Java知識點總結歸納

1 小時前

流

Java所有的流類位於http://java.io包中，都分別繼承字以下四種抽象流類型。

繼承自InputStream/OutputStream的流都是用於向程序中輸入/輸出數據，且數據的單位都是字節(byte=8bit)。
繼承自Reader/Writer的流都是用於向程序中輸入/輸出數據，且數據的單位都是字符(2byte=16bit)。

異常

Java的異常(包括Exception和Error)分爲：

可查的異常（checked exceptions）

除了RuntimeException及其子類以外，其他的Exception類及其子類都屬於可查異常。這種異常的特點是Java編譯器會檢查它，也就是說，當程序中可能出現這類異常，要麼用try-catch語句捕獲它，要麼用throws子句聲明拋出它，否則編譯不會通過。

不可查的異常（unchecked exceptions）

包括運行時異常（RuntimeException與其子類）和錯誤（Error）。

運行時異常和非運行時異常：

RuntimeException

NullPointerException(空指針異常)、IndexOutOfBoundsException(下標越界異常)等這些異常是不檢查異常，程序中可以選擇捕獲處理，也可以不處理。這些異常一般是由程序邏輯錯誤引起的，程序應該從邏輯角度儘可能避免這類異常的發生。運行時異常的特點是Java編譯器不會檢查它，也就是說，當程序中可能出現這類異常，即使沒有用try-catch語句捕獲它，也沒有用throws子句聲明拋出它，也會編譯通過。

RuntimeException以外的Exception

從程序語法角度講是必須進行處理的異常，如果不處理，程序就不能編譯通過。如IOException、SQLException等以及用戶自定義的Exception異常，一般情況下不自定義檢查異常。

註解

Java SE5內置了三種標準註解：

@Override，表示當前的方法定義將覆蓋超類中的方法。

@Deprecated，使用了註解爲它的元素編譯器將發出警告，因爲註解@Deprecated是不贊成使用的代碼，被棄用的代碼。

@SuppressWarnings，關閉不當編譯器警告信息。

Java還提供了4中註解，專門負責新註解的創建:

@Target：

表示該註解可以用於什麼地方，可能的ElementType參數有：
CONSTRUCTOR：構造器的聲明
FIELD：域聲明（包括enum實例）
LOCAL_VARIABLE：局部變量聲明
METHOD：方法聲明
PACKAGE：包聲明
PARAMETER：參數聲明
TYPE：類、接口（包括註解類型）或enum聲明

@Retention

表示需要在什麼級別保存該註解信息。可選的RetentionPolicy參數包括：
SOURCE：註解將被編譯器丟棄
CLASS：註解在class文件中可用，但會被VM丟棄
RUNTIME：VM將在運行期間保留註解，因此可以通過反射機制讀取註解的信息

@Document

將註解包含在Javadoc中

@Inherited

允許子類繼承父類中的註解

Example

定義註解：

@Target(ElementType.METHOD) 

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) 

public @interface UseCase { 

    public String id(); 

    public String description() default "no description"; 

}

使用註解：

public class PasswordUtils { 

     @UseCase(id = 47, description = "Passwords must contain at least one numeric") 

     public boolean validatePassword(String password) { 

         return (password.matches("\w*\d\w*")); 

     }

 @UseCase(id = 48)
 public String encryptPassword(String password) {
     return new StringBuilder(password).reverse().toString();
 }


}

解析註解：

public static void main(String[] args) { 

     List<Integer> useCases = new ArrayList<Integer>(); 

     Collections.addAll(useCases, 47, 48, 49, 50); 

     trackUseCases(useCases, PasswordUtils.class); 

 }

public static void trackUseCases(List<Integer> useCases, Class<?> cl) { 

     for (Method m : cl.getDeclaredMethods()) { 

         UseCase uc = m.getAnnotation(UseCase.class); 

         if (uc != null) { 

             System.out.println("Found Use Case:" + uc.id() + " " 

                         + uc.description()); 

             useCases.remove(new Integer(uc.id())); 

         } 

     } 

     for (int i : useCases) { 

         System.out.println("Warning: Missing use case-" + i); 

     } 

 } 

 // Found Use Case:47 Passwords must contain at least one numeric 

 // Found Use Case:48 no description 

 // Warning: Missing use case-49 

 // Warning: Missing use case-50

安全性

嚴格遵循面向對象的規範。這樣封裝了數據細節，只提供接口給用戶。增加了數據級的安全性。
無指針運算。java中的操作，除了基本類型都是引用的操作。引用是不能進行增減運算，不能被直接賦予內存地址的，從而增加了內存級的安全性。
數組邊界檢查。這樣就不會出現C/C++中的緩存溢出等安全漏洞。
強制類型轉換。非同類型的對象之間不能進行轉換，否則會拋出ClassCastException
語言對線程安全的支持。java從語言級支持線程。從而從語法和語言本身做了很多對線程的控制和支持。
垃圾回收。
Exception。

類加載

原理

ClassLoader使用的是雙親委託模型來搜索類的，每個ClassLoader實例都有一個父類加載器的引用（不是繼承的關係，是一個包含的關係），虛擬機內置的類加載器（Bootstrap ClassLoader）本身沒有父類加載器，但可以用作其它ClassLoader實例的的父類加載器。

當一個ClassLoader實例需要加載某個類時，它會試圖親自搜索某個類之前，先把這個任務委託給它的父類加載器，這個過程是由上至下依次檢查的，首先由最頂層的類加載器Bootstrap ClassLoader試圖加載，如果沒加載到，則把任務轉交給Extension ClassLoader試圖加載，如果也沒加載到，則轉交給App ClassLoader 進行加載，如果它也沒有加載得到的話，則返回給委託的發起者，由它到指定的文件系統或網絡等URL中加載該類。

如果它們都沒有加載到這個類時，則拋出ClassNotFoundException異常。否則將這個找到的類生成一個類的定義，並將它加載到內存當中，最後返回這個類在內存中的Class實例對象。

JVM在判定兩個class是否相同時，不僅要判斷兩個類名是否相同，而且要判斷是否由同一個類加載器實例加載的。只有兩者同時滿足的情況下，JVM才認爲這兩個class是相同的。

加載器

BootStrap ClassLoader

啓動類加載器，是Java類加載層次中最頂層的類加載器，負責加載JDK中的核心類庫，如：rt.jar、resources.jar、charsets.jar等。

  URL[] urls = sun.misc.Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs(); 

   for (int i = 0; i < urls.length; i++) { 

       System.out.println(urls[i].toExternalForm()); 

   } 

   // 也可以通過sun.boot.class.path獲取 

   System.out.println(System.getProperty("sun.boot.class.path"))

Extension ClassLoader

擴展類加載器，負責加載Java的擴展類庫，默認加載JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。

App ClassLoader

系統類加載器，負責加載應用程序classpath目錄下的所有jar和class文件

注意：

除了Java默認提供的三個ClassLoader之外，用戶還可以根據需要定義自已的ClassLoader，而這些自定義的ClassLoader都必須繼承自java.lang.ClassLoader類，也包括Java提供的另外二個ClassLoader（Extension ClassLoader和App ClassLoader）在內。Bootstrap ClassLoader不繼承自ClassLoader，因爲它不是一個普通的Java類，底層由C++編寫，已嵌入到了JVM內核當中，當JVM啓動後，Bootstrap ClassLoader也隨着啓動，負責加載完核心類庫後，並構造Extension ClassLoader和App ClassLoader類加載器。

關鍵字

strictfp(strict float point)

strictfp 關鍵字可應用於類、接口或方法。使用strictfp關鍵字聲明一個方法時，該方法中所有的float和double表達式都嚴格遵守FP-strict的限制,符合IEEE-754規範。當對一個類或接口使用strictfp關鍵字時，該類中的所有代碼，包括嵌套類型中的初始設定值和代碼，都將嚴格地進行計算。嚴格約束意味着所有表達式的結果都必須是 IEEE 754算法對操作數預期的結果，以單精度和雙精度格式表示。

如果你想讓你的浮點運算更加精確，而且不會因爲不同的硬件平臺所執行的結果不一致的話，可以用關鍵字strictfp。

transiant

變量修飾符，如果用transient聲明一個實例變量，當對象存儲時，它的值不需要維持。

volatile

作爲指令關鍵字，確保本條指令不會因編譯器的優化而省略，修飾變量，保證變量每次都是從內存中重新讀取。

final

修飾基礎數據成員(as const)
修飾類或對象的引用
修飾方法的final(cannot overwrite)
修飾類或者參數

初始化

父靜態->子靜態 父變量->父初始化區->父構造 子變量->子初始化區->子構造

多線程

JAVA多線程實現方式主要有三種：繼承Thread類、實現Runnable接口、使用ExecutorService、Callable、Future實現有返回結果的多線程。其中前兩種方式線程執行完後都沒有返回值，只有最後一種是帶返回值的。

線程池

concurrent下的線程池：

newSingleThreadExecutorExecutors

創建一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當於單線程串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因爲異常結束，那麼會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。

newFixedThreadPool

創建固定大小的線程池。每次提交一個任務就創建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因爲執行異常而結束，那麼線程池會補充一個新線程。

newCachedThreadPool

創建一個可緩存的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，那麼就會回收部分空閒（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴於操作系統（或者說JVM）能夠創建的最大線程大小。

newScheduledThreadPool

創建一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及週期性執行任務的需求。

線程安全

線程安全是一個很大的問題，Java 最常見的 HttpServlet 就是單實例多線程，解決這樣的問題，有多種方式：

ThreadLocal

ThreadLocal 看下一節的內存圖就很好理解，每個線程都有自己的工作內存，ThreadLocal 就是將變量存到線程自己的工作內存中，所以不會有併發問題。

Synchronized
synchronized鎖住的是括號裏的對象，而不是代碼。對於非 static 的 synchronized 方法，鎖的就是對象本身也就是 this。該關鍵字可以加到：

實例方法
靜態方法
實例方法中的同步塊
靜態方法中的同步塊

ReentrantLock / Condition
synchronized 不夠靈活，例如讀寫文件，讀和讀之間不應該互斥，這個時候就可以使用 ReentrantLock 增加併發能力。Condition 是綁定到 Lock 上的，可以用於線程間通信，例如這個面試題，就可以使用 Condition 喚起線程寫自己的name 。

有四個線程1、2、3、4。線程1的功能就是輸出1，線程2的功能就是輸出2，以此類推………現在有四個文件ABCD。初始都爲空。現要讓四個文件呈如下格式：A：1 2 3 4 1 2…. B：2 3 4 1 2 3…. C：3 4 1 2 3 4…. D：4 1 2 3 4 1….

併發容器
常見的 ConcurrentHashMap CopyOnWriteArrayList 用於多線程下存放數據，Queue BlockingQueue 用於排隊消費。
Atomic 包在 Atomic 包裏一共有 12 個類，四種原子更新方式，分別是原子更新基本類型，原子更新數組，原子更新引用和原子更新字段。某些併發問題，需要無鎖解決時，就可以考慮使用原子方法。

內存模型

Java內存模型規定，對於多個線程共享的變量，存儲在主內存當中，每個線程都有自己獨立的工作內存，線程只能訪問自己的工作內存，不可以訪問其它線程的工作內存。工作內存中保存了主內存共享變量的副本，線程要操作這些共享變量，只能通過操作工作內存中的副本來實現，操作完畢之後再同步回到主內存當中。

如何保證多個線程操作主內存的數據完整性是一個難題，Java內存模型也規定了工作內存與主內存之間交互的協議，首先是定義了8種原子操作：

lock:將主內存中的變量鎖定，爲一個線程所獨佔
unclock:將lock加的鎖定解除，此時其它的線程可以有機會訪問此變量
read:將主內存中的變量值讀到工作內存當中
load:將read讀取的值保存到工作內存中的變量副本中。
use:將值傳遞給線程的代碼執行引擎
assign:將執行引擎處理返回的值重新賦值給變量副本
store:將變量副本的值存儲到主內存中。
write:將store存儲的值寫入到主內存的共享變量當中。

內存組成

堆(Heap)

運行時數據區域，所有類實例和數組的內存均從此處分配。Java虛擬機啓動時創建。對象的堆內存由稱爲垃圾回收器的自動內存管理系統回收。

News Generation（Young Generation即圖中的Eden + From Space + To Space）

Eden 存放新生的對象
Survivor Space 兩個存放每次垃圾回收後存活的對象

Old Generation（Tenured Generation 即圖中的Old Space）主要存放應用程序中生命週期長的存活對象

非堆內存

JVM具有一個由所有線程共享的方法區。方法區屬於非堆內存。它存儲每個類結構，如運行時常數池、字段和方法數據，以及方法和構造方法的代碼。它是在Java虛擬機啓動時創建的。除了方法區外，Java虛擬機實現可能需要用於內部處理或優化的內存，這種內存也是非堆內存。例如，JIT編譯器需要內存來存儲從Java虛擬機代碼轉換而來的本機代碼，從而獲得高性能。

Permanent Generation （圖中的Permanent Space）存放JVM自己的反射對象，比如類對象和方法對象
native heap

java知識點總結

Java知識點總結歸納

流

異常

註解

安全性

類加載

原理

加載器

關鍵字

初始化

多線程

線程池

線程安全

內存模型

內存組成

Java集合與框架總結與學習

文章標題

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