Java基础

从0开始学Java的小伙伴这张图必须收藏！Java基础知识都在图里了。

Java基础

面向对象的特征

封装

客观事物进行抽象，有选择性的隐藏信息

private、定义类与方法

继承

单继承，可实现多个接口。继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象具有父类的非private属性和方法。

多态

三个条件：继承，重写、父类引用指向子类的对象(Animal animal = new Cat();//向上转型)

子类继承父类，重写父类的方法，当子类对象调用重写的方法时，调用的是子类的方法，而不是父类的方法，当想要调用父类中被重写的方法时，则需使用关键字super。

面向对象(设计模式)的6大原则

单一职责Single-Resposibility

提高内聚性；如果一个类承担的职责过多，那么这些职责就会相互依赖，一个职责的变化可能会影响另一个职责的履行

开放封闭Open-Closed

用抽象构建框架，用实现扩展细节

围绕变化展开，变化来临时，如果不必改动软件实体裁的源代码，就能扩充它的行为；创建抽象类或接口

里氏替换Liskov-Substituion

子类型必须能够替换掉它们的基类型；使得使用基类型模块无需修改就可扩充

子类必须实现父类的抽象方法，但不得重写（覆盖）父类的非抽象（已实现）方法。

子类中可以增加自己特有的方法。

当子类覆盖或实现父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。

当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

依赖倒置Dependecy-Inversion

抽象不应依赖于细节，细节应该依赖于抽象

高层模块不应该依赖底层模块，二者都应该依赖抽象。

依赖倒置的中心思想是面向接口编程。

依赖倒置原则是基于这样的设计理念：相对于细节的多变性，抽象的东西要稳定的多。以抽象为基础搭建的架构比以细节为基础搭建的架构要稳定的多。

使用接口或抽象类的目的是指定好规范，而不涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给他们的实现类来完成。

接口隔离Interface-Segregation

不要在一个接口里面放很多的方法，这样会显得这个类很臃肿。接口应该尽量细化，一个接口对应一个功能模块，同时接口里面的方法应该尽可能的少，使接口更加灵活轻便

良性依赖

"不会在实际中造成危害的依赖关系，都是良性依赖。"通过分析不难发现，本原则的核心思想是"务实"，很好地揭示了极限编程(Extreme Programming)中"简单设计"各"重构"的理论基础。本原则可以帮助我们抵御"面向对象设计五大原则"以及设计模式的诱惑，以免陷入过度设计(Over-engineering)的尴尬境地，带来不必要的复杂性。

迪米特法则

在类的划分上，应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱，就越有利于实现可复用的目标。

在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限。

在类的设计上，优先考虑将一个类设置成不变类。

在对其他类的引用上，将引用其他对象的次数降到最低

不暴露类的属性成员，而应该提供相应的访问器（set 和 get 方法）

谨慎使用序列化（Serializable）功能。

容器

ArrayList

随机访问效率高；插入，删除效率较低

实现了AbstractList(数组操作的实现),Cloneable(可克隆),RandomAccess(随机访问),Serializable(以流的形式通过ObjectInputStream/ObjectOutputStream来写/读)

默认容量是10

在预先能够确认元素数量的情况下，才使用ArrayList,否则不建议使用

线程不安全

LinkedList

实现了Deque接口(double ended queue(双端队列))大多数Deque接口的实现都不会限制元素的数量，但是这个队列既支持有容量限制的实现，也支持没有容量限制的实现，比如LinkedList就是有容量限制的实现,其最大的容量为Integer.MAX_VALUE

双向链表，有指向前一个元素的指针，有指向后一个元素的指针

线程不安全

Vector

CopyOnWriteArrayList

比较： ArrayList查询性能优于LinkedList LinkedList新增，删除性能优于ArrayList 最佳回答：ArrayList和LinkedList有什么区别？ 1.ArrayList查询快，写数据慢；LinkedList查询慢，写数据快。面试官只能算你勉强合格。 2.ArrayList查询快是因为底层是由数组实现，通过下标定位数据快。写数据慢是因为复制数组耗时。LinkedList底层是双向链表，查询数据依次遍历慢。写数据只需修改指针引用。 3.ArrayList和LinkedList都不是线程安全的，小并发量的情况下可以使用Vector，若并发量很多，且读多写少可以考虑使用CopyOnWriteArrayList。因为CopyOnWriteArrayList底层使用ReentrantLock锁，比使用synchronized关键字的Vector能更好的处理锁竞争的问题。

HashSet

HashSet不是key value结构，仅仅是存储不重复的元素，相当于简化版的HashMap，只是包含HashMap中的key而已

非线程安全的

HashTable

HashMap

什么时候使用： 是基于Map接口的实现，存储键值对时，它可以接收null的键值，是非同步的，HashMap存储着Entry(hash, key, value, next)对象。

equals()和hashCode()的都有什么作用？ 通过对key的hashCode()进行hashing，并计算下标( n-1 & hash)，从而获得buckets的位置。如果产生碰撞，则利用key.equals()方法去链表或树中去查找对应的节点

你知道hash的实现吗？为什么要这样实现？ 在Java 1.8的实现中，是通过hashCode()的高16位异或低16位实现的：(h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16)，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做可以在bucket的n比较小的时候，也能保证考虑到高低bit都参与到hash的计算中，同时不会有太大的开销。

如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量，怎么办？ 如果超过了负载因子(默认0.75)，则会重新resize一个原来长度两倍的HashMap，并且重新调用hash方法。

非线程安全的

HashMap和Hashtable的底层实现都是数组+链表结构实现的，这点上完全一致 1. 添加、删除、获取元素时都是先计算hash，根据hash和table.length计算index也就是table数组的下标，然后进行相应操作 2. 两者最主要的区别在于Hashtable是线程安全，而HashMap则非线程安全；Hashtable的实现方法里面都添加了synchronized关键字来确保线程同步，因此相对而言HashMap性能会高一些，我们平时使用时若无特殊需求建议使用HashMap，在多线程环境下若使用HashMap需要使用Collections.synchronizedMap()方法来获取一个线程安全的集合 3. HashMap可以使用null作为key，而Hashtable则不允许null作为key 虽说HashMap支持null值作为key，不过建议还是尽量避免这样使用，因为一旦不小心使用了，若因此引发一些问题，排查起来很是费事：HashMap以null作为key时，总是存储在table数组的第一个节点上 4. HashMap是对Map接口的实现，HashTable实现了Map接口和Dictionary抽象类 5. HashMap的初始容量为16，Hashtable初始容量为11，两者的填充因子默认都是0.75 HashMap扩容时是当前容量翻倍即:capacity*2，Hashtable扩容时是容量翻倍+1即:capacity*2+1 6. 两者计算hash的方法不同 Hashtable计算hash是直接使用key的hashcode对table数组的长度直接进行取模 HashMap计算hash对key的hashcode进行了二次hash，以获得更好的散列值，然后对table数组长度取摸 7. HashMap和Hashtable的底层实现都是数组+链表结构实现

TreeMap

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序。 默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator 遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。

与 HashMap 不同， TreeMap 的底层就是一颗红黑树，它的 containsKey , get , put and remove 方法的时间复杂度是 log(n) ，并且它是按照 key 的自然顺序（或者指定排序）排列，与 LinkedHashMap 不同， LinkedHashMap 保证了元素是按照插入的顺序排列。

LinkedHashMap

LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的。也可以在构造时带参数，按照应用次数排序。 在遍历的时候会比HashMap慢，不过有种情况例外：当HashMap容量很大，实际数据较少时，遍历起来可能会比LinkedHashMap慢。因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关，和容量无关，而HashMap的遍历速度和他的容量有关。

LinkedHashMap 拥有 HashMap 的所有特性，它比 HashMap 多维护了一个双向链表，因此可以按照插入的顺序从头部或者从尾部迭代，是有序的，不过因为比 HashMap 多维护了一个双向链表，它的内存相比而言要比 HashMap 大，并且性能会差一些，但是如果需要考虑到元素插入的顺序的话， LinkedHashMap 不失为一种好的选择

1、一般情况下，我们用的最多的是HashMap。HashMap里面存入的键值对在取出的时候是随机的，它根据键的HashCode值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度。在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。 2、TreeMap取出来的是排序后的键值对。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。 3、LinkedHashMap 是HashMap的一个子类，如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现,它还可以按读取顺序来排列，像连接池中可以应用。

BitSet位图

适用场景：整数，无重复；

常见的应用是那些需要对海量数据进行一些统计工作的时候，比如日志分析、用户数统计等等 如统计40亿个数据中没有出现的数据，将40亿个不同数据进行排序等。

反射

泛型

栈&堆

值类型被创建在栈上，引用类型被创建在堆上

栈是为执行线程留出的内存空间；堆（heap）是为动态分配预留的内存空间

每一个线程都有一个栈，但是每一个应用程序通常都只有一个堆（尽管为不同类型分配内存使用多个堆的情况也是有的）。

相比堆而言在栈上分配内存要快的多；堆的大小 可以高达 4G，栈的大小 一般是 1M ~10M 不等

当用栈过多时可导致栈溢出（无穷次（大量的）的递归调用，或者大量的内存分配）。堆是由程序员通过 调用系统库函数来管理内存，所以管理不力 就会出现常说的内存泄漏

堆是向高地址扩展 也就是常说的向上生长。是不连续的内存区域。 栈是向低地址扩展 也就是常说的向下生长。 是连续的内存区域。

在栈上创建变量的时候会扩展，并且会自动回收;在堆上的变量必须要手动释放，不存在作用域的问题。

栈的内存速率较快

线程基础

在java中要想实现多线程，有两种手段，一种是继续Thread类，另外一种是实现Runable接口.(其实准确来讲，应该有三种，还有一种是实现Callable接口，并与Future、线程池结合使用)

IO流

IO流主要分为两大类，字节流和字符流。字节流可以处理任何类型的数据，如图片，视频等，字符流只能处理字符类型的数据。

IO流的本质是数据传输，并且流是单向的。

对象的初始化过程

静态初始化->父类初始化->子类初始化

形参和实参

出现在函数定义中的参数，就叫形参 出现在函数调用中的参数，就叫实参

形参变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。

实参可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参

在一般传值调用的机制中只能把实参传送给形参，而不能把形参的值反向地传送给实参。因此在函数调用过程中，形参值发生改变，而实参中的值不会变化。而在引用调用的机制当中是将实参引用的地址传递给了形参，所以任何发生在形参上的改变实际上也发生在实参变量上。

引用类型

强引用

默认类型

GC Roots可达性分析：可达，仍被引用不回收；不可达，回收

所有程序的场景，基本对象，自定义对象等。

String str = "xxx";

软引用

比强引用稍弱

内存足，不会被回收；内存不足，才回收

一般用在对内存非常敏感的资源上，用作缓存的场景比较多：网页缓存、图片缓存等

SoftReference<String> softReference = new SoftReference<String>(new String("xxx")); System.out.println(softReference.get());

弱引用

比软引用生命周期更短，只能存活到下一次垃圾收集之前

生命周期很短的对象，例如ThreadLocal中的Key

WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<String>(new String("Misout的博客")); System.gc(); if(weakReference.get() == null) { System.out.println("weakReference已经被GC回收"); } // 结果 weakReference已经被GC回收

虚引用

随时会被回收， 创建了可能很快就会被回收

必须和引用队列关联使用

业界暂无使用场景， 可能被JVM团队内部用来跟踪JVM的垃圾回收活动

PhantomReference<String> phantomReference = new PhantomReference<String>(new String("Misout的博客"), new ReferenceQueue<String>()); System.out.println(phantomReference.get()); //结果总是Null

作用：为了更好的管理对象的内存，更好的进行垃圾回收