JAVA基础知识 - 技术栈

什么是字节码？

在 Java 中，JVM 可以理解的代码就叫做字节码（即扩展名为 .class 的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。Java 语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以， Java 程序运行时相对来说还是高效的（不过，和 C、 C++，Rust，Go 等语言还是有一定差距的），而且，由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

为什么说 Java 语言"编译与解释并存"？

这是因为 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。

自增自减运算符

++ 和 -- 运算符可以放在变量之前，也可以放在变量之后：

1.前缀形式（例如 ++a 或 --a）：先自增/自减变量的值，然后再使用该变量，例如，b = ++a 先将 a 增加 1，然后把增加后的值赋给 b。

2.后缀形式（例如 a++ 或 a--）：先使用变量的当前值，然后再自增/自减变量的值。例如，b = a++ 先将 a 的当前值赋给 b，然后再将 a 增加 1。

移位运算符（高效、节省内存）

移位操作中，被操作的数据被视为二进制数，移位就是将其向左或向右移动若干位的运算。

移位运算符最常用于快速乘以或除以 2 的幂次方。除此之外，它还在以下方面发挥着重要作用：

位字段管理：例如存储和操作多个布尔值。
哈希算法和加密解密：通过移位和与、或等操作来混淆数据。
数据压缩：例如霍夫曼编码通过移位运算符可以快速处理和操作二进制数据，以生成紧凑的压缩格式。
数据校验：例如 CRC（循环冗余校验）通过移位和多项式除法生成和校验数据完整性。
内存对齐：通过移位操作，可以轻松计算和调整数据的对齐地址。

Java 中有三种移位运算符：

<< :左移运算符，向左移若干位，高位丢弃，低位补零。x << n，相当于 x 乘以 2 的 n 次方（不溢出的情况下）。
>> :带符号右移，向右移若干位，高位补符号位，低位丢弃。正数高位补 0，负数高位补 1。x >> n，相当于 x 除以 2 的 n 次方。
>>> :无符号右移，忽略符号位，空位都以 0 补齐。

移位操作符实际上支持的类型只有 int 和 long，编译器在对 short、byte、char 类型进行移位前，都会将其转换为 int 类型再操作。

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;：直接使用 return 结束方法执行，用于没有返回值函数的方法
return value;：return 一个特定值，用于有返回值函数的方法

Java 中有 8 种基本数据类型，分别为：

6 种数字类型：
- 4 种整数型：byte、short、int、long
- 2 种浮点型：float、double
1 种字符类型：char
1 种布尔型：boolean

基本类型	位数	字节	默认值	取值范围
`byte`	8	1	0	-128 ~ 127
`short`	16	2	0	-32768（-2^15） ~ 32767（2^15 - 1）
`int`	32	4	0	-2147483648 ~ 2147483647
`long`	64	8	0L	-9223372036854775808（-2^63） ~ 9223372036854775807（2^63 -1）
`char`	16	2	'u0000'	0 ~ 65535（2^16 - 1）
`float`	32	4	0f	1.4E-45 ~ 3.4028235E38
`double`	64	8	0d	4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308
`boolean`	1		false	true、false

基本类型和包装类型的区别？基本类型和包装类型的区别 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。

装箱（Boxing）：将基本类型用它们对应的引用类型包装起来；
拆箱（Unboxing）：将包装类型转换为基本数据类型；

成员变量与局部变量的区别

语法形式：从语法形式上看，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：从变量在内存中的存储方式来看，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，如果没有使用 static 修饰，这个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。
生存时间：从变量在内存中的生存时间上看，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：从变量是否有默认值来看，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。

成员变量有默认值核心原因是为了保证对象状态的安全和可预测性。

成员变量和局部变量在这个规则上不同，主要是因为它们的生命周期不一样，导致了编译器对它们的"控制力"也不同。

局部变量只活在一个方法里，编译器能清楚地看到它是否在使用前被赋值，所以编译器会强制你必须手动赋值，否则就报错。
成员变量是跟着对象走的，它的值可能在构造函数里赋，也可能在后面的某个 setter 方法里赋。编译器在编译时无法预测它到底什么时候会被赋值。

并且，如果一个变量没有被初始化，它的内存里存放的就是"垃圾值"------之前那块内存遗留下的任意数据。如果程序读取并使用了这个垃圾值，就会产生完全不可预测的结果，比如一个数字变成了随机数，一个对象引用变成了非法地址，这会直接导致程序崩溃或出现诡异的 bug。

为了避免你拿到一个含有"垃圾值"的危险对象，Java 干脆为所有成员变量提供了一个安全的默认值（如 null 或 0），作为一种安全兜底机制。

静态变量也就是被 static 关键字修饰的变量。它可以被类的所有实例共享，无论一个类创建了多少个对象，它们都共享同一份静态变量。也就是说，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。

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。

静态方法和实例方法有何不同

调用方式：调用静态方法无需创建对象

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

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

区别点	重载 (Overloading)	重写 (Overriding)
发生范围	同一个类中。	父类与子类之间（存在继承关系）。
方法签名	方法名必须相同，但参数列表必须不同（参数的类型、个数或顺序至少有一项不同）。	方法名、参数列表必须完全相同。
返回类型	与返回值类型无关，可以任意修改。	子类方法的返回类型必须与父类方法的返回类型相同，或者是其子类。
访问修饰符	与访问修饰符无关，可以任意修改。	子类方法的访问权限不能低于父类方法的访问权限。（public > protected > default > private）
绑定时期	编译时绑定或称静态绑定	运行时绑定 (Run-time Binding) 或称动态绑定

构造方法具有以下特点：

名称与类名相同：构造方法的名称必须与类名完全一致。
没有返回值：构造方法没有返回类型，且不能使用 void 声明。
自动执行：在生成类的对象时，构造方法会自动执行，无需显式调用。

构造方法不能被重写（override），但可以被重载（overload）。因此，一个类中可以有多个构造方法，这些构造方法可以具有不同的参数列表，以提供不同的对象初始化方式。

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。

继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以用父类的功能，但不能选择性地继承父类。通过使用继承，可以快速地创建新的类，可以提高代码的重用，程序的可维护性，节省大量创建新类的时间，提高我们的开发效率。

多态，顾名思义，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。

接口和抽象类的共同点

实例化：接口和抽象类都不能直接实例化，只能被实现接口或继承抽象类后才能创建具体的对象

抽象方法：接口和抽象类都可以包含抽象方法。抽象方法没有方法体，必须在子类或实现类中实现。

接口和抽象类的区别

设计目的：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。
继承和实现：一个类只能继承一个类（包括抽象类），因为 Java 不支持多继承。但一个类可以实现多个接口，一个接口也可以继承多个其他接口。
成员变量：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。抽象类的成员变量可以有任何修饰符（private, protected, public），可以在子类中被重新定义或赋值。
方法：
- Java 8 之前，接口中的方法默认是 public abstract，也就是只能有方法声明。自 Java 8 起，可以在接口中定义 default（默认）方法和 static（静态）方法。自 Java 9 起，接口可以包含 private 方法。
- 抽象类可以包含抽象方法和非抽象方法。抽象方法没有方法体，必须在子类中实现。非抽象方法有具体实现，可以直接在抽象类中使用或在子类中重写。

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。

== 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。equals() 方法存在于 Object 类中，而 Object 类是所有类的直接或间接父类，因此所有的类都有 equals() 方法。

hashCode() 的作用是获取哈希码（int 整数），也称为散列码。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode() 定义在 JDK 的 Object 类中，这就意味着 Java 中的任何类都包含有 hashCode() 函数。另外需要注意的是：Object 的 hashCode() 方法是本地方法，也就是用 C 语言或 C++ 实现的。

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 真正不可变有下面几点原因：

保存字符串的数组被 final 修饰且为私有的，并且 String 类没有提供/暴露修改这个字符串的方法。
String 类被 final 修饰导致其不能被继承，进而避免了子类破坏 String 不可变。

StringBuilder 对象是在循环内部被创建的，这意味着每循环一次就会创建一个 StringBuilder 对象。

字符串常量池 是 JVM 为了提升性能和减少内存消耗针对字符串（String 类）专门开辟的一块区域，主要目的是为了避免字符串的重复创建。

Exception :程序本身可以处理的异常，可以通过 catch 来进行捕获。Exception 又可以分为 Checked Exception（受检查异常，必须处理）和 Unchecked Exception（不受检查异常，可以不处理）。
Error ：Error 属于程序无法处理的错误

ClassNotFoundException 是 Exception，发生在使用反射等动态加载时找不到类，是可预期的，可以捕获处理。
NoClassDefFoundError 是 Error，是编译时存在的类，在运行时链接不到了（比如 jar 包缺失），是环境问题，导致 JVM 无法继续。

泛型一般有三种使用方式:泛型类 、泛型接口 、泛型方法

Java 反射 (Reflection) 是一种在程序运行时，动态地获取类的信息并操作类或对象（方法、属性）的能力 。灵活性和动态性、解耦合和通用性、性能开销、安全性问题、代码可读性和维护性