Java学习笔记

一、java命令执行过程

第一步：先启动JVM
第二部：JVM启动之后，JVM会去启动“类加载器classloader”
类加载器的作用：用于加载类。本质上类加载器负责去硬盘上找 “类” 对应的 “字节码” 文件
假设是 java HelloWorld ，那么类加载器回去硬盘上搜索：HelloWorld.class 文件。
第三步：类加载器如果在硬盘上找不到对应的字节码文件，会报错
错误：找不到或无法加载对主类
类加载器如果在硬盘上找到了对应的字节码文件，类加载器会将该字节码文件装载到 JVM 当中，JVM 启动 “解释器” 将字节码文件解释成为 “101011101001…” 这中二进制码，操作系统则执行该二进制码文件和硬件交互。

1.1 classpath

问题： 默认情况下，类加载器 classLoader 去哪找对应的字节码文件？
默认情况下，类加载器（classLoader）会从当前路径下找对应的字节码文件。

问题：那么能不能给类加载器指定一个路径，让类加载器去指定的路径下加载字节码文件呢？
答案：当然可以，但是我们需要设置一个环境变量，叫做 classpath

1.1.1 classpath的写法

classpath=A路径;B路径;C路径
路径之间使用 ; 隔开。
注意： 若将classpath配置为 classpath=D:\DEV 后，classloader今后则只会在D:\DEV目录下查找字节码文件。

二、变量

2.1 整数类型

byte \ short \ int \ long \ char
在 Java 中有一条非常重要的结论，必须记住：

在任何情况下，整数型的 “字面量/数据”默认被当作 int 类型处理。 如果希望该“整数型字面量”被当作 long 类型来处理，需要在 “字面量” 后面添加 L 或 l ，如：1234L

这里需要注意： int类型的取值范围为 [-2147483648, 2147483647] 所以，字面量中不能写在该范围之外的数字，否则编译会报错。

2.2.1 自动类型转换

在 Java 中，小容量的类型可以自动转换成大容量的类型，这成为自动类型转换。

  1. public class IntTest01{
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         // 分析：200这个字面量默认被当作int类型来处理
  4.         // b变量是long类型，int类型占4个字节，long类型占8个字节
  5.         // 小容量可以自动转换成大容量，这种操作为自动类型转换。
  6.         long b = 200;
  7.     }
  8. }

2.3 强制类型转换

在 Java 中，大容量的类型要想转换为小容量的类型，需要使用强制类型转换。
但是 Java 会给 byte 、short、 char 类型开后门，只要当整数型字面量没有超 byte、short、char 类型的范围时，允许不加强制类型转换符，直接赋值。

  1. public class IntTest01{
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         int b = 200L; // 大容量long类型字面值直接复制给小容量int类型的变量，会编译报错
  4.         int c = (int)200L; // 使用强制类型转换符进行强转，编译能通过，运行时可能会损失精度。
  5.         int d = (int)2147483648; // 这会损失精度 
  6.     }
  7. }

强制类型转换原理：
比如 long 类型转换为 int 类型，会将前面的四个字节“砍掉”，如下例：

比如整数2147483648L -> (int)2147483648 的过程 二进制： long类型：00000000 00000000 00000000 00000000 10000000 00000000 00000000 00000000 转换为int类型后： 10000000 00000000 00000000 00000000，由于首位表示符号位，故其值为： -2147483648

当一个整数赋值给一个 char 类型变量的时候，会自动转换为 char 字符型，最终的结果是一个字符。

  1. public class CharTest03() {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         char c1 = 97; // 这里会做强制类型转换
  4.         System.out.println(c1); // 'a'
  5.     }
  6. }

2.4 整数类型混合运算

结论：byte、char 、short 做混合运算的时候，先各自转换成 int 再做运算。

  1. char c1 = 'a';
  2. byte b = 1;
  3. System.out.println(c1 + b); //98

结论：多种数据类型做混合运算的时候，最终的结果是最大容量的对应的类型（char、short、byte除外）。

2.2 浮点型

float：4个字节
double：8个字节
Java中规定，任何一个浮点型数据字面量默认被当作 double 类型来处理。
如果想让这个浮点型字面量被当作 float 类型来处理，那么请在字面后面添加 f 或 F。

2.3 布尔型

在Java语言中，boolean类型只有两个值 true 和 false 。
不像 c 或 c++ 中的 0 或 1 也能表示布尔类型。

2.4 八种基本数据类型转换规则

1、八种基本数据类型，除了 boolean 类型不能转换外，其余七种都可以互相转换；
2、如果整数型字面量没有超出 byte \ short \ int \ char 的取值范围，则可以直接赋值给这4 种类型；
3、小容量向大容量转换称为自动类型转换，容量从小到大的排序为：
byte < short = char < int < long < float < double，其中 short 和 char 都占两个字节，但 char 可以表示更大的正整数。
4、大容量转换为小容量，称为强制类型转换，编写时必须加强制类型转换符号，但运行时可能出现精度损失；
5、byte \ short \ char 在做混合运算时，先各自转换成 int 类型再做运算；
6、多种数据类型混合运算时，先各自转换成容量最大的那一种，再做运算。

三、运算符

3.1 逻辑运算符

& 逻辑与
| 逻辑或
! 取反
&& 短路与
|| 短路或
&&、|| 和 &、| 在运算结果上没有任何区别，完全相同。
短路现象：
&& 带来的短路现象：当左边表达式为 false 时，右边表达式不会执行；
|| 带来的锻炼现象：当左边表达式为 true 时，右边表达式不会执行。

  1. int x = 10;
  2. int y = 11;
  3. boolean flag1 = x > y & x > y++; // flag1为false，但y++执行了
  4. System.out.println(y); // 12
  1. int x = 10;
  2. int y = 11;
  3. boolean flag2 = x > y && x > y++; // flag2为false，且y++未执行，出现了短路现象。
  4. System.out.println(y); // 11

3.2 扩展赋值运算符

问题：x +=1 和 x = x + 1 本质上是一样的吗？
答案：不一样！ 

  1. byte x = 100;
  2. x = x + 1; // 编译器报错，编译器检测到x+1是int类型，int类型无法直接赋值给byte类型。
  1. byte x = 100;
  2. x += 1; // 可以，x = 101。
  3. // 实际上：x += 1 ===> x = (byte)(x + 1)

很重要的语法机制：使用扩展运算符的时候，计算过程中永远都不会改变结果类型！

四、面向对象

4.1 对象的JVM内存结构

JAVA学习笔记 - 图1

4.2 对象与引用

对象：对象时通过 new 出来的，在堆内存中存储。
引用：但凡是变量，并且该变量中保存了内存地址指向了堆内存当中的对象，都是引用。

五、异常

5.1 异常概述

1、什么是异常，Java提供异常处理机制有啥用？

异常是指：在程序执行过程中，出现了不正常的情况 Java语言提供了异常处理机制，若程序在执行过程中出现了不正常的情况， Java会把异常信息打印输出到控制台，供程序员参考。程序员看到异常信息之后，可以对程序进行修改，让程序更加健壮。

5.2 异常继承结构图

image.png

5.3 编译时异常与运行时异常

编译时异常和运行时异常，都是发生在程序的运行阶段，编译阶段是不会发生的。
编译时异常必须在编译（编写程序）阶段预先处理，如果不处理，会导致编译器报错。
编译时异常也称为受检异常
运行时异常也称为未受检异常

5.4 异常处理

Java中对异常的处理包括两种方式：

  • 第一种方式：在方法声明时使用 trows 关键字，抛给上一级。
  • 第二种方式：使用 try ... catch 语句对异常进行捕捉。

上报和捕捉怎么选择？
如果希望调用者处理，选择**上报方式，其余情况使用捕捉**。

六、集合框架

5.1 主要集合概述

所有的集合类和集合的接口，都在 java.util.* 包下面。
集合有两大接口：
java.util.Collection 与 java.util.Map。
java集合框架.png

5.1 List

List 接口继承于 Collection，定义了一个有序集合（ordered collection）。可以采用两种方式访问元素：

  • 使用迭代器访问（顺序访问）；
  • 使用整数索引访问（随机访问）；

List 接口定义了多种随机访问的方法

  1. void add(int index, E element);
  2. void remove(int index);
  3. E get(int index);
  4. E set(int index, E element);

5.1.1 ArrayList

ArrayList底层采用了数组这种数据结构，并且封装了一个动态再分配的对象数组。