Thinking in Java 笔记

Posted 2020-08-23

　　大二就买了这本书，如今再看这本书，看到了一些以前没看的细节，也有了不同的体会。本文使用第4版，整理每章的笔记心得。老外的书有个特点，他会花费大量的文字去阐述一个概念，这比堆代码强多了。

第 1 章 对象导论

1.1 抽象

　　抽象是计算机最重要的概念之一。C 在解决问题时，主要是基于计算机的结构进行抽象，而不是基于所要解决的问题的结构。而 Java 则是针对问题进行建模，根据问题来描述问题，程序可以通过添加一个新类型的对象使自身适用于某个特定问题，程序员不会受限于任何特定类型的问题。

　　对象具有状态、行为和标识。纯粹的面向对象程序设计的基本特性：

• 万物皆为对象：对象可以存储数据（状态），也能执行某些操作（行为）。理论上，可以抽取待解决问题中的任何概念化构建为对象。
• 程序是对象的集合，它们通过发送消息告知彼此所要做的：其实就是调用特定对象的方法。
• 每个对象都有自己和其他对象构成的存储：通过现有对象生成新对象，继承和组合。
• 每个对象都拥有其类型：每个对象都是某个类的实例 。
• 一类对象可以接收同样的消息：多态，子类能够替代父类完成某些调用。

1.2 类和对象

　　每个对象都是某个类的实例，一个类实际上就是一个抽象数据类型，它描述了具有相同特性（成员）和行为（功能）的对象集合。程序员可以通过定义类来适应问题，而不是被迫使用现有的用来表示机器中的存储单元的数据类型。根据需求添加新类型扩展编程语言，系统就像对待内置类型一样验证并管理它们。

　　把对象看做是服务提供者好处：将问题分解为一系列对象的集合；提高对象的内聚性，每个对象都专注本职工作，就是高内聚性，还有个低耦合，解耦一般就用队列实现；方便理解代码和重用。

　　面向对象的特点：封装、继承和多态。何为封装？即隐藏对象的属性和细节，仅对外公开接口，控制属性的读取和修改。访问控制存在的原因：隔离与提供的服务无关的部分；分离并保护接口和实现。Java 中有四种访问权限，分别是：

• public：对任何人都可访问 
• private：只有类创建者和内部方法可访问
• protected：与 private 相当，区别是子类可访问
• 默认访问权限：同一包内的类可相互访问，不同包如同 private 一样

1.3 代码复用

　　两种方式，组合和继承，组合灵活性比较高，相比于继承耦合度低一些。如果要使用某个类提供的服务功能时，一般用组合，当要是使用类提供的接口时使用继承。

　　继承，使用现有的类创建新类型。子类拥有父类的成员（public, protected）并且复制了父类的接口，也就是说，子类与父类具有相同的类型。子类有两种方式改变自己的行为：添加新方法和覆盖父类的方法。当添加新方法时，如果所有子类都需要，就可以把它抽取到父类中。

　　Java 中，Object是所有类的直接或间接父类。单根继承的好处有：所有对象具有共用接口，利于向后兼容；所有对象都具备某些功能，易于创建和参数传递；易于垃圾回收。

1.6 多态

　　既然父类和子类是相同类型，那么在运行时子类就能替换父类（向上转型）来完成不同的功能，这就是多态。多态的体现是：方法的重载和覆盖。编译器（静态分发，重载）和运行系统（JVM动态分发，覆盖）会处理相关细节，保证程序正确的行为。

1.7 容器和泛型

　　容器，就是Java中的数据结构了，不同的容器提供不同的接口和行为，对于某些操作具有不同的效率。在JDK 5 之前容器存储的对象是Obejct，存储对象必须向上转型，会丢失其身份，当取出时需要向下转型，可能会出错，因为不知道之前放进去的是什么类型的对象，因此，JDK5增加了泛型，明确指出容器可接收的对象类型。

1.8 对象的创建和生命周期、异常和并发

　　Java 使用动态内存分配技术，使用关键词 new 在堆上创建对象。使用垃圾回收器释放对象占用的内存。

　　Java 内置了异常的处理，而且强制使用。异常提供了一种从错误进行可靠恢复的途径。

　　并发控制好共享资源的访问即可，Java提供了并发编程库，有现成可用的并发数据结构。

1.9 Java与Internet

　　网络编程会涉及到很多知识，TCP/IP，多线程，IO模型等，要写出高性能的Java程序，还是要下大工夫的，虽然大问题被JVM搞定了。

第 2 章 一切都是对象

2.1 对象

　　Java 通过引用来操作对象，使用 new 创建对象。那么对象被安置在哪个地方呢？计算中有5个地方可以存储数据，分别是：

• 寄存器：位于CPU内部，最快的存储区，根据需求进行分配，不能直接控制
• 堆栈：位于RAM，使用堆栈指针上下移动分配内存，速度仅次于寄存器，Java对象不在此，但引用在这里。Java系统知道栈里的元素确切生命周期
• 堆：位于RAM，存放所有的 Java 对象，分配内存比较灵活，但代价是慢
• 常量存储：常量值通常放在程序代码内部，或者放在 ROM 只读存储器中
• 非RAM存储：如将对象序列化到磁盘上，或者存在数据库中

2.2 基本类型

　　基本类型存储值，并置于堆栈中，高效。Java 中基本类型的大小是固定的，不随硬件架构的变化而变化。基本类型如下：

• char：16-bit，2字节，Unicode字符，0 ~ 2^16-1，Character
• byte：8 bits，1字节，-128 ~ 127，Byte
• short：16 bits，2字节，-2^15 ~ 2^15-1，Short
• int：32 bits，4字节，-2^31 ~ 2^31-1，Integer
• long：64 bits，8字节，-2^63 ~ 2^63-1，Long
• float：32 bits，4字节，IEEE754，Float
• double：64 bits，4字节，IEEE754，Double
• boolean：true/false，Boolean
• void：Void

　　所有数值均有正负号，JDK5的自动包装功能，自动地将基本类型转为包装类型。

　　高精度数字：BigInteger：支持任意精度的整数；BigDecimal：支持任意精度的定点数。

　　数组也是对象，能存储基本类型和引用类型，Java会确保数组被初始化。

2.3 作用域 scope

　　Java 使用花括号定义作用域，局部变量在花括号结束时，生命周期就结束了，而对象不是如此，它能一直保存下去，Java通过垃圾回收器管理对象的内存。一般不会出现内存泄漏，但也不是绝对的。

2.4 类，字段，方法

　　使用 class 关键字定义一个类，类拥有字段（成员变量）和方法，对于成员变量，即使没进行初始化，Java也会保证它有一个默认值，引用类型默认为null，数字都默认为0，布尔默认false，char默认’\u0000’(null)。对于局部变量编译器会强制进行初始化。

　　方法，方法名和参数合起来称为方法签名，关于参数，在Java中只有值传递。Java消除了向前引用的问题，也就是同一个类中，成员变量和方法的先后顺序可以随意。

　　static关键字可用来修饰字段，方法和类。修饰字段方法：表示属于类，不用新建对象就可使用。一般是修饰内部类，此类与一般的类没有差别。

2.5 注释

　　常用标签和html如下：

• @see：引用其他类，@see classname，@see fully-qualified-classnam#method-name
• @author：作者信息
• @version：版本信息
• <pre>code</pre>：代码
• <ol><li>1<li>2</ol>：列表

第 3 章 操作符

3.1 优先级&赋值运算符

　　从左到右先乘除后加减，当不确定时，使用括号明确标识即可。

　　赋值运算符（=），对基本类型赋值就是把一个地方的内容复制到另一个地方，比如int a=b，就是把b的内容复制给a；对对象赋值只是使这个变量也指向该对象，比如String s = a，s和a指向同一个对象。将对象传给方法时，也只是传递一个引用的值，或者说传递一个对象的别名。

3.2 算术、关系、逻辑运算符，直接常量

　　加减乘除，取模，一元加、减操作符，自增，自减。

　　== 作用于基本类型，比较值是否相等；作用于对象比较是否是同一个引用，比较对象使用equals，默认的equals比较引用，需要重写。

　　与（&&）、或（||）、非（!）生成一个布尔值，具有短路功能，即如果第一个表达式能确定整个表达式的结果，那么就不会运算后面的表达式。

　　直接常量，必须明确告诉编译器常量类型，比如10F，10D，10L，0xFF。对于char、byte、short超过其最大范围自动转为int。

　　指数计数法：float a = 1.39E-43F;表示1.39×e^-43，如果不加F编译器默认会当做double处理，会提示类型转换。

3.3 位操作符和移位操作符

　　位操作符：

• 与（&）：同为1，输出为1
• 或（|）：有1，输出为1
• 异或（^）：不全为1，输出为1
• 非（~）：取反

　　移位操作符，只能用来处理整数，char、byte、short移位时自动转为int：

• 左移（<<）：低位补0，相当于乘以2^n，n为移动位数
• 右移（>>）：使用符号位扩展，为正高位补0，为负高位补1，相当于除以2^n，n为移动位数
• 无符号右移（>>>）：高位用0扩展

　　在进行移位时，比如int只有数值右端的低5位才有用，比如 16>>2 和 16>>34 相等，因为2^5=32，相当于对32取模。long类型就是低6位数字有效。

　　这里多说两句，源码中或进行移位时会经常看到（&0xFF），原因是什么呢？

　　一般我们会对字节byte进行操作，首先 0xFF 表示低8位（1字节），当对byte移位操作时，会自动转成int，而Java中 int类型有32位，并且在计算机中数字使用有符号的二进制补码表示。所以byte转为int时会进行符号扩展，高位以符号位填充。如果byte为正数那么其补码与原码相同，此时进不进行位与操作都无所谓，但是为负数时不同，比如byte a = -4；其转为int在内部的表示就是11111111111111111111111111111100，这进行运算显然是不正确的，有效位只有低八位，所以与0xFF位与运算，把高24位置0，运算结果就正确了。