Java SE模块面试知识整理

标签：Java String 对象 System 模块 println public SE out

基础概念与常识

Java语言特点：

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，不同版本的操作系统中安装有不同版本的Java虚拟机，Java程序的运行只依赖于Java虚拟机）Write Once, Run Anywhere（一次编写，随处运行）
支持多线程
可靠性（具备异常处理和自动内存管理机制）
安全性（Java 语言本身的设计就提供了多重安全防护机制如访问权限修饰符、限制程序直接访问操作系统资源）；
支持网络编程并且很方便；
编译与解释并存；

Java SE vs Java EE

Java SE 是 Java 的基础版本，Java EE 是 Java 的高级版本。

JVM vs JDK vs JRE

JDK（Java Development Kit）由JVM、核心类库、开发工具（java，javac...）组成。

JRE（Java Runtime Enviroment），Java的运行环境，由JVM和核心类库组成的。

JVM（Java Virtual Machine），运行 Java 字节码的虚拟机。

JDK、JRE的关系用一句话总结就是：用JDK开发程序，交给JRE运行。

字节码及其好处

字节码（扩展名为 .class 的文件）

.java --> javac编译 --> .class -->解释器&JIT--> 机器理解的代码

Java程序转变为机器代码的过程

注意：.class->机器码 这一步，若是热点代码，使用 JIT（Just in Time Compilation） 编译器， 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；否则通过Java解释器逐行解释执行，这种方式的执行速度会相对比较慢。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 。

Java为了便于虚拟机执行Java程序，将虚拟机的内存划分为方法区、栈、堆、本地方法栈、寄存器这5块区域。同学们需要重点关注的是 方法区、栈、堆。

方法区：字节码文件先加载到这里
栈：方法运行时所进入的内存区域，由于变量在方法中，所以变量也在这一块区域中
堆：存储new出来的东西，并分配地址。由于数组是new 出来的，所以数组也在这块区域。

Java 语言为什么“编译与解释并存”？

高级编程语言分为两种：

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。

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。

Java和C++的区别

Java 和 C++ 都是面向对象的语言，都支持封装、继承和多态，但是，它们还是有挺多不相同的地方：

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）。

基本语法

标识符和关键字的区别

标识符：程序、类、变量、方法的名字,是我们自己取的名字;

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类名：首字母大写（大驼峰命名）

变量名：第二个单词开始首字母大写（小驼峰命名）

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

关键字：被赋予特殊含义的标识符

Tips：所有的关键字都是小写的。

continue、break 和 return 的区别

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。

基本数据类型

Java的基本数据类型

Java一共有8种数据类型

6种数字类型。

4种整数型：byte1、short2、int4、long8
2 种浮点型：float4、double8

1种字符类型：char2

1种布尔型：boolean1

注意：

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。
- 比如23，它默认就为int类型；如果加上后缀L，则为long类型；
- 比如23.8，它默认为double类型；如果加上后缀F，则为float类型;
char a = 'h'char :单引号，String a = "hello" :双引号。

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 。

基本类型和包装类型的区别

用途：除了定义一些常量和局部变量之外，我们在其他地方比如方法参数、对象属性中很少会使用基本类型来定义变量。并且，包装类型可用于泛型，而基本类型不可以。
存储方式：基本数据类型的局部变量存放在 Java 虚拟机栈中的局部变量表中，基本数据类型的成员变量（未被 static 修饰）存放在 Java 虚拟机的堆中；包装类型属于对象类型，我们知道几乎所有对象实例都存在于堆中。
占用空间：相比于包装类型（对象类型），基本数据类型占用的空间往往非常小。
默认值：成员变量包装类型不赋值就是 null ，而基本类型有默认值且不是 null。
比较方式：对于基本数据类型来说，== 比较的是值。对于包装数据类型来说，== 比较的是对象的内存地址。所有整型包装类对象之间值的比较，全部使用 equals() 方法。

⚠️ 注意：基本数据类型的存储位置取决于它们的作用域和声明方式。如果它们是局部变量，那么它们会存放在栈中；如果它们是成员变量，那么它们会存放在堆中。（被 static 修饰，也存放在堆中，但属于类，不属于对象）

public class Test {
    // 成员变量，存放在堆中
    int a = 10;
    // 被 static 修饰，也存放在堆中，但属于类，不属于对象
    // JDK1.7 静态变量从永久代移动了 Java 堆中
    static int b = 20;

    public void method() {
        // 局部变量，存放在栈中
        int c = 30;
        static int d = 40; // 编译错误，不能在方法中使用 static 修饰局部变量
    }
}

包装类型的缓存机制

包装类型的大部分都用到了缓存机制来提升性能。

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：

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 {
        // high value may be configured by property
        int h = 127;
    }
}

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 并没有实现缓存机制。

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

即使两个 float 字面量的值看起来相同，由于浮点数的精度问题，它们可能并不完全相等。

比较两个浮点数的数值是否相等，通常应该使用一个小的容差值来比较它们，而不是直接使用 == 操作符。

Integer i1 = 40; // 自动装箱，等价于Integer i1=Integer.valueOf(40)
Integer i2 = new Integer(40);  // 显式地创建一个新的Integer对象
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。

而Integer i2 = new Integer(40)会直接创建新的对象。
因此，答案是false。

记住：所有整型包装类对象之间值的比较，全部使用 equals 方法比较。

自动装箱与拆箱原理

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；

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

装箱调用包装类的valueOf()方法，拆箱调用 xxxValue()方法。

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

注意：如果频繁拆装箱的话，也会严重影响系统的性能。我们应该尽量避免不必要的拆装箱操作。

自动拆箱引发的NPE问题

浮点数运算精度丢失及其解决方法

计算机是二进制的，而且计算机在表示一个数字时，宽度是有限的，无限循环的小数存储在计算机时，只能被截断，所以导致小数精度发生损失的情况。

BigDecimal 实现对浮点数的运算，不会造成精度丢失。

通常情况下，大部分需要浮点数精确运算结果的业务场景（比如涉及到钱的场景）都是通过 BigDecimal 来做的。

超过 long 整型的数据如何表示？

当数据超过 long 整型的范围时，可以考虑使用BigInteger 类型来表示大整数。

BigInteger 内部使用 int[] 数组来存储任意大小的整形数据，但相对于常规整数类型的运算来说，BigInteger 运算的效率会相对较低。

import java.math.BigInteger;

public class LargeIntegerExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建两个大整数
        BigInteger num1 = new BigInteger("1234567890123456789012345678901234567890");
        BigInteger num2 = new BigInteger("9876543210987654321098765432109876543210");

        // 进行加法操作
        BigInteger sum = num1.add(num2);

        // 打印结果
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

变量

成员变量和局部变量的区别

语法形式：成员变量是属于类的，而局部变量是在代码块或方法中定义的变量或是方法的参数；

成员变量可以被 public,private,static 等修饰符所修饰，而局部变量不能被访问控制修饰符及 static 所修饰；但是，成员变量和局部变量都能被 final 所修饰。

存储方式：

如果成员变量是使用 static 修饰的，那么这个成员变量是属于类的（存放在堆中）

如果没有使用 static 修饰，成员变量是属于实例的，而对象存在于堆内存，局部变量则存在于栈内存。

被 static 修饰，也存放在堆中，但属于类，不属于对象。

生存时间：成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在，而局部变量随着方法的调用而自动生成，随着方法的调用结束而消亡。

默认值：成员变量如果没有被赋初始值，则会自动以类型的默认值而赋值（一种情况例外:被 final 修饰的成员变量也必须显式地赋值），而局部变量则不会自动赋值。

静态变量作用

静态变量：是被 static 关键字修饰的变量。

可以被类的所有实例共享，无论一个类创建了多少个对象，都共享同一份静态变量，即静态变量只会被分配一次内存，即使创建多个对象，这样可以节省内存。

静态变量是通过类名来访问的，例如StaticVariableExample.staticVar（如果被 private关键字修饰就无法这样访问）。

public class StaticVariableExample {
    // 静态变量
    public static int staticVar = 0;
}

通常情况下，静态变量会被 final 关键字修饰成为常量。

public class ConstantVariableExample {
    // 常量
    public static final int constantVar = 0;
}

字符型常量和字符串常量的区别

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。

方法

方法返回值及方法的几种类型

方法的返回值 ：获取到的某个方法体中的代码执行后产生的结果！

静态方法为什么不能调用非静态成员

静态方法属于类，而不属于类的具体实例。可以直接通过类名调用静态方法，而不需要创建类的实例。

非静态成员:类的实例成员，包括非静态字段（成员变量）和非静态方法。

public class StaticMethodExample {
    // 静态方法
    public static void staticMethod() {
        System.out.println("This is a static method.");
    }

    // 非静态方法
    public void nonStaticMethod() {
        System.out.println("This is a non-static method.");
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 调用静态方法
        StaticMethodExample.staticMethod();// 通过类名调用静态方法

        // 创建类的实例
        StaticMethodExample instance = new StaticMethodExample();
        
        // 调用非静态方法
        instance.nonStaticMethod();
    }
}

静态方法是属于类的，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，需要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方法就已经存在了，此时调用在内存中还不存在的非静态成员，属于非法操作。

静态方法和实例方法的区别

调用方式

调用静态方法无需创建对象，调用实例方法必须先创建对象，使用对象.方法名调用。

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。

重载和重写的区别

重载Overloading：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。

方法名必须相同

如果多个方法(比如 StringBuilder 的构造方法)有相同的名字、不同的参数，便产生了重载。

StringBuilder sb = new StringBuilder();
StringBuilder sb2 = new StringBuilder("HelloWorld");

综上：重载就是同一个类中多个同名方法根据不同的传参来执行不同的逻辑处理。

一般在开发中，我们经常需要为处理一类业务，提供多种解决方案，此时用方法重载来设计是很专业的。

==============================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================

重写Overriding：当子类继承自父类的相同方法，方法名、参数列表必须相同，返回类型应该和父类相同也可以是其子类。

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

class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Animal makes a sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    // 重写父类方法
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks");
    }
}

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal = new Dog(); // 向上转型
        animal.makeSound(); // 调用的是 Dog 类的 makeSound 方法
    }
}

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。

方法的重写要遵循“两同两小一大”：

“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；

如果一个对象是父类的实例，那么调用父类方法得到的返回值，一定可以赋值给子类类型的变量。

如果一个方法抛出某个异常，那么子类方法可以抛出该异常的子类，这不会破坏异常的处理逻辑。

“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。

访问权限有四个等级：public（最大权限）、protected（可以被同一包内的类和不同包中的子类访问）、默认（只能被同一包内的类访问，默认不写修饰符）和 private（最小权限）。

class Animal {
    protected void eat() {
        System.out.println("Animal is eating");
    }
}

class Dog extends Animal {
    // 这里尝试将访问权限缩小为默认（包内可见）只有在同一个包内的其他类才能访问 Dog 类的 eat() 方法。
    void eat() {
        System.out.println("Dog is eating");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Animal myDog = new Dog();
        myDog.eat();  // 使用父类引用调用
    }
}

知道什么是方法重写之后，还有一些注意事项，需要和大家分享一下。

- 1.重写的方法上面，可以加一个注解@Override,用于标注这个方法是复写的父类方法
- 2.子类复写父类方法时，访问权限必须大于或者等于父类方法的权限
	public > protected > 缺省
- 3. 重写的方法返回值类型，必须与被重写的方法返回值类型一样，或者范围更小
- 4. 私有方法、静态方法不能被重写，如果重写会报错。

关于这些注意事项，同学们其实只需要了解一下就可以了。实际上我们实际写代码时，只要和父类写的一样就可以（总结起来就8个字：声明不变，重新实现）

方法重写的应用场景

方法重写的应用场景之一就是：子类重写Object的toString()方法，以便返回对象的内容。

比如：有一个Student类，这个类会默认继承Object类。

public class Student extends Object{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    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;
    }
}

其实Object类中有一个toString()方法，直接通过Student对象调用Object的toString()方法，会得到对象的地址值。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student("播妞", 19);
        // System.out.println(s.toString());
        System.out.println(s);
    }
}

但是，此时不想调用父类Object的toString()方法，那就可以在Student类中重新写一个toSting()方法，用于返回对象的属性值。

package com.itheima.d12_extends_override;

public class Student extends Object{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    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;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

重新运行测试类，结果如下

Student{name=播妞，age=19}

子类中访问成员的特点

继承至少涉及到两个类，而每一个类中都可能有各自的成员（成员变量、成员方法），就有可能出现子类和父类有相同成员的情况，那么在子类中访问其他成员有什么特点呢？

原则：在子类中访问其他成员（成员变量、成员方法），是依据就近原则的

定义一个父类，代码如下

public class F {
    String name = "父类名字";

    public void print1(){
        System.out.println("==父类的print1方法执行==");
    }
}

再定义一个子类，代码如下。有一个同名的name成员变量，有一个同名的print1成员方法；

public class Z extends F {
    String name = "子类名称";
    public void showName(){
        String name = "局部名称";
        System.out.println(name); // 局部名称
    }

    @Override
    public void print1(){
        System.out.println("==子类的print1方法执行了=");
    }

    public void showMethod(){
        print1(); // 子类的
    }
}

接下来写一个测试类，观察运行结果，我们发现都是调用的子类变量、子类方法。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：掌握子类中访问其他成员的特点：就近原则。
        Z z = new Z();
        z.showName();
        z.showMethod();
    }
}

如果子类和父类出现同名变量或者方法，优先使用子类的；此时如果一定要在子类中使用父类的成员，可以加this或者super进行区分。

public class Z extends F {
    String name = "子类名称";

    public void showName(){
        String name = "局部名称";
        System.out.println(name); // 局部名称
        System.out.println(this.name); // 子类成员变量
        System.out.println(super.name); // 父类的成员变量
    }

    @Override
    public void print1(){
        System.out.println("==子类的print1方法执行了=");
    }

    public void showMethod(){
        print1(); // 子类的
        super.print1(); // 父类的
    }
}

子类中访问构造器的特点

可变长参数

可变长参数：允许在调用方法时传入不定长度的参数

可变参数只能作为函数的最后一个参数，但其前面可以有也可以没有任何其他参数，Java 的可变参数编译后实际会被转换成一个数组。

面向对象基础

对象

所谓编写对象编程，就是把要处理的数据交给对象，让对象来处理。**

Java的祖师爷，詹姆斯高斯林认为，在这个世界中 万物皆对象！任何一个对象都可以包含一些数据，数据属于哪个对象，就由哪个对象来处理。

对象实质上是一种特殊的数据结构，对象其实就是一张数据表，表当中记录什么数据，对象就处理什么数据。

而数据表中可以有哪些数据，是由类来设计的。

对象在计算机中的执行原理

Student s1 = new Student();这句话中的原理如下

Student s1表示的是在栈内存中，创建了一个Student类型的变量，变量名为s1
而new Student()会在堆内存中创建一个对象，而对象中包含学生的属性名和属性值

同时系统会为这个Student对象分配一个地址值0x4f3f5b24
接着把对象的地址赋值给栈内存中的变量s1，通过s1记录的地址就可以找到这个对象
当执行s1.name=“播妞”时，其实就是通过s1找到对象的地址，再通过对象找到对象的name属性，再给对象的name属性赋值为播妞;

面向对象编程好处

面向对象的开发更符合人类的思维习惯，让编程变得更加简单、更加直观。

类和对象的注意事项

第一条：一个代码文件中，可以写多个class类，但是只能有一个是public修饰，且public修饰的类必须和文件名相同。

//public修饰的类Demo1，和文件名Demo1相同
public class Demo1{
    
}

class Student{
    
}

第二条：对象与对象之间的数据不会相互影响，但是多个变量指向同一个对象会相互影响。

s1和s2两个变量分别记录的是两个对象的地址值，各自修改各自属性值，是互不影响的。

静态

static读作静态，可以用来修饰成员变量，也能修饰成员方法。

static修饰成员变量

Java中的成员变量按照有无static修饰分为两种：类变量、实例变量。

类变量：有static修饰，属于类，在内存中只有一份，会被类的全部对象共享。

类名.类变量（推荐）类直接访问

对象.类变量（不推荐）也可以被类的对象访问

实例变量：属于对象，每一个对象都有一份，用对象调用

对象.类变量

static修饰成员变量的应用场景

在实际开发中，如果某个数据只需要一份，且希望能够被共享（访问、修改），则该数据可以定义成类变量来记住。

需求：系统启动后，要求用于类可以记住自己创建了多少个用户对象。**

第一步：先定义一个User类，在用户类中定义一个static修饰的变量，用来表示在线人数；

public class User{
    public static int number;
    //每次创建对象时，number自增一下
    public User(){
        User.number++;
    }
}

第二步：再写一个测试类，再测试类中创建4个User对象，再打印number的值，观察number的值是否再自增。

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //创建4个对象
        new User();
        new User();
        new User();
        new User(); 
        
        //查看系统创建了多少个User对象
        System.out.println("系统创建的User对象个数："+User.number);
    }
}

运行上面的代码，查看执行结果是：系统创建的User对象个数：4

static修饰成员方法

成员方法根据有无static也分为两类：类方法、实例方法

有static修饰的方法，是属于类的，称为类方法；调用时直接用类名调用即可。

无static修饰的方法，是属于对象的，称为实例方法；调用时，需要使用对象调用。

我们看一个案例，演示类方法、实例方法的基本使用

先定义一个Student类，在类中定义一个类方法、定义一个实例方法

public class Student{
    double score;
    
    //类方法：
    public static void printHelloWorld{
        System.out.println("Hello World!");
        System.out.println("Hello World!");
    }
    
    //实例方法（对象的方法）
    public void printPass(){
        //打印成绩是否合格
        System.out.println(score>=60?"成绩合格":"成绩不合格");
    }
}

在定义一个测试类，注意类方法、对象方法调用的区别

public class Test2{
    public static void main(String[] args){
        //1.调用Student类中的类方法
        Student.printHelloWorld();
        
        //2.调用Student类中的实例方法
        Student s = new Student();        
        s.printPass();
        
        //使用对象也能调用类方法【不推荐，IDEA连提示都不给你，你就别这么用了】
        s.printHelloWorld();
    }
}

搞清楚类方法和实例方法如何调用之后，接下来再啰嗦几句，和同学们聊一聊static修饰成员方法的内存原理。

工具类

如果一个类中的方法全都是静态的，那么这个类中的方法就全都可以被类名直接调用，由于调用起来非常方便，就像一个工具一下，所以把这样的类就叫做工具类。

在补充一点，工具类里的方法全都是静态的，推荐用类名调用为了防止使用者用对象调用。我们可以把工具类的构造方法私有化。

static的注意事项

// 1、类方法中可以直接访问类的成员，不可以直接访问实例成员。
因为实例成员是属于对象的，肯定要用对象去访问的。
// 2、实例方法中既可以直接访问类成员，也可以直接访问实例成员。
// 3、实例方法中可以出现this关键字，类方法中不可以出现this关键字的
类方法是可以是用类名调用的，而this是要拿到当前对象的，所以没有对象调用类方法，所以this拿不到对象。

public class Student {
    static String schoolName; // 类变量
    double score; // 实例变量

    // 1、类方法中可以直接访问类的成员，不可以直接访问实例成员。
    public static void printHelloWorld(){
        // 注意：同一个类中，访问类成员，可以省略类名不写。
        // Student.schoolName = "黑马";
        // Student.printHelloWorld2();
        schoolName = "黑马";
        printHelloWorld2();

        System.out.println(score); // 报错的
        printPass(); // 报错的

        System.out.println(this); // 报错的
    }
    
	// 类方法
    public static void printHelloWorld2(){

    }
    
    // 实例方法
    public void printPass2(){

    }
    
    // 实例方法
    // 2、实例方法中既可以直接访问类成员，也可以直接访问实例成员。
    // 3、实例方法中可以出现this关键字，类方法中不可以出现this关键字的
    public void printPass(){
        schoolName = "黑马2"; //对的
        printHelloWorld2(); //对的

        System.out.println(score); //对的
        printPass2(); //对的

        System.out.println(this); //对的
    }
}

static应用（代码块）

代码块根据有无static修饰分为两种：静态代码块、实例代码块

This关键字

this就是一个变量，用在方法中，可以拿到当前类的对象。

哪一个对象调用方法方法中的this就是哪一个对象

上面代码运行结果如下

this有什么用呢？

通过this在方法中可以访问本类对象的成员变量

分析上面的代码s3.score=325，调用方法printPass方法时，方法中的this.score也是325；而方法中的参数score接收的是250。执行结果是

Final关键字

final修饰类：该类称为最终类，特点是不能被继承
final修饰方法：该方法称之为最终方法，特点是不能被重写。
final修饰变量：该变量只能被赋值一次。

常量

被 static final 修饰的成员变量，称之为常量。
通常用于记录系统的配置信息

构造器

构造器其实是一种特殊的方法，但是这个方法没有返回值类型，方法名必须和类名相同。

构造器的特点

在创建对象时，会调用构造器。

也就是说 new Student()就是在执行构造器，当构造器执行完了，也就意味着对象创建成功。

当执行new Student("播仔",99)创建对象时，就是在执行有参数构造器，当有参数构造器执行完，就意味着对象创建完毕了。

new 对象就是在执行构造方法。

构造器注意事项

1.在设计一个类时，如果不写构造器，Java会自动生成一个无参数构造器。
2.一定定义了有参数构造器，Java就不再提供空参数构造器，此时建议自己加一个无参数构造器。

JavaBean

实体类：

类中的成员变量都是私有的，并且对外提供相应的getXXX，setXXX方法
类中必须有一个公共的无参的构造器。

被private修饰的变量或者方法，只能在本类中被访问。

实体类中除了有给对象存、取值的方法就没有提供其他方法了。所以实体类仅仅只是用来封装数据用的。

在实际开发中，实体类仅仅只用来封装数据，而对数据的处理交给其他类来完成，以实现数据和数据业务处理相分离。

1. 想要展示系统中全部的电影信息（每部电影：编号、名称、价格）
2. 允许用户根据电影的编号（id），查询出某个电影的详细信息。

为了去描述每一部电影，可以设计一个电影类（Movie），电影类仅仅只是为了封装电影的信息，所以按照JavaBean类的标准写法来写就行。

public class Movie {
    // 必须私有成员变量，并为每个成员变量提供get set方法
    private int id;
    private String name;
    private double price;
    private double score;
    private String director;
    private String actor;
    private String info;
	//必须为类提供一个公开的无参数构造类
    public Movie() {
    }

    public Movie(int id, String name, double price, double score, String director, String actor, String info) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.price = price;
        this.score = score;
        this.director = director;
        this.actor = actor;
        this.info = info;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

    public double getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(double score) {
        this.score = score;
    }

    public String getDirector() {
        return director;
    }

    public void setDirector(String director) {
        this.director = director;
    }

    public String getActor() {
        return actor;
    }

    public void setActor(String actor) {
        this.actor = actor;
    }

    public String getInfo() {
        return info;
    }

    public void setInfo(String info) {
        this.info = info;
    }
}

前面我们定义的Movie类，仅仅只是用来封装每一部电影的信息。为了让电影数据和电影数据的操作相分离，我们还得有一个电影操作类（MovieOperator）。因为系统中有多部电影，所以电影操作类中MovieOperator，需要有一个Movie[] movies; 用来存储多部电影对象；

同时在MovieOperator类中，提供对外提供，对电影数组进行操作的方法。

注意： new是操作类名的，建立新的 Movie 对象

public class MovieOperator {
    //因为系统中有多部电影，所以电影操作类中，需要有一个Movie的数组
    private Movie[] movies; // 定义一个Movie数组类型的变量
    
    //在构造方法中，给Movie[]变量赋值
    public MovieOperator(Movie[] movies){
        this.movies = movies;
    }

    /** 1、展示系统全部电影信息 movies = [m1, m2, m3, ...]*/
    public void printAllMovies(){
        System.out.println("-----系统全部电影信息如下：-------");
        for (int i = 0; i < movies.length; i++) {
            // 数组中第 i 个元素的地址引用赋值给变量 m。m 和 movies[i] 都指向同一个 Movie 对象。
            // 即获取一个已存在的 Movie 对象的引用
            Movie m = movies[i]; 
            System.out.println("编号：" + m.getId());
            System.out.println("名称：" + m.getName());
            System.out.println("价格：" + m.getPrice());
            System.out.println("------------------------");
        }
    }

    /** 2、根据电影的编号查询出该电影的详细信息并展示 */
    public void searchMovieById(int id){
        for (int i = 0; i < movies.length; i++) {
            Movie m = movies[i];
            if(m.getId() == id){
                System.out.println("该电影详情如下：");
                System.out.println("编号：" + m.getId());
                System.out.println("名称：" + m.getName());
                System.out.println("价格：" + m.getPrice());
                System.out.println("得分：" + m.getScore());
                System.out.println("导演：" + m.getDirector());
                System.out.println("主演：" + m.getActor());
                System.out.println("其他信息：" + m.getInfo());
                return; // 已经找到了电影信息，没有必要再执行了
            }
        }
        System.out.println("没有该电影信息~");
    }
}

最后，我们需要在测试类中，准备好所有的电影数据，并用一个数组保存起来。每一部电影的数据可以封装成一个对象。然后把对象用数组存起来即可。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个Movie类型的数组，数组的动态初始化
        Movie[] movies = new Movie[4];
        //创建4个电影对象，分别存储到movies数组中
        movies[0] = new Movie(1,"水门桥", 38.9, 9.8, "徐克", "吴京","12万人想看");
        movies[1] = new Movie(2, "出拳吧", 39, 7.8, "唐晓白", "田雨","3.5万人想看");
        movies[2] = new Movie(3,"月球陨落", 42, 7.9, "罗兰", "贝瑞","17.9万人想看");
        movies[3] = new Movie(4,"一点就到家", 35, 8.7, "许宏宇", "刘昊然","10.8万人想看");
        
        // 4、创建一个电影操作类的对象，接收电影数据，并对其进行业务处理
        MovieOperator operator = new MovieOperator(movies);
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("==电影信息系统==");
            System.out.println("1、查询全部电影信息");
            System.out.println("2、根据id查询某个电影的详细信息展示");
            System.out.println("请您输入操作命令：");
            int command = sc.nextInt();
            switch (command) {
                case 1:
                    // 展示全部电影信息
                    operator.printAllMovies();
                    break;
                case 2:
                    // 根据id查询某个电影的详细信息展示
                    System.out.println("请您输入查询的电影id:");
                    int id = sc.nextInt();
                    operator.searchMovieById(id);
                    break;
                default:
                    System.out.println("您输入的命令有问题~~");
            }
        }
    }
}

抽象类

在Java中有一个关键字叫abstract，它就是抽象的意思，它可以修饰类也可以修饰方法。

// 抽象类
public abstract class A {
    //成员变量
    private String name;
    static String schoolName;
//构造方法
public A(){

}

//抽象方法
public abstract void test();

//实例方法
public String getName() {
    return name;
}

public void setName(String name) {
    this.name = name;
	}
}

抽象类虽然不能创建对象，但是它可以作为父类让子类继承。而且子类继承父类必须重写父类的所有抽象方法。

//B类继承A类，必须复写test方法
public class B extends A {
    @Override
    public void test() {

    }
}

子类继承父类如果不复写父类的抽象方法，要想不出错，这个子类也必须是抽象类

//B类基础A类，此时B类也是抽象类，这个时候就可以不重写A类的抽象方法
public abstract class B extends A {

}

抽象类的好处

分析需求发现，该案例中猫和狗都有名字这个属性，也都有叫这个行为，所以我们可以将共性的内容抽取成一个父类，Animal类，但是由于猫和狗叫的声音不一样，于是我们在Animal类中将叫的行为写成抽象的。代码如下

public abstract class Animal {
    private String name;

    //动物叫的行为：不具体，是抽象的
    public abstract void cry();

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

接着写一个Animal的子类，Dog类。代码如下

public class Dog extends Animal{
    @Override
    public void cry(){
        System.out.println(getName() + "汪汪汪的叫~~");
    }
}

然后，再写一个Animal的子类，Cat类。代码如下

public class Cat extends Animal{
    @Override
    public void cry(){
        System.out.println(getName() + "喵喵喵的叫~~");
    }
}

最后，再写一个测试类，Test类。

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：掌握抽象类的使用场景和好处.
        Animal a = new Dog();
        a.cry();	//这时执行的是Dog类的cry方法
    }
}

再学一招，假设现在系统有需要加一个Pig类，也有叫的行为，这时候也很容易原有功能扩展。只需要让Pig类继承Animal，复写cry方法就行。

public class Pig extends Animal{
    @Override
    public void cry() {
        System.out.println(getName() + "嚯嚯嚯~~~");
    }
}

此时，创建对象时，让Animal接收Pig，就可以执行Pig的cry方法

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：掌握抽象类的使用场景和好处.
        Animal a = new Pig();
        a.cry();	//这时执行的是Pig类的cry方法
    }
}

综上所述，我们总结一下抽象类的使用场景和好处

1.用抽象类可以把父类中相同的代码，包括方法声明都抽取到父类，这样能更好的支持多态，一提高代码的灵活性。

2.反过来用，我们不知道系统未来具体的业务实现时，我们可以先定义抽象类，将来让子类去实现，以方便系统的扩展。

模板方法模式

模板方法模式主要解决方法中存在重复代码的问题

比如A类和B类都有sing()方法，sing()方法的开头和结尾都是一样的，只是中间一段内容不一样。此时A类和B类的sing()方法中就存在一些相同的代码。

怎么解决上面的重复代码问题呢？我们可以写一个抽象类C类，在C类中写一个doSing()的抽象方法。再写一个sing()方法，代码如下：

// 模板方法设计模式
public abstract class C {
    // 模板方法
    public final void sing(){
        System.out.println("唱一首你喜欢的歌：");

        doSing();

        System.out.println("唱完了!");
    }

    public abstract void doSing();
}

然后，写一个A类继承C类，复写doSing()方法，代码如下

public class A extends C{
    @Override
    public void doSing() {
        System.out.println("我是一只小小小小鸟，想要飞就能飞的高~~~");
    }
}

接着，再写一个B类继承C类，也复写doSing()方法，代码如下

public class B extends C{
    @Override
    public void doSing() {
        System.out.println("我们一起学猫叫，喵喵喵喵喵喵喵~~");
    }
}

最后，再写一个测试类Test

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：搞清楚模板方法设计模式能解决什么问题，以及怎么写。
        B b = new B();
        b.sing();
    }
}

综上所述：模板方法模式解决了多个子类中有相同代码的问题。具体实现步骤如下

第1步：定义一个抽象类，把子类中相同的代码写成一个模板方法。
第2步：把模板方法中不能确定的代码写成抽象方法，并在模板方法中调用。
第3步：子类继承抽象类，只需要父类抽象方法就可以了。

接口

一个比抽象类抽象得更加彻底的一种特殊结构，叫做接口。

Java提供了一个关键字interface，用这个关键字来定义接口这种特殊结构。格式如下

public interface 接口名{
    //成员变量（常量）
    //成员方法（抽象方法）
}

在接口中成员变量默认是常量，成员方法默认是抽象方法

按照接口的格式，我们定义一个接口看看

public interface A{
    //这里public static final可以加，可以不加。
    public static final String SCHOOL_NAME = "黑马程序员";
    
    //这里的public abstract可以加，可以不加。
    public abstract void test();
}

写好A接口之后，在写一个测试类，用一下

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //打印A接口中的常量
        System.out.println(A.SCHOOL_NAME);
        
        //接口是不能创建对象的
        A a = new A();
    }
}

我们发现定义好接口之后，是不能创建对象的。那接口到底什么使用呢？需要我注意下面两点

接口是用来被类实现（implements）的，我们称之为实现类。
一个类是可以实现多个接口的（接口可以理解成干爹），类实现接口必须重写所有接口的全部抽象方法，否则这个类也必须是抽象类

比如，再定义一个B接口，里面有两个方法testb1()，testb2()

public interface B {
    void testb1();
    void testb2();
}

接着，再定义一个C接口，里面有两个方法testc1(), testc2()

public interface C {
    void testc1();
    void testc2();
}

然后，再写一个实现类D，同时实现B接口和C接口，此时就需要复写四个方法，如下代码

// 实现类
public class D implements B, C{
    @Override
    public void testb1() {

    }

    @Override
    public void testb2() {

    }

    @Override
    public void testc1() {

    }

    @Override
    public void testc2() {

    }
}

最后，定义一个测试类Test

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：认识接口。
        System.out.println(A.SCHOOL_NAME);

        // A a = new A();
        D d = new D();
    }
}

接口好处

弥补了类单继承的不足，一个类同时可以实现多个接口。
让程序可以面向接口编程，这样程序员可以灵活方便的切换各种业务实现。

现在要写一个A类，想让他既是学生，偶然也是司机能够开车，偶尔也是歌手能够唱歌。那我们代码就可以这样设计，如下：

class Student{

}

interface Driver{
    void drive();
}

interface Singer{
    void sing();
}

//A类是Student的子类，同时也实现了Dirver接口和Singer接口
class A extends Student implements Driver, Singer{
    @Override
    public void drive() {

    }

    @Override
    public void sing() {

    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //想唱歌的时候，A类对象就表现为Singer类型
        Singer s = new A();
        s.sing();
		
        //想开车的时候，A类对象就表现为Driver类型
        Driver d = new A();
        d.drive();
    }
}

综上所述：接口弥补了单继承的不足，同时可以轻松实现在多种业务场景之间的切换。

接口案列

首先我们写一个学生类，用来描述学生的相关信息

右键Generate，然后constructor或Getter and Setter

public class Student {
    private String name;
    private char sex;
    private double score;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, char sex, double score) {
        this.name = name;
        this.sex = sex;
        this.score = score;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public char getSex() {
        return sex;
    }

    public void setSex(char sex) {
        this.sex = sex;
    }

    public double getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(double score) {
        this.score = score;
    }
}

接着，写一个StudentOperator接口，表示学生信息管理系统的两个功能。

public interface StudentOperator {
    void printAllInfo(ArrayList<Student> students);
    void printAverageScore(ArrayList<Student> students);
}

然后，写一个StudentOperator接口的实现类StudentOperatorImpl1，采用第1套方案对业务进行实现。

public class StudentOperatorImpl1 implements StudentOperator{
    @Override
    public void printAllInfo(ArrayList<Student> students) {
        System.out.println("----------全班全部学生信息如下--------------");
        //students.for i 
        for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
            Student s = students.get(i);
            System.out.println("姓名：" + s.getName() + ", 性别：" + s.getSex() + ", 成绩：" + s.getScore());
        }
        System.out.println("-----------------------------------------");
    }

    @Override
    public void printAverageScore(ArrayList<Student> students) {
        double allScore = 0.0;
        for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
            Student s = students.get(i);
            allScore += s.getScore();
        }
        System.out.println("平均分：" + (allScore) / students.size());
    }
}

接着，再写一个StudentOperator接口的实现类StudentOperatorImpl2，采用第2套方案对业务进行实现。

public class StudentOperatorImpl2 implements StudentOperator{
    @Override
    public void printAllInfo(ArrayList<Student> students) {
        System.out.println("----------全班全部学生信息如下--------------");
        int count1 = 0;
        int count2 = 0;
        for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
            Student s = students.get(i);
            System.out.println("姓名：" + s.getName() + ", 性别：" + s.getSex() + ", 成绩：" + s.getScore());
            if(s.getSex() == '男'){
                count1++;
            }else {
                count2 ++;
            }
        }
        System.out.println("男生人数是：" + count1  + ", 女士人数是：" + count2);
        System.out.println("班级总人数是：" + students.size());
        System.out.println("-----------------------------------------");
    }

    @Override
    public void printAverageScore(ArrayList<Student> students) {
        double allScore = 0.0;
        double max = students.get(0).getScore();
        double min = students.get(0).getScore();
        for (int i = 0; i < students.size(); i++) {
            Student s = students.get(i);
            if(s.getScore() > max) max = s.getScore();
            if(s.getScore() < min) min = s.getScore();
            allScore += s.getScore();
        }
        System.out.println("学生的最高分是：" + max);
        System.out.println("学生的最低分是：" + min);
        System.out.println("平均分：" + (allScore - max - min) / (students.size() - 2));
    }
}

再写一个班级管理类ClassManager，在班级管理类中使用StudentOperator的实现类StudentOperatorImpl1对学生进行操作

班级里面许多学生，ArrayList集合。

public class ClassManager {
    private ArrayList<Student> students = new ArrayList<>();
    private StudentOperator studentOperator = new StudentOperatorImpl1();

    public ClassManager
        //Student s1 = new Student("迪丽热巴", '女', 99);
    	//students.add(s1);可简化下面的语句
        students.add(new Student("迪丽热巴", '女', 99));
        students.add(new Student("古力娜扎", '女', 100));
        students.add(new Student("马尔扎哈", '男', 80));
        students.add(new Student("卡尔扎巴", '男', 60));
    }

    // 打印全班全部学生的信息
    public void printInfo(){
        studentOperator.printAllInfo(students);
    }

    // 打印全班全部学生的平均分
    public void printScore(){
        studentOperator.printAverageScore(students);
    }
}

最后，再写一个测试类Test，在测试类中使用ClassMananger完成班级学生信息的管理。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：完成班级学生信息管理的案例。
        ClassManager clazz = new ClassManager();
        clazz.printInfo();
        clazz.printScore();
    }
}

注意：如果想切换班级管理系统的业务功能，随时可以将StudentOperatorImpl1切换为StudentOperatorImpl2。自己试试

接口JDK8的新特性？？？

随着JDK版本的升级，在JDK8版本以后接口中能够定义的成员也做了一些更新，从JDK8开始，接口中新增的三种方法形式。

我们看一下这三种方法分别有什么特点？

public interface A {
    /**
     * 1、默认方法：必须使用default修饰，默认会被public修饰
     * 实例方法：对象的方法，必须使用实现类的对象来访问。
     */
    default void test1(){
        System.out.println("===默认方法==");
        test2();
    }

    /**
     * 2、私有方法：必须使用private修饰。(JDK 9开始才支持的)
     *   实例方法：对象的方法。
     */
    private void test2(){
        System.out.println("===私有方法==");
    }

    /**
     * 3、静态方法：必须使用static修饰，默认会被public修饰
     */
     static void test3(){
        System.out.println("==静态方法==");
     }

     void test4();
     void test5();
     default void test6(){

     }
}

接下来我们写一个B类，实现A接口。B类作为A接口的实现类，只需要重写抽象方法就尅了，对于默认方法不需要子类重写。代码如下：

public class B implements A{
    @Override
    public void test4() {

    }

    @Override
    public void test5() {

    }
}

最后，写一个测试类，观察接口中的三种方法，是如何调用的

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：掌握接口新增的三种方法形式
        B b = new B();
        b.test1();	//默认方法使用对象调用
        // b.test2();	//A接口中的私有方法，B类调用不了
        A.test3();	//静态方法，使用接口名调用
    }
}

综上所述：JDK8对接口新增的特性，有利于对程序进行扩展。

接口的其他细节

一个接口可以继承多个接口

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：理解接口的多继承。
    }
}

interface A{
    void test1();
}
interface B{
    void test2();
}
interface C{}

//比如：D接口继承C、B、A
interface D extends C, B, A{

}

//E类在实现D接口时，必须重写D接口、以及其父类中的所有抽象方法。
class E implements D{
    @Override
    public void test1() {

    }

    @Override
    public void test2() {

    }
}

接口除了上面的多继承特点之外，在多实现、继承和实现并存时，有可能出现方法名冲突的问题，需要了解怎么解决（仅仅只是了解一下，实际上工作中几乎不会出现这种情况）

1.一个接口继承多个接口，如果多个接口中存在相同的方法声明，则此时不支持多继承
2.一个类实现多个接口，如果多个接口中存在相同的方法声明，则此时不支持多实现
3.一个类继承了父类，又同时实现了接口，父类中和接口中有同名的默认方法，实现类会有限使用父类的方法
4.一个类实现类多个接口，多个接口中有同名的默认方法，则这个类必须重写该方法。

综上所述：一个接口可以继承多个接口，接口同时也可以被类实现。

泛型：

定义类、接口、方法时，同时声明了一个或者多个类型变量（如：），称为泛型类、泛型接口，泛型方法、它们统称为泛型。

public class ArrayList<E>{
    ...
}

ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();

泛型的好处：在编译阶段可以避免出现一些非法的数据。
泛型的本质：把具体的数据类型传递给类型变量。

自定义泛类型

//这里的<T,W>其实指的就是类型变量，可以是一个，也可以是多个。
public class 类名<T,W>{
    
}

自己定义一个MyArrayList泛型类，模拟一下自定义泛型类的使用。注意这里重点仅仅只是模拟泛型类的使用，所以方法中的一些逻辑是次要的，也不会写得太严谨。

//定义一个泛型类，用来表示一个容器
//容器中存储的数据，它的类型用<E>先代替用着，等调用者来确认<E>的具体类型。
public class MyArrayList<E>{
    private Object[] array = new Object[10];
    //定一个索引，方便对数组进行操作
    private int index;
    
    //添加元素
    public void add(E e){
        array[index]=e;
        index++;
    }
    
    //获取元素
    public E get(int index){
        return (E)array[index];
    }
}

接下来，我们写一个测试类，来测试自定义的泛型类MyArrayList是否能够正常使用

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //1.确定MyArrayList集合中，元素类型为String类型
        MyArrayList<String> list = new MyArrayList<>();
        //此时添加元素时，只能添加String类型
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        
         //2.确定MyArrayList集合中，元素类型为Integer类型
        MyArrayList<Integer> list1 = new MyArrayList<>();
        //此时添加元素时，只能添加String类型
        list.add(100);
        list.add(200);
        
    }
}

自定义泛型接口

泛型接口其实指的是在接口中把不确定的数据类型用<类型变量>表示。定义格式如下：

//这里的类型变量，一般是一个字母，比如<E>
public interface 接口名<类型变量>{
    
}

比如，我们现在要做一个系统要处理学生和老师的数据，需要提供2个功能，保存对象数据、根据名称查询数据，要求：这两个功能处理的数据既能是老师对象，也能是学生对象。

首先我们得有一个学生类和老师类

public class Teacher{

}

public class Student{
    
}

我们定义一个Data<T>泛型接口，T表示接口中要处理数据的类型。

public interface Data<T>{
    public void add(T t);
    
    public ArrayList<T> getByName(String name);
}

接下来，我们写一个处理Teacher对象的接口实现类

//此时确定Data<E>中的E为Teacher类型，
//接口中add和getByName方法上的T也都会变成Teacher类型
public class TeacherData implements Data<Teacher>{
   	public void add(Teacher t){
        
    }
    
    public ArrayList<Teacher> getByName(String name){
        
    }
}

接下来，我们写一个处理Student对象的接口实现类

//此时确定Data<E>中的E为Student类型，
//接口中add和getByName方法上的T也都会变成Student类型
public class StudentData implements Data<Student>{
   	public void add(Student t){
        
    }
    
    public ArrayList<Student> getByName(String name){
        
    }
}

再啰嗦几句，在实际工作中，一般也都是框架底层源代码把泛型接口写好，我们实现泛型接口就可以了。

泛型方法

下面就是泛型方法的格式

public <泛型变量,泛型变量> 返回值类型 方法名(形参列表){
    
}

下图中在返回值类型和修饰符之间有定义的才是泛型方法。

1665750638693

接下我们看一个泛型方法的案例

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        //调用test方法，传递字符串数据，那么test方法的泛型就是String类型
        String rs = test("test");
    
        //调用test方法，传递Dog对象，那么test方法的泛型就是Dog类型
    	Dog d = test(new Dog()); 
    }
    
    //这是一个泛型方法<T>表示一个不确定的数据类型，由调用者确定
    public static <T> test(T t){
        return t;
    }
}

泛型限定

泛型限定的意思是对泛型的数据类型进行范围的限制。有如下的三种格式

表示**任意类型**
表示指定类型或者指定类型的**子类**
表示指定类型或者指定类型的**父类**

泛型擦除

泛型只能编译阶段有效，一旦编译成字节码，字节码中是不包含泛型的。

泛型只支持引用数据类型，不支持基本数据类型。

常用API

API（Application Programming interface）意思是应用程序编程接口，说人话就是Java帮我们写好的一些程序，如：类、方法等，我们直接拿过来用就可以解决一些问题。

1665752813753

Object类

Object类是Java中所有类的祖宗类，因此，Java中所有类的对象都可以直接使用Object类中提供的一些方法。

toString()方法

public String toString()
    调用toString()方法可以返回对象的字符串表示形式。
    默认的格式是：“包名.类名@哈希值16进制”

假设有一个学生类如下

public class Student{
    private String name;
    private int age;
    
    public Student(String name, int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
}

再定义一个测试类

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        Student s1 = new Student("赵敏",23);
        System.out.println(s1.toString()); 
    }
}

打印结果如下

1665753662732

在Student类重写toString()方法，那么我们可以返回对象的属性值，代码如下

public class Student{
    private String name;
    private int age;
    
    public Student(String name, int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    
    @Override
    public String toString(){
        return "Student{name=‘"+name+"’, age="+age+"}";
    }
}

运行测试类，结果如下

1665754067446

equals(Object o)方法

接下来，我们学习一下Object类的equals方法

public boolean equals(Object o)
    判断此对象与参数对象是否"相等"

我们写一个测试类，测试一下

public class Test{
	public static void main(String[] args){
        Student s1 = new Student("赵薇",23);
        Student s2 = new Student("赵薇",23);
        
        //equals本身也是比较对象的地址，和"=="没有区别
        System.out.println(s1.equals(s2)); //false
         //"=="比较对象的地址
        System.out.println(s1==s2); //false
    }
}

但是如果我们在Student类中，把equals方法重写了，就按照对象的属性值进行比较

public class Student{
    private String name;
    private int age;
    
    public Student(String name, int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    
    @Override
    public String toString(){
        return "Student{name=‘"+name+"’, age="+age+"}";
    }
    
    //重写equals方法，按照对象的属性值进行比较
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Student student = (Student) o;

        if (age != student.age) return false;
        return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
    }
}

再运行测试类，效果如下

1665754859931

clone() 方法

Object类的clone()方法，克隆。

意思就是某一个对象调用这个方法，这个方法会复制一个一模一样的新对象，并返回。

public Object clone()
    克隆当前对象，返回一个新对象

想要调用clone()方法，必须让被克隆的类实现Cloneable接口。如我们准备克隆User类的对象，代码如下

public class User implements Cloneable{
    private String id; //编号
    private String username; //用户名
    private String password; //密码
    private double[] scores; //分数

    public User() {
    }

    public User(String id, String username, String password, double[] scores) {
        this.id = id;
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.scores = scores;
    }

    //...get和set...方法自己加上

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

接着，我们写一个测试类，克隆User类的对象。并观察打印的结果

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        User u1 = new User(1,"zhangsan","wo666",new double[]{99.0,99.5});
		//调用方法克隆得到一个新对象
        User u2 = (User) u1.clone();
        System.out.println(u2.getId());
        System.out.println(u2.getUsername());
        System.out.println(u2.getPassword());
        System.out.println(u2.getScores()); 
    }
}

克隆得到的对象u2它的属性值和原来u1对象的属性值是一样的。

1665757008178

1665757187877

下面演示一下深拷贝User对象

public class User implements Cloneable{
    private String id; //编号
    private String username; //用户名
    private String password; //密码
    private double[] scores; //分数

    public User() {
    }

    public User(String id, String username, String password, double[] scores) {
        this.id = id;
        this.username = username;
        this.password = password;
        this.scores = scores;
    }

    //...get和set...方法自己加上

	@Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        //先克隆得到一个新对象
        User u = (User) super.clone();
        //再将新对象中的引用类型数据，再次克隆
        u.scores = u.scores.clone();
        return u;
    }
}

1665757536274

1665757265609

基本类型包装类

为什么要学习包装类呢？

因为在Java中有一句很经典的话，万物皆对象。Java中的8种基本数据类型还不是对象，所以要把它们变成对象，变成对象之后，可以提供一些方法对数据进行操作。

Java中的包装类型是为了解决基本数据类型不能直接使用对象特性的限制而引入的。

包装类型的引入主要是基于以下几个考虑：

对象特性：基本数据类型不是对象，因此无法直接调用方法或属性。包装类使得基本数据类型拥有对象的性质，例如可以调用方法来转换值或操作数据。
泛型支持：Java的集合框架（如ArrayList、HashMap等）不支持基本数据类型。使用泛型时，需要使用对象类型。包装类允许将基本数据类型作为对象存储在集合中。
提供额外的方法和属性：包装类提供了一些有用的工具方法和属性，如最大值、最小值常量，以及类型转换、比较等静态方法。
空值处理：基本数据类型不能表示空值（null），这在很多情况下是个限制。包装类允许变量为空，这在表达缺失或未初始化的数据时非常有用。
序列化：只有对象才能被序列化，这对于网络传输或文件存储等操作是必要的。包装类使得基本数据类型值可以被序列化。

学习包装类，主要学习两点：

1. 创建包装类的对象方式、自动装箱和拆箱的特性；
1. 利用包装类提供的方法对字符串和基本类型数据进行相互转换

创建包装类对象的方法，以及包装类的一个特性叫自动装箱和自动拆箱。

以Integer为例。

//1.创建Integer对象，封装基本类型数据10
Integer a = new Integer(10);// 过时方法

//2.使用Integer类的静态方法valueOf(数据)
Integer b = Integer.valueOf(10);

//3.还有一种自动装箱的写法（意思就是自动将基本类型转换为引用类型）
Integer c = 10;

//4.自动拆箱，有装箱肯定还有拆箱（意思就是自动将引用类型转换为基本类型）
int d = c;

//5.装箱和拆箱在使用集合时就有体现
// 泛型和集合不支持基本数据类型，只能支持引用数据类型。
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
//添加的元素是基本类型，实际上会自动装箱为Integer类型
list.add(100);//自动装箱
//获取元素时，会将Integer类型自动拆箱为int类型
int e = list.get(0);//自动拆箱

4.2.2 包装类数据类型转换

在开发中，经常使用包装类对字符串和基本类型数据进行相互转换。

把字符串转换为数值型数据：包装类.parseXxx(字符串)

public static int parseInt(String s)
    把字符串转换为基本数据类型

将数值型数据转换为字符串：包装类.valueOf(数据);

public static String valueOf(int a)
    把基本类型数据转换为

写一个测试类演示一下

//1.字符串转换为数值型数据
String ageStr = "29";
int age1 = Integer.parseInt(ageStr);

String scoreStr = 3.14;
double score = Double.prarseDouble(scoreStr);

//2.整数转换为字符串，以下几种方式都可以（挑中你喜欢的记一下）
Integer a = 23;
String s1 = Integer.toString(a);
String s2 = a.toString();
String s3 = a+"";
String s4 = String.valueOf(a);

StringBuilder类

StringBuilder代表可变字符串对象，相当于是一个容器，它里面的字符串是可以改变的，就是用来操作字符串的。
好处：StringBuilder比String更合适做字符串的修改操作，效率更高，代码也更加简洁。

接下来我们用代码演示一下StringBuilder的用法

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        StringBuilder sb = new StringBuilder("itehima");
        
        //1.拼接内容
        sb.append(12);
        sb.append("黑马");
        sb.append(true);
        
        //2.append方法，支持临时编程
        sb.append(666).append("黑马2").append(666);
        System.out.println(sb); //打印：12黑马666黑马2666
        
        //3.反转操作
        sb.reverse();
        System.out.println(sb); //打印：6662马黑666马黑21
        
        //4.返回字符串的长度
        System.out.println(sb.length());
        
        //5.StringBuilder还可以转换为字符串
        String s = sb.toString();
        System.out.println(s); //打印：6662马黑666马黑21
    }
}

为什么要用StringBuilder对字符串进行操作呢？因为它的效率比String更高，我们可以下面两段代码验证一下。

1667402173587

经过我的验证，直接使用Stirng拼接100万次，等了1分钟，还没结束，我等不下去了；但是使用StringBuilder做拼接，不到1秒钟出结果了。

接下来，我们通过一个案例把StringBuilder运用下，案例需求如下图所示

代码如下

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        String str = getArrayData( new int[]{11,22,33});
        System.out.println(str);
    }
    
    //方法作用：将int数组转换为指定格式的字符串
    public static String getArrayData(int[] arr){
        //1.判断数组是否为null
        if(arr==null){
            return null;
        }
        //2.如果数组不为null，再遍历，并拼接数组中的元素
        StringBuilder sb = new StringBuilder("[");
        for(int i=0; i<arr.length; i++){
            if(i==arr.length-1){
                sb.append(arr[i]).append("]");;
            }else{
                sb.append(arr[i]).append(",");
            }
        }
        //3、把StirngBuilder转换为String，并返回。
        return sb.toString();
    }
}

StringJoiner类

因为我们前面使用StringBuilder拼接字符串的时，代码写起来还是有一点麻烦，而StringJoiner号称是拼接神器，不仅效率高，而且代码简洁。

下面演示一下StringJoiner的基本使用

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        StringJoiner s = new StringJoiner(",");
        s.add("java1");
        s.add("java2");
        s.add("java3");
        System.out.println(s); //结果为： java1,java2,java3
        
        //参数1：间隔符
        //参数2：开头
        //参数3：结尾
        StringJoiner s1 = new StringJoiner(",","[","]");
        s1.add("java1");
        s1.add("java2");
        s1.add("java3");
        System.out.println(s1); //结果为： [java1,java2,java3]
    }
}

使用StirngJoiner改写前面把数组转换为字符串的案例

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        String str = getArrayData( new int[]{11,22,33});
        System.out.println(str);
    }
    
    //方法作用：将int数组转换为指定格式的字符串
    public static String getArrayData(int[] arr){
        //1.判断数组是否为null
        if(arr==null){
            return null;
        }
        //2.如果数组不为null，再遍历，并拼接数组中的元素
        StringJoiner s = new StringJoiner(", ","[","]");
        for(int i=0; i<arr.length; i++){
            //加""是因为add方法的参数要的是String类型
            s.add(String.valueOf(arr[i]));
        }
        //3、把StringJoiner转换为String，并返回。
        return s.toString();
    }
}

面向对象和面向过程的区别

两者的主要区别在于解决问题的方式不同：

面向过程把解决问题的过程拆成一个个方法，通过一个个方法的执行解决问题。
面向对象会先抽象出对象，然后用对象执行方法的方式解决问题。

另外，面向对象开发的程序一般更易维护、易复用、易扩展。

面向对象：

public class Circle {
    // 定义圆的半径
    private double radius;

    // 构造函数
    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    // 计算圆的面积
    public double getArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个半径为3的圆
        Circle circle = new Circle(3.0);

        // 输出圆的面积
        System.out.println("圆的面积为：" + circle.getArea());
    }
}

我们定义了一个 Circle 类来表示圆，该类包含了圆的半径属性和计算面积的方法。

面向过程：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义圆的半径
        double radius = 3.0;

        // 计算圆的面积和周长
        double area = Math.PI * radius * radius;
        
        // 输出圆的面积和周长
        System.out.println("圆的面积为：" + area);
    }
}

创建对象运算符、对象实体与对象引用有何不同

new 创建对象实例（对象实例在堆内存中）,对象引用指向对象实例（对象引用存放在栈内存中）。

class Car {
    String model;

    Car(String model) {
        this.model = model;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 对象实体
        Car myCar = new Car("Toyota");

        // 对象引用
        Car anotherCar = myCar; // 将对象实体的引用赋给对象引用

        // 修改对象实体的属性
        myCar.model = "Honda";

        // 输出对象引用和对象实体的属性值
        System.out.println("Object Reference: " + anotherCar.model);
        System.out.println("Object Entity: " + myCar.model);
    }
}

myCar 是一个对象实体，它存储在堆内存中，然后我们将对象实体的引用赋给了 anotherCar。修改 myCar 的属性值后，通过 anotherCar 访问相同的对象实体，因此输出中两者的属性值都变为 "Honda"。

对象的相等和引用相等的区别

对象的相等一般比较的是内存中存放的内容是否相等。 equals 比较的是内容
引用相等一般比较的是他们指向的内存地址是否相等。 == 比较的是引用

String str1 = "hello";
String str2 = new String("hello");
String str3 = "hello";
// 使用 == 比较字符串的引用相等
System.out.println(str1 == str2);//== 运算符比较字符串的引用，这里 str1 和 str2 引用的是不同的对象，所以输出 false。
System.out.println(str1 == str3);//str1 和 str3 引用的是相同的对象（都指向字符串常量池中的 "hello" 对象 true
// 使用 equals 方法比较字符串的相等
System.out.println(str1.equals(str2));// true
System.out.println(str1.equals(str3));// true

如果一个类没有声明构造方法，该程序能正确执行吗

构造方法：是一种特殊的方法，主要作用是完成对象的初始化工作。

如果一个类没有声明构造方法，也可以执行！因为一个类即使没有声明构造方法也会有默认的不带参数的构造方法。

构造方法特点

名字与类名相同。
没有返回值，但不能用 void 声明构造函数。
生成类的对象时自动执行，无需调用。

构造方法不能被 override（重写）,但是可以 overload（重载）,所以你可以看到一个类中有多个构造函数的情况。

面向对象三大特征

封装

封装：用类设计对象处理某一个事物的数据时，应该把要处理的数据，以及处理数据的方法，都设计到一个对象中去。

比如：在设计学生类时，把学生对象的姓名、语文成绩、数学成绩三个属性，以及求学生总分、平均分的方法，都封装到学生对象中来。

封装的设计规范用8个字总结，就是：合理隐藏、合理暴露

一般我们在设计一个类时，会将成员变量隐藏，然后把操作成员变量的方法对外暴露。

继承

关于继承如下 3 点请记住：

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。
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。
子类可以用自己的方式实现父类的方法。
子类对象实际上是由子、父类两张设计图共同创建出来的。

接下来，我们演示一下使用继承来编写代码，注意观察继承的特点。

public class A{
    //公开的成员
    public int i;
    public void print1(){
        System.out.println("===print1===");
    }
    
    //私有的成员
    private int j;
    private void print2(){
        System.out.println("===print2===");
    }
}

然后，写一个B类，让B类继承A类。在继承A类的同时，B类中新增一个方法print3

public class B extends A{
    public void print3(){
        //由于i和print1是属于父类A的公有成员，在子类中可以直接被使用
        System.out.println(i); //正确
        print1(); //正确
        
        //由于j和print2是属于父类A的私有成员，在子类中不可以被使用
        System.out.println(j); //错误
        print2();
    }
}

接下来，我们再演示一下，创建B类对象，能否调用父类A的成员。再写一个测试类

public class Test{
    public static void main(String[] args){
        B b = new B();
        //父类公有成员，子类对象是可以调用的
        System.out.println(i); //正确
        b.print1();
        
        //父类私有成员，子类对象时不可以调用的
        System.out.println(j); //错误
        b.print2(); //错误
    }
}

为了让大家对继承有更深入的认识，我们来看看继承的内存原理。

继承好处

使用继承，可以快速地创建新的类，提高代码的复用性，节省大量创建新类的时间，提高我们的开发效率。

权限修饰符

下面我们用代码演示一下，在本类中可以访问到哪些权限修饰的方法。

public class Fu {
    // 1、私有:只能在本类中访问
    private void privateMethod(){
        System.out.println("==private==");
    }

    // 2、缺省：本类，同一个包下的类
    void method(){
        System.out.println("==缺省==");
    }

    // 3、protected: 本类，同一个包下的类，任意包下的子类
    protected void protectedMethod(){
        System.out.println("==protected==");
    }

    // 4、public： 本类，同一个包下的类，任意包下的子类，任意包下的任意类
    public void publicMethod(){
        System.out.println("==public==");
    }

    public void test(){
        //在本类中，所有权限都可以被访问到
        privateMethod(); //正确
        method(); //正确
        protectedMethod(); //正确
        publicMethod(); //正确
    }
}

接下来，在和Fu类同一个包下，创建一个测试类Demo，演示同一个包下可以访问到哪些权限修饰的方法。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Fu f = new Fu();
        // f.privateMethod();	//私有方法无法使用
        f.method();
        f.protectedMethod();
        f.publicMethod();
    }
}

接下来，在另一个包下创建一个Fu类的子类，演示不同包下的子类中可以访问哪些权限修饰的方法。

public class Zi extends Fu {
    //在不同包下的子类中，只能访问到public、protected修饰的方法
    public void test(){
        // privateMethod(); // 报错
        // method(); // 报错
        protectedMethod();	//正确
        publicMethod();	//正确
    }
}

接下来，在和Fu类不同的包下，创建一个测试类Demo2，演示一下不同包的无关类，能访问到哪些权限修饰的方法；

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Fu f = new Fu();
        // f.privateMethod(); // 报错
        // f.method();		  //报错
        // f.protecedMethod();//报错
        f.publicMethod();	//正确

        Zi zi = new Zi();
        // zi.protectedMethod(); //报错
    }
}

单继承、Object

Java语言只支持单继承，不支持多继承，但是可以多层继承。就像家族里儿子、爸爸和爷爷的关系一样：一个儿子只能有一个爸爸，不能有多个爸爸，但是爸爸也是有爸爸的。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：掌握继承的两个注意事项事项。
        // 1、Java是单继承的：一个类只能继承一个直接父类；
        // 2、Object类是Java中所有类的祖宗。
        A a = new A();
        B b = new B();

        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add("java");
        System.out.println(list.toString());
    }
}

class A {} //extends Object{}
class B extends A{}
// class C extends B , A{} // 报错
class D extends B{}

子类中访问成员的特点

子类中访问构造器的特点

多态

多态是在继承、实现情况下的一种现象，表现为：对象多态、行为多态。

比如：Teacher和Student都是People的子类，代码可以写成下面的样子

16642789439056

定义方法时，使用父类类型作为形参，可以接收一切子类对象，扩展行更强，更便利。

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 目标：掌握使用多态的好处
		Teacher t = new Teacher();
		go(t);

        Student s = new Student();
        go(s);
    }

    //参数People p既可以接收Student对象，也能接收Teacher对象。
    public static void go(People p){
        System.out.println("开始------------------------");
        p.run();
        System.out.println("结束------------------------");
    }
}

类型转换

虽然多态形式下有一些好处，但是也有一些弊端。在多态形式下，不能调用子类特有的方法，比如在Teacher类中多了一个teach方法，在Student类中多了一个study方法，这两个方法在多态形式下是不能直接调用的。

多态形式下不能直接调用子类特有方法，但是转型后是可以调用的。这里所说的转型就是把父类变量转换为子类类型。格式如下：

//如果p接收的是子类对象
if(父类变量 instance 子类){
    //则可以将p转换为子类类型
    子类 变量名 = (子类)父类变量;
}

如果类型转换错了，就会出现类型转换异常ClassCastException，比如把Teacher类型转换成了Student类型.

关于多态转型问题，我们最终记住一句话：原本是什么类型，才能还原成什么类型

表示一个对象具有多种的状态，具体表现为父类的引用指向子类的实例。

多态不能调用“只在子类存在但在父类不存在”的方法；
如果子类重写了父类的方法，真正执行的是子类覆盖的方法，如果子类没有覆盖父类的方法，执行的是父类的方法。

接口和抽象类共同点和区别

共同点：

都不能被实例化。
都可以包含抽象方法。
都可以有默认实现的方法（Java 8 可以用 default 关键字在接口中定义默认方法）。

区别：

接口主要用于对类的行为进行约束，你实现了某个接口就具有了对应的行为。抽象类主要用于代码复用，强调的是所属关系。
一个类只能继承一个类，但是可以实现多个接口。
接口中的成员变量只能是 public static final 类型的，不能被修改且必须有初始值，而抽象类的成员变量默认 default，可在子类中被重新定义，也可被重新赋值。

// 接口
interface Shape {
    // 接口中的方法默认是抽象的
    double calculateArea();
    void display();
}

// 抽象类
abstract class AbstractShape {
    // 抽象类中可以包含抽象方法
    abstract double calculateArea();
    // 抽象类中可以包含普通方法的实现
    void display() {
        System.out.println("Displaying shape");
    }
}

// 具体实现类：圆形
class Circle implements Shape {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public double calculateArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("Displaying circle");
    }
}

// 具体实现类：矩形
class Rectangle extends AbstractShape {
    private double length;
    private double width;

    public Rectangle(double length, double width) {
        this.length = length;
        this.width = width;
    }

    @Override
    public double calculateArea() {
        return length * width;
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用接口
        Shape circle = new Circle(5.0);
        circle.display();
        System.out.println("Area of circle: " + circle.calculateArea());

        // 使用抽象类
        AbstractShape rectangle = new Rectangle(4.0, 6.0);
        rectangle.display();
        System.out.println("Area of rectangle: " + rectangle.calculateArea());
    }
}

在上面的例子中，Shape 接口和 AbstractShape 抽象类都定义了图形的形状，并约定了计算面积和显示的方法。Circle 类实现了 Shape 接口，提供了计算圆形面积和显示的具体实现。Rectangle 类继承了 AbstractShape 抽象类，提供了计算矩形面积的具体实现。这展示了接口和抽象类的用法和区别。

深拷贝、浅拷贝、引用拷贝

浅拷贝：浅拷贝会在堆上创建一个新的对象（区别于引用拷贝的一点），不过，如果原对象内部的属性是引用类型的话，浅拷贝会直接复制内部对象的引用地址，也就是说拷贝对象和原对象共用同一个内部对象。

深拷贝：深拷贝会完全复制整个对象，包括这个对象所包含的内部对象。

引用拷贝：两个不同的引用指向同一个对象。

浅拷贝、深拷贝、引用拷贝示意图

浅拷贝（Shallow Copy）：

浅拷贝是指复制对象，但只复制对象本身和对象中的基本数据类型字段，而不复制对象中引用类型字段所引用的对象。因此，原对象和浅拷贝对象会共享同一个引用类型对象。

public class Address implements Cloneable{
    private String name;
    // 省略构造函数、Getter&Setter方法
    @Override
    public Address clone() {
        try {
            return (Address) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

public class Person implements Cloneable {
    private Address address;
    // 省略构造函数、Getter&Setter方法
    @Override
    public Person clone() {
        try {
            Person person = (Person) super.clone();
            return person;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

实现了 Cloneable 接口，并重写了 clone() 方法。

clone() 方法的实现很简单，直接调用的是父类 Object 的 clone() 方法。

测试：

Person person1 = new Person(new Address("武汉"));
Person person1Copy = person1.clone();
// true
System.out.println(person1.getAddress() == person1Copy.getAddress());

从输出结构就可以看出， person1 的克隆对象和 person1 使用的仍然是同一个 Address 对象。

深拷贝（Deep Copy）：

深拷贝是指复制对象，并且递归地复制对象中的所有引用类型字段所引用的对象，而不是共享引用类型对象。因此，原对象和深拷贝对象拥有各自独立的引用类型对象。

这里我们简单对 Person 类的 clone() 方法进行修改，连带着要把 Person 对象内部的 Address 对象一起复制。

@Override
public Person clone() {
    try {
        Person person = (Person) super.clone(); // 先调用父类的 clone() 方法进行浅拷贝
        
        // 调用 person 对象的 getAddress() 方法获取获取 Person 对象的地址属性，即 Address 对象。
        // 然后对Address 对象调用 clone() 方法，实现了 Address 对象的深拷贝
        person.setAddress(person.getAddress().clone());
        
        return person;
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        throw new AssertionError();
    }
}

测试：

Person person1 = new Person(new Address("武汉"));
Person person1Copy = person1.clone();
// false
System.out.println(person1.getAddress() == person1Copy.getAddress());

从输出结构就可以看出，显然 person1 的克隆对象和 person1 包含的 Address 对象已经是不同的了。

引用拷贝：

引用拷贝实际上是指两个引用变量指向同一个对象，没有发生对象本身的拷贝。修改其中一个引用变量会影响另一个引用变量。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Address address1 = new Address("New York");
        Address address2 = address1;  // 引用拷贝

        // 修改其中一个引用变量
        address1.city = "San Francisco";

        System.out.println(address1.city);  // San Francisco
        System.out.println(address2.city);  // San Francisco (因为是引用拷贝，指向同一个 Address 对象)
    }
}

在上述例子中，address2 实际上是 address1 的引用拷贝，它们指向同一个 Address 对象。因此，修改其中一个引用变量会影响另一个引用变量。

Object

Object 类的常见方法有哪些

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：

/**
 * 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 final native Class<?> getClass()
/**
 * 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 native int hashCode()
/**
 * 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以用于比较字符串的值是否相等。
 */
public boolean equals(Object obj)
/**
 * native 方法，用于创建并返回当前对象的一份拷贝。
 */
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException
/**
 * 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 String toString()
/**
 * 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 notify()
/**
 * 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 notifyAll()
/**
 * 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 native void wait(long timeout) throws InterruptedException
/**
 * 多了 nanos 参数，这个参数表示额外时间（以纳秒为单位，范围是 0-999999）。 所以超时的时间还需要加上 nanos 纳秒。。
 */
public final void wait(long timeout, int nanos) 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
 */
public final void wait() throws InterruptedException
/**
 * 实例被垃圾回收器回收的时候触发的操作
 */
protected void finalize() throws Throwable { }

== 和 equals() 的区别

在Java中，引用类型主要包括以下几种：

类（Class）： 用户自定义的类是引用类型的一种，它可以包含字段和方法。类的实例通过 new 关键字创建。

class MyClass {
    // 类的定义
}

MyClass obj = new MyClass(); // 创建 MyClass 类的实例

接口（Interface）： 接口是一种抽象类型，可以包含方法的声明。类通过实现接口来提供接口中声明的具体实现。
```
interface MyInterface {
    // 接口的定义
}

class MyClass implements MyInterface {
    // 实现 MyInterface 接口
}
```
数组（Array）： 数组是一种引用类型，可以存储相同类型的元素的集合。数组通过 new 关键字创建。

int[] numbers = new int[5]; // 创建一个包含5个整数的数组

枚举（Enum）： 枚举是一种特殊的引用类型，用于表示一组常量。枚举类型通过 enum 关键字定义。
```
enum Day {
    MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY
}

Day today = Day.MONDAY;
```
接口数组和类数组： 引用类型的数组可以包含接口类型或类类型的元素。
```
MyInterface[] interfaceArray = new MyInterface[3];
MyClass[] classArray = new MyClass[3];
```
集合类和泛型： Java提供了丰富的集合类，如List、Set、Map等，以及泛型机制，用于处理引用类型的集合和容器。
```
List<String> stringList = new ArrayList<>();
```
其他引用类型： 还有其他一些引用类型，如String、StringBuilder、HashMap等，它们是Java中常用的引用类型。
```
String str = "Hello"; // String 类型
StringBuilder builder = new StringBuilder(); // StringBuilder 类型
```
== 对于基本类型和引用类型的作用效果是不同的：
- 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() 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。

hashCode

hashCode作用：

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

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：

hashCode() 和 equals()都是用于比较两个对象是否相等。

先计算对象的 hashCode 值
没有相符的 hashCode，HashSet 会假设对象没有重复出现
有相同 hashCode 值的对象，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

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。

那为什么 JDK 还要同时提供这两个方法呢？

因为在一些容器（比如 HashMap、HashSet）中，有了 hashCode() 之后，判断元素是否在对应容器中的效率会更高（参考添加元素进HashSet的过程）！

那为什么不只提供 hashCode() 方法呢？

这是因为两个对象的hashCode 值相等并不代表两个对象就相等。

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()方法也返回 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。

重写 equals() 时为什么必须重写 hashCode() 方法

在Java中，当你重写一个类的 equals() 方法时，通常也需要重写 hashCode() 方法。

因为两个相等的对象的 hashCode 值必须是相等，即说如果 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。

因此，一般来说，当你重写了 equals() 方法时，最好也一并重写 hashCode() 方法，以确保它们的一致性。

数组

数组有两种初始化的方式，一种是静态初始化、一种是动态初始化。

静态初始化

在定义数组时直接给数组中的数据赋值。

数据类型[] 变量名 = new 数据类型[]{元素1,元素2,元素3};

//定义数组，用来存储多个年龄
int[] ages = new int[]{12, 24, 36}
//定义数组，用来存储多个成绩
double[] scores = new double[]{89.9, 99.5, 59.5, 88.0};

静态初始化的一种简化写法：

数据类型[] 变量名 = {元素1,元素2,元素3};

//定义数组，用来存储多个年龄
int[] ages = {12, 24, 36}
//定义数组，用来存储多个成绩
double[] scores = {89.9, 99.5, 59.5, 88.0};

定义数组时，数据类型[] 数组名也可写成数据类型数组名[]`

//以下两种写法是等价的。但是建议大家用第一种，因为这种写法更加普遍
int[] ages = {12, 24, 36};
int ages[] = {12, 24, 36}

动态初始化

动态初始化不需要我们写出具体的元素，而是指定元素类型和长度就行。

//数据类型[]  数组名 = new 数据类型[长度];
int[] arr = new int[3];

String

String类创建对象

方式一： 直接使用双引号“...” 。
方式二：new String类，调用构造器初始化字符串对象。

String s1 = "abc"; //这里"abc"就是一个字符串对象，用s1变量接收

String rs2 = new String("itheima");
System.out.println(rs2);

char[] chars = {'a', '黑', '马'};
String rs3 = new String(chars);
System.out.println(rs3); //a黑马

String常用方法

public class StringDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //目标：快速熟悉String提供的处理字符串的常用方法。
        String s = "黑马Java";
        // 1、获取字符串的长度
        System.out.println(s.length());

        // 2、提取字符串中某个索引位置处的字符
        char c = s.charAt(1);
        System.out.println(c);

        // 字符串的遍历
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            // i = 0 1 2 3 4 5
            char ch = s.charAt(i);
            System.out.println(ch);
        }

        System.out.println("-------------------");

        // 3、把字符串转换成字符数组，再进行遍历
        char[] chars = s.toCharArray();
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            System.out.println(chars[i]);
        }
	
        // 4、判断字符串内容，内容一样就返回true
        // 总结：在Java中，如果你想比较两个字符串的内容是否相同，应该使用 equals() 方法。
        // 如果你想比较两个字符串对象的引用地址是否相同，可以使用 == 运算符。
        String s1 = new String("黑马");
        String s2 = new String("黑马");
        System.out.println(s1 == s2); // false
        System.out.println(s1.equals(s2)); // true

        // 5、忽略大小写比较字符串内容
        String c1 = "34AeFG";
        String c2 = "34aEfg";
        System.out.println(c1.equals(c2)); // false
        System.out.println(c1.equalsIgnoreCase(c2)); // true

        // 6、截取字符串内容 (包前不包后的)
        String s3 = "Java是最好的编程语言之一";
        String rs = s3.substring(0, 8);
        System.out.println(rs);

        // 7、从当前索引位置一直截取到字符串的末尾
        String rs2 = s3.substring(5);
        System.out.println(rs2);

        // 8、把字符串中的某个内容替换成新内容，并返回新的字符串对象给我们
        String info = "这个电影简直是个垃圾，垃圾电影！！";
        String rs3 = info.replace("垃圾", "**");
        System.out.println(rs3);

        // 9、判断字符串中是否包含某个关键字
        String info2 = "Java是最好的编程语言之一，我爱Java,Java不爱我！";
        System.out.println(info2.contains("Java"));
        System.out.println(info2.contains("java"));
        System.out.println(info2.contains("Java2"));

        // 10、判断字符串是否以某个字符串开头。
        String rs4 = "张三丰";
        System.out.println(rs4.startsWith("张"));
        System.out.println(rs4.startsWith("张三"));
        System.out.println(rs4.startsWith("张三2"));

        // 11、把字符串按照某个指定内容分割成多个字符串，放到一个字符串数组中返回给我们
        String rs5 = "张无忌,周芷若,殷素素,赵敏";
        String[] names = rs5.split(",");
        for (int i = 0; i < names.length; i++) {
            System.out.println(names[i]);
        }
    }
}

String、StringBuffer、StringBuilder 的区别

可变性

String 是不可变的，是只读字符串，即String引用的字符串内容是不能被改变的。

线程安全性

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，定义了一些字符串的基本操作，如 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。

性能

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。
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。

对于三者使用的总结：

操作少量的数据: 适用 String
单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuilder
多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuffer

String s = new String("xyz")会创建几个对象？

首先在String池内寻找，找到"xyz"字符串，不创建"xyz"对应的String对象，否则创建一个对象。
然后，遇到new关键字，在内存上创建String对象，并将其返回给s，又一个对象。

所以，总共1个或2个对象。

String 为什么是不可变的

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    private final char value[];
  //...
}

标签：Java,String,对象,System,模块,println,public,SE,out
From： https://www.cnblogs.com/itiancong/p/18139042

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