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Java之基石底蕴

这是一篇关于Java之基石底蕴的思维导图，主要内容包括：Java语言概述，Java开发环境搭建，Java基本语法，面向对象编程，异常处理，集合框架，输入输出（I/O），核心类库，多线程编程，反射，Java新特性（可选）。

编辑于2025-11-05 14:39:04

java基础
Java新特性
Java基本语法

过眼烟云

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蒋龙

Java之基石底蕴

Java语言概述

Java的历史

由Sun Microsystems公司于1995年发布

设计目标：一次编写，到处运行

Java的特点

面向对象

平台无关性

简单性

分布式

健壮性

安全性

多线程

性能

Java开发环境搭建

JDK安装

下载JDK

安装JDK

配置环境变量

JAVA_HOME

PATH

CLASSPATH

mavem安装

1. **下载Maven**：访问官网下载对应系统的Maven压缩包（如.zip或.tar.gz）。

2. **解压文件**：将压缩包解压到指定目录（如`C:\apachemaven`或`/opt/maven`）。

3. **配置环境变量**：设置`MAVEN_HOME`指向解压目录，并将`bin`路径加入`PATH`。

4. **验证安装**：命令行运行`mvnv`，确认显示版本信息即安装成功。

5. **配置本地仓库**：修改`conf/settings.xml`，指定本地仓库路径（如`D:\mavenrepo`）。

6. **配置镜像源**：在`settings.xml`中添加阿里云等镜像源，加速依赖下载。

开发工具

IDEs（集成开发环境）

Eclipse

IntelliJ IDEA

NetBeans

编辑器

Notepad++

Sublime Text

Visual Studio Code

Java基本语法

数据类型

基本数据类型

整数类型

byte

short

int

long

浮点类型

float

double

字符类型

char

布尔类型

boolean

引用数据类型

类

接口

数组

变量

变量声明

变量初始化

变量作用域

定义

变量的作用域是指程序中可以访问该变量的区域

类作用域

类变量（静态变量）

用static修饰

在类的所有实例中共享

可以在类内部或外部通过类名访问

实例变量

不用static修饰

每个对象都有自己的实例变量副本

可以在类内部通过this访问

方法作用域

局部变量

在方法内部定义

只在方法内部可见

方法执行完毕后局部变量消失

块作用域

在代码块内定义

如for循环、if语句等

只在该代码块内可见

作用域规则

内层作用域可以访问外层作用域的变量

外层作用域不能访问内层作用域的变量

作用域限制

变量遮蔽

内层作用域的变量名与外层作用域相同，会遮蔽外层变量

生命周期

变量的生命周期由其作用域决定

类变量生命周期最长，直到程序结束

实例变量生命周期与对象相同

局部变量生命周期与方法或代码块的执行时间相同

作用域最佳实践

尽量减少变量的作用域范围

使代码更清晰，减少错误

避免不必要的全局变量

以减少潜在的命名冲突和依赖问题

运算符

算术运算符

关系运算符

逻辑运算符

位运算符

赋值运算符

条件运算符

控制流程语句

条件语句

switch

循环语句

for

while

do-while

跳转语句

break

continue

return

面向对象编程

类与对象

类的定义

对象的创建

对象的使用

继承

继承的概念

super关键字

方法重写

final关键字

封装

private、protected、public访问修饰符

构造方法

getter和setter方法

多态

方法重载

抽象类和接口

引用类型转换

抽象类和接口

抽象类的定义和使用

接口的定义和实现

异常处理

异常的概念

异常类的层次结构

捕获异常

try-catch语句

抛出异常

throw关键字

throws关键字

异常类型

1. RuntimeException：未检查异常，如空指针，运行时报错

2. IOException：输入输出操作失败时抛出，如文件未找到

3. ClassNotFoundException：类加载失败，如类路径错误

4. NullPointerException：访问空对象成员或调用其方法时触发

5. ArrayIndexOutOfBoundsException：数组越界访问时抛出

6. SQLException：数据库操作异常，如连接失败或SQL错误

7. ClassNotFoundException：JVM找不到指定类定义时抛出

8. IllegalArgumentException：方法参数不合法时触发

9. ArithmeticException：算术运算错误，如除数为零时抛出

自定义异常

集合框架

集合框架概述

Collection接口

Map接口

List接口及其实现

ArrayList

LinkedList

Set接口及其实现

HashSet

TreeSet

Map接口及其实现

HashMap

TreeMap

迭代器

Iterator接口

ListIterator接口

输入输出（I/O）

字节流

InputStream

OutputStream

字符流

Reader

Writer

文件操作

File类

RandomAccessFile类

序列化

Serializable接口

ObjectInputStream

ObjectOutputStream

核心类库

java.lang

Object

getClass

toString

equals

hashCode

wait

notify

notifyAll

clone

Class

forName

newInstance

Math

abs

max

min

pow

sqrt

random

String

length

charAt

indexOf

substring

toUpperCase

toLowerCase

trim

System

out

println

printf

err

println

exit

currentTimeMillis

arraycopy

java.util

Collections

sort

binarySearch

max

min

reverse

fill

copy

Arrays

asList

sort

binarySearch

equals

fill

copyOf

Date

after

before

compareTo

equals

hashCode

Calendar

getInstance

add

set

get

getTime

setTime

HashMap

put

get

remove

size

isEmpty

ArrayList

add

get

remove

size

isEmpty

java.io

InputStream

read

OutputStream

write

flush

Reader

read

Writer

write

flush

File

exists

createNewFile

delete

mkdir

list

renameTo

FileInputStream

FileInputStream(File file

FileInputStream(String name

FileOutputStream

FileOutputStream(File file

FileOutputStream(String name

FileReader

FileReader(File file

FileReader(String fileName

FileWriter

FileWriter(File file

FileWriter(String fileName

java.net

URL

openStream

openConnection

URLConnection

connect

getInputStream

getOutputStream

Socket

connect

getInputStream

getOutputStream

ServerSocket

bind

java.text

DateFormat

getInstance

parse

format

SimpleDateFormat

SimpleDateFormat(String pattern

NumberFormat

getInstance

getNumberInstance

getPercentInstance

getCurrencyInstance

ChoiceFormat

ChoiceFormat(String pattern

MessageFormat

MessageFormat(String pattern

java.util.concurrent

Executors

newFixedThreadPool

newSingleThreadExecutor

newCachedThreadPool

newScheduledThreadPool

Callable

call

Future

get

cancel

CountDownLatch

await

countDown

CyclicBarrier

await

Semaphore

acquire

release

ConcurrentHashMap

put

get

remove

CopyOnWriteArrayList

add

get

remove

CopyOnWriteArraySet

add

contains

remove

java.util.logging

Logger

getLogManager

addHandler

setLevel

Handler

publish

flush

Level

ALL

FINEST

FINER

FINE

CONFIG

INFO

WARNING

SEVERE

OFF

Formatter

format

ConsoleHandler

FileHandler

FileHandler(String pattern

SimpleFormatter

XMLFormatter

多线程编程

线程的创建和运行

实现Runnable接口

实现Runnable接口，将实例传给Thread构造方法后启动

使用Lambda表达式简化Runnable接口实现，代码更简洁

继承Thread类

继承Thread类并重写run方法，调用start启动线程

1. 线程启动后由JVM调度，run方法自动执行且仅一次 2. 不可重复调用start，否则抛出IllegalThreadStateException

线程同步

synchronized关键字

Lock接口

线程通信

wait()、notify()、notifyAll()方法

线程池

Executor框架

ThreadPoolExecutor类

1. 核心参数灵活配置：支持自定义核心线程数、最大线程数及任务队列类型

2. 动态资源管理：通过存活时间控制非核心线程回收，优化空闲资源占用

3. 拒绝策略保障稳定性：提供AbortPolicy等四种策略，防止任务堆积导致系统崩溃

4. 任务执行流程清晰：优先创建核心线程→队列缓冲→扩展线程池，确保高效任务处理

反射

Java之基石底蕴

反射

定义

运行时动态获取类信息

修改类的行为

Class类

获取Class对象

类名.class

对象.getClass()

Class.forName()

Class对象的作用

获取类信息

创建类实例

访问字段、方法、构造器

获取类信息

获取类名

getName()

获取字段信息

getFields()

getDeclaredFields()

获取方法信息

getMethods()

getDeclaredMethods()

获取构造器信息

getConstructors()

getDeclaredConstructors()

创建类实例

使用无参构造器

newInstance()

使用有参构造器

getConstructor()

Constructor.newInstance()

访问字段

获取字段值

get()

设置字段值

set()

调用方法

无参方法调用

invoke()

有参方法调用

invoke()

访问构造器

创建实例

newInstance()

反射的限制

访问权限限制

private字段和方法无法直接访问

性能开销

反射操作比直接代码慢

反射的应用场景

动态代理

框架开发

插件架构

反射的安全性考虑

安全策略

代码签名

类加载器安全

自定义类加载器

反射的优缺点

优点

灵活性高

代码解耦

缺点

性能问题

安全风险

Java新特性（可选）

Java 8新特性

Lambda表达式

Stream API

新时间日期API

Java 9及以后版本特性

模块系统

JShell

其他改进和新增特性