参数进行检测，并且通过泛型参数可以指定传入的对象类型。

使用泛型的主要优点在于能够在编译时而不是在运行时检测错误。

比如 ArrayList<Persion> persons = new ArrayList<Persion>() 这行代码就指明了该 ArrayList 对象只能传入 Persion 对象，如果传入其他类型的对象就会报错。

1	ArrayList<E> extends AbstractList<E>

并且，原生 List 返回类型是 Object ，需要手动转换类型才能使用，使用泛型后编译器自动转换。

泛型的使用方式有哪几种？

泛型一般有三种使用方式:泛型类、泛型接口、泛型方法。

1.泛型类：

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{

    private T key;

    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){
        return key;
    }
}

如何实例化泛型类：

1	Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);

2.泛型接口 ：

1
2
3

public interface Generator<T> {
    public T method();
}

实现泛型接口，不指定类型：

class GeneratorImpl<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T method() {
        return null;
    }
}

实现泛型接口，指定类型：

class GeneratorImpl<T> implements Generator<String>{
    @Override
    public String method() {
        return "hello";
    }
}

3.泛型方法 ：

public static < E > void printArray( E[] inputArray )
{
    for ( E element : inputArray ){
        System.out.printf( "%s ", element );
    }
    System.out.println();
}

使用：

// 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
Integer[] intArray = { 1, 2, 3 };
String[] stringArray = { "Hello", "World" };
printArray( intArray  );
printArray( stringArray  );

注意: public static < E > void printArray( E[] inputArray ) 一般被称为静态泛型方法;在 java 中泛型只是一个占位符，必须在传递类型后才能使用。类在实例化时才能真正的传递类型参数，由于静态方法的加载先于类的实例化，也就是说类中的泛型还没有传递真正的类型参数，静态的方法的加载就已经完成了，所以静态泛型方法是没有办法使用类上声明的泛型的。只能使用自己声明的 <E>

项目中哪里用到了泛型？

自定义接口通用返回结果 CommonResult<T> 通过参数 T 可根据具体的返回类型动态指定结果的数据类型
定义 Excel 处理类 ExcelUtil<T> 用于动态指定 Excel 导出的数据类型
构建集合工具类（参考 Collections 中的 sort, binarySearch 方法）。
……

反射

何谓反射？

如果说大家研究过框架的底层原理或者咱们自己写过框架的话，一定对反射这个概念不陌生。反射之所以被称为框架的灵魂，主要是因为它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。通过反射你可以获取任意一个类的所有属性和方法，你还可以调用这些方法和属性。

反射的优缺点？

反射可以让我们的代码更加灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利。

不过，反射让我们在运行时有了分析操作类的能力的同时，也增加了安全问题，比如可以无视泛型参数的安全检查（泛型参数的安全检查发生在编译时）。另外，反射的性能也要稍差点，不过，对于框架来说实际是影响不大的。

反射的应用场景？

像咱们平时大部分时候都是在写业务代码，很少会接触到直接使用反射机制的场景。但是！这并不代表反射没有用。相反，正是因为反射，你才能这么轻松地使用各种框架。像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制。

这些框架中也大量使用了动态代理，而动态代理的实现也依赖反射。

比如下面是通过 JDK 实现动态代理的示例代码，其中就使用了反射类 Method 来调用指定的方法。

public class DebugInvocationHandler implements InvocationHandler {
    /**
     * 代理类中的真实对象
     */
    private final Object target;

    public DebugInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        System.out.println("before method " + method.getName());
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("after method " + method.getName());
        return result;
    }
}

另外，像 Java 中的一大利器注解的实现也用到了反射。

为什么你使用 Spring 的时候，一个@Component注解就声明了一个类为 Spring Bean 呢？为什么你通过一个 @Value注解就读取到配置文件中的值呢？究竟是怎么起作用的呢？

这些都是因为你可以基于反射分析类，然后获取到类/属性/方法/方法的参数上的注解。你获取到注解之后，就可以做进一步的处理。

注解

何谓注解？

Annotation （注解）是 Java5 开始引入的新特性，可以看作是一种特殊的注释，主要用于修饰类、方法或者变量，提供某些信息供程序在编译或者运行时使用。

注解本质是一个继承了Annotation 的特殊接口：

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {

}

public interface Override extends Annotation{

}

JDK 提供了很多内置的注解（比如 @Override 、@Deprecated），同时，我们还可以自定义注解。

注解的解析方法有哪几种？

注解只有被解析之后才会生效，常见的解析方法有两种：

编译期直接扫描 ：编译器在编译 Java 代码的时候扫描对应的注解并处理，比如某个方法使用@Override 注解，编译器在编译的时候就会检测当前的方法是否重写了父类对应的方法。
运行期通过反射处理 ：像框架中自带的注解(比如 Spring 框架的 @Value 、@Component)都是通过反射来进行处理的。

SPI

何谓 SPI?

SPI 即 Service Provider Interface ，字面意思就是：“服务提供者的接口”，我的理解是：专门提供给服务提供者或者扩展框架功能的开发者去使用的一个接口。

SPI 将服务接口和具体的服务实现分离开来，将服务调用方和服务实现者解耦，能够提升程序的扩展性、可维护性。修改或者替换服务实现并不需要修改调用方。

很多框架都使用了 Java 的 SPI 机制，比如：Spring 框架、数据库加载驱动、日志接口、以及 Dubbo 的扩展实现等等。

SPI 和 API 有什么区别？

那 SPI 和 API 有啥区别？

说到 SPI 就不得不说一下 API 了，从广义上来说它们都属于接口，而且很容易混淆。

一般模块之间都是通过接口进行通讯，那我们在服务调用方和服务实现方（也称服务提供者）之间引入一个“接口”。

当实现方提供了接口和实现，我们可以通过调用实现方的接口从而拥有实现方给我们提供的能力，这就是 API ，这种接口和实现都是放在实现方的。

当接口存在于调用方这边时，就是 SPI ，由接口调用方确定接口规则，然后由不同的厂商去根绝这个规则对这个接口进行实现，从而提供服务。

举个通俗易懂的例子：公司 H 是一家科技公司，新设计了一款芯片，然后现在需要量产了，而市面上有好几家芯片制造业公司，这个时候，只要 H 公司指定好了这芯片生产的标准（定义好了接口标准），那么这些合作的芯片公司（服务提供者）就按照标准交付自家特色的芯片（提供不同方案的实现，但是给出来的结果是一样的）。

SPI 的优缺点？

通过 SPI 机制能够大大地提高接口设计的灵活性，但是 SPI 机制也存在一些缺点，比如：

需要遍历加载所有的实现类，不能做到按需加载，这样效率还是相对较低的。
当多个 ServiceLoader 同时 load 时，会有并发问题。

I/O

序列化/反序列化

如果我们需要持久化 Java 对象比如将 Java 对象保存在文件中，或者在网络传输 Java 对象，这些场景都需要用到序列化。

简单来说：

序列化：将数据结构或对象转换成二进制字节流的过程
反序列化：将在序列化过程中所生成的二进制字节流转换成数据结构或者对象的过程

对于 Java 这种面向对象编程语言来说，我们序列化的都是对象（Object）也就是实例化后的类(Class)，但是在 C++这种半面向对象的语言中，struct(结构体)定义的是数据结构类型，而 class 对应的是对象类型。

维基百科是如是介绍序列化的：

序列化（serialization）在计算机科学的数据处理中，是指将数据结构或对象状态转换成可取用格式（例如存成文件，存于缓冲，或经由网络中发送），以留待后续在相同或另一台计算机环境中，能恢复原先状态的过程。依照序列化格式重新获取字节的结果时，可以利用它来产生与原始对象相同语义的副本。对于许多对象，像是使用大量引用的复杂对象，这种序列化重建的过程并不容易。面向对象中的对象序列化，并不概括之前原始对象所关系的函数。这种过程也称为对象编组（marshalling）。从一系列字节提取数据结构的反向操作，是反序列化（也称为解编组、deserialization、unmarshalling）。

综上：序列化的主要目的是通过网络传输对象或者说是将对象存储到文件系统、数据库、内存中。

如果有些字段不想进行序列化怎么办？

对于不想进行序列化的变量，使用 transient 关键字修饰。

transient 关键字的作用是：阻止实例中那些用此关键字修饰的的变量序列化；当对象被反序列化时，被 transient 修饰的变量值不会被持久化和恢复。

关于 transient 还有几点注意：

transient 只能修饰变量，不能修饰类和方法。
transient 修饰的变量，在反序列化后变量值将会被置成类型的默认值。例如，如果是修饰 int 类型，那么反序列后结果就是 0。
static 变量因为不属于任何对象(Object)，所以无论有没有 transient 关键字修饰，均不会被序列化。

Java IO 流了解吗？

IO 即 Input/Output，输入和输出。数据输入到计算机内存的过程即输入，反之输出到外部存储（比如数据库，文件，远程主机）的过程即输出。数据传输过程类似于水流，因此称为 IO 流。IO 流在 Java 中分为输入流和输出流，而根据数据的处理方式又分为字节流和字符流。

Java IO 流的 40 多个类都是从如下 4 个抽象类基类中派生出来的。

InputStream/Reader: 所有的输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流。
OutputStream/Writer: 所有输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

I/O 流为什么要分为字节流和字符流呢?

问题本质想问：不管是文件读写还是网络发送接收，信息的最小存储单元都是字节，那为什么 I/O 流操作要分为字节流操作和字符流操作呢？

个人认为主要有两点原因：

字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的，这个过程还算是比较耗时；
如果我们不知道编码类型的话，使用字节流的过程中很容易出现乱码问题。

语法糖

什么是语法糖？

语法糖（Syntactic sugar） 代指的是编程语言为了方便程序员开发程序而设计的一种特殊语法，这种语法对编程语言的功能并没有影响。实现相同的功能，基于语法糖写出来的代码往往更简单简洁且更易阅读。

举个例子，Java 中的 for-each 就是一个常用的语法糖，其原理其实就是基于普通的 for 循环和迭代器。

String[] strs = {"JavaGuide", "公众号：JavaGuide", "博客：https://javaguide.cn/"};
for (String s : strs) {
  	System.out.println(s);
}

不过，JVM 其实并不能识别语法糖，Java 语法糖要想被正确执行，需要先通过编译器进行解糖，也就是在程序编译阶段将其转换成 JVM 认识的基本语法。这也侧面说明，Java 中真正支持语法糖的是 Java 编译器而不是 JVM。

如果你去看com.sun.tools.javac.main.JavaCompiler的源码，你会发现在compile()中有一个步骤就是调用desugar()，这个方法就是负责解语法糖的实现的。

Java 中有哪些常见的语法糖？

Java 中最常用的语法糖主要有泛型、自动拆装箱、变长参数、枚举、内部类、增强 for 循环、try-with-resources 语法、lambda 表达式等。