Java基础知识回顾之七 ----- 总结篇

短命女 2022-05-24 04:14 299阅读 0赞

## 前言 ##

在之前Java基础知识回顾中，我们回顾了基础数据类型、修饰符和String、三大特性、集合、多线程和IO。本篇文章则对之前学过的知识进行总结。除了简单的复习之外，还会增加一些相应的理解。

## 基础数据类型 ##

基本数据类型主要有:  
**byte、short、int、long、float、double、char、boolean**  
它们可以分为三类:  
1. 数值类型:**byte、short、int、long、float、double**  
2. 字符类型:**char**  
3. 布尔型:**boolean**

其中byte是8位，short是16位， int是32位以及 long是64的整数；而float 32位，double 64 位的浮点数。  
数值类型的级别从低到高分别为：  
**byte,char,short(这三个平级)——>int——>float——>long——>double**  
其中由低级别转到高级别，是属于**自动类型转换**，这点是由系统自动转换的。在进行计算的时候，如果级别小于int，最终的数据类型会自动转换为int，如果高于int，最终数据结果会取其中最高的一个。  
又高级别转到低级别是**强制类型转换**。**强制类型转换**需要注意**取值范围**和数据的**精确度**。

**char**是字符类型，可以储存任何字符。  
**boolean**是布尔类型，只有false或true。

基础数据类型更详细的说明:[http://www.panchengming.com/2018/03/18/pancm76/][http_www.panchengming.com_2018_03_18_pancm76]

一般我们在用基础数据类型的时候，也会用到包装类型。  
这里顺便说下包装类型，也来弥补之前的文章讲述不足。

**什么是包装类型?包装类型和基础数据类型的关系。**  
包装类就是基本类型数据转换为对象的一种类型。

每个基本类型在java.lang包中都有一个相应的包装类。  
**基础数据类型:**  
**boolean， char， byte，short，int， long， float，double**  
**分别对应的包装数据类型:**  
**Boolean，Character，Byte，Short，Integer，Long，Float，Double**

**包装类型有什么用**？

1.  利于实现基本类型之间的转换;  
    因为我们了解到基本数据类型之间的相互转换分为**自动类型转换**和**强制类型转换**，**自动类型转换**还好，但是**强制类型转换**容易出现问题。所以出现了包装类型，它可以很方便的帮助转换。  
    例如: String类型的转int类型可以通过 **Integer.parseInt()**转换成int，或使用**Integer.valueOf()**转换成Integer类型。
2.  便于函数传值;  
    为什么说方面函数传值呢？假如一个方法的入参是Object 类型， 但是你的入参是个int类型，是无法直接调用这个方法的，所以这时便可以将int类型的数据进行包装成Integer类型，在进行调用便可以了。其实除了这个示例，比较常见的是我们的pojo类型，一般会使用包装类型，这样的话在便可以使用null来进行判断。不止这些，在集合的List、Map和Set等等泛型中的类型是，用的是包装类型，例如: `Map<String,Integer> map=new HashMap<String,Integer>();`

**注意:在使用包装数据类型进行值比较的时候，用equals进行比较，不要用==。**例如:

Integer a=127;
        Integer b=127;
        Integer c=128;
        Integer d=128;
        System.out.println(a == b);
        System.out.println(a.equals(b));
        System.out.println(c == d);
        System.out.println(c.equals(d));

输出结果:

true
    true
    false
    true

## 修饰符 ##

Java修饰符主要分为两类:  
\- 访问修饰符  
\- 非访问修饰符

其中访问修饰符主要包括 private、default、protected、public。  
非访问修饰符主要包括 static、final、abstract、synchronized。

### 访问修饰符 ###

访问修饰符的访问权限:

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">修饰符</th> 
   <th align="center">当前类</th> 
   <th align="center">同一包内</th> 
   <th align="center">子类</th> 
   <th align="center">其它包</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">public</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">Y</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">protected</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">N</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">default</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">N</td> 
   <td align="center">N</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">private</td> 
   <td align="center">Y</td> 
   <td align="center">N</td> 
   <td align="center">N</td> 
   <td align="center">N</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 非访问修饰符 ###

**static**: 用来修饰类变量和类方法。  
**修饰变量**

> static在修饰类变量的时候，无论该类被实例化了多少次，它的静态变量只有一份拷贝。静态变量也被称为类变量。局部变量是不能被声明为static变量的。

**修饰方法**

> static在修饰类方法的时候，静态方法是不能使用类的非静态变量。静态方法可以直接通过类名调用，因此静态方法中是不能用**this**和**super**关键字的。

**final** :用来修饰类、方法和变量。

> final 修饰的类不能够被继承，修饰的方法不能被继承类重新定义，修饰的变量为常量，是不可修改的。

**abstract** ：用来创建抽象类和抽象方法。  
**修饰类**

> 会使这个类成为一个抽象类，这个类将不能生成对象实例，但可以做为对象变量声明的类型（见后面实例），也就是编译时类型。抽象类就相当于一类的半成品，需要子类继承并覆盖其中的抽象方法。

**修饰方法**

> 会使这个方法变成抽象方法，也就是只有声明而没有实现，需要子类继承实现。

**synchronized**: 修饰的方法同一时间只能被一个线程访问。

**transient**:被 transient 修饰的实例变量时，java 虚拟机(JVM)跳过该特定的变量。

**native**: 被native修饰的方法实际是由另一种语言进行实现的本地方法

修饰符更详细的说明:[http://www.panchengming.com/2018/03/24/pancm77/][http_www.panchengming.com_2018_03_24_pancm77]

## 三大特性 ##

### 封装 ###

> 封装可以被认为是一个保护屏障，防止该类的代码和数据被外部类定义的代码随机访问。要访问该类的代码和数据，必须通过严格的接口控制。

**使用封装的好处**

1.  良好的封装能够减少耦合。
2.  类内部的结构可以自由修改。
3.  可以对成员变量进行更精确的控制。
4.  隐藏信息，实现细节。

### 继承 ###

> 继承是java面向对象编程技术的一块基石，因为它允许创建分等级层次的类。  
> 继承就是子类继承父类的特征和行为，使得子类对象（实例）具有父类的实例域和方法，或子类从父类继承方法，使得子类具有父类相同的行为。

**优缺点**

> 虽然继承大大提升了代码的复用性，但是也提高了类之间的耦合性！

### 多态 ###

> 多态是指事物在运行过程中存在不同的状态。

**多态的优点**

1.  可替换性（substitutability）。多态对已存在代码具有可替换性。例如，多态对圆Circle类工作，对其他任何圆形几何体，如圆环，也同样工作。
2.  可扩充性（extensibility）。多态对代码具有可扩充性。增加新的子类不影响已存在类的多态性、继承性，以及其他特性的运行和操作。实际上新加子类更容易获得多态功能。例如，在实现了圆锥、半圆锥以及半球体的多态基础上，很容易增添球体类的多态性。
3.  接口性（interface-ability）。多态是超类通过方法签名，向子类提供了一个共同接口，由子类来完善或者覆盖它而实现的。
4.  灵活性（flexibility）。它在应用中体现了灵活多样的操作，提高了使用效率。
5.  简化性（simplicity）。多态简化对应用软件的代码编写和修改过程，尤其在处理大量对象的运算和操作时，这个特点尤为突出和重要。

三大特性更详细的说明:[http://www.panchengming.com/2018/03/24/pancm78/][http_www.panchengming.com_2018_03_24_pancm78]

## 集合 ##

### List ###

> List 接口是继承于 Collection接口并定义 一个允许重复项的有序集合。该接口不但能够对列表的一部分进行处理，还添加了面向位置的操作。

#### List的常用类 ####

*  ArrayList：内部是通过数组实现的，它允许对元素进行快随机访问。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。
 *  LinkedList: 则是链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
 *  Vector: 通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步。访问速度ArrayList慢。

推荐单线程使用ArrayList进行查询和遍历，LinkedList进行插入和删除。  
多线程使用Collections.synchronizedList方法对List上锁，效率比Vector高。

### Map ###

> **Map 接口并不是 Collection 接口的继承**。Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

#### Map常用类 ####

*  **HashMap**: HashMap的键是根据HashCode来获取，所以根据键可以很快的获取相应的值。不过它的键对象是不可以重复的，它允许键为Null，但是最多只能有一条记录，不过却是可以允许多条记录的值为Null。因为HashMap是非线程安全的，所以它的效率很高。
 *  **TreeMap**:可以将保存的记录根据键进行排序，默认是按键值的升序排序（自然顺序）。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。它也是不允许key值为空，并且不是线程安全的。
 *  **LinkedHashMap**:LinkedHashMap基本和HashMap一致。不过区别在与LinkedHashMap是维护一个双链表，可以将里面的数据按写入 的顺序读出。可以认为LinkedHashMap是HashMap+LinkedList。即它既使用HashMap操作数据结构，又使用LinkedList维护插入元素的先后顺序。它也不是线程安全的。
 *  **Hashtable**:Hashtable与HashMap类似，可以说是HashMap的线程安全版。不过它是不允许记录的键或者值为null。因为它支持线程的同步，是线程安全的，所以也导致了Hashtale在效率较低。
 *  **ConcurrentHashMap**: ConcurrentHashMap在Java 1.5作为Hashtable的替代选择新引入的。使用锁分段技术技术来保证线程安全的，可以看作是Hashtable的升级版。

推荐单线程随机查询用HashMap，自然顺序或自定义顺序用TreeMap，插入和删除用LinkedHashMap。  
多线程推荐使用ConcurrentHashMap。

### Set ###

> Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。因为Set是一个抽象的接口，所以是不能直接实例化一个set对象。`Set s = new Set()` 这种写法是错误的。

推荐单线程随机查询用HashSet，自然顺序或自定义顺序用TreeSet，插入和删除用LinkedHashSet。

集合更详细的说明:[http://www.panchengming.com/2018/04/19/pancm80/][http_www.panchengming.com_2018_04_19_pancm80]

## 多线程 ##

> 多线程是指在同一程序中有多个顺序流在执行。 简单的说就是在一个程序中有多个任务运行。

### 线程的状态 ###

创建（new）状态: 准备好了一个多线程的对象  
就绪（runnable）状态: 调用了start()方法, 等待CPU进行调度  
运行（running）状态: 执行run()方法  
阻塞（blocked）状态: 暂时停止执行, 可能将资源交给其它线程使用  
终止（dead）状态: 线程销毁

### 线程的创建 ###

*  通过实现 Runnable 接口；
 *  通过继承 Thread 类本身；
 *  通过实现 Callable接口，然后与Future 和创建线程。

注:线程启动的方法是start而不是run。  
推荐创建单线程的时候使用继承 Thread 类方式创建，多线线程的时候使用Runnable、Callable 接口的方式来创建创建线程。

### 线程的常用方法 ###

1.  sleep：在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行），不会释放对象锁。
2.  join：指等待t线程终止。
3.  yield：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
4.  setPriority：设置一个线程的优先级。
5.  interrupt：一个线程是否为守护线程。
6.  wait：强迫一个线程等待。它是Object的方法，也常常和sleep作为比较。需要注意的是wait会释放对象锁，让其它的线程可以访问；使用wait必须要进行异常捕获，并且要对当前所调用，即必须采用synchronized中的对象。
7.  isAlive: 判断一个线程是否存活。
8.  activeCount: 程序中活跃的线程数。
9.  enumerate: 枚举程序中的线程。
10. currentThread: 得到当前线程。
11. setDaemon: 设置一个线程为守护线程。(用户线程和守护线程的区别在于，是否等待主线程依赖于主线程结束而结束)。
12. setName: 为线程设置一个名称。
13. notify(): 通知一个线程继续运行。它也是Object的一个方法，经常和wait方法一起使用。

多线程更详细的说明:[http://www.panchengming.com/2018/05/28/pancm84/][http_www.panchengming.com_2018_05_28_pancm84]

多线程中经常会使用这几个关键字**synchronized**、**lock**和**volatile**。  
**synchronized**: synchronized是JVM级别的，也就是在运行期由JVM解释的。它是阻塞锁(也就是在同一时间只会有一个线程持有)；也是非公平锁(也就是不遵循先来后到的原则，当一个线程A持有锁，而线程B、C处于阻塞状态时，若线程A释放锁，JVM将从线程B、C随机选择一个线程持有锁并使其获得执行权)。可以保证原子性、可见性以及有序性。

**lock**: lock是通过编码实现的。它是非阻塞锁；也是公平锁。可以保证原子性、可见性以及有序性。相比synchronized，更加灵活和强大。

**volatile**:轻量级的锁。主要用户保证共享变量对所有线程的可见性，以及禁止指令重排序)。因为无法保证原子性，所以并不能保证线程安全。

**线程安全与共享资源**  
1.局部变量中的基本数据类型(8种)永远是线程安全的。  
2.局部变量中的对象类型只要不会被其他线程访问到，也是线程安全的。  
3.一个对象实例被多个线程同时访问时，他的成员变量就可能是线程不安全的。

## IO流 ##

> IO的名称又来是Input与Output的缩写，也就是输入流和输出流。输入流用于从源读取数据，输出流用于向目标写数据。

### 字符流 ###

字符流有两个抽象类：**Writer**和**Reader**类。  
其对应子类**FileWriter**和**FileReader**可实现文件的读写操作。  
**BufferedWriter**和**BufferedReader**能够提供缓冲区功能，用以提高效率。

### 字节流 ###

字节流也有两个抽象类：**InputStream**和**OutputStream**类。  
其对应子类有**FileInputStream**和**FileOutputStream**实现文件读写操作。  
**BufferedInputStream**和**BufferedOutputStream**提供缓冲区功能

推荐读取文本用**字符流**,读取图片、视频和图片等二进制文件用**字节流**。

IO流更详细的说明:[http://www.panchengming.com/2018/06/16/pancm85/][http_www.panchengming.com_2018_06_16_pancm85]

说起IO流，顺便谈下它的几个孪生兄弟，NIO、BIO和AIO。

**IO：**

> 阻塞的，从硬盘读取数据时，程序一直等待，数据读完在继续操作 。  
> 操作时一次一个字节的读取数据，一个输出流一次输出一个字节数据，一个输出流一次消耗一个字节数据，数据的读取和写入效率不好。  
> I/O属于底层操作，性能依赖与系统环境。

**NIO：**

> 同步非阻塞I/O，在读取数据时程序可以继续执行，读取玩数据以后，通知当前程序（即硬件的中断，软件中的回调），然后程序立即或执行完后处理数据。选择器（selector）、缓冲（buffer）、管道（channel） 面向块（缓冲区）。采取“预读方式”。操作中一步产生或消费一个数据块，按块处理数据，同时数据读取到一个稍后可能会处理的缓冲区，需要时也可在缓冲区前后移动。  
> 方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构。例如聊天工具。毕竟好用的框架Netty和Mina。

**BIO:**

> 同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。  
> 方式适用于连接数目比较小且固定的架构

**AIO:**

> 异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理.。  
> 方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构。

简单的介绍了下这些知识。详细的可以查看这篇文章:[https://blog.csdn.net/huangwenyi1010/article/details/75577091?ref=myread][https_blog.csdn.net_huangwenyi1010_article_details_75577091_ref_myread]

## 其它 ##

Java基础知识的总结篇就介绍到这里了，以后的博文主要编写的方向是Java的进阶知识了，主要内容为设计模式，源码解析和并发编程这块吧！至于后面的这些博文没有信心能够写好，毕竟这些相对于来说还是比较难以理解的。所以以后的这些相关博文我会按照自己的理解写的，如果写的不好，还请多多指点！

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