> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://yangsx95.gitbook.io/notes/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://yangsx95.gitbook.io/notes/programming-language/java.md). # Java ## 八大基本类型 > Java 是强类型语言，每个变量必须声明一种数据类型。 > > JavaScript是弱类型语言，变量定义可以不声明数据类型。 Java共有八种基本类型（primitive type）：包含四种整型、两种浮点型、一种字符型、以及一种布尔型 ### 关于 bit byte kb mb gb tb bit 代表一位，比如二进制数据 1101 就是 4 位 byte 代表一个字节， 1 byte = 8 bit ， 二进制数 1101 0011 就是一个字节 kb 1kb = 1024 byte mb 1mb = 1024 kb … ### 整型 类型字节数位数最小值最大值默认值byte1byte8bit-2^72^7-10short2byte16bit-2^152^15-10int4byte32bit-2^312^31-10long8byte64bit-2^632^63-10 > long 需要在数字后加上 L/l #### 8bit 的最大值和最小值为什么是 2^7 – 1 和 -2^7 ？ 一个八位的二进制数，可以表示2 ^ 8 个数字，其中正负各占一半。 #### 整型各个进制表示法 `八进制`：0 \*\*；(\*表示0到7任意数字) `十六进制`：0x\*\* \_；(表示0到f任意数字) Java 7 新特性： `二进制`：`0b_** _;`(\_ 表示0或1) Java7 新特性 ： `int a = 100_345_001;` 可以使用下划线分割数字，编译时自动忽略下划线，等同于100345001 。 作用，便于阅读 ### 浮点型 类型字节数位数默认值float4byte32bit0.0double8byte64bit0.0 > float需要在数字后加上 F/f， 如果不加代表double双精度浮点类型 > > 浮点类型不适用于禁止出现舍入误差的金融计算中 （2.0-1.1）= 0.8999999999 浮点类型的运算遵循 IEEE754 标准，即IEEE二进制浮点数算术标准。 > 在Java1.2时，提出了关键字 strictfp ，用来修饰方法和类型， 被该关键字修饰后，会完全遵循 IEEE754标准进行浮点运算，早期java的浮点运算是一种近乎我行我素的方式。 ### char类型 char类型用于表示单个字符，通常用于表示字符常量，两个字节，16bit， 他的默认值为 0 ，即字符 空格。 可以表示： * 单个ASCII字符： ‘A’ 即 65 * Unicode编码单元：十六进制值,范围为`\u0000` 到 `\uffff` * 转义字符：`\b`, `\t`, `\n`, `\r`, `\"`, `\'`, `\\` #### 代码点和代码单元 **背景**： Unicode是为了统一世界上所有符号所设置的编码方式，当时认为 unicode使用2个字节表示足以应对所有的文字和符号，但是，随着时间的发展，16位的unicode编码无法表示所有的字符了。 **概念**： **代码点 code point**，是指一个编码表中某个字符对应的代码值。在Unicode编码表中，一个代码点使用十六进制数表示，并且加上前缀 `U+`, 比如 `U+0041` 是字母 `A` 的代码点, `U+2A000` 是增补字符 `𪀀` 的代码点。 > Unicode 代码点，可以分为17个代码级别（code plane）。第一个代码级别称为 基本的多语言级别（basic multilingual plane），代码点从 `U+0000` 到 `U+FFFF`，主要包含了经典的Unicode代码点。其余的16个附加级别， 代码点从 `U+10000` 到 `U+10FFFF`，包含了一些增补字符 **代码单元 code unit**，utf-16编码使用两个字节表示一个基本语言级别的字符，及一个代码单元，比如 `\u20041`。 当遇到增补字符时，16位无法进行表示，则使用两个代码单元表示，比如汉字 `𪀀` 的字符编码为 `\ud868\udc00`。 在 Java 中char类型用UTF-16编码描述一个代码单元。 > 注意： 增补字符无法用一个char来表示，比如： `char a = '\ud868\udc00';` 就会报错 ### boolean类型 默认值 `false`，占用字节大小要根据虚拟机确定。 > 整型和布尔类型之间不能相互转换。 ### 有关数据类型的面试题 #### short和int的转换问题 ```java byte b = 128; // 打印b？：A编译报错 B运行报错 C:可以输出 // 选A short s = 1; s = s + 1; // 打印s？：A编译报错 B运行报错 Cs=2 // 选A，类型不匹配 // s + 1 , 因为1是int类型，会自动提升表达式类型为int，而接收的是short，所以编译报错 s += 1; // 正确? // 正确，正常执行，+=是语法规定的特殊运算符，有对其特殊处理，所以正常执行 ``` #### char类型是否可以存储一个汉字？ char 存储一个Unicode代码单元，汉字则是由一个Unicode代码点组成，一个代码点可能由多个代码单元组成。 所以char可以存储一个汉字，但是生僻字就不行了。 #### double 和 float ```java double a = 100f; // 正确，小范围类型数据可以赋值给大范围类型，即向上转型，直接自动转换 float b = 100; // 编译报错，100 是一个double类型，大不可给小，会有精度损失，即向下转型，需要强制类型转换帮助 ``` #### double 和 long ```java double a = 100L; // 正确 long b = 100.0; // 编译报错，double比long更精确 long b = 100.0f; // 同样不可以 ``` #### 浮点运损失 ```java 3 * 0.1 == 0.3 // false 浮点运算都有损失 ``` #### 包装类型与基本类型比较 ```java Double d1 = 100.0; Double d2 = 100.0; d1 == d2; // false d1 d2 都是包装类型，都是被自动装箱创建出来的 Integer i1 = 128; Integer i2 = 128; i1 == i2 // false，同上 Integer i3 = 127; Integer i4 = 127; i3 == i4 // true，Integer内部有IntegerCache，是一个享元池，范围在-128~127之间的值，自动装箱时直接从池中获取，提高了java性能 // Short/Byte/Long同样具有范围也是(-128~127) // 浮点数没有 new Long(100L) == 100L; // true , 基本类型和包装类型比较时，先将包装类型拆箱后再比较 new Long(100).equals(100L); // true new Long(100).equals(100); // false // 先比较类型，再比较值 ``` ## Java中的i++和++i 参考： * [Java 中 i++和++i的区别 – 日月心诚 – 博客园](https://www.cnblogs.com/Lxiaojiang/p/6718848.html) * [java中 i = i++和 j = i++ 的区别 – motivated\_Dou – 博客园](https://www.cnblogs.com/Mr24/p/6512137.html) ### i = i++ ```java int i = 0; i = i++; // 0 ``` **解释**： Java 使用缓存变量的机制， `i=i++` 相当于： ```java int i = 0; temp = i; i++; // i = i + 1; i = temp; ``` ### i++ 和 ++i 多个混合运算 ```java int i=5; int s=(i++)+(++i)+(i--)+(--i)=24; 解析： 1. i++ => i=6; s'=5; 2. ++i => i=7; s'=7; 3. i-- => i=6; s'=7; 4. --i => i=5; s'=5; ==>s=5+7+7+5=24; ``` ### 金山面试 ![file](/files/dFsXqtqUV61X58kN3eGl) **答案**： ```java i = 2; j = 7; k = 7; h =3; p1 = 1; p2 = 1; q1 = 1; q2 = 0; ``` ## for、foreach、iterator遍历时修改、删除、增加的问题 Java中，一般存在三种遍历方式： * for * foreach * iterator ### for循环 * **修改**：遍历中修改，不会存在任何问题 * **删除**：遍历中删除某个元素，集合/数组的长度就会变短，这样在遍历时就有可能造成数组下标越界异常（注意，for循环的list.size每次遍历都会获取，所以如果删除一个中间元素，遍历并不会出现下标越界；下表越界只会发生在同一循环内，比如已经删除了最后一个元素，却又获取最后一个元素的情况） ```java // 代码示例如下 // 不会抛出异常 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { if (i == 0) { list.remove(0); } System.out.println(list.get(i)); } // 会抛出数组下标越界 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { if (i == 2) { list.remove(0); } System.out.println(list.get(i)); } ``` * **添加**：遍历中一直添加元素，有可能造成无穷循环的情况 ```java // 代码示例如下 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { if (i == list.size() - 1) { list.add("a"); } } ``` ### foreach 与 iterator foreach 实际上只是 iterator的一个语法糖，如果由如下foreach代码： ```java for (String item : items) { System.out.print(item); } ``` 实际上编译后的代码为： ```java Iterator iterator = items.iterator(); while (iterator.hasNext()) { System.out.print(iterator.next()); } ``` * **修改**：使用iter在遍历时修改，与for循环一样，不会发生任何问题 * **删除**：使用iter在遍历时删除元素，如果使用的是 `iterator.remove()` 方法是可以正常删除的： ```java // 情况一： 使用集合提供的remove方法： for (String s : list) { // 抛出ConcurrentModificationException 抛出并发修改异常，无法删除 if (s.equals("0")) { list.remove(0); } System.out.println(s); } // 情况二：删除倒数第二个元素，不会报错，因为下次hasNext返回false直接退出循环 Iterator iterator = list.iterator(); while (iterator.hasNext()) { String value = iterator.next(); if ("1".equals(value)) { list.remove(list.size() - 2); // 删除元素1 } System.out.println(value); // 0, 1 } System.out.println(list); // [0, 2] // 情况三：使用iterator提供的remove方法： Iterator iterator = list.iterator(); while (iterator.hasNext()) { String value = iterator.next(); if ("0".equals(value)) { iterator.remove(); // 不会抛出异常，会正常删除 } System.out.println(value); // 还是会打印出被删除的元素 0,1,2 } System.out.println(list); // 输出的元素确实是删除过后的 [1,2] ``` * **增加**：增加无论任何情况下，都会抛出 `ConcurrentModificationException` 异常 ### Iterator的源码 参考类： `ArrayList$Itr` ```java // 源码如下： private class Itr implements Iterator { int cursor; // 下次调用next()获取的元素的指针 int lastRet = -1; // 最后一次操作的索引，如果上次操作为remove，则会置为-1 是一个记录变量 int expectedModCount = modCount; // modCount代表当前列表被修改的次数，使用expectedModCount记录当前状态的修改次数 public boolean hasNext() { // 如果当前指针大小小于list的size大小，说明还有元素没有遍历完 return cursor != size; } // 获取下一个元素 @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { checkForComodification(); int i = cursor; // 判断是否已经遍历到最后一个元素 if (i >= size) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; // 获取cursor位置元素成功，将指针位置后移一位(cursor++) return (E) elementData[lastRet = i]; // 使用lastRet记录上一次操作的位置 } // 移除当前元素 public void remove() { // 如果上次操作为remove，则抛出非法参数异常，所以循环直接使用iterator.remove() 就会抛出 IllegalStateException if (lastRet < 0) throw new IllegalStateException(); checkForComodification(); try { // 调用当前集合的remove()方法，移除当前的元素 ArrayList.this.remove(lastRet); cursor = lastRet; // 指针变为上次操作的索引（删除，数组后面的元素会向前移动，下次遍历的元素位置是coursor+1） lastRet = -1; // 标记上次操作为remove expectedModCount = modCount; // 更新当前修改次数 } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { throw new ConcurrentModificationException(); } } @Override @SuppressWarnings("unchecked") public void forEachRemaining(Consumer consumer) { Objects.requireNonNull(consumer); final int size = ArrayList.this.size; int i = cursor; if (i >= size) { return; } final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) { throw new ConcurrentModificationException(); } while (i != size && modCount == expectedModCount) { consumer.accept((E) elementData[i++]); } // update once at end of iteration to reduce heap write traffic cursor = i; lastRet = i - 1; checkForComodification(); } // 检查修改次数是否发生变化： 即检测list是否被修改 final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } } ``` ## 按位运算符 ### 按位& 非短路与,所有的表达式都会执行，最主要的功能不是用来连接判断条件表达式的. ``` 表达式1 & 表达式2 & 表达式3 .... ``` 当前仅当所有表达式为true的时候,整个判断结果才是true. 最主要的是具备运算能力. ``` 当且仅当全部是1的情况,结果才是1. 10&8=8 1 0 1 0 1 0 0 0 ------- 1 0 0 0->十进制8 ``` ### 按位 | 非短路或,所有的表达式都会执行，最主要的功能不是用来连接判断条件表达式的. ``` 表达式1 | 表达式2 | 表达式3 .... ``` 只要有一个表达式是true,那么结果就是true:, 最主要的是具备运算能力 ``` 只要出现一个1,就是1 10|8=8 1 0 1 0 1 0 0 0 ------- 1 0 1 0->十进制10 ``` ### 取反 1变0,0变1 ``` ~10 00000000 00000000 00000000 00001010 11111111 11111111 11111111 11110101 ``` ### 异或. ^,相同为0,不同为1 ``` 10^8^8 = 10 1 0 1 0 1 0 0 0 -------- 0 0 1 0 -> 2 1 0 0 0 ------- 1 0 1 0 -> 10 ``` **结论**:一个数连续异或同一个数两次,结果是它本身. **应用**:以后可以利用^进行加密和解密\[IO流...] ### 位移运算符 **面试**:位移运算是计算机中性能最高的运算方式，请您以最高性能的方式计算出2的3次方 ```java System.out.println(2+2+2+2); System.out.println(2*2*2); System.out.println(Math.pow(2,3)); System.out.println(2<<2); <<:左位移... 2<<2 000000 00000000 00000000 0000001000 -> 8 >>:带符号的右位移,移动了多少位,就在最高位补符号位 >>>:不带符号的右位移,移动了多少位,就在最高位补几个0 0 正 1 负 ``` ## 面向对象基本概念 软件开发主流开发方法： 1. 结构化开发方法 2. 面向对象开发方法 ### 结构化程序设计 **结构化程序设计**：自顶向下、逐步求精、模块化 **结构化程序设计步骤**： 1. 结构化分析（Structured Analysis，SA）：需求分析 2. 结构化设计（Structured Design，SD）：系统概要设计、详细设计 3. 结构化编码（Structured Program，SP） 主张按照功能将软件系统划分，也称为 **面向功能程序设计**，每个功能都有输入输出， **函数** 就是结构化程序设计的最小单位。 自顶向下：每个模块包含子模块，子模块又包含子模块 逐步求精：先完成大体结构，再具体到小功能（主函数作为入口， 将其他众多函数串起来） **缺点**： 1. 不直观，需要将客观世界抽象为具体功能 2. 扩展性差，修改实现方式，需要自顶向下的修改模块结构 ### 面向对象程序设计 面向对象：使用类、对象、封装、继承、消息等基本概念进行程序设计，根据客观事物进行抽象来构造软件系统。 **类** 是面向对象程序设计的最小单位，是具有共同属性方法的一类事物，是对客观事物进行抽象模拟，通过公共方法暴露该类提供的功能，从而提高内聚性，降低耦合，类是由方法和属性组成： ``` 成员变量（状态数据） + 方法 （行为） = 类定义 ``` **对象**：是类的具体实例，反应客观事物，具有标识唯一性、分类性、多态性、封装性、模块独立等。 **消息**：对象直接相互通信合作，需要“消息”机制完成 **面向对象的三大特征**： 1. 封装（Encapsulation） 2. 继承（Inheritance） 3. 多态（Polymorphism） * **封装** 是指将对象的具体细节隐藏起来，使用公共方法暴露对象的功能 * **继承** 是面向对象实现软件复用的手段 * **多态** 则是指子类对象赋值给父类引用，编译时类型为父类，运行时类型为子类，意味着统一类型对象，可能表现多种特征。 **抽象** 也是面向对象的重要组成部分，但是所有编程语言都需要抽象，抽象只考虑部分可归类的问题，不考虑所有细节。 ### 面向对象软件开发三个阶段 面向对象软件开发，需要经过三个阶段： * OOA（面向对象分析）：建立分析模型，文档化 * OOD（面向对象设计）：使用面向对象对OOA细化 * OOP（面向对象编程）：实现OOD