1. JAVA总结系列——基础

发布于 2022年 04月 11日 08:02

1. 面向对象和面向过程

  1. 面向对象易维护,易复用,易扩展,具有封装、继承、多态的特性,可以设计出低耦合的系统。但是面向对象性能不如面向过程。面向对象需要实例化大量的对象,开销比较大,所以当以性能为考量因素的时候,比如单片机,嵌入式开发,linux、unix等一般采用面向过程开发。

2. JAVA程序的运行步骤

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 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,其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。

3. Java 和 C++的区别?

  • 都是面向对象的语言,都支持封装、继承和多态
  • 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 有自动内存管理机制,不需要程序员手动释放无用内存
  • 在 C 语言中,字符串或字符数组最后都会有一个额外的字符‘\0’来表示结束。但是,Java 语言中没有结束符这一概念。

4. String, StringBulider和StringBuffer的区别

1. 运行速度方面

String为字符串常量,而StringBuilder和StringBuffer均为字符串变量,即String对象一旦创建之后该对象是不可更改的,但后两者的对象是变量,是可以更改的。Java中对String对象进行的操作实际上是一个不断创建新的对象并且将旧的对象回收的一个过程,所以执行速度很慢。而StringBuilder和StringBuffer的对象是变量,对变量进行操作就是直接对该对象进行更改,而不进行创建和回收的操作,所以速度要比String快很多。

2. 线程安全方面

如果一个StringBuffer对象在字符串缓冲区被多个线程使用时,StringBuffer中很多方法可以带有synchronized关键字,所以可以保证线程是安全的,但StringBuilder的方法则没有该关键字,所以不能保证线程安全,有可能会出现一些错误的操作。所以如果要进行的操作是多线程的,那么就要使用StringBuffer,但是在单线程的情况下,还是建议使用速度比较快的StringBuilder。

3. 使用场景

  • String:适用于少量的字符串操作的情况
  • StringBuilder:适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况
  • StringBuffer:适用多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

5. 非静态的方法可以调用静态的方法,但是静态的方法不可以调用非静态的方法

类的静态成员(变量和方法)属于类本身,在类加载的时候就会分配内存,可以通过类名直接去访问;非静态成员(变量和方法)属于类的对象,所以只有在类的对象产生(创建类的实例)时才会分配内存,然后通过类的对象(实例)去访问。

在一个类的静态成员中去访问其非静态成员之所以会出错是因为在类的非静态成员不存在的时候类的静态成员就已经存在了,访问一个内存中不存在的东西当然会出错。

6. 接口和抽象类的区别是什么?

  • 接口的方法默认是 public,所有方法在接口中不能有实现(Java 8 - 开始接口方法可以有默认实现),而抽象类可以有非抽象的方法。
  • 接口中除了 static、final 变量,不能有其他变量,而抽象类中则不一定。
  • 一个类可以实现多个接口,但只能实现一个抽象类。接口自己本身可以通过 extends 关键字扩展多个接口。
  • 接口方法默认修饰符是 public,抽象方法可以有 public、protected 和 default 这些修饰符(抽象方法就是为了被重写所以不能使用 private 关键字修饰!)。
  • 从设计层面来说,抽象是对类的抽象,是一种模板设计,而接口是对行为的抽象,是一种行为的规范-

7. 为什么要有 hashCode

我们先以“HashSet 如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode: 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,同时也会与该位置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。

通过我们可以看出:hashCode() 的作用就是获取哈希码,也称为散列码;它实际上是返回一个 int 整数。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()在散列表中才有用,在其它情况下没用。在散列表中 hashCode() 的作用是获取对象的散列码,进而确定该对象在散列表中的位置。

8. hashCode()与 equals()的相关规定

  • 如果两个对象相等,则 hashcode 一定也是相同的
  • 两个对象相等,对两个对象分别调用 equals 方法都返回 true
  • 两个对象有相同的 hashcode 值,它们也不一定是相等的
  • 因此,equals 方法被覆盖过,则 hashCode 方法也必须被覆盖
  • hashCode() 的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写 hashCode(),则该 class 的两个对象无论如何都不会相等(即使这两个对象指向相同的数据)

9. 关于 final 关键字的一些总结

final 关键字主要用在三个地方:变量、方法、类。

  • 对于一个 final 变量,如果是基本数据类型的变量,则其数值一旦在初始化之后便不能更改;如果是引用类型的变量,则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。
  • 当用 final 修饰一个类时,表明这个类不能被继承。final 类中的所有成员方法都会被隐式地指定为 final 方法。
  • 使用 final 方法的原因有两个。第一个原因是把方法锁定,以防任何继承类修改它的含义;第二个原因是效率。在早期的 Java 实现版本中,会将 final 方法转为内嵌调用。但是如果方法过于庞大,可能看不到内嵌调用带来的任何性能提升(现在的 Java 版本已经不需要使用 final 方法进行这些优化了)。类中所有的 private 方法都隐式地指定为 final。

10. :异常和错误的区别:异常能被程序本身处理,错误是无法处理

当 try 语句和 finally 语句中都有 return 语句时,在方法返回之前,finally 语句的内容将被执行,并且 finally 语句的返回值将会覆盖原始的返回值

11. Java 中 IO 流分为几种?

  • 按照流的流向分,可以分为输入流和输出流;
  • 按照操作单元划分,可以划分为字节流和字符流;
  • 按照流的角色划分为节点流和处理流。

按操作方式分类结构图

12. 既然有了字节流,为什么还要有字符流?

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?

回答:字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的,问题就出在这个过程还算是非常耗时,并且,如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。所以, I/O 流就干脆提供了一个直接操作字符的接口,方便我们平时对字符进行流操作。如果音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好,如果涉及到字符的话使用字符流比较好。

13. BIO,NIO,AIO 有什么区别?

  • BIO (Blocking I/O): 同步阻塞 I/O 模式,数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。在活动连接数不是特别高(小于单机 1000)的情况下,这种模型是比较不错的,可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单,也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗,可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是,当面对十万甚至百万级连接的时候,传统的 BIO 模型是无能为力的。因此,我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。
  • NIO (New I/O): NIO 是一种同步非阻塞的 I/O 模型,在 Java 1.4 中引入了 NIO 框架,对应 java.nio 包,提供了 Channel , Selector,Buffer 等抽象。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking,不单纯是 New。它支持面向缓冲的,基于通道的 I/O 操作方法。 NIO 提供了与传统 BIO 模型中的 Socket 和 ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样,比较简单,但是性能和可靠性都不好;非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序,可以使用同步阻塞 I/O 来提升开发速率和更好的维护性;对于高负载、高并发的(网络)应用,应使用 NIO 的非阻塞模式来开发
  • AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的 IO 模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的,也就是应用操作之后会直接返回,不会堵塞在那里,当后台处理完成,操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。AIO 是异步 IO 的缩写,虽然 NIO 在网络操作中,提供了非阻塞的方法,但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说,我们的业务线程是在 IO 操作准备好时,得到通知,接着就由这个线程自行进行 IO 操作,IO 操作本身是同步的。查阅网上相关资料,我发现就目前来说 AIO 的应用还不是很广泛,Netty 之前也尝试使用过 AIO,不过又放弃了。

14. 深拷贝 vs 浅拷贝

  • 浅拷贝:对基本数据类型进行值传递,对引用数据类型进行引用传递般的拷贝,此为浅拷贝。
  • 深拷贝:对基本数据类型进行值传递,对引用数据类型,创建一个新的对象,并复制其内容,此为深拷贝。

文中内容大部分摘自:snailclimb.gitee.io/javaguide

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