Java篇-Java基础
异常
概念
如果某个方法不能按照正常的途径完成任务,就可以通过另一种路径退出方法。在这种情况下会抛出一个封装了错误信息的对象。此时,这个方法会立刻退出同时不返回任何值。另外,调用这个方法的其他代码也无法继续执行,异常处理机制会将代码执行交给异常处理器。
异常分类
Throwable 是 Java 语言中所有错误或异常的超类。下一层分为 Error 和 Exception
Error
Error 类是指 java 运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不会抛出该类对象。如果出现了这样的错误,除了告知用户,剩下的就是尽力使程序安全的终止。
Exception(RuntimeException、CheckedException)
Exception 又 有 两 个 分 支 , 一 个 是 运 行 时 异 常 RuntimeException , 一 个 是CheckedException。
RuntimeException
如 :
NullPointerException
、ClassCastException
; 一 个 是 检 查 异 常CheckedException,如 I/O 错误导致的IOException
、SQLException
。 RuntimeException 是那些可能在 Java 虚拟机正常运行期间抛出的异常的超类。 如果出现 RuntimeException,那么一定是程序员的错误.
检查异常 CheckedException:
一般是外部错误,这种异常都发生在编译阶段,Java 编译器会强制程序去捕获此类异常,即会出现要求你把这段可能出现异常的程序进行 try catch,该类异常一般包括几个方面:
- 试图在文件尾部读取数据
- 试图打开一个错误格式的 URL
- 试图根据给定的字符串查找 class 对象,而这个字符串表示的类并不存在
异常的处理方式
遇到问题不进行具体处理,而是继续抛给调用者 (throw,throws)
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try catch 捕获异常针对性处理方式
Throw 和 throws 的区别:
位置不同:
throws 用在函数上,后面跟的是异常类,可以跟多个;而 throw 用在函数内,后面跟的是异常对象。
功能不同:
throws 用来声明异常,让调用者只知道该功能可能出现的问题,可以给出预先的处理方式;throw 抛出具体的问题对象,执行到 throw,功能就已经结束了,跳转到调用者,并将具体的问题对象抛给调用者。也就是说 throw 语句独立存在时,下面不要定义其他语句,因为执行不到。
throws 表示出现异常的一种可能性,并不一定会发生这些异常;throw 则是抛出了异常,执行 throw 则一定抛出了某种异常对象。
两者都是消极处理异常的方式,只是抛出或者可能抛出异常,但是不会由函数去处理异常,真正的处理异常由函数的上层调用处理。
注意:不要在 finally 语句块中使用 return! 当 try 语句和 finally 语句中都有 return 语句时,try 语句块中的 return 语句会被忽略。这是因为 try 语句中的 return 返回值会先被暂存在一个本地变量中,当执行到 finally 语句中的 return 之后,这个本地变量的值就变为了 finally 语句中的 return 返回值。
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反射
动态语言
动态语言,是指程序在运行时可以改变其结构:新的函数可以引进,已有的函数可以被删除等结构上的变化。比如常见的 JavaScript 就是动态语言,除此之外 Ruby,Python 等也属于动态语言,而 C、C++则不属于动态语言。从反射角度说 JAVA 属于半动态语言。
反射机制概念 (运行状态中知道类所有的属性和方法)
在 Java 中的反射机制是指在运行状态中,对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法;并且对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法;这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为 Java 语言的反射机制。
反射的应用场合
编译时类型和运行时类型
在 Java 程序中许多对象在运行是都会出现两种类型:编译时类型和运行时类型。 编译时的类型由
声明对象时实用的类型来决定,运行时的类型由实际赋值给对象的类型决定 。如:
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其中编译时类型为 Person,运行时类型为 Student。的编译时类型无法获取具体方法
程序在运行时还可能接收到外部传入的对象,该对象的编译时类型为 Object,但是程序有需要调用该对象的运行时类型的方法。为了解决这些问题,程序需要在运行时发现对象和类的真实信息。然而,如果编译时根本无法预知该对象和类属于哪些类,程序只能依靠运行时信息来发现该对象和类的真实信息,此时就必须使用到反射了。
Java 反射 API
反射 API 用来生成 JVM 中的类、接口或则对象的信息。
- Class 类:反射的核心类,可以获取类的属性,方法等信息。
- Field 类:Java.lang.reflec 包中的类,表示类的成员变量,可以用来获取和设置类之中的属性值。
- Method 类: Java.lang.reflec 包中的类,表示类的方法,它可以用来获取类中的方法信息或者执行方法。
- Constructor 类: Java.lang.reflec 包中的类,表示类的构造方法。
反射使用步骤(获取 Class 对象、调用对象方法)
- 反射使用步骤(获取 Class 对象、调用对象方法)获取想要操作的类的 Class 对象,他是反射的核心,通过 Class 对象我们可以任意调用类的方法
- 调用 Class 类中的方法,既就是反射的使用阶段
- 使用反射 API 来操作这些信息
获取 Class 对象的 3 种方法
调用某个对象的 getClass()方法
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调用某个类的 class 属性来获取该类对应的 Class 对象
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使用 Class 类中的 forName()静态方法(最安全/性能最好)
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当我们获得了想要操作的类的 Class 对象后,可以通过 Class 类中的方法获取并查看该类中的方法和属性。
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创建对象的两种方法
Class 对象的 newInstance()
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调用 Constructor 对象的 newInstance()
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注解
概念
Annotation(注解)是 Java 提供的一种对元程序中元素关联信息和元数据(metadata)的途径和方法。Annatation(注解)是一个接口,程序可以通过反射来获取指定程序中元素的 Annotation对象,然后通过该 Annotation 对象来获取注解中的元数据信息。
四种标准元注解
元注解的作用是负责注解其他注解。 Java5.0 定义了 4 个标准的 meta-annotation 类型,它们被用来提供对其它 annotation 类型作说明。
@Target 修饰的对象范围
@Target 说明了 Annotation 所修饰的对象范围: Annotation 可被用于 packages、types(类、接口、枚举、Annotation 类型)、类型成员(方法、构造方法、成员变量、枚举值)、方法参数和本地变量(如循环变量、catch 参数)。在 Annotation 类型的声明中使用了 target 可更加明晰其修饰的目标
@Retention 定义 被保留的时间长短
Retention 定义了该 Annotation 被保留的时间长短:表示需要在什么级别保存注解信息,用于描述注解的生命周期(即:被描述的注解在什么范围内有效),取值(RetentionPoicy)由:
- SOURCE:在源文件中有效(即源文件保留)
- CLASS:在 class 文件中有效(即 class 保留)
- RUNTIME:在运行时有效(即运行时保留)
@Documented 描述-javadoc
@Documented 用于描述其它类型的 annotation 应该被作为被标注的程序成员的公共 API,因此可以被例如 javadoc 此类的工具文档化。
@Inherited 阐述了某个被标注的类型是被继承的
@Inherited 元注解是一个标记注解,@Inherited 阐述了某个被标注的类型是被继承的。如果一个使用了@Inherited 修饰的 annotation 类型被用于一个 class,则这个 annotation 将被用于该class 的子类。
注解处理器
如果没有用来读取注解的方法和工作,那么注解也就不会比注释更有用处了。使用注解的过程中,很重要的一部分就是创建于使用注解处理器。Java SE5 扩展了反射机制的 API,以帮助程序员快速的构造自定义注解处理器。下面实现一个注解处理器。
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内部类
Java 类中不仅可以定义变量和方法,还可以定义类,这样定义在类内部的类就被称为内部类。根据定义的方式不同,内部类分为静态内部类,成员内部类,局部内部类,匿名内部类四种。
静态内部类
定义在类内部的静态类,就是静态内部类。
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- 静态内部类可以访问外部类所有的静态变量和方法,即使是 private 的也一样。
- 静态内部类和一般类一致,可以定义静态变量、方法,构造方法等。
- 其它类使用静态内部类需要使用“外部类.静态内部类”方式,如下所示:Out.Inner inner = new Out.Inner();inner.print();
- Java 集合类 HashMap 内部就有一个静态内部类 Entry。Entry 是 HashMap 存放元素的抽象,HashMap 内部维护 Entry 数组用了存放元素,但是 Entry 对使用者是透明的。像这种和外部类关系密切的,且不依赖外部类实例的,都可以使用静态内部类。
成员内部类
定义在类内部的非静态类,就是成员内部类。成员内部类不能定义静态方法和变量(final 修饰的除外)。这是因为成员内部类是非静态的,类初始化的时候先初始化静态成员,如果允许成员内部类定义静态变量,那么成员内部类的静态变量初始化顺序是有歧义的。
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局部内部类(定义在方法中的类)
定义在方法中的类,就是局部类。如果一个类只在某个方法中使用,则可以考虑使用局部类。
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匿名内部类(要继承一个父类或者实现一个接口、直接使用 new 来生成一个对象的引用)
匿名内部类我们必须要继承一个父类或者实现一个接口,当然也仅能只继承一个父类或者实现一个接口。同时它也是没有 class 关键字,这是因为匿名内部类是直接使用 new 来生成一个对象的引用。
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泛型
泛型提供了编译时类型安全检测机制,该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本
质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。比如我们要写一个排序方法,
能够对整型数组、字符串数组甚至其他任何类型的数组进行排序,我们就可以使用 Java 泛型。
泛型方法()
你可以写一个泛型方法,该方法在调用时可以接收不同类型的参数。根据传递给泛型方法的参数
类型,编译器适当地处理每一个方法调用。
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- 表示该通配符所代表的类型是 T 类型的子类。
- 表示该通配符所代表的类型是 T 类型的父类。
泛型类
泛型类的声明和非泛型类的声明类似,除了在类名后面添加了类型参数声明部分。和泛型方法一
样,泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数,参数间用逗号隔开。一个泛型参数,
也被称为一个类型变量,是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数,
这些类被称为参数化的类或参数化的类型。
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类型通配符?
类型通配符一般是使用 ? 代替具体的类型参数。例如List<?> 在逻辑上是List,List 等所有 List<具体类型实参>的父类。
类型擦除
Java 中的泛型基本上都是在编译器这个层次来实现的。在生成的 Java 字节代码中是不包含泛型中的类型信息的。
使用泛型的时候加上的类型参数,会被编译器在编译的时候去掉。这个过程就称为类型擦除。如在代码中定义的List<Object>
和List<String>
等类型,在编译之后都会变成 List。JVM 看到的只是 List,
而由泛型附加的类型信息对 JVM 来说是不可见的。类型擦除的基本过程也比较简单,首先是找到用来替换类型参数的具体类。
这个具体类一般是 Object。如果指定了类型参数的上界的话,则使用这个上界。把代码中的类型参数都替换 成具体的类。
<? super T>
与<? extends T>
有何不同 ?
<? super T>
:是指 “下界通配符 (Lower Bounds Wildcards)“ 表示包括T在内的任何T的父类;
<? extends T>
:是指 “上界通配符 (Upper Bounds Wildcards)“ 表示包括T在内的任何T的子类;
PECS原则:生产者(Producer)使用extends,消费者(Consumer)使用super;
对于一些容器使用上下界通配符会带来一些操作上的限制,如
- 生产者使用extends但不能往列表中添加任何元素,只能往外取元素;
- 消费者使用super,可以往里存,但是往外取只能放在Object对象里,如果没有放在Object中就不能保证从中读取到的元素的类型,也可以理解Set()方法失效。
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8LinkedList<? extends A> l1 = new LinkedList<>();
//l1.add(new B());//无法添加数据
l1.getFirst();//只能获取数据
List<? super A> l2 = new ArrayList<>();
l2.add(new B());//可以添加数据但是必须是父类中有A
//l2.add(new Object());//无法添加
l2.get(0);//可以获取数据
序列化
保存(持久化)对象及其状态到内存或者磁盘
Java 平台允许我们在内存中创建可复用的 Java 对象,但一般情况下,只有当 JVM 处于运行时,这些对象才可能存在,即,这些对象的生命周期不会比 JVM 的生命周期更长。但在现实应用中,就可能要求在 JVM 停止运行之后能够保存(持久化)指定的对象,并在将来重新读取被保存的对象。Java 对象序列化就能够帮助我们实现该功能。
序列化对象以字节数组保持-静态成员不保存
使用 Java 对象序列化,在保存对象时,会把其状态保存为一组字节,在未来,再将这些字节组装
成对象。必须注意地是,对象序列化保存的是对象的”状态”,即它的成员变量。由此可知,对
象序列化不会关注类中的静态变量。
序列化用户远程对象传输
除了在持久化对象时会用到对象序列化之外,当使用 RMI(远程方法调用),或在网络中传递对象时,
都会用到对象序列化。Java 序列化 API 为处理对象序列化提供了一个标准机制,该 API 简单易用。
Serializable 实现序列化
在 Java 中,只要一个类实现了 java.io.Serializable 接口,那么它就可以被序列化。
ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 对对象进行序列化及反序列化
通过 ObjectOutputStream 和 ObjectInputStream 对对象进行序列化及反序列化。
writeObject 和 readObject 自定义序列化策略
在类中增加 writeObject 和 readObject 方法可以实现自定义序列化策略。
序列化 ID
虚拟机是否允许反序列化,不仅取决于类路径和功能代码是否一致,一个非常重要的一点是两个
类的序列化 ID 是否一致(就是 private static final long serialVersionUID)
序列化并不保存静态变量
序列化子父类说明
Transient 关键字阻止该变量被序列化到文件中
1.在变量声明前加上 Transient 关键字,可以阻止该变量被序列化到文件中,在被反序列
化后,transient 变量的值被设为初始值,如 int 型的是 0,对象型的是 null。
2.服务器端给客户端发送序列化对象数据,对象中有一些数据是敏感的,比如密码字符串
等,希望对该密码字段在序列化时,进行加密,而客户端如果拥有解密的密钥,只有在
客户端进行反序列化时,才可以对密码进行读取,这样可以一定程度保证序列化对象的
数据安全。
对象复制
将一个对象的引用复制给另外一个对象,一共有三种方式。第一种方式是直接赋值,第二种方式
是浅拷贝,第三种是深拷贝。所以大家知道了哈,这三种概念实际上都是为了拷贝对象。
直接赋值复制
直接赋值。在 Java 中,A a1 = a2,我们需要理解的是这实际上复制的是引用,也就是
说 a1 和 a2 指向的是同一个对象。因此,当 a1 变化的时候,a2 里面的成员变量也会跟
着变化。
浅复制(复制引用但不复制引用的对象)
创建一个新对象,然后将当前对象的非静态字段复制到该新对象,如果字段是值类型的,
那么对该字段执行复制;如果该字段是引用类型的话,则复制引用但不复制引用的对象。
因此,原始对象及其副本引用同一个对象。
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深复制(复制对象和其应用对象)
深拷贝不仅复制对象本身,而且复制对象包含的引用指向的所有对象
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序列化(深 clone 一中实现)
在 Java 语言里深复制一个对象,常常可以先使对象实现 Serializable 接口,然后把对象(实际上只是对象的一个拷贝)写到一个流里,再从流里读出来,便可以重建对象。
类的加载顺序
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输出结果
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类的生命周期
加载:查找并加载类的二进制数据
链接:包括验证、准备和解析类的二进制数据
- 验证:确保被加载类的正确性
- 准备:为类的静态变量分配内存,并将其初始化为默认值
- 解析:把类中的符号引用转换为直接引用
初始化:给类的静态变量赋予正确的初始值
卸载销毁
类加载器
- 启动类加载器(Bootstrap Class Loader)
- 扩展类加载器(Extension Class Loader)
- 应用类加载器(Application Class Loader)
双亲委派机制
当一个类加载器收到一个类的加载请求时,它首先不会自己尝试去加载它,会给它的父加载器去完成,层一层的委派,因此所有的加载请求最终都会传送到顶层启动类加载器中,只有当父加载器反馈无法加载这个类的时,子类加载器才会尝试自己去加载。
正常加载类的流程,按照AppClassLoader->ExtensionClassLoader->BootStrapClassLoader这个顺序加载。
优点:
- 类型安全,避免自定义的类覆盖核心类库,
- 避免类的重复加载,保证类的唯一性。
Tomcat为什么打破双亲委派机制 ?
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WebappX-为部署在单个Tomcat实例中的每个web应用程序创建类加载器。WEB应用程序的/WEB-INF/classes目录中的所有解包类和资源,以及WEB应用程序/WEB-INF/lib目录下的JAR文件中的类和资源都对该WEB应用程序可见,但对其他应用程序不可见。
web应用程序类加载器与默认的Java委托模型不同(根据Servlet规范2.4版第9.7.2节web应用程序类加载器中的建议)。当从web应用程序的WebappX类加载程序加载类的请求被处理时,该类加载程序将首先查看本地存储库,而不是在查看之前委托。也有例外。不能重写属于JRE基类的类。有一些例外,例如XML解析器组件,可以使用适当的JVM特性来重写,JVM特性是Java<=8的认可标准重写特性,Java 9+的可升级模块特性。最后,web应用程序类加载器将始终首先为Tomcat实现的规范(Servlet、JSP、EL、WebSocket)的JavaEEAPI类委托。Tomcat中的所有其他类装入器都遵循通常的委托模式。
因此,从web应用程序的角度来看,类或资源加载按以下顺序排列在存储库中:
- Bootstrap classes of your JVM
- /WEB-INF/classes of your web application
- /WEB-INF/lib/*.jar of your web application
- System class loader classes (described above)
- Common class loader classes (described above)
如果web应用程序类加载器配置为<loader delegate=“true”/>,则顺序为:
- Bootstrap classes of your JVM
- System class loader classes (described above)
- Common class loader classes (described above)
- /WEB-INF/classes of your web application
- /WEB-INF/lib/*.jar of your web application
参考: https://tomcat.apache.org/tomcat-9.0-doc/class-loader-howto.html
综上所述:Tomcat打破(部分打破)双亲委派机制是为了达到应用隔离,优先选择自己应用下的相关classes为目的的
那如何打破双亲委派机制?
可以通过继承 ClassLoader 类,自定义类的加载器,Tomcat 自定义了 WebAppClassLoader , SharedClassLoader , CatalinaClassLoader 等类来实现
代理
什么是代理?
代理简单理解就是在执行的过程中多了一个中间代理的环节,交由代理对象去调用,并不是直接调用
静态代理
在程序运行之前就已经生成了.class文件
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动态代理
在运行期间动态的创建出的类(通过反射实现)
jdk动态代理
jdk动态代理要求目标对象实现一个接口,通过Proxy类利用反射实例化代理类进行调用
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cglib动态代理
构建一个子类继承实际的目标类通过重写目标类的方法达到功能修改的效果
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jdk和cglib的异同
- JDK动态代理是面向接口的。CGLib没有这个限制
- CGLib动态代理是通过字节码底层继承要代理类来实现,因此如果被代理类被final关键字所修饰,会失败。
- 在JDK的升级迭代其JDK动态代理性能会比CGLib高
Spring中的代理(Spirng默认采用JDK动态代理实现机制)
- 如果目标对象实现了接口,则默认使用JDK动态代理
- 如果目标对象没有实现接口,则默认使用CGLIB动态代理
- 如果目标对象实现了接口,程序里面依旧可以指定使用CGLIB动态代理