java 核心技术之基础篇

Posted 2020-11-21 小伪桑

    首先，谈谈我对java平台的理解，java本身是一种面向对象的语言，显著的特征有两个方面，一是所谓的“一次书写，到处运行”，能够非常容易的获得跨平台的能力，另外就是垃圾回收（GC）,java 通过垃圾收集器回收分配内存，大部分情况下，程序员不需要自己操心内存的分配与回收。

  对于“java 是解释执行”这句话，是不太准确的。我们开发的源代码，首先通过javac编译成字节码，然后运行时，通过java虚拟机内嵌的解释器将字节码转换成最终的机器码。长见的JVM,比如大多数情况下使用的Oracle JDK提供的jvm ,提供了JIT(Just -In-Time)编译器，所谓的动态编译器，JIT能够在运行时将热点代码编译成机器码，这时部分热点代码就属于编译执行，而不是解释执行了。所以说java是解析运行的这一说法是不准确的。

对于java的特性还有：（1）基本语言特性 ，面向对象（封装，继承，多态）、反射、泛型...（2）java类库：核心类库，如IO/NIO、网络、utils...；安全类库、jdk、management以及海量的第三方类库（3）java虚拟机：垃圾收集器、运行时、动态编译、辅助功能，如jfr(4)工具：辅助工具，如jar、jdeps ,编译器，javac 、sjavac。

以上是对java语言以及平台的理解，下面一一攻克几个java的基础的认识，由点及面，渐渐深入了解java的一些语言特性：

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一、世界上不会有永远不出错的程序，异常情况如影随形的缠绕着我们这些程序员，只有更好的认识异常，处理异常，我们的程序才有可靠性；java语言设计了完善的异常处理机制，降低可编写和维护的门槛，下面的问题，请对比 Exception 和 Error,另外区别 运行时异常与一般异常的区别？

回答如此：Exception 和 Error 都继承Throwable 类，在java 中只有Throwable 类型的实例才可以被抛出（throw）或者捕获（catch）,它是异常处理机制的基本组成类型。Exception是程序正常运行中，可以预料的意外情况，可能并且应该被捕获，进行相应处理。

Error 是指在正常情况下，不大可能出现的情况，绝大部分的Error会导致程序的非正常、不可恢复状态，既然是非正常那就不需要捕获，常见的有OutOfMemoryError类

Exception 又分为可检查异常和不检查异常，可检查异常在源代码里必须要显示进行捕获处理，这是在编译器检查的一部分，不检查异常就是所谓的运行时异常，类NUllPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 类，根据需要判断捕获。

图示总结：

 

二、以题切入java语言的要素，一个经典的java 基础题，谈谈final 、finally、 finalize有啥不同？典型回答是，final可以用来修饰类、方法、变量；final修饰的class代表不可继承扩展，final的变量不可修改，final的方法不可重写；finally 则是java保证重点代码一定要被执行的一种机制。可以使用 try-catch-finally 或 try-finally 来进行类似关闭JDBC连接、保证Unlock 锁等动作。finalize 则是基础类 java.long.Object 的一个方法，他设计的目的是保证对象在被垃圾回收收集前完成特定资源的回收。finalize已经不推荐使用。

推荐使用final 关键字来明确表示我们代码的语义以及逻辑意图，这已经证明在很多场景下是很好的实践，比如：

 可以将方法或类声明为final,以明确告知别人，这些行为是不允许修改的。查看java的核心类库也可看到有相当一部分的声明标记为final,保证了平台的安全性。

使用final 修饰的参数和变量，可以清楚的避免意外的赋值导致的错误。

final变量产生某种程度的不可变的效果，可以用于保护只读数据，尤其是并发编程中，可减少额外的同步开销。

对于finally 明确知道怎么用就行了，java平台已经逐步使用java.lang.ref.Cleaner 来替换finalize实现。

 

三、下面聊聊日常使用的字符串，字符串几乎是所有编程语言中一个特殊的存在，因为不管数量还是体积，字符串都是大多数应用的重要组成。下面的问题：理解java 语言中的字符串，String StringBuffer、StringBuilder 有什么不同？

   典型回答：String 是一个非常基础的类，提供了构造和管理字符串的各种基本逻辑。它是典型的Immutable类，被声明为 final class,由于他的不可变性，类似拼接、裁剪字符串都会产生新的String 对象。由于字符串的操 作的普遍性，所以相关操作对于应用的性能也有所影响。 

  StringBuffer 是为了解决上面拼接产生太多中间对象的问题提供的一个类，可以使用append、add方法，把字符串添加到已有序列的末尾或指定位置。StringBuffer 是一个线程安全的类，所以随之带来了额外的性能上的开销，除非有线程安全的需要，不然推荐他的后继者 StringBuilder,

  StringBuilder 本质上和 StringBuffer 没有区别，但是他去掉了线程安全的部分，有效的减少了线程开销，是绝大部分情况下进行字符串拼接的首选。

 扩展部分：1、在JDK 8中，字符串拼接造作会被javaC 转换成 StringBuilder 操作。

　　　　　2、字符串缓存 jDK 6 采用的是 intern ()方法，对缓存中类似的文本字符串进行缓存以备重复使用，但是不推荐大量使用，因为有“永久代”问题，使用不当，OOM就会光顾；再后续版本中采用的是intern ,intern是一种显式的排重机制，在jdK1.8中推出了一个新特性，也就是 G1 GC下的字符串排重。他是通过将相同的数据的字符串指向同一份数据来做到的，是JVM底层的改变，不需要java类库做改变。开启参数 -xx: +UseStringDedupLication

   　　　　3、另外，也可从java自身的演化方面进行观察，在历史版本中他是使用 char数组来存数据的，非常的直接，这里就不在进行扩展了。

四、 java虽然号称面向对象的语言，但是原始数据类型仍然是重要的组成元素，所以经常会被考察原始数据类型和包装类的java语言特性，问题如是：int 和Integer 有什么区别？谈谈Integer值的缓存范围。

  典型回答：int是整形数字，是java 8个原始类型之一（Type 、boolean 、byte、short、char、int 、float、double、long ）;Integer 是int对应的包装类，他有一个int 类型的字段存储数据，并且提供了基本操作，比如数学运算、int 和字符串之间的转换等，在java5 中引入了自动装箱和自动拆箱功能，自动进行转换，极大的简化了相关的编程。具体详情可考察https://blog.csdn.net/sun_wangdong/article/details/43281105，

关于Integer 的值缓存，涉及到java5 的另一改进，构建Integer 对象的传统方式是调用构造器，直接new 一个对象。我们发现大部分的操作是集中在较小的数值范围内，java5 中新添加了静态工厂方法 valueOf，在调用是利用缓存机制，带来明显的性能改进,按照javdoc，这个值默认缓存是 -128至127 之间。

 知识扩展：1、理解自动装箱、拆箱，自动拆装箱算是一种语法糖，语法糖可以简单理解为java平台为我们自动进行的一些转换，保证不同的写法在运行时等价，他们发生在编译阶段，生成字节码的是一致的。 javac 自动为我们把装箱转换为 Integer.valueOf（）,把拆箱转换为 Integer.intValue();调用 Integer.ValueOf();自然可以得到缓存上的好处。

 注意事项：1、基本类型均具有取值范围，有可能出现数组越界的问题；2、数据类型转换1234567890L 不会超过范围、处理货币存储时使用BigDecimal工具类，使用 double会出行差距。

 3、优先使用基本类型。建议避免无意的拆装箱，4、考虑线程安全的话，我们后续会总结。