Java简介，基础知识（一）
Java 是由 Sun Microsystems 公司于 1995 年 5 月推出的 Java 面向对象程序设计语言和 Java 平台的总称。由 James Gosling和同事们共同研发，并在 1995 年正式推出。
后来 Sun 公司被 Oracle （甲骨文）公司收购，Java 也随之成为 Oracle 公司的产品。
Java分为三个体系：
- JavaSE（J2SE）（Java2 Platform Standard Edition，java平台标准版）
- JavaEE(J2EE)(Java 2 Platform,Enterprise Edition，java平台企业版)
- JavaME(J2ME)(Java 2 Platform Micro Edition，java平台微型版)。
2005 年 6 月，JavaOne 大会召开，SUN 公司公开 Java SE 6。此时，Java 的各种版本已经更名，以取消其中的数字 "2"：J2EE 更名为 Java EE，J2SE 更名为Java SE，J2ME 更名为 Java ME。
主要特性
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Java 语言是简单的：
Java 语言的语法与 C 语言和 C++ 语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用。另一方面，Java 丢弃了 C++ 中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地，Java 语言不使用指针，而是引用。并提供了自动分配和回收内存空间，使得程序员不必为内存管理而担忧。
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Java 语言是面向对象的：
Java 语言提供类、接口和继承等面向对象的特性，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为 implements）。Java 语言全面支持动态绑定，而 C++语言只对虚函数使用动态绑定。总之，Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。
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Java语言是分布式的：
Java 语言支持 Internet 应用的开发，在基本的 Java 应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括 URL、URLConnection、Socket、ServerSocket 等。Java 的 RMI（远程方法激活）机制也是开发分布式应用的重要手段。
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Java 语言是健壮的：
Java 的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等是 Java 程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是 Java 的明智选择。Java 的安全检查机制使得 Java 更具健壮性。
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Java语言是安全的：
Java通常被用在网络环境中，为此，Java 提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。除了Java 语言具有的许多安全特性以外，Java 对通过网络下载的类具有一个安全防范机制（类 ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查，并提供安全管理机制（类 SecurityManager）让 Java 应用设置安全哨兵。
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Java 语言是体系结构中立的：
Java 程序（后缀为 java 的文件）在 Java 平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为 class 的文件），然后可以在实现这个 Java 平台的任何系统中运行。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。
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Java 语言是可移植的：
这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，Java 还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java 系统本身也具有很强的可移植性，Java 编译器是用 Java 实现的，Java 的运行环境是用 ANSI C 实现的。
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Java 语言是解释型的：
如前所述，Java 程序在 Java 平台上被编译为字节码格式，然后可以在实现这个 Java 平台的任何系统中运行。在运行时，Java 平台中的 Java 解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。
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Java 是高性能的：
与那些解释型的高级脚本语言相比，Java 的确是高性能的。事实上，Java 的运行速度随着 JIT(Just-In-Time）编译器技术的发展越来越接近于 C++。
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Java 语言是多线程的：
在 Java 语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由 Thread 类或其子（孙）类来创建。通常有两种方法来创建线程：其一，使用型构为 Thread(Runnable) 的构造子类将一个实现了 Runnable 接口的对象包装成一个线程，其二，从 Thread 类派生出子类并重写 run 方法，使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是 Thread 类已经实现了 Runnable 接口，因此，任何一个线程均有它的 run 方法，而 run 方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。Java 语言支持多个线程的同时执行，并提供多线程之间的同步机制（关键字为 synchronized）。
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Java 语言是动态的：
Java 语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java 程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外，Java 中的类有一个运行时刻的表示，能进行运行时刻的类型检查。
Java 关键字
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Java是解释执行还是编译执行的？（配合JVM理解）
这个问题并没有统一的答案，JVM规范并没有强制要求JVM实现应该使用哪种方式来执行程序，只能说不同的JVM实现的方式不一样。有纯解释执行的、纯编译执行的（JRockit）、还有解释+编译两者混用的（HotSpot）。
目前主流的商用JVM（如HotSpot）内部都同时包含解释器+编译器。
解释器与编译器两者各有优势：
- 当程序需要迅速启动时，解释器可以发挥优势，省去编译的时间，立即执行。
- 程序启动后，随着时间的推移，编译器开始发挥作用，JVM会将越来越多的热点代码编译成本地代码，减少解释器的中间损耗，获得更高的执行效率。
使用参数-Xint可以要求JVM只使用解释器，这时编译器完全不介入工作，所有代码均通过解释执行。
参数-Xcomp要求JVM优先编译执行，但是解释器仍然要在编译器无法进行的情况下介入工作。
何时编译？
能触发JIT编译的热点代码有两类：
- 多次调用的方法
- 多次调用的循环体
不管是方法被多次调用，还是某一段循环体代码被多次调用，JIT编译的最小单位都是整个方法体。
如果一个方法被JIT编译后，下次JVM再执行这个方法时，就会直接编译执行。
而对于一个循环体而言，由于方法已经打包成栈帧入栈执行了，JVM必须在方法运行时进行替换，因此也被称为“栈上替换”。
方法被多次执行，这个【多次】指的到底是多少次呢？JVM如何判断代码是否属于热点代码呢？这就需要热点探测技术的支持了。
目前主流的热点探测技术有两种：
- 基于采样的热点探测
JVM周期性的检查线程方法栈顶，进行数据采样，如果发现某些方法经常出现在栈顶，就认为它是热点代码。
这种方式实现简单高效，但是统计结果会有误差，因为方法经常出现在栈顶不一定是执行次数多，也可能是方法阻塞了。
- 基于计数器的热点探测
JVM为每个方法（甚至是代码块）维护一个计数器，每调用一次计数器就加1，计数器超过阈值后就会被认为是热点代码。
这种方式实现复杂，需要为每个方法都维护一个计数器，但是统计结果准确。
方法调用计数器和回边计数器
- 方法调用计数器
统计方法被调用的次数，Client模式下阈值为1500次，Server模式下阈值为10000次，阈值可以通过JVM参数
-XX:CompileThreshold设置，默认情况下，方法调用次数统计的并不是绝对次数，而是一段时间内的调用频率，在一个时间段内如果调用次数不足以触发编译，次数就会减半进入半衰期，可以使用参数-XX:-UseCounterDecay来关闭热度衰减，关闭后统计的就是绝对次数了，时间长了几乎所有的代码都会被编译执行。
- 回边计数器
统计方法中循环体代码的执行次数，在字节码中遇到控制流程向后跳转的指令就称为“回边”，例如For、While循环。遇到一次回边指令，回边计数器就会加1，当计数器超过阈值后就会触发热点代码编译，回边计数器没有半衰期，统计的是绝对次数。
触发热点代码编译后，程序会继续解释执行，只有当编译工作完成以后，系统会将方法的调用入口地址写入新值，下一次再调用该方法，才会使用已编译的版本。
Java 的两大数据类型:
- 内置数据类型
- 引用数据类型
内置数据类型
Java语言提供了八种基本类型。六种数字类型（四个整数型，两个浮点型），一种字符类型，一种布尔型。
byte：
- byte 数据类型是8位、有符号的，以二进制补码表示的整数；
- 最小值是 -128（-2^7）；
- 最大值是 127（2^7-1）；
- 默认值是 0；
- byte 类型用在大型数组中节约空间，主要代替整数，因为 byte 变量占用的空间只有 int 类型的四分之一；
- 例子：byte a = 100，byte b = -50。
short：
- short 数据类型是 16 位、有符号的以二进制补码表示的整数
- 最小值是 -32768（-2^15）；
- 最大值是 32767（2^15 - 1）；
- Short 数据类型也可以像 byte 那样节省空间。一个short变量是int型变量所占空间的二分之一；
- 默认值是 0；
- 例子：short s = 1000，short r = -20000。
int：
- int 数据类型是32位、有符号的以二进制补码表示的整数；
- 最小值是 -2,147,483,648（-2^31）；
- 最大值是 2,147,483,647（2^31 - 1）；
- 一般地整型变量默认为 int 类型；
- 默认值是 0 ；
- 例子：int a = 100000, int b = -200000。
long：
- long 数据类型是 64 位、有符号的以二进制补码表示的整数；
- 最小值是 -9,223,372,036,854,775,808（-2^63）；
- 最大值是 9,223,372,036,854,775,807（2^63 -1）；
- 这种类型主要使用在需要比较大整数的系统上；
- 默认值是 0L；
- 例子： long a = 100000L，Long b = -200000L。
"L"理论上不分大小写，但是若写成"l"容易与数字"1"混淆，不容易分辩。所以最好大写。
float：
- float 数据类型是单精度、32位、符合IEEE 754标准的浮点数；
- float 在储存大型浮点数组的时候可节省内存空间；
- 默认值是 0.0f；
- 浮点数不能用来表示精确的值，如货币；
- 例子：float f1 = 234.5f。
double：
- double 数据类型是双精度、64 位、符合IEEE 754标准的浮点数；
- 浮点数的默认类型为double类型；
- double类型同样不能表示精确的值，如货币；
- 默认值是 0.0d；
- 例子：double d1 = 123.4。
boolean：
- boolean数据类型表示一位的信息；
- 只有两个取值：true 和 false；
- 这种类型只作为一种标志来记录 true/false 情况；
- 默认值是 false；
- 例子：boolean one = true。
char：
- char类型是一个单一的 16 位 Unicode 字符；
- 最小值是 \u0000（即为0）；
- 最大值是 \uffff（即为65,535）；
- char 数据类型可以储存任何字符；
- 例子：char letter = 'A';。
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引用类型
- 在Java中，引用类型的变量非常类似于C/C++的指针。引用类型指向一个对象，指向对象的变量是引用变量。这些变量在声明时被指定为一个特定的类型，比如 Employee、Puppy 等。变量一旦声明后，类型就不能被改变了。
- 对象、数组都是引用数据类型。
- 所有引用类型的默认值都是null。
- 一个引用变量可以用来引用任何与之兼容的类型。
- 例子：Site site = new Site("Runoob")。
Java 变量类型
Java语言支持的变量类型有：
- 类变量：独立于方法之外的变量，用 static 修饰。
- 实例变量：独立于方法之外的变量，不过没有 static 修饰。
- 局部变量：类的方法中的变量。
类变量（静态变量）
- 类变量也称为静态变量，在类中以 static 关键字声明，但必须在方法之外。
- 无论一个类创建了多少个对象，类只拥有类变量的一份拷贝。
- 静态变量除了被声明为常量外很少使用，静态变量是指声明为 public/private，final 和 static 类型的变量。静态变量初始化后不可改变。
- 静态变量储存在静态存储区。经常被声明为常量，很少单独使用 static 声明变量。
- 静态变量在第一次被访问时创建，在程序结束时销毁。
- 与实例变量具有相似的可见性。但为了对类的使用者可见，大多数静态变量声明为 public 类型。
- 默认值和实例变量相似。数值型变量默认值是 0，布尔型默认值是 false，引用类型默认值是 null。变量的值可以在声明的时候指定，也可以在构造方法中指定。此外，静态变量还可以在静态语句块中初始化。
- 静态变量可以通过：ClassName.VariableName的方式访问。
- 类变量被声明为 public static final 类型时，类变量名称一般建议使用大写字母。如果静态变量不是 public 和 final 类型，其命名方式与实例变量以及局部变量的命名方式一致。
实例变量
- 实例变量声明在一个类中，但在方法、构造方法和语句块之外；
- 当一个对象被实例化之后，每个实例变量的值就跟着确定；
- 实例变量在对象创建的时候创建，在对象被销毁的时候销毁；
- 实例变量的值应该至少被一个方法、构造方法或者语句块引用，使得外部能够通过这些方式获取实例变量信息；
- 实例变量可以声明在使用前或者使用后；
- 访问修饰符可以修饰实例变量；
- 实例变量对于类中的方法、构造方法或者语句块是可见的。一般情况下应该把实例变量设为私有。通过使用访问修饰符可以使实例变量对子类可见；
- 实例变量具有默认值。数值型变量的默认值是0，布尔型变量的默认值是false，引用类型变量的默认值是null。变量的值可以在声明时指定，也可以在构造方法中指定；
- 实例变量可以直接通过变量名访问。但在静态方法以及其他类中，就应该使用完全限定名：ObejectReference.VariableName。
Java 局部变量（栈帧，配合JVM）
- 局部变量声明在方法、构造方法或者语句块中；
- 局部变量在方法、构造方法、或者语句块被执行的时候创建，当它们执行完成后，变量将会被销毁；
- 访问修饰符不能用于局部变量；
- 局部变量只在声明它的方法、构造方法或者语句块中可见；
- 局部变量是在栈上分配的。
- 局部变量没有默认值，所以局部变量被声明后，必须经过初始化，才可以使用。
Java 修饰符
访问控制修饰符
Java中，可以使用访问控制符来保护对类、变量、方法和构造方法的访问。Java 支持 4 种不同的访问权限。
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default (即默认，什么也不写）: 在同一包内可见，不使用任何修饰符。使用对象：类、接口、变量、方法。
-
private : 在同一类内可见。使用对象：变量、方法。 注意：不能修饰类（外部类）
-
public : 对所有类可见。使用对象：类、接口、变量、方法
-
protected : 对同一包内的类和所有子类可见。使用对象：变量、方法。 注意：不能修饰类（外部类）。
| 修饰符 | 当前类 | 同一包内 | 子孙类(同一包) | 子孙类(不同包) | 其他包 |
|---|---|---|---|---|---|
public |
Y | Y | Y | Y | Y |
protected |
Y | Y | Y | Y/N（说明） | N |
default |
Y | Y | Y | N | N |
private |
Y | N | N | N | N |
非访问修饰符
为了实现一些其他的功能，Java 也提供了许多非访问修饰符。
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static 修饰符，用来修饰类方法和类变量。
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static 关键字用来声明独立于对象的静态变量，无论一个类实例化多少对象，它的静态变量只有一份拷贝。 静态变量也被称为类变量。局部变量不能被声明为 static 变量。
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static 关键字用来声明独立于对象的静态方法。静态方法不能使用类的非静态变量。静态方法从参数列表得到数据，然后计算这些数据。
-
-
final 修饰符，用来修饰类、方法和变量，final 修饰的类不能够被继承，修饰的方法不能被继承类重新定义，修饰的变量为常量，是不可修改的。
-
final 修饰符通常和 static 修饰符一起使用来创建类常量。
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父类中的 final 方法可以被子类继承，但是不能被子类重写。声明 final 方法的主要目的是防止该方法的内容被修改。
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final 类不能被继承，没有类能够继承 final 类的任何特性。
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-
abstract 修饰符，用来创建抽象类和抽象方法。
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抽象类不能用来实例化对象，声明抽象类的唯一目的是为了将来对该类进行扩充。一个类不能同时被 abstract 和 final 修饰。如果一个类包含抽象方法，那么该类一定要声明为抽象类，否则将出现编译错误。抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法。
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抽象方法是一种没有任何实现的方法，该方法的的具体实现由子类提供。抽象方法不能被声明成 final 和 static。任何继承抽象类的子类必须实现父类的所有抽象方法，除非该子类也是抽象类。如果一个类包含若干个抽象方法，那么该类必须声明为抽象类。抽象类可以不包含抽象方法。
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synchronized 和 volatile 修饰符，主要用于线程的编程。
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transient 修饰符，序列化的对象包含被 transient 修饰的实例变量时，java 虚拟机(JVM)跳过该特定的变量。
Java 运算符
- 算术运算符
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| + | 加法 - 相加运算符两侧的值 | A + B 等于 30 |
| - | 减法 - 左操作数减去右操作数 | A – B 等于 -10 |
| * | 乘法 - 相乘操作符两侧的值 | A * B等于200 |
| / | 除法 - 左操作数除以右操作数 | B / A等于2 |
| ％ | 取余 - 左操作数除以右操作数的余数 | B%A等于0 |
| ++ | 自增: 操作数的值增加1 | B++ 或 ++B 等于 21（ |
| -- | 自减: 操作数的值减少1 | B-- 或 --B 等于 19 |
自增（++）自减（--）运算符是一种特殊的算术运算符，在算术运算符中需要两个操作数来进行运算，而自增自减运算符是一个操作数。
- 关系运算符
| 运算符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| == | 检查如果两个操作数的值是否相等，如果相等则条件为真。 | （A == B）为假。 |
| != | 检查如果两个操作数的值是否相等，如果值不相等则条件为真。 | (A != B) 为真。 |
| > | 检查左操作数的值是否大于右操作数的值，如果是那么条件为真。 | （A> B）为假。 |
| < | 检查左操作数的值是否小于右操作数的值，如果是那么条件为真。 | （A <B）为真。 |
| >= | 检查左操作数的值是否大于或等于右操作数的值，如果是那么条件为真。 | （A> = B）为假。 |
| <= | 检查左操作数的值是否小于或等于右操作数的值，如果是那么条件为真。 | （A <= B）为真。 |
- 位运算符
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| ＆ | 如果相对应位都是1，则结果为1，否则为0 | （A＆B），得到12，即0000 1100 |
| | | 如果相对应位都是 0，则结果为 0，否则为 1 | （A | B）得到61，即 0011 1101 |
| ^ | 如果相对应位值相同，则结果为0，否则为1 | （A ^ B）得到49，即 0011 0001 |
| 〜 | 按位取反运算符翻转操作数的每一位，即0变成1，1变成0。 | （〜A）得到-61，即1100 0011 |
| << | 按位左移运算符。左操作数按位左移右操作数指定的位数。 | A << 2得到240，即 1111 0000 |
| >> | 按位右移运算符。左操作数按位右移右操作数指定的位数。 | A >> 2得到15即 1111 |
| >>> | 按位右移补零操作符。左操作数的值按右操作数指定的位数右移，移动得到的空位以零填充。 | A>>>2得到15即0000 1111 |
- 逻辑运算符
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| && | 称为逻辑与运算符。当且仅当两个操作数都为真，条件才为真。 | （A && B）为假。 |
| | | | 称为逻辑或操作符。如果任何两个操作数任何一个为真，条件为真。 | （A | | B）为真。 |
| ！ | 称为逻辑非运算符。用来反转操作数的逻辑状态。如果条件为true，则逻辑非运算符将得到false。 | ！（A && B）为真。 |
当使用与逻辑运算符时，在两个操作数都为true时，结果才为true，但是当得到第一个操作为false时，其结果就必定是false，这时候就不会再判断第二个操作了。
- 赋值运算符
| 操作符 | 描述 | 例子 |
|---|---|---|
| = | 简单的赋值运算符，将右操作数的值赋给左侧操作数 | C = A + B将把A + B得到的值赋给C |
| + = | 加和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相加赋值给左操作数 | C + = A等价于C = C + A |
| - = | 减和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相减赋值给左操作数 | C - = A等价于C = C - A |
| * = | 乘和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相乘赋值给左操作数 | C * = A等价于C = C * A |
| / = | 除和赋值操作符，它把左操作数和右操作数相除赋值给左操作数 | C / = A，C 与 A 同类型时等价于 C = C / A |
| （％）= | 取模和赋值操作符，它把左操作数和右操作数取模后赋值给左操作数 | C％= A等价于C = C％A |
| << = | 左移位赋值运算符 | C << = 2等价于C = C << 2 |
| >> = | 右移位赋值运算符 | C >> = 2等价于C = C >> 2 |
| ＆= | 按位与赋值运算符 | C＆= 2等价于C = C＆2 |
| ^ = | 按位异或赋值操作符 | C ^ = 2等价于C = C ^ 2 |
| | = | 按位或赋值操作符 | C | = 2等价于C = C | 2 |
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条件运算符（?:）
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条件运算符也被称为三元运算符。该运算符有3个操作数，并且需要判断布尔表达式的值。该运算符的主要是决定哪个值应该赋值给变量。
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b = (a == 1) ? 20 : 30;
variable x = (expression) ? value if true : value if false
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instanceof 运算符
- 该运算符用于操作对象实例，检查该对象是否是一个特定类型（类类型或接口类型）。
