编程基础知识

这里总结一下在软件开发中经常碰到的、很基础的，却很少去思考的东西，当然也是面试常问的问题。

一、“面向过程”与“面向对象”

面向过程(PO)：一种较早的编程思想，顾名思义该思想是站在过程的角度思考问题，强调的就是功能行为，功能的执行过程，即先干啥，后干啥。而每一个功能我们都使用函数(类似于方法)把这些步骤一步一步实现，使用的时候依次调用函数就可以了。
说人话：提倡和注重的是每一个功能都使用函数来完成，在使用某一个功能的时候，就挨着挨着调用函数即可。
案例：设计购物、做饭、吃饭，洗碗、以及写代码的程序。
面向过程最大的问题在于随着系统的膨胀，面向过程将无法应付，最终导致系统的崩溃。为了解决这一种软件危机，我们提出面向对象思想。

面向对象(OO)：一种基于面向过程的新的编程思想，顾名思义该思想是站在对象的角度思考问题，我们把多个功能合理的放到不同对象里，强调的是具备某些功能的对象。

面向对象的优势和特点:
面向对象更加符合我们常规的思维方式，稳定性好，可重用性强，易于开发大型软件产品，有良好的可维护性。

面向对象的三大特征：

1. 封装(Encapsulation)：封装是指将对象的实现细节隐藏起来，然后通过公共的方法来向外暴露该对象的功能。

2. 继承(Inheritance)：继承是面向对象实现软件复用的重要手段，当子类继承父类后，子类是一种特殊的父类，能直接或间接获得父类里的成员。

3. 多态(Polymorphism)：多态是可以直接把子类对象赋给父类变量，但是运行时依然表现出子类的行为特征，这意味着同一类型的对象在运行时可能表现出不同的行为特征。

二、“堆”与“栈”

• 栈区(stack)：由编译器自动分配释放 ,存放方法(函数)的参数值, 局部变量的值等，栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。即栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的。
• 堆区(heap)：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时由OS回收。向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域，从而堆获得的空间比较灵活。
• 碎片问题：对于堆来讲，频繁的new/delete势必会造成内存空间的不连续，从而造成大量的碎片，使程序效率降低。对于栈来讲，则不会存在这个问题，因为栈是先进后出的队列，他们是如此的一一对应，以至于永远都不可能有一个内存块从栈中间弹出。
• 分配方式：堆都是动态分配的，没有静态分配的堆。栈有2种分配方式：静态分配和动态分配。静态分配是编译器完成的，比如局部变量的分配。动态分配由alloca函数进行分配，但是栈的动态分配和堆是不同的，他的动态分配是由编译器进行释放，无需我们手工实现。
• 分配效率：栈是机器系统提供的数据结构，计算机会在底层对栈提供支持——分配专门的寄存器存放栈的地址，压栈出栈都有专门的指令执行，这就决定了栈的效率比较高。堆则是C/C++函数库提供的，它的机制是很复杂的。
• 全局区(静态区)(static)：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后有系统释放。
• 文字常量区：常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
• 程序代码区：存放函数体的二进制代码。

三、“方法重载”与“方法重写”

1. 方法重写
   程序中，类的继承关系可以产生一个子类，子类继承父类，它具备了父类所有的特征，继承了父类所有的方法和变量。子类可以定义新的特征，当子类需要修改父类的一些方法进行扩展，增大功能，程序设计者常常把这样的一种操作方法称为重写，也叫称为覆写或覆盖。在继承中，子类既可以隐藏和访问父类的方法，也可以覆盖继承父类的方法。覆盖继承父类的方法就是通过方法的重写来实现的。方法重写是指子类中的方法与父类中继承的方法有完全相同的返回值类型、方法名、参数个数以及参数类型。这样，就可以实现对父类方法的覆盖。
   在重写方法时，需要遵循以下的规则：
   (一) 父类方法的参数列表必须完全与被子类重写的方法的参数列表相同，否则不能称其为重写而是重载。
   (二) 父类的返回类型必须与被子类重写的方法返回类型相同，否则不能称其为重写而是重载。
   (三) 在Java中，被子类重写的方法不能拥有比父类方法更加严格的访问权限。

2. 方法重载
   指在同一个类中，多个方法的方法名相同，但是参数列表不同。参数列表不同指的是参数个数、参数类型或者参数的顺序不同。不仅是一般的方法，构造方法也可以重载。下面通过一个实例来分析。

// 在同一个类中有方法：
void doWork(int a, char b, boolean c) {}
// 下列方法属于上述方法重载的有：
void doWork(char b, int a, boolean c) {}  // YES
int  doWork(boolean a, char b, int c) {}  // YES
void doWork(int a, char b, double c) {}    // YES
void doWork(int x, char y, boolean z) {}  // NO
void doWork(int a, double b) {}            // YES
int  doWork(int a, char b, boolean c) {}  // NO

四、“进程”与“线程”

• 进程：是指一个内存中运行中的应用程序。每个进程都有自己独立的一块内存空间，一个应用程序可以同时启动多个进程。比如在Windows系统中，一个运行的xxx.exe就是一个进程。

• 线程：是指进程中的一个执行任务(控制单元)，一个进程可以同时并发运行多个线程，如：多线程下载软件。

一个进程至少有一个线程，为了提高效率，可以在一个进程中开启多个执行任务，即多线程。

多进程：操作系统中同时运行的多个程序。
多线程下载：可以理解为一个线程就是一个文件的下载通道，多线程也就是同时开起好几个下载通道。当服务器提供下载服务时，使用下载者是共享带宽的，在优先级相同的情况下，总服务器会对总下载线程进行平均分配。不难理解，如果你线程多的话，那下载的越快。现流行的下载软件都支持多线程。
多线程是为了同步完成多项任务，不是为了提供程序运行效率，而是通过提高资源使用效率来提高系统的效率。

进程与线程的区别：
进程：有独立的内存空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的，至少有一个线程。
线程：堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源也比进程小，相互之间可以影响的，又称为轻型进程或进程元。
因为一个进程中的多个线程是并发运行的，那么从微观角度上考虑也是有先后顺序的，那么哪个线程执行完全取决于CPU调度器，程序员是控制不了的。我们可以把多线程并发性看作是多个线程在瞬间抢CPU资源，谁抢到资源谁就运行，这也造就了多线程的随机性。
多线程：在同一个进程中同时运行的多个任务。