JAVA核心面試知識-JAVA 基礎（五）

5.1.1. JAVA 異常分類及處理

5.1.1.1. 概念

如果某個方法不能按照正常的途徑完成任務，就可以通過另一種路徑退出方法。在這種情況下會拋出一個封裝了錯誤信息的對象。此時，這個方法會立刻退出同時不返回任何值。另外，調用這個方法的其他代碼也無法繼續執行，異常處理機制會將代碼執行交給異常處理器。

5.1.1.2. 異常分類

Throwable 是 Java 語言中所有錯誤或異常的超類。下一層分爲 Error 和 Exception
Error

1. Error 類是指 java 運行時系統的內部錯誤和資源耗盡錯誤。應用程序不會拋出該類對象。如果出現了這樣的錯誤，除了告知用戶，剩下的就是盡力使程序安全的終止
   Exception（RuntimeException、CheckedException）
2. Exception 又 有 兩 個 分 支 ， 一 個 是 運 行 時 異 常 RuntimeException ， 一 個 是
   CheckedException。

RuntimeException 如： NullPointerException 、 ClassCastException ；一個是檢查異常CheckedException，如 I/O 錯誤導致的 IOException、SQLException。 RuntimeException 是那些可能在 Java 虛擬機正常運行期間拋出的異常的超類。 如果出現 RuntimeException，那麼一定是程序員的錯誤.

檢查異常 CheckedException：一般是外部錯誤，這種異常都發生在編譯階段，Java 編譯器會強制程序去捕獲此類異常，即會出現要求你把這段可能出現異常的程序進行 try catch，該類異常一般包括幾個方面：

1. 試圖在文件尾部讀取數據
2. 試圖打開一個錯誤格式的URL
3. 試圖根據給定的字符串查找 class 對象，而這個字符串表示的類並不存在

5.1.1.3. 異常的處理方式

遇到問題不進行具體處理，而是繼續拋給調用者 （throw,throws）
拋出異常有三種形式，一是 throw,一個 throws，還有一種系統自動拋異常。

public static void main(String[]args){
        String s="abc";
        if(s.equals("abc")){
        throw new NumberFormatException();
        }else{
            System.out.println(s);
        }
        }
        int div(int a,int b)throws Exception{
        return a/b;
}

try catch 捕獲異常針對性處理方式

5.1.1.4. Throw 和 throws 的區別：

位置不同

1. throws 用在函數上，後面跟的是異常類，可以跟多個；而 throw 用在函數內，後面跟的是異常對象。
   功能不同：
2. throws 用來聲明異常，讓調用者只知道該功能可能出現的問題，可以給出預先的處理方式；throw 拋出具體的問題對象，執行到throw，功能就已經結束了，跳轉到調用者，並將具體的問題對象拋給調用者。也就是說 throw 語句獨立存在時，下面不要定義其他語句，因爲執行不到。
3. throws 表示出現異常的一種可能性，並不一定會發生這些異常；throw 則是拋出了異常， 執行throw 則一定拋出了某種異常對象。
4. 兩者都是消極處理異常的方式，只是拋出或者可能拋出異常，但是不會由函數去處理異常，真正的處理異常由函數的上層調用處理。

5.1.2. JAVA 反射

5.1.2.1. 動態語言

動態語言，是指程序在運行時可以改變其結構：新的函數可以引進，已有的函數可以被刪除等結 構上的變化。比如常見的JavaScript 就是動態語言，除此之外 Ruby,Python 等也屬於動態語言， 而 C、C++則不屬於動態語言。從反射角度說JAVA 屬於半動態語言。

5.1.2.2. 反射機制概念 （運行狀態中知道類所有的屬性和方法）

在 Java 中的反射機制是指在運行狀態中，對於任意一個類都能夠知道這個類所有的屬性和方法； 並且對於任意一個對象，都能夠調用它的任意一個方法；這種動態獲取信息以及動態調用對象方法的功能成爲 Java 語言的反射機制。

5.1.2.3. 反射的應用場合

編譯時類型和運行時類型
在 Java 程序中許多對象在運行是都會出現兩種類型：編譯時類型和運行時類型。 編譯時的類型由聲明對象時實用的類型來決定，運行時的類型由實際賦值給對象的類型決定 。如：

Person p=new Student();

其中編譯時類型爲Person，運行時類型爲 Student。

編譯時類型無法獲取具體方法
程序在運行時還可能接收到外部傳入的對象，該對象的編譯時類型爲 Object,但是程序有需要調用該對象的運行時類型的方法。爲了解決這些問題，程序需要在運行時發現對象和類的真實信息。然而，如果編譯時根本無法預知該對象和類屬於哪些類，程序只能依靠運行時信息來發現該對象和類的真實信息，此時就必須使用到反射了。

5.1.2.4. Java 反射API

反射 API 用來生成 JVM 中的類、接口或則對象的信息。

1. Class 類：反射的核心類，可以獲取類的屬性，方法等信息。
2. Field 類：Java.lang.reflec 包中的類，表示類的成員變量，可以用來獲取和設置類之中的屬性值。
3. Method 類： Java.lang.reflec 包中的類，表示類的方法，它可以用來獲取類中的方法信息或者執行方法。
4. Constructor 類： Java.lang.reflec 包中的類，表示類的構造方法。

5.1.2.5. 反射使用步驟（獲取 Class 對象、調用對象方法）

1. 獲取想要操作的類的 Class 對象，他是反射的核心，通過 Class 對象我們可以任意調用類的方法。
2. 調用Class 類中的方法，既就是反射的使用階段。
3. 使用反射API 來操作這些信息。

5.1.2.6. 獲取 Class 對象的 3 種方法

調用某個對象的 getClass()方法

Person p=new Person();
Class clazz=p.getClass();

調用某個類的 class 屬性來獲取該類對應的 Class 對象

Class clazz=Person.class;

使用 Class 類中的 forName()靜態方法(最安全/性能最好)

Class clazz=Class.forName("類的全路徑"); (最常用)

當我們獲得了想要操作的類的 Class 對象後，可以通過 Class 類中的方法獲取並查看該類中的方法和屬性。

//獲取 Person 類的Class 對象
Class clazz=Class.forName("reflection.Person");
//獲取 Person 類的所有方法信息
Method[] method=clazz.getDeclaredMethods();
 for(Method m:method){
System.out.println(m.toString());
}
//獲取 Person 類的所有成員屬性信息Field[] field=clazz.getDeclaredFields(); 
for(Field f:field){
System.out.println(f.toString());
}
//獲取 Person 類的所有構造方法信息
Constructor[] constructor=clazz.getDeclaredConstructors(); 
for(Constructor c:constructor){
System.out.println(c.toString());
}

5.1.2.7. 創建對象的兩種方法

Class 對象的 newInstance()

1. 使用 Class 對象的 newInstance()方法來創建該 Class 對象對應類的實例，但是這種方法要求該 Class 對象對應的類有默認的空構造器。
   調用 Constructor 對象的 newInstance()
2. 先使用Class 對象獲取指定的Constructor 對象，再調用Constructor 對象的 newInstance()
   方法來創建 Class 對象對應類的實例,通過這種方法可以選定構造方法創建實例。

//獲取Person 類的 Class 對象
Class clazz=Class.forName("reflection.Person");
//使用.newInstane 方法創建對象
Person p=(Person) clazz.newInstance();
//獲取構造方法並創建對象
Constructor c=clazz.getDeclaredConstructor(String.class,String.class,int.class);
//創建對象並設置屬性
Person p1=(Person) c.newInstance("李四","男",20);

5.1.3. JAVA 註解

5.1.3.1. 概念

Annotation（註解）是 Java 提供的一種對元程序中元素關聯信息和元數據（metadata）的途徑和方法。Annatation(註解)是一個接口，程序可以通過反射來獲取指定程序中元素的 Annotation 對象，然後通過該Annotation 對象來獲取註解中的元數據信息。

5.1.3.2. 4 種標準元註解

元註解的作用是負責註解其他註解。 Java5.0 定義了 4 個標準的 meta-annotation 類型，它們被用來提供對其它 annotation 類型作說明。
@Target 修飾的對象範圍
@Target 說明了Annotation 所修飾的對象範圍： Annotation 可被用於packages、types（類、接口、枚舉、Annotation 類型）、類型成員（方法、構造方法、成員變量、枚舉值）、方法參數和本地變量（如循環變量、catch 參數）。在Annotation 類型的聲明中使用了target 可更加明晰其修飾的目標
@Retention 定義被保留的時間長短
Retention 定義了該Annotation 被保留的時間長短：表示需要在什麼級別保存註解信息，用於描述註解的生命週期（即：被描述的註解在什麼範圍內有效），取值（RetentionPoicy）由：

• SOURCE:在源文件中有效（即源文件保留）
• CLASS:在 class 文件中有效（即 class 保留）
• RUNTIME:在運行時有效（即運行時保留）

@Documented 描述-javadoc
@ Documented 用於描述其它類型的 annotation 應該被作爲被標註的程序成員的公共 API，因此可以被例如javadoc 此類的工具文檔化。

@Inherited 闡述了某個被標註的類型是被繼承的
@Inherited 元註解是一個標記註解，@Inherited 闡述了某個被標註的類型是被繼承的。如果一個使用了@Inherited 修飾的 annotation 類型被用於一個 class，則這個 annotation 將被用於該
class 的子類。

5.1.3.3. 註解處理器

如果沒有用來讀取註解的方法和工作，那麼註解也就不會比註釋更有用處了。使用註解的過程中， 很重要的一部分就是創建於使用註解處理器。Java SE5 擴展了反射機制的API，以幫助程序員快速的構造自定義註解處理器。下面實現一個註解處理器。

/1：***定 義 注 解*/
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface FruitProvider {
    /**
     * 供應商編號
     */
    public int id() default -1;

    /*** 供應商名稱*/
    public String name() default ""；
    //2：註解使用public class Apple {
    @FruitProvider(id = 1, name = "陝西紅富士集團", address = "陝西省西安市延安路")
    private String appleProvider;

    public void setAppleProvider(String appleProvider) {
        this.appleProvider = appleProvider;
    }

    public String getAppleProvider() {
        return appleProvider;
    }
}
/3：***********註解處理器***************/

public class FruitInfoUtil {
    public static void getFruitInfo(Class<?> clazz) {
        String strFruitProvicer = "供應商信息：";
        Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();//通過反射獲取處理註解for (Field field : fields) {
        if (field.isAnnotationPresent(FruitProvider.class)) {
            FruitProvider fruitProvider = (FruitProvider) field.getAnnotation(FruitProvider.class);
            //註解信息的處理地方
            strFruitProvicer = " 供應商編號：" + fruitProvider.id() + " 供應商名稱："
                    + fruitProvider.name() + " 供應商地址：" + fruitProvider.address();
            System.out.println(strFruitProvicer);
        }
    }
}
public class FruitRun {
    public static void main(String[] args) { FruitInfoUtil.getFruitInfo(Apple.class);
/***********輸出結果***************/
// 供應商編號：1 供應商名稱：陝西紅富士集團 供應商地址：陝西省西安市延
    }
}

5.1.4. JAVA 內部類

Java 類中不僅可以定義變量和方法，還可以定義類，這樣定義在類內部的類就被稱爲內部類。根據定義的方式不同，內部類分爲靜態內部類，成員內部類，局部內部類，匿名內部類四種。

5.1.4.1. 靜態內部類

定義在類內部的靜態類，就是靜態內部類。

public class Out {
    private static int a;
    private int b;

    public static class Inner {
        public void print() {
            System.out.println(a);
        }
    }
}

1. 靜態內部類可以訪問外部類所有的靜態變量和方法，即使是 private 的也一樣。
2. 靜態內部類和一般類一致，可以定義靜態變量、方法，構造方法等。
3. 其它類使用靜態內部類需要使用“外部類.靜態內部類”方式，如下所示：Out.Inner inner = new Out.Inner();inner.print();
4. Java集合類HashMap 內部就有一個靜態內部類Entry。Entry 是HashMap 存放元素的抽象，
   HashMap 內部維護 Entry 數組用了存放元素，但是 Entry 對使用者是透明的。像這種和外部類關係密切的，且不依賴外部類實例的，都可以使用靜態內部類。

5.1.4.2. 成員內部類

定義在類內部的非靜態類，就是成員內部類。成員內部類不能定義靜態方法和變量（final 修飾的除外）。這是因爲成員內部類是非靜態的，類初始化的時候先初始化靜態成員，如果允許成員內部類定義靜態變量，那麼成員內部類的靜態變量初始化順序是有歧義的。

public class Out {
    private static int a;
    private int b;

    public class Inner {
        public void print() {
            System.out.println(a);
            System.out.println(b);
        }
    }

5.1.4.3. 局部內部類（定義在方法中的類）

定義在方法中的類，就是局部類。如果一個類只在某個方法中使用，則可以考慮使用局部類。

public class Out {
    private static int a;
    private int b;

    public void test(final int c) {
        final int d = 1;
        class Inner {
            public void print() {
                System.out.println(c);
            }
        }
    }
}

5.1.4.4. 匿名內部類（要繼承一個父類或者實現一個接口、直接使用new 來生成一個對象的引用）

匿名內部類我們必須要繼承一個父類或者實現一個接口，當然也僅能只繼承一個父類或者實現一個接口。同時它也是沒有 class 關鍵字，這是因爲匿名內部類是直接使用 new 來生成一個對象的引用。

public abstract class Bird {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public abstract int fly();
}

public class Test {
    public void test(Bird bird) {
        System.out.println(bird.getName() + "能夠飛 " + bird.fly() + "米");
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test();
        test.test(new Bird() {
            public int fly() {
                return 10000;
            }

            public String getName() {
                return "大雁";
            }
        });
    }
}

5.1.5. JAVA 泛型

泛型提供了編譯時類型安全檢測機制，該機制允許程序員在編譯時檢測到非法的類型。泛型的本質是參數化類型，也就是說所操作的數據類型被指定爲一個參數。比如我們要寫一個排序方法， 能夠對整型數組、字符串數組甚至其他任何類型的數組進行排序，我們就可以使用Java 泛型。

5.1.5.1. 泛型方法（）

你可以寫一個泛型方法，該方法在調用時可以接收不同類型的參數。根據傳遞給泛型方法的參數類型，編譯器適當地處理每一個方法調用。

// 泛型方法 printArray
public static<E> void printArray(E[]inputArray)
        {
        for(E element:inputArray){System.out.printf("%s ",element);
        }

1. <? extends T>表示該通配符所代表的類型是 T 類型的子類。
2. <? super T>表示該通配符所代表的類型是 T 類型的父類。

5.1.5.2. 泛型類

泛型類的聲明和非泛型類的聲明類似，除了在類名後面添加了類型參數聲明部分。和泛型方法一 樣，泛型類的類型參數聲明部分也包含一個或多個類型參數，參數間用逗號隔開。一個泛型參數， 也被稱爲一個類型變量，是用於指定一個泛型類型名稱的標識符。因爲他們接受一個或多個參數， 這些類被稱爲參數化的類或參數化的類型。

public class Box<T> {
    private T t;

    public void add(T t) {
        this.t = t;
    }

    public T get() {
        return t;
    }
}

5.1.5.3. 類型通配符?

類 型 通 配 符 一 般 是 使 用 ? 代 替 具 體 的 類 型 參 數 。 例 如 List<?> 在 邏 輯 上 是
List,List 等所有 List<具體類型實參>的父類。

5.1.5.4. 類型擦除

Java 中的泛型基本上都是在編譯器這個層次來實現的。在生成的 Java 字節代碼中是不包含泛型中的類型信息的。使用泛型的時候加上的類型參數，會被編譯器在編譯的時候去掉。這個過程就稱爲類型擦除。如在代碼中定義的 List和 List等類型，在編譯之後都會變成 List。JVM 看到的只是 List，而由泛型附加的類型信息對 JVM 來說是不可見的。
類型擦除的基本過程也比較簡單，首先是找到用來替換類型參數的具體類。這個具體類一般是 Object。如果指定了類型參數的上界的話，則使用這個上界。把代碼中的類型參數都替換成具體的類。

5.1.6. JAVA 序列化(創建可複用的 Java 對象)

保存(持久化)對象及其狀態到內存或者磁盤
Java 平臺允許我們在內存中創建可複用的 Java 對象，但一般情況下，只有當 JVM 處於運行時， 這些對象纔可能存在，即，這些對象的生命週期不會比 JVM 的生命週期更長。但在現實應用中， 就可能要求在JVM 停止運行之後能夠保存(持久化)指定的對象，並在將來重新讀取被保存的對象。
Java 對象序列化就能夠幫助我們實現該功能。
序列化對象以字節數組保持-靜態成員不保存
使用 Java 對象序列化，在保存對象時，會把其狀態保存爲一組字節，在未來，再將這些字節組裝成對象。必須注意地是，對象序列化保存的是對象的”狀態”，即它的成員變量。由此可知，對象序列化不會關注類中的靜態變量。
序列化用戶遠程對象傳輸
除了在持久化對象時會用到對象序列化之外，當使用 RMI(遠程方法調用)，或在網絡中傳遞對象時， 都會用到對象序列化。Java 序列化API 爲處理對象序列化提供了一個標準機制，該API 簡單易用。
Serializable 實現序列化
在 Java 中，只要一個類實現了java.io.Serializable 接口，那麼它就可以被序列化。
ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 對對象進行序列化及反序列化
通過ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 對對象進行序列化及反序列化。
writeObject 和 readObject 自定義序列化策略
在類中增加writeObject 和 readObject 方法可以實現自定義序列化策略。
序列化 ID
虛擬機是否允許反序列化，不僅取決於類路徑和功能代碼是否一致，一個非常重要的一點是兩個類的序列化 ID 是否一致（就是 private static final long serialVersionUID）

序列化並不保存靜態變量
序列化子父類說明
要想將父類對象也序列化，就需要讓父類也實現 Serializable 接口。
Transient 關鍵字阻止該變量被序列化到文件中

1. 在變量聲明前加上 Transient 關鍵字，可以阻止該變量被序列化到文件中，在被反序列化後，transient 變量的值被設爲初始值，如 int 型的是 0，對象型的是 null。
2. 服務器端給客戶端發送序列化對象數據，對象中有一些數據是敏感的，比如密碼字符串等，希望對該密碼字段在序列化時，進行加密，而客戶端如果擁有解密的密鑰，只有在客戶端進行反序列化時，纔可以對密碼進行讀取，這樣可以一定程度保證序列化對象的數據安全。

5.1.7. JAVA 複製

將一個對象的引用複製給另外一個對象，一共有三種方式。第一種方式是直接賦值，第二種方式是淺拷貝，第三種是深拷貝。所以大家知道了哈，這三種概念實際上都是爲了拷貝對象。

5.1.7.1. 直接賦值複製

直接賦值。在 Java 中，A a1 = a2，我們需要理解的是這實際上覆制的是引用，也就是說 a1 和 a2 指向的是同一個對象。因此，當 a1 變化的時候，a2 裏面的成員變量也會跟着變化。

5.1.7.2. 淺複製（複製引用但不復制引用的對象）

創建一個新對象，然後將當前對象的非靜態字段複製到該新對象，如果字段是值類型的， 那麼對該字段執行復制；如果該字段是引用類型的話，則複製引用但不復制引用的對象。因此，原始對象及其副本引用同一個對象。

class Resume implements Cloneable {
    public Object clone() {
        try {
            return (Resume) super.clone();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

5.1.7.3. 深複製（複製對象和其應用對象）

深拷貝不僅複製對象本身，而且複製對象包含的引用指向的所有對象。

class Student implements Cloneable {
    String name;
    int age;
    Professor p;

    Student(String name, int age, Professor p) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.p = p;
    }

    public Object clone() {
        Student o = null;
        try {
            o = (Student) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            System.out.println(e.toString());
        }
        o.p = (Professor) p.clone();
        return o;
    }
}

5.1.7.4. 序列化（深 clone 一中實現）

在Java 語言裏深複製一個對象，常常可以先使對象實現 Serializable 接口，然後把對象（實際上只是對象的一個拷貝）寫到一個流裏，再從流裏讀出來，便可以重建對象。