Java

Java 快速入门

类型系统

基础类

• 基本类型
  • 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
• Object 类，所有类的基类
• 包装类
  • 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 。
  • 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, 除了 Float,Double 并没有实现缓存机制。
  • 通过自动装箱与拆箱可以在包装类型和基本数据类型之间进行转换。
• 数组，<Type>[]

字符串类型

• String 是不可变的

• StringBuilder，单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据

• (不推荐) StringBuffer，多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据

• 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。

• 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。

时间类型

Java 8 之后引入 java.time 包，主要的时间类：

• Instant，绝对时间，表示时间戳，精确到纳秒，基于 UTC 时区
• ZonedDateTime，绝对时间
• LocalDateTime/LocalDate/LocalTime, 相对时间，没有时区概念
• Duration，计算时间间隔
• Period，计算日期差
• DateTimeFormatter，格式化和解析日期时间

上面所有时间类均为不可变对象。

BigDecimal

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。

为了防止精度丢失，推荐使用它的BigDecimal(String val)构造方法或者 BigDecimal.valueOf(double val) 静态方法来创建对象

• 一般使用 compareTo() 方法进行等值比较，它会忽略精度；而 equals() 方法不仅会比较值的大小（value）还会比较精度（scale）

Comparable && Comparator

它们都是 Java 中用于排序/比较的接口

• Comparable，在对象类中实现该接口中的 compareTo(T obj) 方法
• (推荐) Comparator，针对指定类型单独定义的工具类，实现 compare(T a, T b) 方法

Regex

TODO

• Pattern
• Matcher

容器类

• Collection
  • List
  • Set
  • Queue
• Map

List

ArrayList

适用于读操作多的场景，绝大部分情况下使用 ArrayList，而不是 LinkedList。

底层是 Object 数组，建议在初始化时就指定数组长度， ArrayList 每次自动扩容之后容量都会变为原来的 1.5 倍左右。

数组进行扩容时，会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中，涉及到的 API：

• System.arraycopy
• Arrays.copyOf，底层还是调用 System.arraycopy

当实际添加大量元素，可以通过调用 ensureCapacity(int minCapacity) 来进行手动扩容，减少递增式再分配。

LinkedList

基于双向链表实现，适用于修改操作（增删改）比较多的场景。

Stack && Queue

ArrayDeque

底层通过循环数组实现

当需要使用栈或者队列时，首选 ArrayDeque。

PriorityQueue

通过基于完全二叉树的小顶堆实现的，可以通过构造时传入 Comparator 来定义元素的优先级。

Set && Map

HashMap

Java 8 之后通过bucket 数组+链表/红黑树的方式实现。在解决哈希冲突时, 如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容; 否则当链表长度大于等于阈值（默认为 8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

HashMap 默认的初始化大小为 16。之后每次扩充，容量变为原来的 2 倍。并且， HashMap 总是使用 2 的幂作为哈希表的大小。

放入 HashMap 的元素需要重写 hashCode() 和 equals() 方法，hashCode 决定了放入哪个 bucket 数组，equals 决定了元素在链表/红黑树中的位置。

HashSet, 基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素。

LinkedHashMap

LinkedHashMap 在 HashMap 的基础上，采用双向链表将所有entry连接起来，保证元素的迭代顺序跟插入顺序相同。

常用场景：

• 基于 HashMap，保证迭代顺序
• 固定大小的 FIFO 策略的缓存

I/O

• 字节流, InputStream/OutputStream
• 字符流, Reader/Writer, 需要指定字符集

IO 操作是很消耗性能的，建议使用缓冲流，将数据加载至缓冲区，一次性读取/写入多个字节，从而避免频繁的 IO 操作，提高流的传输效率。

• BufferedInputStream/BufferedOutputStream
• BufferedReader/BufferedWriter

异常类

在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 java.lang 包中的 Throwable 类。

• Error，程序无法处理的错误，表示运行应用程序中出现了严重的错误。
• Exception，程序本身可以处理的异常
  • 受检查异常 Checked Exception，
  • 非受检查异常 Unchecked Exception，RuntimeException 及其子类都统称为非受检查异常
• try-catch-finally，在 catch 中处理异常，并在异常处理完毕后，在 finally 中进行清理操作
• try-with-resource，针对实现了 AutoCloseable 或者 Closeable 的资源类，在异常处理完毕后，关闭资源

实践：

• 只针对不正常的情况才使用异常，不应该被用于正常的控制流，而且建立并抛出一个异常对象开销非常大。
• 优先捕获最具体的异常
• 不要记录并抛出异常
• 包装异常时不要抛弃原始的异常

运算

相等操作

== 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。

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的内容是否相等。

• 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)。
  • 重写了 equals() 也需要重写 hashCode()

数组转集合

• Arrays.asList
• Arrays.stream
• List.of

高级特性

泛型 Generics

• 泛型接口
• 泛型类
• 泛型方法

在编译阶段通过类型擦除的方式进行解语法糖。

类型参数的定义：

• 上下边界机制，定义类型参数的范围，编译时擦除到类型 A
  • <T extends A> 定义类型的上界
  • <T super E> 定义类型的下界

类型擦除的主要过程如下：

1.将所有的泛型参数用其最左边界（最顶级的父类型）类型替换。 2.移除所有的类型参数。

反射

注解 Annotation

TODO

序列化 serialization

• 一般使用第三方的序列化工具，避免使用 Java 自带的序列化工具
• 对于不想进行序列化的变量，使用 transient 关键字修饰。

JDK Proxy

TODO

SPI (Service Provider Interface)

TODO

调式

• jmap
• jstack
• EAT

Reference