Java入門級概述

🍅 Java學習路線：搬磚工逆襲Java架構師

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一、語言的五大特性

1、萬物皆物件

2、程式就是多個物件彼此呼叫方法的程序

3、從記憶體角度而言，每個物件都是由其它更基礎的物件組成的

4、每一個物件都有型別，都可以進行實體化

5、同一型別的物件可以接收相同的訊息

面向物件編程的最大挑戰就是如何在問題空間的元素和解決方案空間的物件之間建立一對一的關聯，

二、類

類的創建者負責在創建新的類時，只暴露必要的介面給客戶程式員，同時隱藏其它所有不必要的資訊，

為什么這么做呢？

1、因為如果這些資訊對于客戶程式員而言是不可見的，那么類的創建者就可以任意修改隱藏資訊，而無需擔心對其它任何人造成影響，隱藏的代碼通常代表著一個物件內部脆弱的部分，如果輕易暴露給粗心或經驗不足的客戶程式員，就可能在頃刻之間被破壞殆盡，所以，隱藏代碼的具體實作可以有效減少程式bug，

2、讓類別庫的設計者在改變類的內部作業機制時，不用擔心影響到使用該類的客戶程式員，

Java提供了三個顯示關鍵字來控制訪問權限

三、物件間的四種關系

1、依賴

依賴關系表示一個類依賴于另一個類的定義，例如，一個人(Person)可以買車(car)和房子(House)，Person類依賴于Car類和House類的定義，因為Person類參考了Car和House，與關聯不同的是，Person類里并沒有Car和House型別的屬性，Car和House的實體是以參量的方式傳入到buy()方法中去的，一般而言，依賴關系在Java語言中體現為局域變數、方法的形參，或者對靜態方法的呼叫，

2、關聯

關聯(Association）關系是類與類之間的聯接，它使一個類知道另一個類的屬性和方法，關聯可以是雙向的，也可以是單向的，在Java語言中，關聯關系一般使用成員變數來實作，

3、聚合

聚合(Aggregation) 關系是關聯關系的一種，是強的關聯關系，聚合是整體和個體之間的關系，例如，汽車類與引擎類、輪胎類，以及其它的零件類之間的關系便整體和個體的關系，與關聯關系一樣，聚合關系也是通過實體變數實作的，但是關聯關系所涉及的兩個類是處在同一層次上的，而在聚合關系中，兩個類是處在不平等層次上的，一個代表整體，另一個代表部分，

4、組合

組合(Composition) 關系是關聯關系的一種，是比聚合關系強的關系，它要求普通的聚合關系中代表整體的物件負責代表部分物件的生命周期，組合關系是不能共享的，代表整體的物件需要負責保持部分物件和存活，在一些情況下將負責代表部分的物件湮滅掉，代表整體的物件可以將代表部分的物件傳遞給另一個物件，由后者負責此物件的生命周期，換言之，代表部分的物件在每一個時刻只能與一個物件發生組合關系，由后者排他地負責生命周期，部分和整體的生命周期一樣，

三、封裝、繼承、多型

1、封裝

封裝就是把物件的屬性和行為結合為一個獨立的整體，并盡可能多的隱藏物件的內部實作細節，

2、繼承

物件用來封裝資料和功能，但我們要創建一個新類，然而它又與已存在的類具有部分相同的屬性或功能，此時，為了代碼復用原則，可以使用繼承來實作，

繼承通過基類和子類的概念來表達，基類的所有特征和行為都可以與子類共享，也就是說，你可以通過基類呈現核心思想，從基類繼承的子類則為核心思想提供不同的實作方式，

有時基類和子類的方法都是一樣的，這時你就可以直接用子類的物件代替基類的物件，這種純替代關系通常叫做替換原則，

有時，子類會添加一些新的方法，此時就是不完美替換，

3、多型

通過將子類物件參考賦給父類物件參考來實作動態方法呼叫，

List<String> list = new ArrayList<String>();

四、單根層次結構

Java就是一個很明顯的單根層次結構的語言，所有的類都繼承自Object類，

單根層次結構有利于實作垃圾回收期，這也是Java對比C++的一個重要改進，

例外也是一樣的，例外的根類是Throwable，Throwable的直接子類是Exception和Error，

五、集合

通常情況下解決一個問題可能需要多個物件，也無法確切的知道要申請多大的記憶體空間，這時我們可以建一個新的物件，囊括你所需要的一切，這個新物件就稱為集合，

Java中最重要的集合有list、map、set、queue、tree、stack等，

常用集合的分類：

Collection 介面的介面 物件的集合（單列集合）
├——-List 介面：元素按進入先后有序保存，可重復
│—————-├ LinkedList 介面實作類， 鏈表， 插入洗掉， 沒有同步， 執行緒不安全
│—————-├ ArrayList 介面實作類， 陣列， 隨機訪問， 沒有同步， 執行緒不安全
│—————-└ Vector 介面實作類 陣列， 同步， 執行緒安全
│ ———————-└ Stack 是Vector類的實作類
└——-Set 介面： 僅接收一次，不可重復，并做內部排序
├—————-└HashSet 使用hash表（陣列）存盤元素
│————————└ LinkedHashSet 鏈表維護元素的插入次序
└ —————-TreeSet 底層實作為二叉樹，元素排好序

Map 介面 鍵值對的集合 （雙列集合）
├———Hashtable 介面實作類， 同步， 執行緒安全
├———HashMap 介面實作類 ，沒有同步， 執行緒不安全-
│—————–├ LinkedHashMap 雙向鏈表和哈希表實作
│—————–└ WeakHashMap
├ ——–TreeMap 紅黑樹對所有的key進行排序
└———IdentifyHashMap

Java集合基礎知識總結（絕對經典）

六、泛型

在Java5之前，JAVA語言的集合所支持的通用型別是Object，因為單根結構決定了所有物件都屬于Object型別，所以一個持有Object的集合就可以持有任何物件，這就使得集合十分易于復用，

其實并不能保存原始資料型別，不過自動裝箱機制在一定程度上解決了這個問題，

當集合中持有Object型別時，要添加一個物件到集合中，該物件會向上轉型為Object，從而失去了原本的型別，當你需要將其取出時，會獲得一個Object型別的物件參考，這就不是當初的型別了，需要進行向下轉型，但除非明確知道物件的具體型別，否則向下轉型是不安全的，轉型失敗會拋出例外，

這個問題的解決方式是“引數化型別”，一個被引數化的型別是一種特殊的類，可以讓編譯器自動適配特定的型別，引數化型別也叫泛型，通過尖括號中間加上類名來定義泛型，比如List<String>，

【Java知識點詳解 4】Java泛型詳解

七、物件的創建和宣告周期

物件的創建需要消耗一些資源，尤其是記憶體資源，

當我們不再需要一個物件時，就要及時清理它，這樣占用的資源才能被釋放并重復使用，

如果要最大化運行時效率，可以通過堆疊區（區域變數）來保存物件，或者將物件保存在靜態區里，這樣在撰寫程式時就可以明確的知道物件的記憶體分配和生命周期，這種做法會優先考慮分配和釋放記憶體的速度，但是代價就是犧牲了靈活性，因為你必須在撰寫代碼時就明確物件的數量、生命周期以及型別，但是這種寫法的限制性很大，

還有一種方案是在記憶體池中動態創建物件，這個記憶體池也就堆，如果使用這個方案，直到運行時你才能知道需要多少物件，以及它們的生命周期和確切的型別是什么，如果需要創建一個新物件，可以直接通過堆來創建，因為堆是在運行時動態管理記憶體的，所以堆分配記憶體所花費的時間通常會比堆疊多一些，堆疊通常利用匯編指令向下或向上移動堆疊指標來管理記憶體，而堆何時分配記憶體則取決于記憶體機制的實作方式，

Java只允許動態分配記憶體，每當要創建一個物件時，都需要使用new來創建一個物件的動態實體，

如果在堆疊中創建物件，編譯器會判斷物件存在時間以及負責自動銷毀該物件，

如果在堆中創建物件，編譯器就無法得知物件的生命周期，

Java支持垃圾回識訓制，它會自動找到沒用的物件將其銷毀，

八、例外處理

例外處理是將編程語言和錯誤處理機制直接系結在一起，例外從錯誤發生處拋出，根據錯誤型別，可以對其進行捕獲，由于例外的存在，降低了撰寫代碼的成本，不用經常反復檢查各種錯誤，

如果拋出例外，就確保了它會被有效的處理，這也增強了程式的健壯性，

Java的例外處理機制在眾多編程語言中幾乎可以說是鶴立雞群的，例外時Java唯一允許的報錯方式，如果你的代碼沒有正確的處理例外，就會得到一條編譯時的報錯訊息，

??詳解Java例外??代碼報錯怎么辦，try catch蓋住不就好了？

九、資料保存在哪里

1、暫存器

暫存器是速度最快的資料存盤方式，資料直接保存在中央處理器，然而暫存器的數量是有限的，所以只能按需分配，

JVM中有4種常見的暫存器：

1. pc程式暫存器
2. optop運算元堆疊頂指標
3. frame當前執行環境指標
4. vars指向當前執行環境中第一個區域變數的指標

所有暫存器都為32位，

pc用于記錄程式的執行，optop,frame和vars用于記錄指向Java堆疊區的指標，

2、堆疊

資料存盤在隨機存取存盤器里，處理器可以通過堆疊指標直接操作該資料，具體來說，堆疊指標向下移動將申請一塊新的記憶體，向上移動則會釋放這塊記憶體，這是一種及其迅速和高效的記憶體分配方式，其效率僅次于暫存器，只不過Java系統在創建應用程式時就必須明確堆疊上所有物件的生命周期，這種限制約束了程式的靈活性，因此雖然有一些資料會保存在堆疊上，物件本身卻并非如此，

3、堆

堆是一個通用的記憶體池，用于存放所有Java物件，new出來的物件都存放在堆中，堆記憶體的分配和清理要比堆疊存盤話費更多的時間，

4、常量存盤

常量通常會直接寫在程式代碼中，不可變，

5、非RAM存盤

不保存在應用程式里的資料，最典型的例子就是序列化物件，它指的是轉換為位元組流并可以發送到其它機器的物件，另一個例子則是持久化物件，它指的是保存在磁盤上的物件，也支持使用資料庫存盤物件資訊，

大多數微處理芯片有額外的快取記憶體，只不過快取內容使用的是傳統的記憶體管理方式，而非暫存器，

一個例子是字串常量池，所有字串和字串常量都會被自動放置到這個特殊的存盤空間中，

特殊情況 -> 原始型別

原始型別是直接創建一個“自動變數”，不是參考，該變數直接在堆疊上保存它的值，運行效率更高，

十、Java中的一些常見概念

1、陣列

Java的陣列一定會被初始化，并且無法訪問陣列邊界之外的元素，這種邊界檢查的代價是需要消耗少許記憶體，以及運行時需要少量時間來驗證索引的正確性，當創建一個放置物件的陣列時，實際上陣列里包含的是參考，這些參考都有一個特殊的值null，Java會認為null的參考沒有指向任何物件，所以當你操作參考之前，需要確保將其指向了某個物件，如果你試圖操作一個值為null的參考，系統會回傳一個運行時錯誤，

2、移位運算子

移位運算子也操縱二進制位，它們只能用來處理基本型別里的整數型別，左移位運算子（<<）會將運算子左側的運算元向左移動，移動的位數在運算子右側指定（低位補0），“有符號”的右移位運算子（>>）則按照運算子右側指定的位數將運算子左側的運算元向右移動，“有符號”的右移位運算子使用了“符號擴展”：如果符號為正，則在高位插入0，否則在高位插入1，

3、按位運算子

按位運算子用來操作整數基本資料型別中的單個二進制位（bit），按位運算子會對兩個引數中對應的二進制位執行布爾代數運算，并生成一個結果，

4、三元運算子

相當于ifelse，

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