Java基础（上）

基础概念与常识

Java语言有哪些特点？

1. 简单易学（语法简单，上手容易）
2. 面向对象（封装，继承，多态）
3. 平台无关性（Java虚拟机实现平台无关性）-源码不做任何修改就可以在多个平台上运行
4. 支持多线程（C++没有多线程机制，所以C++必须调用操作系统的多线程功能来进行多线程程序设计，而Java语言却提供了多线程支持）-2011年c++引入了多线程库
5. 可靠性（具备异常处理和自动内存管理机制）
6. 安全性（Java语言本身的设计就提供了多重安全防护机制和访问权限修饰符、限制程序直接访问操作系统资源）
7. 高效性（通过Just In Time编译器等技术的优化，Java语言的运行效率还是非常不错的）
8. 支持网络编程并且很方便
9. 编译与解释并存

拓展：现在很多人觉得Java语言最大的优势是跨平台、JDK新特性，实际上市面上虚拟化技术已经非常成熟，利用Docker就可以跨平台，在我看来Java的最大优势是它强大的生态

JavaSE与JavaEE

• Java SE（Java Platform，Standard Edition）: Java 平台标准版，Java 编程语言的基础，它包含了支持 Java 应用程序开发和运行的核心类库以及虚拟 机等核心组件。Java SE 可以用于构建桌面应用程序或简单的服务器应用程序。
• Java EE（Java Platform, Enterprise Edition ）：Java 平台企业版，建立在 Java SE 的基础上，包含了支持企业级应用程序开发和部署的标准和规范（比如 Servlet、JSP、EJB、JDBC、JPA、JTA、JavaMail、JMS）。 Java EE 可以用于构建分布式、可移植、健壮、可伸缩和安全的服务端 Java 应用程序，例如 Web 应用程序。

简单的说：JavaSE是Java的基础版本，JavaEE是Java的高级版本。JavaSE更适合开发桌面应用程序或简单的服务器应用程序，JavaEE更适合开发复杂的企业级应用程序或Web应用程序

还有一个Java ME(Java Platform，Micro Edition) 是Java的微型版本，主要用于开发嵌入式消费电子设备的应用程序。例如手机、PDA、机顶盒、冰箱…了解即可

JVM vs JDL vs JRE

JVM是运行Java字节码的虚拟机，JVM在不同的系统有特定的实现（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。

JDK是功能齐全的Java开发工具包，供开发者使用，用于创建和编译Java程序，包含了JRE，以及编译器javac其他工具

• 简单来说JRE只包含运行Java程序所需的环境和类库

JDK9之后就不需要JDK和JRE的关系，取而代之是模块系统

什么是字节码？采用字节码的好处是什么？

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、 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语言的"编译与解释并存"

• 编译型：编译型语言open in new window 会通过编译器open in new window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open in new window会通过解释器open in new window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。

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。

Java和C++的区别

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

• 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。

• 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

Java注解有哪几种形式

• 单行注释
• 多行注释
• 文档注释

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

标识符和关键字的区别是什么？

标识符：就是一个名字

关键字：就是被赋予了特殊的含义的标识符

Java语言的关键字

自增自减运算符

int a = 9;
int b = a++;
int c = ++a;
int d = c--;
int e = --d;

答案：b =9 a= 11 c= 10 d =10 e= 10

移位运算符

1. 高效：移位运算符直接对应于处理器的移位指令。现代处理器具有专门的硬件指令来执行这些移位操作，这些指令通常在一个时钟周期内完成。相比之下，乘法和除法等算术运算在硬件层面上需要更多的时钟周期来完成。
2. 节省内存：通过移位操作，可以使用一个整数（如 int 或 long）来存储多个布尔值或标志位，从而节省内存。

移位运算符最常用于快速乘以或除以 2 的幂次方。除此之外，它还在以下方面发挥着重要作用：

• 位字段管理：例如存储和操作多个布尔值。
• 哈希算法和加密解密：通过移位和与、或等操作来混淆数据。
• 数据压缩：例如霍夫曼编码通过移位运算符可以快速处理和操作二进制数据，以生成紧凑的压缩格式。
• 数据校验：例如 CRC（循环冗余校验）通过移位和多项式除法生成和校验数据完整性。。
• 内存对齐：通过移位操作，可以轻松计算和调整数据的对齐地址。

掌握最基本的移位运算符知识还是很有必要的，这不光可以帮助我们在代码中使用，还可以帮助我们理解源码中涉及到移位运算符的代码。

continue、break、return的区别

1. continue：指跳出当前的这一次循环，继续下一次循环。
2. 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：

基本数据类型

Java中的几种基本类型了解吗？

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。

注意：

1. 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。
2. Java 里使用 float 类型的数据一定要在数值后面加上 f 或 F，否则将无法通过编译。
3. 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 。

基本类型和包装类型的区别？

用途：除了定义一些常量和局部变量之外，我们在其他地方比如方法参数、对象属性中很少会使用基本类型来定义变量。并且，包装类型可用于泛型，而基本类型不可以。

存储方式：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。

占用空间：相比于包装类型（对象类型）， 基本数据类型占用的空间往往非常小。

默认值：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。

比较方式：对于基本数据类型来说，== 比较的是值。对于包装数据类型来说，== 比较的是对象的内存地址。所有整型包装类对象之间值的比较，全部使用 equals() 方法。

包装类型的缓存机制

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。

自动装箱和拆箱了解吗？原理是什么？

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；

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

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

为什么浮点数运算的时候会有精度丢失的风险？

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。

如何解决浮点数运算的精度丢失问题？

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。

超过long整型的数据应该如何表示

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。

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。

变量

成员变量和局部变量的区别

• 语法形式：从语法形式上看，成员变量是属于类的，而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；成员变量可以被 public,private,static 等修饰符所修饰，而局部变量不能被访问控制修饰符及 static 所修饰；但是，成员变量和局部变量都能被 final 所修饰。
• 存储方式：从变量在内存中的存储方式来看，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：从变量在内存中的生存时间上看，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：从变量是否有默认值来看，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。

为什么成员变量有默认值？

1. 先不考虑变量类型，如果没有默认值会怎样？变量存储的是内存地址对应的任意随机值，程序读取该值运行会出现意外。
2. 默认值有两种设置方式：手动和自动，根据第一点，没有手动赋值一定要自动赋值。成员变量在运行时可借助反射等方法手动赋值，而局部变量不行。
3. 对于编译器（javac）来说，局部变量没赋值很好判断，可以直接报错。而成员变量可能是运行时赋值，无法判断，误报“没默认值”又会影响用户体验，所以采用自动赋默认值。

静态变量有什么作用？

静态变量也就是被 static 关键字修饰的变量。它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。也就是说，静态变量只会被分配一次内存，即使创建多个对象，这样可以节省内存。

字符型常量和字符串常量的区别？

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。

方法

什么是方法的返回值？方法有哪几种类型？

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！

• 无参无返回
• 有参无返回
• 有返回无参数
• 有参数有返回

静态方法为什么不能调用非静态成员

• 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方法就已经存在了，此时调用在内存中还不存在的非静态成员，属于非法操作。

静态方法和实例方法有何不同？

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 。

因此，一般建议使用 类名.方法名 的方式来调用静态方法。

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。

重载和重写有什么区别？

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。

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。

1. 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。
2. 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。
3. 构造方法无法被重写

总结

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

什么是可变长参数？

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。就比如下面这个方法就可以接受 0 个或者多个参数。

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。

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。