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java-基础知识.md

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本文来自JavaGuide、廖雪峰，郎涯进行简单排版与补充

前言

Java 语言有哪些特点

  • 简单易学
  • 面向对象（封装，继承，多态）
  • 平台无关性（ Java 虚拟机实现平台无关性）
  • 支持多线程
  • 可靠性
  • 安全性
  • 支持网络编程并且很方便（ Java 语言诞生本身就是为简化网络编程设计的，因此 Java 语言不仅支持网络编程而且很方便）
  • 编译与解释并存

🌈 拓展一下：

“Write Once, Run Anywhere（一次编写，随处运行）”这句宣传口号，真心经典，流传了好多年！以至于，直到今天，依然有很多人觉得跨平台是 Java 语言最大的优势。实际上，跨平台已经不是 Java 最大的卖点了，各种 JDK 新特性也不是。目前市面上虚拟化技术已经非常成熟，比如你通过 Docker 就很容易实现跨平台了。在我看来，Java 强大的生态才是！

JVM vs JDK vs JRE

JVM

Java 虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言 “一次编译，随处可以运行”的关键所在。

JVM 并不是只有一种！只要满足 JVM 规范，每个公司、组织或者个人都可以开发自己的专属 JVM。 也就是说我们平时接触到的 HotSpot VM 仅仅是是 JVM 规范的一种实现而已。

除了我们平时最常用的 HotSpot VM 外，还有 J9 VM、Zing VM、JRockit VM 等 JVM 。维基百科上就有常见 JVM 的对比：Comparison of Java virtual machines ，感兴趣的可以去看看。并且，你可以在 Java SE Specifications 上找到各个版本的 JDK 对应的 JVM 规范。

JDK 和 JRE

JDK 是 Java Development Kit 缩写，它是功能齐全的 Java SDK。它拥有 JRE 所拥有的一切，还有编译器（javac）和工具（如 javadoc 和 jdb）。它能够创建和编译程序。

JRE 是 Java 运行时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合，包括 Java 虚拟机（JVM），Java 类库，java 命令和其他的一些基础构件。但是它不能用于创建新程序。

如果你只是为了运行一下 Java 程序的话，那么你只需要安装 JRE 就可以了。如果你需要进行一些 Java 编程方面的工作，那么你就需要安装 JDK 了。但是，这不是绝对的。有时，即使您不打算在计算机上进行任何 Java 开发，仍然需要安装 JDK。例如，如果要使用 JSP 部署 Web 应用程序，那么从技术上讲，您只是在应用程序服务器中运行 Java 程序。那你为什么需要 JDK 呢？因为应用程序服务器会将 JSP 转换为 Java servlet，并且需要使用 JDK 来编译 servlet。

字节码

在 Java 中，JVM 可以理解的代码就叫做字节码（即扩展名为 .class 的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。Java 语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以， Java 程序运行时相对来说还是高效的（不过，和 C++，Rust，Go 等语言还是有一定差距的），而且，由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

Java 程序从源代码到运行的过程如下图所示：

Java程序转变为机器代码的过程

我们需要格外注意的是 .class->机器码 这一步。在这一步 JVM 类加载器首先加载字节码文件，然后通过解释器逐行解释执行，这种方式的执行速度会相对比较慢。而且，有些方法和代码块是经常需要被调用的(也就是所谓的热点代码)，所以后面引进了 JIT（just-in-time compilation） 编译器，而 JIT 属于运行时编译。当 JIT 编译器完成第一次编译后，其会将字节码对应的机器码保存下来，下次可以直接使用。而我们知道，机器码的运行效率肯定是高于 Java 解释器的。这也解释了我们为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语言 。

HotSpot 采用了惰性评估(Lazy Evaluation)的做法，根据二八定律，消耗大部分系统资源的只有那一小部分的代码（热点代码），而这也就是 JIT 所需要编译的部分。JVM 会根据代码每次被执行的情况收集信息并相应地做出一些优化，因此执行的次数越多，它的速度就越快。

JDK 9 引入了一种新的编译模式 AOT(Ahead of Time Compilation)，它是直接将字节码编译成机器码，这样就避免了 JIT 预热等各方面的开销。JDK 支持分层编译和 AOT 协作使用。但是 ，AOT 编译器的编译质量是肯定比不上 JIT 编译器的。

Java 语言 “编译与解释并存”

我们可以将高级编程语言按照程序的执行方式分为两种：

  • 编译型 ：编译型语言 会通过编译器将源代码一次性翻译成可被该平台执行的机器码。一般情况下，编译语言的执行速度比较快，开发效率比较低。常见的编译性语言有 C、C++、Go、Rust 等等。
  • 解释型 ：解释型语言会通过解释器一句一句的将代码解释（interpret）为机器代码后再执行。解释型语言开发效率比较快，执行速度比较慢。常见的解释性语言有 Python、JavaScript、PHP 等等。

编译型语言和解释型语言

根据维基百科介绍：

为了改善编译语言的效率而发展出的即时编译技术，已经缩小了这两种语言间的差距。这种技术混合了编译语言与解释型语言的优点，它像编译语言一样，先把程序源代码编译成字节码。到执行期时，再将字节码直译，之后执行。Java与LLVM是这种技术的代表产物。

相关阅读：基本功 | Java 即时编译器原理解析及实践

为什么说 Java 语言“编译与解释并存”？

这是因为 Java 语言既具有编译型语言的特征，也具有解释型语言的特征。因为 Java 程序要经过先编译，后解释两个步骤，由 Java 编写的程序需要先经过编译步骤，生成字节码（.class 文件），这种字节码必须由 Java 解释器来解释执行。

Oracle JDK vs OpenJDK

可能在看这个问题之前很多人和我一样并没有接触和使用过 OpenJDK 。那么 Oracle JDK 和 OpenJDK 之间是否存在重大差异？下面我通过收集到的一些资料，为你解答这个被很多人忽视的问题。

对于 Java 7，没什么关键的地方。OpenJDK 项目主要基于 Sun 捐赠的 HotSpot 源代码。此外，OpenJDK 被选为 Java 7 的参考实现，由 Oracle 工程师维护。关于 JVM，JDK，JRE 和 OpenJDK 之间的区别，Oracle 博客帖子在 2012 年有一个更详细的答案：

问：OpenJDK 存储库中的源代码与用于构建 Oracle JDK 的代码之间有什么区别？

答：非常接近 - 我们的 Oracle JDK 版本构建过程基于 OpenJDK 7 构建，只添加了几个部分，例如部署代码，其中包括 Oracle 的 Java 插件和 Java WebStart 的实现，以及一些闭源的第三方组件，如图形光栅化器，一些开源的第三方组件，如 Rhino，以及一些零碎的东西，如附加文档或第三方字体。展望未来，我们的目的是开源 Oracle JDK 的所有部分，除了我们考虑商业功能的部分。

总结：

  1. Oracle JDK 大概每 6 个月发一次主要版本，而 OpenJDK 版本大概每三个月发布一次。但这不是固定的，我觉得了解这个没啥用处。详情参见：https://blogs.oracle.com/java-platform-group/update-and-faq-on-the-java-se-release-cadence 。
  2. OpenJDK 是一个参考模型并且是完全开源的，而 Oracle JDK 是 OpenJDK 的一个实现，并不是完全开源的；
  3. Oracle JDK 比 OpenJDK 更稳定。OpenJDK 和 Oracle JDK 的代码几乎相同，但 Oracle JDK 有更多的类和一些错误修复。因此，如果您想开发企业/商业软件，我建议您选择 Oracle JDK，因为它经过了彻底的测试和稳定。某些情况下，有些人提到在使用 OpenJDK 可能会遇到了许多应用程序崩溃的问题，但是，只需切换到 Oracle JDK 就可以解决问题；
  4. 在响应性和 JVM 性能方面，Oracle JDK 与 OpenJDK 相比提供了更好的性能；
  5. Oracle JDK 不会为即将发布的版本提供长期支持，用户每次都必须通过更新到最新版本获得支持来获取最新版本；
  6. Oracle JDK 使用 BCL/OTN 协议获得许可，而 OpenJDK 根据 GPL v2 许可获得许可。

既然 Oracle JDK 这么好，那为什么还要有 OpenJDK？

答：

  1. OpenJDK 是开源的，开源意味着你可以对它根据你自己的需要进行修改、优化，比如 Alibaba 基于 OpenJDK 开发了 Dragonwell8：https://github.com/alibaba/dragonwell8

  2. OpenJDK 是商业免费的（这也是为什么通过 yum 包管理器上默认安装的 JDK 是 OpenJDK 而不是 Oracle JDK）。虽然 Oracle JDK 也是商业免费（比如 JDK 8），但并不是所有版本都是免费的。

  3. OpenJDK 更新频率更快。Oracle JDK 一般是每 6 个月发布一个新版本，而 OpenJDK 一般是每 3 个月发布一个新版本。（现在你知道为啥 Oracle JDK 更稳定了吧，先在 OpenJDK 试试水，把大部分问题都解决掉了才在 Oracle JDK 上发布）

基于以上这些原因，OpenJDK 还是有存在的必要的！

🌈 拓展一下：

  • BCL 协议（Oracle Binary Code License Agreement）： 可以使用JDK（支持商用），但是不能进行修改。
  • OTN 协议（Oracle Technology Network License Agreement）： 11 及之后新发布的JDK用的都是这个协议，可以自己私下用，但是商用需要付费。

img

相关阅读👍：《Differences Between Oracle JDK and OpenJDK》

Java vs C++

我知道很多人没学过 C++，但是面试官就是没事喜欢拿咱们 Java 和 C++ 比呀！没办法！！！就算没学过 C++，也要记下来！

  • 都是面向对象的语言，都支持封装、继承和多态
  • Java 不提供指针来直接访问内存，程序内存更加安全
  • Java 的类是单继承的，C++ 支持多重继承；虽然 Java 的类不可以多继承，但是接口可以多继承。
  • Java 有自动内存管理垃圾回收机制(GC)，不需要程序员手动释放无用内存。
  • C ++同时支持方法重载和操作符重载，但是 Java 只支持方法重载（操作符重载增加了复杂性，这与 Java 最初的设计思想不符）。
  • ......

java vs javax

刚开始的时候 JavaAPI 所必需的包是 java 开头的包，javax 当时只是扩展 API 包来使用。然而随着时间的推移，javax 逐渐地扩展成为 Java API 的组成部分。但是，将扩展从 javax 包移动到 java 包确实太麻烦了，最终会破坏一堆现有的代码。因此，最终决定 javax 包将成为标准 API 的一部分。

所以，实际上 java 和 javax 没有区别。这都是一个名字。

语法

字符型 vs 字符串

  • 形式

    字符常量是单引号引起的一个字符，字符串常量是双引号引起的 0 个或若干个字符

  • 含义

    字符常量相当于一个整型值( ASCII 值),可以参加表达式运算; 字符串常量代表一个地址值(该字符串在内存中存放位置)

  • 占内存大小

    字符常量只占 2 个字节; 字符串常量占若干个字节 (注意： char 在 Java 中占两个字节),

在Java中，char类型实际上就是两个字节的Unicode编码。如果我们要手动把字符串转换成其他编码，可以这样做：

byte[] b1 = "Hello".getBytes(); // 按系统默认编码转换，不推荐
byte[] b2 = "Hello".getBytes("UTF-8"); // 按UTF-8编码转换
byte[] b2 = "Hello".getBytes("GBK"); // 按GBK编码转换
byte[] b3 = "Hello".getBytes(StandardCharsets.UTF_8); // 按UTF-8编码转换

注意：转换编码后，就不再是char类型，而是byte类型表示的数组。

如果要把已知编码的byte[]转换为String，可以这样做：

byte[] b = ...
String s1 = new String(b, "GBK"); // 按GBK转换
String s2 = new String(b, StandardCharsets.UTF_8); // 按UTF-8转换

始终牢记：Java的String和char在内存中总是以Unicode编码表示

注释

Java 中的注释有三种：

  • 单行注释

  • 多行注释

  • 文档注释

在我们编写代码的时候，如果代码量比较少，我们自己或者团队其他成员还可以很轻易地看懂代码，但是当项目结构一旦复杂起来，我们就需要用到注释了。注释并不会执行(编译器在编译代码之前会把代码中的所有注释抹掉,字节码中不保留注释)，是我们程序员写给自己看的，注释是你的代码说明书，能够帮助看代码的人快速地理清代码之间的逻辑关系。因此，在写程序的时候随手加上注释是一个非常好的习惯。

标签 描述 示例
@author 标识一个类的作者，一般用于类注释 @author description
@deprecated 指名一个过期的类或成员，表明该类或方法不建议使用 @deprecated description
{@docRoot} 指明当前文档根目录的路径 Directory Path
@exception 可能抛出异常的说明，一般用于方法注释 @exception exception-name explanation
{@inheritDoc} 从直接父类继承的注释 Inherits a comment from the immediate surperclass.
{@link} 插入一个到另一个主题的链接 {@link name text}
{@linkplain} 插入一个到另一个主题的链接，但是该链接显示纯文本字体 Inserts an in-line link to another topic.
@param 说明一个方法的参数，一般用于方法注释 @param parameter-name explanation
@return 说明返回值类型，一般用于方法注释，不能出现再构造方法中 @return explanation
@see 指定一个到另一个主题的链接 @see anchor
@serial 说明一个序列化属性 @serial description
@serialData 说明通过 writeObject() 和 writeExternal() 方法写的数据 @serialData description
@serialField 说明一个 ObjectStreamField 组件 @serialField name type description
@since 说明从哪个版本起开始有了这个函数 @since release
@throws 和 @exception 标签一样. The @throws tag has the same meaning as the @exception tag.
{@value} 显示常量的值，该常量必须是 static 属性。 Displays the value of a constant, which must be a static field.
@version 指定类的版本，一般用于类注释 @version info

《Clean Code》这本书明确指出：

代码的注释不是越详细越好。实际上好的代码本身就是注释，我们要尽量规范和美化自己的代码来减少不必要的注释。

若编程语言足够有表达力，就不需要注释，尽量通过代码来阐述。

举个例子：

去掉下面复杂的注释，只需要创建一个与注释所言同一事物的函数即可

// check to see if the employee is eligible for full benefits
if ((employee.flags & HOURLY_FLAG) && (employee.age > 65))

应替换为

if (employee.isEligibleForFullBenefits())

标识符 vs 关键字

在我们编写程序的时候，需要大量地为程序、类、变量、方法等取名字，于是就有了标识符，简单来说，标识符就是一个名字。但是有一些标识符，Java 语言已经赋予了其特殊的含义，只能用于特定的地方，这种特殊的标识符就是关键字。因此，关键字是被赋予特殊含义的标识符。比如，在我们的日常生活中 ，“警察局”这个名字已经被赋予了特殊的含义，所以如果你开一家店，店的名字不能叫“警察局”，“警察局”就是我们日常生活中的关键字。

常见的关键字

分类 关键字
访问控制 private protected public
类，方法和变量修饰符 abstract class extends final implements interface native
new static strictfp synchronized transient volatile
程序控制 break continue return do while if else
for instanceof switch case default
错误处理 try catch throw throws finally
包相关 import package
基本类型 boolean byte char double float int long
short null true false
变量引用 super this void
保留字 goto const

continue break return

在循环结构中，当循环条件不满足或者循环次数达到要求时，循环会正常结束。但是，有时候可能需要在循环的过程中，当发生了某种条件之后 ，提前终止循环，这就需要用到下面几个关键词：

  • continue

    指跳出当前的这一次循环，继续下一次循环。

  • break

    指跳出整个循环体，继续执行循环下面的语句。

  • return

    用于跳出所在方法，结束该方法的运行。

== vs equals

  • 对于基本数据类型来说，== 比较的是值
  • 对于引用数据类型来说，== 比较的是对象的内存地址

equals() 作用不能用于判断基本数据类型的变量，只能用来判断两个对象是否相等。equals()方法存在于 Object 类中，而 Object 类是所有类的直接或间接父类。

Object 类 equals() 方法：

public boolean equals(Object obj) {
     return (this == obj);
}

equals() 方法存在两种使用情况：

  • 类没有覆盖 equals()方法

    通过 equals() 比较该类的两个对象时，等价于通过 “==” 比较这两个对象，使用的默认是 Object 类 equals()方法。

  • 类覆盖了 equals()方法

    一般我们都覆盖 equals() 方法来比较两个对象中的属性是否相等；若它们的属性相等，则返回 true (即认为这两个对象相等)。

举个例子：

public class test1 {
    public static void main(String[] args) {
        String a = new String("ab"); // a 为一个引用
        String b = new String("ab"); // b为另一个引用,对象的内容一样
        String aa = "ab"; // 放在常量池中
        String bb = "ab"; // 从常量池中查找
        if (aa == bb) // true
            System.out.println("aa==bb");
        if (a == b) // false，非同一对象
            System.out.println("a==b");
        if (a.equals(b)) // true
            System.out.println("aEQb");
        if (42 == 42.0) { // true
            System.out.println("true");
        }
    }
}

说明：

  • String 中的 equals 方法是被重写过的，因为 Object 的 equals 方法是比较的对象的内存地址，而 String 的 equals 方法比较的是对象的值。
  • 当创建 String 类型的对象时，虚拟机在常量池中查找有没有已经存在的值和要创建的值相同的对象，如果有就把它赋给当前引用。如果没有就在常量池中重新创建一个 String 对象。

String类equals()方法：

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

hashCode() vs equals()

面试官可能会问你：“你重写过 hashcode 和 equals 么，为什么重写 equals 时必须重写 hashCode 方法？”

hashCode() 有什么用

hashCode() 的作用是获取哈希码（int 整数），也称为散列码。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。

hashCode() 定义在 JDK 的 Object 类中，这就意味着 Java 中的任何类都包含有 hashCode() 函数。另外需要注意的是： Object 的 hashCode() 方法是本地方法，也就是用 C 语言或 C++ 实现的，该方法通常用来将对象的内存地址转换为整数之后返回。

public native int hashCode();

散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码！（可以快速找到所需要的对象）

为什么要有 hashCode

我们以 “ HashSet 如何检查重复” 为例子来说明为什么要有 hashCode？

下面这段内容摘自我的 Java 启蒙书《Head First Java》:

当你把对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashCode 值来判断对象加入的位置，同时也会与其他已经加入的对象的 hashCode 值作比较，如果没有相符的 hashCode，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashCode 值的对象，这时会调用 equals() 方法来检查 hashCode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会重新散列到其他位置。。这样我们就大大减少了 equals 的次数，相应就大大提高了执行速度。

其实， hashCode() 和 equals() 都是用于比较两个对象是否相等。

那为什么两个对象有相同的 hashCode 值，它们也不一定是相等的

因为 hashCode() 所使用的哈希算法也许刚好会让多个对象传回相同的哈希值。越糟糕的哈希算法越容易碰撞，但这也与数据值域分布的特性有关（所谓哈希碰撞也就是指的是不同的对象得到相同的 hashCode )。

总结下来就是 ：

  • 如果两个对象的 hashCode 值相等，那这两个对象不一定相等（哈希碰撞）
  • 如果两个对象的 hashCode 值相等并且equals()方法返回 true，我们才认为这两个对象相等
  • 如果两个对象的 hashCode 值不相等，我们就可以直接认为这两个对象不相等

相信大家看了我前面对 hashCode() 和 equals() 的介绍之后，下面这个问题已经难不倒你们了

为什么重写 equals() 时必须重写 hashCode() 方法

因为两个相等的对象的 hashCode 值必须是相等。也就是说如果 equals 方法判断两个对象是相等的，那这两个对象的 hashCode 值也要相等。

如果重写 equals() 时没有重写 hashCode() 方法的话就可能会导致 equals 方法判断是相等的两个对象，hashCode 值却不相等。

总结 ：

  • equals 方法判断两个对象是相等的，那这两个对象的 hashCode 值也要相等
  • 两个对象有相同的 hashCode 值，他们也不一定是相等的（哈希碰撞）

更多关于 hashCode() 和 equals() 的内容可以查看：Java hashCode() 和 equals()的若干问题解答

运算

自增自减运算符

在写代码的过程中，常见的一种情况是需要某个整数类型变量增加 1 或减少 1，Java 提供了一种特殊的运算符，用于这种表达式，叫做自增运算符（++)和自减运算符（--）。

++和--运算符可以放在变量之前，也可以放在变量之后，当运算符放在变量之前时(前缀)，先自增/减，再赋值；当运算符放在变量之后时(后缀)，先赋值，再自增/减。例如，当 b = ++a 时，先自增（自己增加 1），再赋值（赋值给 b）；当 b = a++ 时，先赋值(赋值给 b)，再自增（自己增加 1）。也就是，++a 输出的是 a+1 的值，a++输出的是 a 值。用一句口诀就是：“符号在前就先加/减，符号在后就后加/减”。

整数运算

溢出

要特别注意，整数由于存在范围限制，如果计算结果超出了范围，就会产生溢出，而溢出不会出错，就会得到一个奇怪的结果：由于最高位计算结果为1，因此，加法结果变成了一个负数。

int x = 2147483640;
int y = 15;
int sum = x + y;
System.out.println(sum); // -2147483641

移位运算

仔细观察可发现，左移实际上就是不断地×2，右移实际上就是不断地÷2。

在计算机中，整数总是以二进制的形式表示。例如，int类型的整数7使用4字节表示的二进制如下：

00000000 0000000 0000000 00000111

可以对整数进行移位运算。对整数7左移1位将得到整数14，左移两位将得到整数28：

int n = 7;       // 00000000 00000000 00000000 00000111 = 7
int a = n << 1;  // 00000000 00000000 00000000 00001110 = 14
int b = n << 2;  // 00000000 00000000 00000000 00011100 = 28
int c = n << 28; // 01110000 00000000 00000000 00000000 = 1879048192
int d = n << 29; // 11100000 00000000 00000000 00000000 = -536870912

左移29位时，由于最高位变成1，因此结果变成了负数。

右移的特点是符号位跟着动。只是 >> 的话，补码是符号位，如果>>>的话，补码永远是0。

int n = -536870912;
int a = n >> 1;  // 11110000 0000000 0000000 00000000 <= -268435456
int b = n >> 2;  // 11111000 0000000 0000000 00000000 <= -134217728
int c = n >> 28; // 11111111 1111111 1111111 11111110 <= -2
int d = n >> 29; // 11111111 1111111 1111111 11111111 <= -1

还有一种不带符号的右移运算，使用>>>，补码永远是0。对一个负数进行>>>右移，它会变成正数，原因是最高位的1变成了0：

int n = -536870912;
int a = n >>> 1;  // 01110000 00000000 00000000 00000000 = 1879048192
int b = n >>> 2;  // 00111000 00000000 00000000 00000000 = 939524096
int c = n >>> 29; // 00000000 00000000 00000000 00000111 = 7
int d = n >>> 31; // 00000000 00000000 00000000 00000001 = 1

对byte和short类型进行移位时，会首先转换为int再进行位移。

运算优先级

在Java的计算表达式中，运算优先级从高到低依次是：

  • ()
  • ! ~ ++ --
  • * / %
  • + -
  • << >> >>>
  • &
  • |
  • += -= *= /=

记不住也没关系，只需要加括号就可以保证运算的优先级正确。

类型自动提升与强制转型

在运算过程中，如果参与运算的两个数类型不一致，那么计算结果为较大类型的整型。例如，short和int计算，结果总是int，原因是short首先自动被转型为int。

也可以将结果强制转型，即将大范围的整数转型为小范围的整数。强制转型使用(类型)，例如，将int强制转型为short：

int i = 12345;
short s = (short) i; // 12345

浮点数运算

  • 浮点数常常无法精确表示，并且浮点数的运算结果可能有误差

  • 比较两个浮点数通常比较它们的绝对值之差是否小于一个特定值

  • 整型和浮点型运算时，整型会自动提升为浮点型（两个整数的运算不会出现自动提升的情况 24 / 5）

  • 可以将浮点型强制转为整型，但超出范围后将始终返回整型的最大值

溢出

整数运算在除数为0时会报错，而浮点数运算在除数为0时，不会报错，但会返回几个特殊值：

  • NaN表示 Not a Number

  • Infinity 表示无穷大

  • -Infinity 表示负无穷大

布尔运算

对于布尔类型boolean，永远只有true和false两个值。

布尔运算是一种关系运算，包括以下几类：

  • 比较运算符：>，>=，<，<=，==，!=

  • 与运算 &&

  • 或运算 ||

  • 非运算 !

布尔运算的一个重要特点是短路运算。如果一个布尔运算的表达式能提前确定结果，则后续的计算不再执行，直接返回结果。

字符

Java的字符类型char是基本类型

一个char保存一个Unicode字符，它们都占用两个字节：

char c1 = 'A';
char c2 = '中';

还可以直接用转义字符\u+Unicode编码来表示一个字符：

// 注意是十六进制:
char c3 = '\u0041'; // 'A'，因为十六进制0041 = 十进制65
char c4 = '\u4e2d'; // '中'，因为十六进制4e2d = 十进制20013

数据类型

在 Java 中，变量分为两种：基本类型的变量和引用类型的变量。变量必须先定义后使用，在定义变量的时候，可以给它一个初始值。

基本数据类型

基本数据类型是CPU可以直接进行运算的类型。Java 中有 8 种基本数据类型，分别为：

  • 6 种数字类型 ：byte、short、int、long、float、double

  • 1 种字符类型：char

  • 1 种布尔型：boolean

计算机内存的最小存储单元是字节（byte），一个字节就是一个8位二进制数，即8个bit。它的二进制表示范围从0000000011111111，换算成十进制是0255，换算成十六进制是00~ff。

内存单元从0开始编号，称为内存地址。每个内存单元可以看作一间房间，内存地址就是门牌号。

  0   1   2   3   4   5   6  ...
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│   │   │   │   │   │   │   │...
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘

一个字节是1byte，1024字节是1K，1024K是1M，1024M是1G，1024G是1T。

这 8 种基本数据类型的默认值以及所占空间的大小如下：

基本类型 位数 字节 默认值
int 32 4 0
short 16 2 0
long 64 8 0L
byte 8 1 0
char 16 2 'u0000'
float 32 4 0f
double 64 8 0d
boolean 1 false

对于整型类型，Java只定义了带符号的整型，因此，最高位的 bit 表示符号位（0表示正数，1表示负数）。

另外，对于 boolean，官方文档未明确定义，它依赖于 JVM 厂商的具体实现。逻辑上理解是占用 1 位，但是通常 JVM 内部会把 boolean 表示为4字节整数。

Java 里使用 long 类型的数据一定要在数值后面加上 L，否则将作为整型解析

常量

定义变量的时候，如果加上final修饰符，这个变量就变成了常量：

final double PI = 3.14; // PI是一个常量

var关键字

有些时候，类型的名字太长，写起来比较麻烦。例如：

StringBuilder sb = new StringBuilder();

这个时候，如果想省略变量类型，可以使用var关键字：仅仅是少写了变量类型而已

var sb = new StringBuilder();

编译器会根据赋值语句自动推断出变量sb的类型是StringBuilder

包装类

这八种基本类型都有对应的包装类分别为：Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean 。

包装类型不赋值就是 Null ，而基本类型有默认值且不是 Null。

基本数据类型直接存放在 Java 虚拟机栈中的局部变量表中，而包装类型属于对象类型，我们知道对象实例都存在于堆中。相比于对象类型， 基本数据类型占用的空间非常小。

《深入理解 Java 虚拟机》 ：

局部变量表主要存放了编译期可知的基本数据类型 （boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference 类型，它不同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）。

自动装箱与拆箱

  • 装箱：将基本类型用它们对应的引用类型包装起来；
  • 拆箱：将包装类型转换为基本数据类型；

举例：

Integer i = 10;  //装箱
int n = i;   //拆箱

上面这两行代码对应的字节码为：

   L1

    LINENUMBER 8 L1

    ALOAD 0

    BIPUSH 10

    INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;

    PUTFIELD AutoBoxTest.i : Ljava/lang/Integer;

   L2

    LINENUMBER 9 L2

    ALOAD 0

    ALOAD 0

    GETFIELD AutoBoxTest.i : Ljava/lang/Integer;

    INVOKEVIRTUAL java/lang/Integer.intValue ()I

    PUTFIELD AutoBoxTest.n : I

    RETURN

从字节码中，我们发现装箱其实就是调用了 包装类的 valueOf() 方法，拆箱其实就是调用了 xxxValue() 方法。

因此，

  • Integer i = 10 等价于 Integer i = Integer.valueOf(10)
  • int n = i 等价于 int n = i.intValue();

创建新对象时，优先选用静态工厂方法而不是 new 操作符，因为它尽可能地返回缓存的实例以节省内存。查看Byte.valueOf()方法的源码，可以看到标准库返回的Byte实例全部是缓存实例，但调用者并不关心静态工厂方法以何种方式创建新实例还是直接返回缓存的实例。

进制转换

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Integer.toString(100)); // "100",表示为10进制
        System.out.println(Integer.toString(100, 36)); // "2s",表示为36进制
        System.out.println(Integer.toHexString(100)); // "64",表示为16进制
        System.out.println(Integer.toOctalString(100)); // "144",表示为8进制
        System.out.println(Integer.toBinaryString(100)); // "1100100",表示为2进制
    }
}

Java的包装类型还定义了一些有用的静态变量

// boolean只有两个值true/false，其包装类型只需要引用Boolean提供的静态字段:
Boolean t = Boolean.TRUE;
Boolean f = Boolean.FALSE;
// int可表示的最大/最小值:
int max = Integer.MAX_VALUE; // 2147483647
int min = Integer.MIN_VALUE; // -2147483648
// long类型占用的bit和byte数量:
int sizeOfLong = Long.SIZE; // 64 (bits)
int bytesOfLong = Long.BYTES; // 8 (bytes)

处理无符号整型

在Java中，并没有无符号整型（Unsigned）的基本数据类型。byte、short、int和long都是带符号整型，最高位是符号位。无符号整型和有符号整型的转换在Java中就需要借助包装类型的静态方法完成。

byte是有符号整型，范围是-128+127，但如果把byte看作无符号整型，它的范围就是0255。我们把一个负的byte按无符号整型转换为int

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        byte x = -1;
        byte y = 127;
        System.out.println(Byte.toUnsignedInt(x)); // 255
        System.out.println(Byte.toUnsignedInt(y)); // 127
    }
}

常量池

Java 基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术。Byte,Short,Integer,Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128，127] 的相应类型的缓存数据，Character 创建了数值在[0,127]范围的缓存数据，Boolean 直接返回 True Or False。

Integer 缓存源码：

/**
*此方法将始终缓存-128 到 127（包括端点）范围内的值，并可以缓存此范围之外的其他值。
*/
public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
      return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];

    return new Integer(i);
}

private static class IntegerCache {
    static final int low = -128;
    static final int high;
    static final Integer cache[];
}

Character 缓存源码:

public static Character valueOf(char c) {

    if (c <= 127) { // must cache

      return CharacterCache.cache[(int)c];

    }

    return new Character(c);
}

private static class CharacterCache {

    private CharacterCache(){}

    static final Character cache[] = new Character[127 + 1];

    static {

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

            cache[i] = new Character((char)i);
    }
}

Boolean 缓存源码：

public static Boolean valueOf(boolean b) {

    return (b ? TRUE : FALSE);

}

如果超出对应范围仍然会去创建新的对象，缓存的范围区间的大小只是在性能和资源之间的权衡。

两种浮点数类型的包装类 Float,Double 并没有实现常量池技术。

Integer i1 = 33;

Integer i2 = 33;

System.out.println(i1 == i2);// 输出 true

Float i11 = 333f;

Float i22 = 333f;

System.out.println(i11 == i22);// 输出 false

Double i3 = 1.2;

Double i4 = 1.2;

System.out.println(i3 == i4);// 输出 false

下面我们来看一下问题。下面的代码的输出结果是 true 还是 flase 呢？

Integer i1 = 40;

Integer i2 = new Integer(40);

System.out.println(i1==i2);
  • Integer i1=40 这一行代码会发生装箱，也就是说这行代码等价于 Integer i1=Integer.valueOf(40) 。因此，i1 直接使用的是常量池中的对象
  • Integer i1 = new Integer(40) 会直接创建新的对象

因此，答案是 false 。你答对了吗？

所有整型包装类对象之间值的比较，全部使用 equals 方法比较。

函数

实例方法 vs 静态方法

调用方式

在外部调用静态方法时，可以使用 类名.方法名 的方式，也可以使用 对象.方法名 的方式，而实例方法只有后面这种方式。也就是说，调用静态方法可以无需创建对象 。

不过，需要注意的是一般不建议使用 对象.方法名 的方式来调用静态方法。这种方式非常容易造成混淆，静态方法不属于类的某个对象而是属于这个类。

因此，一般建议使用 类名.方法名 的方式来调用静态方法。

public class Person {
    public void method() { 
      //......
    }
 
    public static void staicMethod(){
      //......
    }
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();        
        // 调用实例方法
        person.method(); 
        // 调用静态方法
        Person.staicMethod()
    }
}

访问类成员是否存在限制

静态方法在访问本类的成员时，只允许访问静态成员（即静态成员变量和静态方法），不允许访问实例成员（即实例成员变量和实例方法），而实例方法不存在这个限制。

这个需要结合 JVM 的相关知识，静态方法是属于类的，在类加载的时候就会分配内存，可以通过类名直接访问。而非静态成员属于实例对象，只有在对象实例化之后才存在，然后通过类的实例对象去访问。在类的非静态成员不存在的时候静态成员就已经存在了，此时调用在内存中还不存在的非静态成员，属于非法操作。

可变参数

可变参数用 类型 ... 定义，可变参数相当于数组类型：

class Group {
    private String[] names;

    public void setNames(String... names) {
        this.names = names;
    }
}

上面的setNames()就定义了一个可变参数。调用时，可以这么写：

Group g = new Group();
g.setNames("Xiao Ming", "Xiao Hong", "Xiao Jun"); // 传入3个String
g.setNames("Xiao Ming", "Xiao Hong"); // 传入2个String
g.setNames("Xiao Ming"); // 传入1个String
g.setNames(); // 传入0个String

传入0个参数时，接收到的实际值是一个空数组而不是null。

Java 中只有值传递

首先，我们回顾一下在程序设计语言中有关将参数传递给方法（或函数）的一些专业术语。

  • 按值调用(call by value)

    表示方法接收的是调用者提供的值

  • 按引用调用（call by reference)

    表示方法接收的是调用者提供的变量地址。一个方法可以修改传递引用所对应的变量值，而不能修改传递值调用所对应的变量值。它用来描述各种程序设计语言（不只是 Java）中方法参数传递方式。

Java 程序设计语言总是采用按值调用。也就是说，方法得到的是所有参数值的一个拷贝，也就是说，方法不能修改传递给它的任何参数变量的内容。

下面通过 3 个例子来给大家说明

example 1

public static void main(String[] args) {
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;

    swap(num1, num2);

    System.out.println("num1 = " + num1);
    System.out.println("num2 = " + num2);
}

public static void swap(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;

    System.out.println("a = " + a);
    System.out.println("b = " + b);
}

结果：

a = 20
b = 10
num1 = 10
num2 = 20

解析：

example 1

在 swap 方法中，a、b 的值进行交换，并不会影响到 num1、num2。因为，a、b 中的值，只是从 num1、num2 的复制过来的。也就是说，a、b 相当于 num1、num2 的副本，副本的内容无论怎么修改，都不会影响到原件本身。

通过上面例子，我们已经知道了一个方法不能修改一个基本数据类型的参数，而对象引用作为参数就不一样，请看 example2.

example 2

	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
		System.out.println(arr[0]);
		change(arr);
		System.out.println(arr[0]);
	}

	public static void change(int[] array) {
		// 将数组的第一个元素变为0
		array[0] = 0;
	}

结果：

1
0

解析：

example 2

array 被初始化 arr 的拷贝也就是一个对象的引用，也就是说 array 和 arr 指向的是同一个数组对象。 因此，外部对引用对象的改变会反映到所对应的对象上。

通过 example2 我们已经看到，实现一个改变对象参数状态的方法并不是一件难事。理由很简单，方法得到的是对象引用的拷贝，对象引用及其他的拷贝同时引用同一个对象。

很多程序设计语言（特别是，C++和 Pascal)提供了两种参数传递的方式：值调用和引用调用。有些程序员（甚至本书的作者）认为 Java 程序设计语言对对象采用的是引用调用，实际上，这种理解是不对的。由于这种误解具有一定的普遍性，所以下面给出一个反例来详细地阐述一下这个问题。

example 3

public class Test {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Student s1 = new Student("小张");
		Student s2 = new Student("小李");
		Test.swap(s1, s2);
		System.out.println("s1:" + s1.getName());
		System.out.println("s2:" + s2.getName());
	}

	public static void swap(Student x, Student y) {
		Student temp = x;
		x = y;
		y = temp;
		System.out.println("x:" + x.getName());
		System.out.println("y:" + y.getName());
	}
}

结果：

x:小李
y:小张
s1:小张
s2:小李

解析：

交换之前：

交换之后：

通过上面两张图可以很清晰的看出： 方法并没有改变存储在变量 s1 和 s2 中的对象引用。swap 方法的参数 x 和 y 被初始化为两个对象引用的拷贝，这个方法交换的是这两个拷贝

总结

Java 程序设计语言对对象采用的不是引用调用，实际上，对象引用是按值传递的。

下面再总结一下 Java 中方法参数的使用情况：

  • 一个方法不能修改一个基本数据类型的参数（即数值型或布尔型）
  • 一个方法可以改变一个对象参数的状态
  • 一个方法不能让对象参数引用一个新的对象

参考：

《Java 核心技术卷 Ⅰ》基础知识第十版第四章 4.5 小节

重载 vs 重写

  • 重载就是同样的一个方法能够根据输入数据的不同，做出不同的处理
  • 重写就是当子类继承自父类的相同方法，输入数据一样，但要做出有别于父类的响应时，你就要覆盖父类方法

重载

发生在同一个类中（或者父类和子类之间），方法名必须相同，参数类型不同、个数不同、顺序不同，方法返回值和访问修饰符可以不同。

重写

重写发生在运行期，是子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写，外部样子不能改变，内部逻辑可以改变。

综上：重写就是子类对父类方法的重新改造，外部样子不能改变，内部逻辑可以改变。

区别点 重载方法 重写方法
发生范围 同一个类 子类
参数列表 必须修改 一定不能修改
返回类型 可修改 子类方法返回值类型应比父类方法返回值类型更小或相等
异常 可修改 子类方法声明抛出的异常类应比父类方法声明抛出的异常类更小或相等；
访问修饰符 可修改 一定不能做更严格的限制（可以降低限制）
发生阶段 编译期 运行期

方法的重写要遵循“两同两小一大”（以下内容摘录自《疯狂 Java 讲义》）：

  • “两同”即方法名相同、形参列表相同；
  • “两小”指的是子类方法返回值类型应比父类方法返回值类型更小或相等，子类方法声明抛出的异常类应比父类方法声明抛出的异常类更小或相等；
  • “一大”指的是子类方法的访问权限应比父类方法的访问权限更大或相等。

如果父类方法访问修饰符为 private/final/static 则子类就不能重写该方法，但是被 static 修饰的方法能够被再次声明。

构造方法无法被重写

⭐️ 关于 重写的返回值类型 这里需要额外多说明一下，上面的表述不太清晰准确：

  • 方法的返回类型是 void 和基本数据类型，则返回值重写时不可修改
  • 方法的返回值是引用类型，重写时是可以返回该引用类型的子类的。
public class Hero {
    public String name() {
        return "超级英雄";
    }
}
public class SuperMan extends Hero{
    @Override
    public String name() {
        return "超人";
    }
    public Hero hero() {
        return new Hero();
    }
}

public class SuperSuperMan extends SuperMan {
    public String name() {
        return "超级超级英雄";
    }

    @Override
    public SuperMan hero() {
        return new SuperMan();
    }
}

XML vs JSON

JSON

XML的特点是功能全面，但标签繁琐，格式复杂。在Web上使用XML现在越来越少，取而代之的是JSON这种数据结构。

  • JSON 是轻量级的数据表示方式，常用于 Web 应用

  • Jackson 可以实现 JavaBean 和 JSON 之间的转换

  • 可以通过 Module 扩展 Jackson 能处理的数据类型

  • 可以自定义 JsonSerializer 和 JsonDeserializer 来定制序列化和反序列化

JSON 是 JavaScript Object Notation 的缩写，它去除了所有 JavaScript 执行代码，只保留 JavaScript 的对象格式。一个典型的JSON如下：

{
    "id": 1,
    "name": "Java核心技术",
    "author": {
        "firstName": "Abc",
        "lastName": "Xyz"
    },
    "isbn": "1234567",
    "tags": ["Java", "Network"]
}

JSON 作为数据传输的格式，有几个显著的优点：

  • JSON 只允许使用UTF-8编码，不存在编码问题

  • JSON 只允许使用双引号作为key，特殊字符用\转义，格式简单

  • 浏览器内置 JSON 支持，如果把数据用 JSON 发送给浏览器，可以用 JavaScript 直接处理

JSON 适合表示层次结构，因为它格式简单，仅支持以下几种数据类型：

  • 键值对：{"key": value}
  • 数组：[1, 2, 3]
  • 字符串："abc"
  • 数值（整数和浮点数）：12.34
  • 布尔值：true或false
  • 空值：null

常用的用于解析 JSON 的第三方库有：

  • Jackson
  • Gson
  • Fastjson
  • ...

XML

XML是可扩展标记语言（eXtensible Markup Language）的缩写，它是一种数据表示格式：

  • XML 使用嵌套结构的数据表示方式，支持格式验证

  • XML 常用于配置文件、网络消息传输等

一个描述书籍的XML文档可能如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE note SYSTEM "book.dtd">
<book id="1">
    <name>Java核心技术</name>
    <author>Cay S. Horstmann</author>
    <isbn lang="CN">1234567</isbn>
    <tags>
        <tag>Java</tag>
        <tag>Network</tag>
    </tags>
    <pubDate/>
</book>

XML 的结构

XML 有固定的结构，首行必定是 <?xml version="1.0"?>，可以加上可选的编码。

紧接着，如果以类似 <!DOCTYPE note SYSTEM "book.dtd">声明的是文档定义类型（DTD：Document Type Definition），DTD 是可选的。

接下来是 XML 的文档内容，一个XML文档有且仅有一个根元素，根元素可以包含任意个子元素，元素可以包含属性，例如，<isbn lang="CN">1234567</isbn>包含一个属性lang="CN"，且元素必须正确嵌套。如果是空元素，可以用<tag/>表示。

常见的特殊字符如下：

字符 表示
< &lt;
> &gt;
& &amp;
" &quot;
' &apos;

和结构类似的HTML不同，浏览器对HTML有一定的“容错性”，缺少关闭标签也可以被解析，但XML要求严格的格式，任何没有正确嵌套的标签都会导致错误。

因为XML是一种树形结构的文档，它有两种标准的解析API：

  • DOM：一次性读取XML，并在内存中表示为树形结构；

  • SAX：以流的形式读取XML，使用事件回调。

异常

Java内置了一套异常处理机制，总是使用异常来表示错误。它的继承关系如下：

                     ┌───────────┐
                     │  Object   │
                     └───────────┘
                           ▲
                           │
                     ┌───────────┐
                     │ Throwable │
                     └───────────┘
                           ▲
                 ┌─────────┴─────────┐
                 │                   │
           ┌───────────┐       ┌───────────┐
           │   Error   │       │ Exception │
           └───────────┘       └───────────┘
                 ▲                   ▲
         ┌───────┘              ┌────┴──────────┐
         │                      │               │
┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐┌───────────┐
│OutOfMemoryError │... │RuntimeException ││IOException│...
└─────────────────┘    └─────────────────┘└───────────┘
                                ▲
                    ┌───────────┴─────────────┐
                    │                         │
         ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐
         │NullPointerException │ │IllegalArgumentException │...
         └─────────────────────┘ └─────────────────────────┘

在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 java.lang 包中的 Throwable 类。Throwable 类有两个重要的子类 Exception（异常）和 Error（错误）

  • Exception

    程序本身可以处理的异常，可以通过 catch 来进行捕获。Exception 又可以分为 受检查异常(必须处理) 和 不受检查异常(可以不处理)

    某些异常是应用程序逻辑处理的一部分，应该捕获并处理。例如：

    • NumberFormatException：数值类型的格式错误
    • FileNotFoundException：未找到文件
    • SocketException：读取网络失败

    还有一些异常是程序逻辑编写不对造成的，应该修复程序本身。例如：

    • NullPointerException：对某个null的对象调用方法或字段
    • IndexOutOfBoundsException：数组索引越界

  • Error

    Error 属于程序无法处理的错误 ，我们没办法通过 catch 来进行捕获 。例如，Java 虚拟机运行错误（Virtual MachineError）、虚拟机内存不够错误(OutOfMemoryError)、类定义错误（NoClassDefFoundError）等 。这些异常发生时，Java 虚拟机（JVM）一般会选择线程终止

Java规定：

  • 必须捕获的异常，包括Exception及其子类，但不包括RuntimeException及其子类，这种类型的异常称为Checked Exception，或者用throws声明
  • 不需要捕获的异常，包括Error及其子类，RuntimeException及其子类。

自定义异常

一个常见的做法是自定义一个 BaseException 作为“根异常”，然后，派生出各种业务类型的异常。

BaseException 需要从一个适合的 Exception 派生，通常建议从 RuntimeException 派生：

public class BaseException extends RuntimeException {
    public BaseException() {
        super();
    }

    public BaseException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }

    public BaseException(String message) {
        super(message);
    }

    public BaseException(Throwable cause) {
        super(cause);
    }
}

其他业务类型的异常就可以从BaseException派生：

public class UserNotFoundException extends BaseException {
}

public class LoginFailedException extends BaseException {
}

  • 抛出异常时，尽量复用JDK已定义的异常类型

  • 自定义异常体系时，推荐从RuntimeException派生“根异常”，再派生出业务异常

  • 自定义异常时，应该提供多种构造方法

assert

断言失败时会抛出AssertionError，导致程序结束退出。断言只应该用于开发和测试阶段。

使用assert语句时，还可以添加一个可选的断言消息：

assert x >= 0 : "x must >= 0";

要执行assert语句，必须给Java虚拟机传递-enableassertions（可简写为-ea）参数启用断言

  • 对可恢复的错误不能使用断言，而应该抛出异常；

  • 断言很少被使用，更好的方法是编写单元测试。

Throwable

  • public String getMessage()

    返回异常发生时的简要描述

  • public String toString()

    返回异常发生时的详细信息

  • public String getLocalizedMessage()

    返回异常对象的本地化信息。使用 Throwable 的子类覆盖这个方法，可以生成本地化信息。如果子类没有覆盖该方法，则该方法返回的信息与 getMessage()返回的结果相同

  • public void printStackTrace()

    在控制台上打印 Throwable 对象封装的异常信息

try-catch-finally

  • try块

    用于捕获异常。其后可接零个或多个 catch 块，如果没有 catch 块，则必须跟一个 finally 块

  • catch块

    用于处理 try 捕获到的异常

  • finally 块

    无论是否捕获或处理异常，finally 块里的语句都会被执行。当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时，finally 语句块将在方法返回之前被执行

在以下 3 种特殊情况下，finally 块不会被执行：

  • 在 try 或 finally块中用了 System.exit(int)退出程序。但是如果 System.exit(int) 在异常语句之后，finally 还是会被执行

  • 程序所在的线程死亡

  • 关闭 CPU

下面这部分内容来自 issue:Snailclimb/JavaGuide#190。

注意： 不要在 finally 语句块中使用 return! 当 try 语句和 finally 语句中都有 return 语句时，try 语句块中的 return 语句会被忽略。这是因为 try 语句中的 return 返回值会先被暂存在一个本地变量中，当执行到 finally 语句中的 return 之后，这个本地变量的值就变为了 finally 语句中的 return 返回值。

jvm 官方文档中有明确提到：

If the try clause executes a return, the compiled code does the following:

  1. Saves the return value (if any) in a local variable.
  2. Executes a jsr to the code for the finally clause.
  3. Upon return from the finally clause, returns the value saved in the local variable.
public class Test {
    public static int f(int value) {
        try {
            return value * value;
        } finally {
            if (value == 2) {
                return 0;
            }
        }
    }
}

如果调用 f(2)，返回值将是 0，因为 finally 语句的返回值覆盖了 try 语句块的返回值。

异常屏蔽

没有被抛出的异常称为“被屏蔽”的异常，finally抛出异常后，原来在catch中准备抛出的异常就“消失”了，因为只能抛出一个异常。

在极少数的情况下，我们需要获知所有的异常。如何保存所有的异常信息？方法是先用origin变量保存原始异常，然后调用Throwable.addSuppressed()，把原始异常添加进来，最后在finally抛出

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Exception origin = null;
        try {
            System.out.println(Integer.parseInt("abc"));
        } catch (Exception e) {
            origin = e;
            throw e;
        } finally {
            Exception e = new IllegalArgumentException();
            if (origin != null) {
                e.addSuppressed(origin);
            }
            throw e;
        }
    }
}

通过Throwable.getSuppressed()可以获取所有的Suppressed Exception。

绝大多数情况下，在finally中不要抛出异常

调用printStackTrace()可以打印异常的传播栈，对于调试非常有用

try-with-resources

  • 适用范围（资源的定义）

    任何实现 java.lang.AutoCloseable或者 java.io.Closeable 的对象

  • 关闭资源和 finally 块的执行顺序

    在 try-with-resources 语句中，任何 catch 或 finally 块在声明的资源关闭后运行

《Effecitve Java》中明确指出：

面对必须要关闭的资源，我们总是应该优先使用 try-with-resources 而不是try-finally。随之产生的代码更简短，更清晰，产生的异常对我们也更有用。try-with-resources 语句让我们更容易编写必须要关闭的资源的代码，若采用 try-finally 则几乎做不到这点

Java 中类似于InputStream、OutputStream 、Scanner 、PrintWriter等的资源都需要我们调用close()方法来手动关闭，一般情况下我们都是通过try-catch-finally语句来实现这个需求，如下：

        //读取文本文件的内容
        Scanner scanner = null;
        try {
            scanner = new Scanner(new File("D://read.txt"));
            while (scanner.hasNext()) {
                System.out.println(scanner.nextLine());
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (scanner != null) {
                scanner.close();
            }
        }

使用 Java 7 之后的 try-with-resources 语句改造上面的代码:

try (Scanner scanner = new Scanner(new File("test.txt"))) {
    while (scanner.hasNext()) {
        System.out.println(scanner.nextLine());
    }
} catch (FileNotFoundException fnfe) {
    fnfe.printStackTrace();
}

当然多个资源需要关闭的时候，使用 try-with-resources 实现起来也非常简单，如果你还是用 try-catch-finally可能会带来很多问题。

通过使用分号分隔，可以在try-with-resources块中声明多个资源。

try (BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("test.txt")));
             BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("out.txt")))) {
            int b;
            while ((b = bin.read()) != -1) {
                bout.write(b);
            }
        }
        catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

参考: