把前段時間看過的內容，結合面試經歷，作以整理，持續改進:D

Java基礎

JVM

emmmm，為什么把JVM放第一個咧……

主要是因為之前某次面試的時候被問到“從宏觀角度怎么看Java”才發現用了N年的Java竟然都沒好好看過這個

回想一下也是這感覺，從大二學Java以來一直沒把JVM當回事，回過來看才發現錯過了一個億orz

Java跨平臺的特性，主要歸功于Java虛擬機JVM——Java virtual machine

如圖，通過編譯.java源碼文件獲得.class字節碼文件，然后JVM通過類加載器加載字節碼文件，在虛擬機中運行

運行時的數據區主要有兩塊：線程共享區和獨占區/非共享區

例如一塊psvm里面Idea黨運行的代碼：

String s = new String("123"); 復制代碼

將它拆分為數個部分并對照上圖可得：

• String s = xxxx → 對象s是保存字符串的引用的本地變量 → 本地方法棧Stack(獨占區)
• new String(xxxx) → 通過帶參數的構造器實例化String對象并返回其引用 → 堆內存Heap(共享區)
• "123" → 字符串常量 → 常量池 → 方法區Non-Heap(共享區)

這樣一解析，運行時數據存儲的區域就清晰很多了:D

Garbage Collection 垃圾回收

剛好前面恒生群面的時候有同學被問到了，這里也趁這機會總結一下

3種垃圾回收算法

1. 標記-清除(Mark-Sweep) 算法

標記可回收的對象，然后進行清除。

如圖，清理了紅色標記的部分，清理結束后多出綠色部分可用。

存在問題：

標記-清除過程的效率有限

內存碎片化

2. 復制(Copying) 算法

預留同樣大小的一塊內存，進行GC時復制存活的對象到復制用區并且順序放置(不留空隙)。

優勢：避免碎片化問題；

問題：復制需保留一塊內存，導致內存浪費

3. 標記-整理(Mark-Compact) 算法

類似于標記-清除，但是需對存活者進行整理

優勢：避免碎片化問題

基礎類型

避免遺漏，通過類型區分，由小到大排序：

• 整形
  • byte 字節 8-bit, -128~127
  • short 短整型 16-bit, -32,768~32,767
  • int 整形 32-bit
  • long 長整型 64-bit
• 浮點
  • float 單精度浮點 32-bit
  • double 雙精度浮點 64-bit
• 特殊
  • char 單字符 a single 16-bit Unicode character, 0~65,535
  • boolean 布爾值 represents 1 bit of information, but its "size" isn't something that's precisely defined.

官方文檔《Oracle-Java教程-原始數據類型》

包裝類型

• 基礎類型都有對應的包裝類型(Integer、Char等

• 在基礎類型和包裝類型之間通過自動裝箱拆箱完成賦值

  • Integer i = 3; 裝箱
  • int j = i; 拆箱

• 默認值存在差異

  • 基礎類型默認值大都取0
  • 包裝類默認大都取null

• 類型比較( ==和equals() )需注意

  • Integer var = ? 在[-128,127]范圍內的賦值，Integer 對象通過IntegerCache.cache產生，會復用已有對象，這個區間內的Integer 值可以直接使用==進行判斷，但是這個區間之外的所有數據，都會在堆上產生，并不會復用已有對象，推薦使用equals()進行比較
  基本類型==equals

  字符串變量	對象在內存中的首地址	字符串內容
  非字符串變量	對象在內存中的首地址	對象在內存中的首地址
  基本類型	值	不可用
  包裝類	地址	內容

  表格參考自——alexyyek.github.io/2014/12/29/…

字符串

• String, StringBuffer, StringBuilder, StringJoiner

• String 內容不可變(賦值改變的是引用)

  String s = "123"; //s只保存“123”的引用地址 s = "456"; // s保存了“456”的引用地址，"123"還鴿在內存里等回收 復制代碼

• StringBuffer 線程安全Synchronized

• StringBuilder 非線程安全

• StringJoiner Java 1.8新寶貝，非線程安全(實際通過StringBuilder實現), [文檔]

• 線程安全性：String > StringBuffer > StringBuilder ≈ StringJoiner
• 內存消耗：String > StringBuffer > StringBuilder ≈ StringJoiner
• 執行效率: String < StringBuffer < StringBuilder ≈ StringJoiner

• 字符串拼接問題

  眾所周知String在循環里做拼接會耗時間耗內存，就想看看耗到什么程度

  代碼paste，若有問題歡迎指正qwq

  • 準備一個String的List，其他方法寫成靜態方法調用并返回String結果
  List<String> stringList = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < N; i++) {stringList.add(""+i); } for (int i = 1; i <= 5; i++) {runTestWithClock(i, stringList);// Thread.sleep(10000L); //用于查看內存時分隔每種方法 } 復制代碼
  • 準備一個計時器
  private static void runTestWithClock(int n, List<String> stringList){String result = null;long clock = System.currentTimeMillis(); // 記錄運行前時間long timer = 0;System.out.println("--------"+n+"-------");switch (n){case 1:result = sTest(stringList);break;case 2:result = sBufferTest(stringList);break;case 3:result = sBuilderTest(stringList);break;case 4:result = sJoiner(stringList);break;case 5:result = sjStreamTest(stringList);}timer = System.currentTimeMillis() - clock ; // 計算時間差System.out.println("Timer: "+timer);System.out.println(result); } 復制代碼
• String +
String result = ""; for (String s: stringList){result = result + s + ","; } return result; // sTest:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12...... 復制代碼
• StringBuffer append()
StringBuffer sBuffer = new StringBuffer(); for (String s: stringList){sBuffer.append(s).append(","); } return sBuffer.toString(); // sBufferTest:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11..... 復制代碼
• StringBuilder append()
StringBuilder sBuilder = new StringBuilder(); for (String s: stringList){sBuilder.append(s).append(","); } return sBuilder.toString(); // sBuilderTest:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11...... 復制代碼
• StringJoiner add()
/* StringJoiner Since Java1.8 * @param：分隔符，前綴，后綴 * Docs: https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/StringJoiner.html */ StringJoiner sj = new StringJoiner(",", "[", "]"); for (String s: stringList){sj.add(s); } return sj.toString(); // sJoiner:[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11......] 復制代碼
• stream 和 Collection.joining (stream特性詳見Java進階-語法糖-Streams API)
return stringList.stream().map(String::toString).collect(Collectors.joining(",", "[", "]")); // sjStreamTest:[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11......] 復制代碼
• 當N為100000時, 執行效率顯然String最慘
--------1-------String Timer: 26841 --------2-------StringBuffer Timer: 14 --------3-------StringBuilder Timer: 11 --------4-------StringJoiner Timer: 10 --------5-------stream+joining Timer: 43 復制代碼
• 正常狀態下的內存消耗曲線(Java VisualVM-監視-內存-堆)
• 執行代碼時，出現了明顯增幅
• 查看時間，均在使用String相加時發生，sleep10秒后執行其他方法沒有出現增幅明顯的跡象

面向對象編程

封裝

public class User {private String userName;private String password;public User() {}public User(String userName, String password) {this.userName = userName;this.password = password;}public String getUserName() { return userName; }public void setUserName(String userName) { this.userName = userName; }public String getPassword() { return password; }public void setPassword(String password) { this.password = password; } } 復制代碼

對象的屬性和方法封裝起來，不可直接暴露給外部訪問(例如對象實例user的password屬性不能用user.password直接獲取或修改)，只能通過實例化對象的方法訪問內部屬性(user.getPassword())

繼承

public class VIP extends User{private int vipId;private int accessType;public VIP() {}public VIP(int vipId, int accessType) {// super(); // 隱藏this.vipId = vipId;this.accessType = accessType;}public VIP(String userName, String password, int vipId, int accessType) {super(userName, password);this.vipId = vipId;this.accessType = accessType;}// 省略getter, setter } 復制代碼

VIP繼承自User，包含User所有屬性和方法，在此基礎上又擁有自己獨立的屬性和方法

• 向上轉型

User user = new VIP();

有個疑問，使用List list = new ArrayList<>();算不算向上轉型，一方面ArrayList繼承自抽象類AbstractList，另一方面實現了List接口

多態

參考：www.runoob.com/java/java-p…

重寫overwrite

class User {public void communicate(){ System.out.println("User is communicating."); } } class Teacher extends User{ //繼承自Userpublic void communicate(){ System.out.println("Teacher is communicating."); } //重寫超類的方法 } class Student extends User{ //繼承自Userpublic void communicate(){ System.out.println("Student is communicating."); } //重寫超類的方法 } public class Communication {public static void main(String[] args) {List<User> users = new ArrayList<>();users.add(new Teacher()); //向上轉型users.add(new Student()); //向上轉型for( User user: users ){user.communicate(); // 執行子類重寫的方法}} } // 繼承→重寫→向上轉型 復制代碼

• 區別→重載overload
  • 重寫需要方法名、參數、返回值類型都相同
  • 重載需要方法名相同但是參數不同，返回值類型可以相同也可以不同

public class Student{public Course searchCourse(int courseId){...}public Course searchCourse(String courseName){...}public List<Course> searchCourse(String instructorName, String courseType){...} } 復制代碼

實現抽象類的抽象方法 User可改為抽象類，communicate()改成抽象方法

abstract class User {public abstract void communicate(); } class Teacher extends User{ //繼承自Userpublic void communicate(){ System.out.println("Teacher is communicating."); } //實現超類的抽象方法 } class Student extends User{ //繼承自Userpublic void communicate(){ System.out.println("Student is communicating."); } //實現超類的抽象方法 } public class Communication {public static void main(String[] args) {List<User> users = new ArrayList<>();users.add(new Teacher()); //向上轉型users.add(new Student()); //向上轉型for( User user: users ){user.communicate(); // 執行實現類實現的方法}} } // 繼承→實現→向上轉型 復制代碼

接口

這種實現方式在MVC里挺常用, 業務層Service和數據處理層Dao(或Repository)都會應用, 此處以Service為例，不同的實現使用的是不同的數據處理層

public interface UserService { User findUserById(Integer userId); } public class UserServiceImplByRepository implements UserService {private UserRepository userRepository;@Overridepublic User findUserById(Integer userId) { return userRepository.findUserByUserId(userId); } } public class UserServiceImplByDao implements UserService {private UserDao userDao;@Overridepublic User findUserById(Integer userId) { return userDao.findUserByUserId(userId); } } public class UserController {public String user(int id){if( id < 1000 ){// 假設1000以下的使用Repository的實現UserService us = new UserServiceImplByRepository(); // UserService接口類型的變量引用指向UserServiceImpl實現類的對象return us.findUserById(id); // 此處使用的是UserServiceImplByRepository的方法}else{// 其他使用Dao的實現UserService us = new UserServiceImplByDao(); // UserService接口類型的變量引用指向UserServiceImplByDao實現類的對象return us.findUserById(id) ; // 此處使用的是UserServiceImplByDao的方法}} } 復制代碼

反射

一開始用JDBC的時候還不知道，回過頭來才發現早已在用了……

寫完Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")就能用Connection conn = DriverManager.getConnection(DB_URL,USER,PASS);來拿Connection連接

可以看看JDBC例子回顧一下:D www.tutorialspoint.com/jdbc/jdbc-s…

實際上手看看Class.forName和java.lang.reflect怎么用：

public class ReflectTest {public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException {Class<?> userClass = Class.forName("cn.magiklau.java.basic.model.User");// 輸出Class名System.out.println("Class name: "+userClass.getName());Collector<CharSequence, ?, String> joining = Collectors.joining(", ", "[", "]"); // 方便格式化輸出System.out.print("DeclaredFields: ");// 使用getFields()只能取得public屬性，這里要取private屬性需要用getDeclaredFields()System.out.println(Arrays.stream(userClass.getDeclaredFields()).map(Field::getName).collect(joining));;System.out.print("DeclaredMethods: ");// 使用getMethods()也會取得超類的方法，這里還是只取本身的System.out.println(Arrays.stream(userClass.getDeclaredMethods()).map(Method::getName).collect(joining));// 取一個實例User user = (User)userClass.newInstance();user.setUserName("testUserName");System.out.println("Username: "+user.getUserName());} } 運行結果： Class name: cn.magiklau.java.basic.model.User DeclaredFields: [userName, password] DeclaredMethods: [getPassword, setUserName, getUserName, setPassword] Username: testUserName 復制代碼

參考文章

深入理解 Java 反射和動態代理 github.com/dunwu/blog/…

深入解析Java反射（1） - 基礎 www.sczyh30.com/posts/Java/…

類加載機制

orz為了看反射竟然把類加載機制都看了一圈

類加載的過程

參考 網易云課堂-微專業-Java高級

加載（Loading）

讀取二進制內容

驗證（Verification）

驗證class文件格式規范、語義分析、引用驗證、字節碼驗證

準備（Preparation）

分配內存、設置類static修飾的變量初始值(此時除了final修飾以外的其他static變量均先給0或null值，只有final值是在此時確定的)

解析（Resolution）

類、接口、字段、類方法等解析

初始化（Initialization）

靜態變量賦值(對，static的值現在才給賦上)，執行靜態代碼塊

使用（Using）

創建實例對象

卸載（Unloading）

從JVM方法區中卸載（條件：① 該Class所有實例都已經被GC；② 加載該類的ClassLoader實例已經被GC）

雙親委派模型

除了頂層ClassLoader以外，其他類加載器都需要有超類加載器，在超類加載失敗時才會交給子類加載

// 竟然還不支持MarkDown畫圖……簡單記一下先 Bootstrap ClassLoader頂層啟動類加載器 ↑委托 ↓查找 Extension ClassLoader拓展類庫類加載器 ↑委托 ↓查找 Application ClassLoader 用戶應用程序類加載器 ↑委托 ↓查找 Custome ClassLoader 自定義類加載器 復制代碼

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又看到一些個神奇的做法，備用 www.cnblogs.com/chanshuyi/p…

對象生命周期

參考CSDN-Sodino-blog.csdn.net/sodino/arti…

創建階段(Created)

應用階段(In Use)

對象至少被一個強引用持有

不可見階段(Invisible)

超出作用域

for(int i = 0; i < 10; i++){ // in loop// i is visible }// out of the loop // i is invisible 復制代碼

不可達階段(Unreachable)

無任何強引用持有

收集階段(Collected)

gc已經對該對象的內存空間重新分配做好準備

終結階段(Finalized)

當對象執行完finalize()方法后仍然處于不可達狀態時，則該對象進入終結階段。在該階段是等待垃圾回收器對該對象空間進行回收

對象空間重分配階段(De-allocated)

IO

圖來自：runoob - Java 流(Stream)、文件(File)和IO - www.runoob.com/java/java-f…

字節流 InputStream OutputStream

// 讀操作 String filePath = "C:\\WorkSpace\\JavaProject\\JavaLearning\\src\\ioTestFile.txt"; // 字節流輸入，FileInputStream提供文件處理功能 InputStream fis = new FileInputStream(filePath); // BufferedInputStream提供緩存功能 InputStream bis = new BufferedInputStream(fis); while( bis.available() > 0 ){System.out.println((char) bis.read()); }// 同理進行寫操作 OutputStream fos = new FileOutputStream(filePath); OutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos); bos.write("MagikIOTest~".getBytes()); bos.flush(); 復制代碼

字符流 Reader Writer

github.com/CyC2018/CS-…

和流操作基本相似，也是在Reader里疊上File和Buffered裝飾

FileReader fileReader = new FileReader(filePath); BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);String gotLine; while ((gotLine = bufferedReader.readLine()) != null) {System.out.println(gotLine); }// 裝飾者模式使得 BufferedReader 組合了一個 Reader 對象 // 在調用 BufferedReader 的 close() 方法時會去調用 Reader 的 close() 方法 // 因此只要一個 close() 調用即可 bufferedReader.close();FileWriter fileWriter = new FileWriter(filePath); BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter); bufferedWriter.write("MagikIOTest writer~"); bufferedWriter.close(); 復制代碼

網絡 Socket

Server: ServerSocket(port, timeout)

Client: Socket(host, port)

Server: accept()

S/C: InputSteam->OutputSteam

S/C: close()

NIO

非阻塞Non-Block IO

參考 網易云課堂-微專業-Java高級

三大核心組件：

1. Buffer 緩沖區 2. Channel 通道 3. Selector 選擇器 復制代碼

1. Buffer 緩沖區

使用：

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(n); // 申請容量nbyteBuffer.put((byte) 1); // 寫 byteBuffer.flip(); // 轉換讀寫 byte b = byteBuffer.get(); // 讀byteBuffer.compact(); // 清除已閱讀的數據。轉為寫入模式 byteBuffer.clear(); // 清除整個緩沖區 復制代碼

三屬性

capacity 容量

position 位置

limit 限制

倆模式

寫入模式

讀取模式

以上方的使用為例解析： 容量c，位置p，限制l

[Write mode] 初始 0 1 2 3 ↑ ↑↑ p lc === put(x) === [Write mode] 完成put 0 1 2 3↑ ↑↑p lc === flip() === [Read mode] 轉換模式 0 1 2 3 ↑ ↑ ↑ p l c === get() === [Read mode] 完成get 0 1 2 3↑↑ ↑pl c === compact() === [Read mode] 清除已讀 0 1 2 3 x ↑↑ ↑ x pl c [Write mode] 并轉換模式 0 1 2 3↑ ↑↑p lc === clear() === 返回初始狀態 0 1 2 3 ↑ ↑↑ p lc 復制代碼

2. Channel 通道

運作方式：

• BIO-Send: data -> byte[] -> outputStream
• BIO-Receive: inputStream -> read -> data
• NIO-Send: data -> buffer -> channel
• NIO-Receive: channel -> buffer -> data

API:

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

基本操作：

Client- SocketChannel

SocketChannel sc = SocketChannel.open(); sc.configureBlocking(false); // 設置為非阻塞模式 sc.connect( new InetSocketAddress("http://domain.com", port));sc.write(byteBuffer); sc.read(byteBuffer);sc.close(); 復制代碼

Server- ServerSocketChannel

ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open(); ssc.configureBlocking(false); // 同理非阻塞 ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(8080)); while(true){SocketChannel sc = ssc.accept();if( sc != null ){sc.write(xxx)sc.read(xxx)....} } 復制代碼

Really? While loop? Need to be improved:

3. Selector 選擇器

用于管理多個NIO通道。

channel事件類型使用SelectionKey常量來存儲：

連接: SelectionKey.OP_CONNECT

準備就緒: SelectionKey.OP_ACCEPT

讀取: SelectionKey.OP_READ

寫入: SelectionKey.OP_WRITE

使用：

// 創建選擇器 Selector selector = Selector.open(); selector.configureBlocking(false);ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open(); ssc.configureBlocking(false); // 注冊通道 SelectionKey key = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);while(true){ // 一直監聽，安全保障int readyChannels = selector.select(); // 監聽事件，阻塞到有為止if( readyChannels == 0 ) continue; // 返回監聽狀態// 成功監聽到事件Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator();while (keyIterator.hasNext()) {SelectionKey key = keyIterator.next();// 判斷事件類型if (key.isAcceptable()) {// ...} else if (key.isReadable()) {// ...}keyIterator.remove();} } 復制代碼

轉載于:https://juejin.im/post/5cad460d5188251b291b8773

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java知识积累-基础篇的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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