Java基础知识（泛型、面向对象、接口、数据类型操作）

1.java基础知识

1.1.java泛型

1.1.1 .Java泛型的实现方法：类型擦除

大家都知道，Java的泛型是伪泛型，这是因为Java在编译期间，所有的泛型信息都会被擦掉，正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦除。Java的泛型基本上都是在编译器这个层次上实现的，在生成的字节码中是不包含泛型中的类型信息的，使用泛型的时候加上类型参数，在编译器编译的时候会去掉，这个过程成为类型擦除。
如在代码中定义List<Object>和List<String>等类型，在编译后都会变成List，JVM看到的只是List，而由泛型附加的类型信息对JVM是看不到的。Java编译器会在编译时尽可能的发现可能出错的地方，但是仍然无法在运行时刻出现的类型转换异常的情况，类型擦除也是Java的泛型与C++模板机制实现方式之间的重要区别。
在下面例子中，我们定义了两个ArrayList数组，不过一个是ArrayList<String>泛型类型的，只能存储字符串；一个是ArrayList<Integer>泛型类型的，只能存储整数，最后，我们通过list1对象和list2对象的getClass()方法获取他们的类的信息，最后发现结果为true。说明泛型类型String和Integer都被擦除掉了，只剩下原始类型。

public class Test { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list1 = new ArrayList<String>(); list1.add("abc"); ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>(); list2.add(123); System.out.println(list1.getClass() == list2.getClass()); } } 

例2.通过反射添加其它类型元素

public class Test { public static void main(String[] args) throws Exception { ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); list.add(1); //这样调用 add 方法只能存储整形，因为泛型类型的实例为 Integer list.getClass().getMethod("add", Object.class).invoke(list, "asd"); for (int i = 0; i < list.size(); i++) { System.out.println(list.get(i)); } } } 

1.1.2.泛型一般有三种使用方式:泛型类、泛型接口、泛型方法。

1.泛型类：

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型

public class Generic<T>{ private T key; public Generic(T key) { this.key = key; } public T getKey(){ return key; } } 

如何实例化泛型类：

Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456); 

2.泛型接口 ：

public interface Generator<T> { public T method(); } 

实现泛型接口，不指定类型：

class GeneratorImpl<T> implements Generator<T>{ @Override public T method() { return null; } } 

实现泛型接口，指定类型：

class GeneratorImpl<T> implements Generator<String>{ @Override public String method() { return "hello"; } } 

3.泛型方法 ：

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

使用：

// 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character

Integer[] intArray = { 1, 2, 3 }; String[] stringArray = { "Hello", "World" }; printArray( intArray ); printArray( stringArray ); 

常用的通配符为： T，E，K，V，？

？ 表示不确定的 java 类型
T (type) 表示具体的一个java类型
K V (key value) 分别代表java键值中的Key Value
E (element) 代表Element 

1.2.==和equals的区别,hashCode()与 equals()

1.2.1.==和equals的区别

1.== : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即判断两个对象是不是同一个对象。(基本数据类型比较的是值，引用数据类型比较的是内存地址)
因为 Java 只有值传递，所以，对于 == 来说，不管是比较基本数据类型，还是引用数据类型的变量，其本质比较的都是值，只是引用类型变量存的值是对象的地址。
2.equals() 方法存在两种使用情况：

• 情况 1：类没有覆盖 equals()方法。则通过 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。
• 情况 2：类覆盖了 equals()方法。一般，我们都覆盖 equals()方法来两个对象的内容相等；若它们的内容相等，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，虚拟机会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。

1.2.2.hashCode()与 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？”
为什么要有 hashCode？：一句话就是增加散列格式的插入效率
我们以“HashSet 如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode？
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。（摘自我的 Java 启蒙书《Head fist java》第二版）。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。
为什么重写 equals 时必须重写 hashCode 方法？：一句话：没有重写hashcode（），就没法使用散列数据类型，比如哈希表等结构。

怎么重写equals方法和equals（）方法：

public class Person { private String name; private int age; private boolean gender; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public boolean isGender() { return gender; } public void setGender(boolean gender) { this.gender = gender; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Person person = (Person) o; return age == person.age && gender == person.gender && Objects.equals(name, person.name); } @Override public int hashCode() { int hash = 17; hash = hash * 31 + getName().hashCode(); hash = hash * 31 + getAge(); return hash } 

31可以 由i*31== (i<<5)-1来表示，现在很多虚拟机里面都有做相关优化，使用31的原因可能是为了更好的分配hash地址，并且31只占用5bits！

1.3面向对象的三大特性

1.3.1 封装

封装是指把一个对象的状态信息（也就是属性）隐藏在对象内部，不允许外部对象直接访问对象的内部信息。但是可以提供一些可以被外界访问的方法来操作属性。

public class Student { private int id;//id属性私有化 private String name;//name属性私有化 //获取id的方法 public int getId() { return id; } //设置id的方法 public void setId(int id) { this.id = id; } //获取name的方法 public String getName() { return name; } //设置name的方法 public void setName(String name) { this.name = name; } } 

1.3.2 继承

关于继承如下 3 点请记住：

1. 子类拥有父类对象所有的属性和方法（包括私有属性和私有方法），但是父类中的私有属性和方法子类是无法访问，只是拥有。
2. 子类可以拥有自己属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
3. 子类可以用自己的方式实现父类的方法。（重写）（以后介绍）。

1.3.3 多态（面试常考）(三个必要条件和三个方法）

多态存在的三个必要条件
1. 继承
2. 重写
3. 父类引用指向子类对象（是父类引用指向子类对象）：
比如：

Parent p = new Child(); List<Integer> myList=new LinkedList<>(); 

多态的实现方式
方式一：重写：
这个内容已经在上一章节详细讲过，就不再阐述，详细可访问：Java 重写(Override)与重载(Overload)。
方式二：接口
java中的接口类似于生活中的接口，就是一些方法特征的集合，但没有方法的实现。具体可以看 java接口 这一章节的内容。
方式三：抽象类和抽象方法

1.4 抽象类和接口的区别的区别：（我觉得更多是一种设计思想的区别）

1.5.String StringBuffer 和 StringBuilder 的区别是什么? String 为什么是不可变的?

简单的来说：String 类中使用 final 关键字修饰字符数组来保存字符串，private final char value[]，所以 String 对象是不可变的。
补充（来自issue 675）：在 Java 9 之后，String 类的实现改用 byte 数组存储字符串 private final byte[] value;

而 StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串char[]value 但是没有用 final 关键字修饰，所以这两种对象都是可变的。
StringBuilder 与 StringBuffer 的构造方法都是调用父类构造方法也就是AbstractStringBuilder 实现的，大家可以自行查阅源码。
线程安全性（String与StringBuffer线程安全）
String 中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，线程安全。AbstractStringBuilder 是 StringBuilder 与 StringBuffer 的公共父类，有 expandCapacity、append、insert、indexOf 等公共方法。StringBuffer 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。StringBuilder 并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。
下面是StringBuffer的部分源码，对方法进行了加锁。

@Override public synchronized StringBuffer append(Object obj) { toStringCache = null; super.append(String.valueOf(obj)); return this; } @Override @HotSpotIntrinsicCandidate public synchronized StringBuffer append(String str) { toStringCache = null; super.append(str); return this; } 

性能
每次对 String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象。StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

1.6 .Object 类的常见方法总结(面试也会遇到）

Object 类是一个特殊的类，是所有类的父类。它主要提供了以下 11 个方法：

public final native Class<?> getClass()//native方法， //用于返回当前运行时对象的Class对象，使用了final关键字修饰，故不允许子类重写。 public native int hashCode() //native方法，用于返回对象的哈希码， //主要使用在哈希表中，比如JDK中的HashMap。 public boolean equals(Object obj)//用于比较2个对象的内存地址是否相等， //String类对该方法进行了重写用户比较字符串的值是否相等。 protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException//naitive方法， //用于创建并返回当前对象的一份拷贝。一般情况下， //对于任何对象 x，表达式 x.clone() != x 为true，x.clone().getClass() == x.getClass() 为true。 //Object本身没有实现Cloneable接口， //所以不重写clone方法并且进行调用的话会发生CloneNotSupportedException异常。 public String toString()//返回类的名字@实例的哈希码的16进制的字符串。 //建议Object所有的子类都重写这个方法。 public final native void notify()//native方法，并且不能重写。 //唤醒一个在此对象监视器上等待的线程(监视器相当于就是锁的概念)。 //如果有多个线程在等待只会任意唤醒一个。 public final native void notifyAll()//native方法，并且不能重写。跟notify一样， //唯一的区别就是会唤醒在此对象监视器上等待的所有线程，而不是一个线程。 public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException//native方法， //并且不能重写。暂停线程的执行。注意：sleep方法没有释放锁，而wait方法释放了锁 。timeout是等待时间。 public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException//多了nanos参数，这个参数表示额外时间（以毫微秒为单位，范围是 0-999999）。 所以超时的时间还需要加上nanos毫秒。 public final void wait() throws InterruptedException//跟之前的2个wait方法一样， //只不过该方法一直等待，没有超时时间这个概念 protected void finalize() throws Throwable { }//实例被垃圾回收器回收的时候触发的操作 

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