Java SE(Java Platform, Standard Edition)

news2024/12/23 7:11:32

Java SE(Java Platform, Standard Edition)

是Java平台的一个版本,面向桌面应用程序、服务器和嵌入式环境。Java SE提供了开发和运行Java应用程序的基础API(Application Programming Interface,应用程序编程接口),包括语言规范、库、工具和虚拟机。以下是一些Java SE基础知识的关键点:

Java SE 和Java基础的区别

Java SE(Java Standard Edition)

  • Java SE是Java平台的一个版本,全称为Java Platform, Standard Edition。它包含了开发和运行Java应用程序所需的基本API、库、编译译器、JVM(Java虚拟机)以及其他工具。
  • Java SE是大多数Java开发的基础,无论是桌面应用、服务器端应用还是简单的命令行工具,都基于Java SE进行开发。
  • 它提供了基础的编程语言特性和库,如集合、多线程、网络编程、文件I/O、图形用户界面(通过Swing AWT或JavaFX)、日期时间处理等。
  • Java SE的学习通常覆盖了语言基础,如变量、数据类型、控制结构、类和对象、继承、接口、异常处理、线程等。

Java基础

  • 当提及"Java基础"时,通常是指Java语言的基础知识和编程入门概念,这部分内容大部分包含在Java SE之内。
  • 包括理解Java的面向对象编程原则、熟悉基本语法、学习如何编写简单的程序、理解类和对象、熟悉基本的数据类型、控制结构(if语句、循环、switch)、方法、数组等。
  • 学习习Java基础也包括如何使用IDE(如Eclipse、IntelliJ IDEA)进行开发、如何编译和运行程序,以及理解Java程序的编译和执行流程。

总结来说,Java SE是Java的一个官方发行版本,提供了完整的开发标准库和环境,而"Java基础"更多是指学习Java语言和编程的最初阶段,这些内容实质上是在Java SE框架内学习的。因此,可以说,学习Java基础就是在学习Java SE的核心部分,它们之间是包含与被包含的关系。

1. Java语言基础

基本语法:

Java是一种面向对象的语言,遵循“编写一次,到处运行”的原则。基础语法包括变量声明、数据类型(如整型、浮点型、布尔型、字符型、字符串等)、运算符、控制流(if-else、switch-case、循环、break、continue等)。

Java是一种广泛使用的面向对象的编程语言,其基本语法设计旨在提高代码的清晰度和稳定性。以下是Java基本语法的总结:

1. 程序结构

- 命名规则:类名首字母大写驼峰命名(如`MyClass`),变量名和方法名小写驼峰命名(如`myVariable`)。
- 源文件命名:文件名必须与主类名相同,并加上`.java`扩展名,例如`MyClass.java`。
- 程序入口点:每个程序至少包含一个`public static void main(String[] args)`方法,它是程序的起点。

 2. 注释

- 单行注释:使用`//`,例如:`// 这是一个单行注释。`
- 多行注释:使用`/* ... */`,例如:
  /* 这是一个 多行注释 */

3. 数据类型

- 基本数据类型:包括整型(byte, short, int, long, char, boolean),浮点型(float, double),字符型(char)。
- 引用类型:如对象、数组、类、接口、枚举等。

 4. 变量

- 声明与初始化:例如,`int age = 25;`。
- 作用域:局部变量在方法内声明,类变量(成员变量)在类体内声明。

 5. 控制流

- 条件语句:if-else, switch-case。
- 循环:for, while, do-while。
- 跳转:break, continue, return。

6. 方法

- 定义:返回类型 方法名(参数列表) { 方法体 }
- 参数传递:值传递,基本类型传值拷贝,引用类型传引用。
- 访问修饰符:public, private, protected, default (无修饰符), static, final等。

 7. 类与对象

- 类定义:class MyClass { ... }
- 构造函数:与类同名,用于初始化对象。
- 对象创建:MyClass obj = new MyClass();

8. 继承与接口

- 继承:extends 关键字,Java只支持单继承。
- 接口:implements,可以实现多个接口,用于实现多继承功能。

9. 异常量

- final关键字定义常量,不可修改。

10. 包与导入

- 包:package my.package.name;
- 导入:import my.package.ClassName;

11. 异常用关键字

- public, private, protected, static, final, abstract, interface, extends, implements, this, super, new, etc.

12. 异常见错误与异常处理

- try-catch-finally, throw, throws。

13. 标识符

- 由字母、数字、下划线 `_`、美元符号 `$` 组成,但不能以数字开头。

14. 运算符

- 算术、赋值、比较、逻辑、位运算符等。

15. 字符串与字符

- 字符串用双引号 `"`"`"`, 字符用单引号 `'`。

16. 标准输入输出

- `System.out.println()` 输出,`System.in` 输入。

以上是Java基本语法的概览,深入学习还需通过实践和理解具体概念的使用场景。

类与对象:

类是Java程序的基本组成单元,用来定义对象的模板。对象则是类的实例,拥有状态(属性)和行为(方法)。

在Java中,类(Class)和对象(Object)是面向对象编程的两个核心概念,它们构成了Java程序的基本构建块。

类(Class)

类是一种自定义的数据类型,它是创建对象的蓝图或模板。类定义了对象的形式和行为,包括数据(即成员变量)和方法(即成员函数)。通过类,你可以定义对象的属性(如颜色、尺寸、速度等)和行为(如移动、吃、跑等)。

**定义类的基本语法**:
```java
public class ClassName {
    // 成员变量(属性)
    dataType variable1;
    dataType variable2;
    
    // 构造方法
    public ClassName() {
        // 初始化代码
    }
    
    // 成员方法(行为)
    returnType methodName(parameters) {
        // 方法体
    }
}
```

### 对象(Object)

对象是类的实例,是根据类的定义创建出来的具体的实体。每个对象都有自己的状态(即属性的值)和行为(即可以执行的方法)。你可以创建多个对象,即使它们基于同一个类,每个对象也可以有不同的属性值。

**创建对象的基本语法**:
```java
ClassName objectName = new ClassName();
```

### 例子

假设我们定义一个简单的`Car`类:

```java
public class Car {
    // 成员变量
    String brand;  // 品牌
    String color;  // 颜色
    int maxSpeed; // 最高速度
    
    // 构造方法
    public Car(String brand, String color, int maxSpeed) {
        this.brand = brand;
        this.color = color;
        this.maxSpeed = maxSpeed;
    }
    
    // 成员方法
    public void drive() {
        System.out.println("The " + brand + " car is driving.");
    }
}
```

然后,我们可以创建一个`Car`类的对象并调用其方法:

```java
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Car myCar = new Car("Toyota", "Blue", 200); // 创建Car对象
        myCar.drive(); // 调用drive方法
    }
}
```

在这个例子中,`Car`是类,`myCar`是`Car`类的一个对象,它有自己的品牌(Toyota)、颜色(Blue)和最大速度(200)。通过调用`myCar.drive()`方法,可以执行该对象的特定行为,即打印出"The Toyota car is driving."。


继承与多态:

Java支持单一继承(一个类只能直接继承一个父类)和多态(通过接口实现、抽象类实现)。
封装与访问修饰符:public、private、protected、default(包访问权限)用于控制类、属性和方法的访问范围。

Java的继承多态是面向对象编程中的两个核心概念,它们极大地增强了代码的复用性、灵活性和可维护性。

继承(Inheritance)

继承允许一个类(子类,或派生类)继承另一个类(父类,或基类)的属性和方法。这使得子类可以复用父类的代码,同时可以在父类的基础上添加或修改特性,达到代码的重用和扩展目的。

  • 关键字:Java中使用extends关键字来实现继承。
  • 单一继承:Java只支持单一继承,即一个类只能直接继承一个父类,但可以通过实现多个接口来达到多重继承的效果。
  • 访问权限:子类可以访问父类的公有和受保护成员,但不能直接访问私有成员。私有成员可通过父类提供的公有或受保护的getter/setter方法间接访问。
  • 构造函数:子类构造函数默认会调用父类的无参构造函数。若要调用父类的其他构造函数,需使用super关键字。
  • 重写(Override):子类可以重写父类的方法,提供自己的实现,但需保持方法签名一致。

多态(Polymorphism)

多态是指允许子类对象被当作父类对象使用,不同的子类对象调用同样的方法可能会产生不同的行为,从而实现了接口的多种不同形态。多态提高了代码的灵活性和可扩展性,降低了模块间的耦合度。

  • 实现方式:多态主要通过接口实现和继承实现两种方式来达成。
    • 接口实现:多个类实现相同的接口,可以向上转型为接口类型,调用相同的方法,实现多态。
    • 继承实现:子类继承父类,子类对象可以被当作父类对象使用,子类重写父类方法实现多态。
  • 动态绑定:Java中的方法调用在运行时绑定,这意味着如果子类重写了父类的方法,那么调用时会执行子类的方法,这就是多态的体现。
  • 向上转型:自动类型转换,将子类对象赋值给父类引用,此时只能访问父类定义的成员,但调用重写的方法时执行子类的实现。
  • 向下转型:需要强制类型转换,将父类引用转换回子类类型,以便访问子类特有的成员。

实例

// 父类 Animal
class Animal {
    public void sound() {
        System.out.println("Some generic sound");
    }
}

// 子类 Dog 继承 Animal
class Dog extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Woof!");
    }
}

// 子类 Cat 继承 Animal
class Cat extends Animal {
    @Override
    public void sound() {
        System.out.println("Meow!");
    }
}

public class PolymorphismExample {
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal1 = new Dog(); // 向上转型
        Animal animal2 = new Cat();
        
        animal1.sound(); // 输出 "Woof!"
        animal2.sound(); // 输出 "Meow!"
        
        // 动态调用,具体行为取决于实际对象类型
    }
}

2. 集合框架(Collections Framework)

Java集合框架提供了一系列接口(List、Set、Queue、Map等)和实现类(ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap等),用于存储和操作数据集合。

Java集合框架是Java平台中用于存储、操作和管理数据集合的强大工具集。它提供了一组统一的接口、实现类和算法,支持不同类型的数据结构,如列表、集合、队列、映射等。以下是Java集合框架的关键知识点总结:

1. 核心接口

  • Collection:集合接口,是最基本的集合接口,所有集合类都直接或间接实现了它。
    • List:有序集合,允许重复元素,支持按索引访问。
    • Set:不允许重复元素的集合。
    • Queue:先进先出(FIFO)数据结构的集合。
  • Map:非集合接口,用于存储键值对,键必须唯一。

2. 主要实现类

  • ArrayList:基于动态数组实现的List,随机访问快,插入和删除较慢。
  • LinkedList:基于双向链表实现的List,适合频繁的插入和删除操作,随机访问慢。
  • HashSet:基于哈希表实现的Set,元素无序,不保证顺序,不允许重复。
  • TreeSet:基于红黑树实现的Set,自然排序或自定义排序,不允许重复。
  • HashMap:基于哈希表实现的Map,键值对无序,键唯一。
  • TreeMap:基于红黑树实现的Map,键值对按自然排序或自定义排序。

3. 迭代器(Iterator)

  • 用于遍历集合中的元素,提供了hasNext()next()方法。
  • Java 8引入了更强大的forEachRemaining()和Lambda表达式支持。

4. 泛型

  • 提高了集合的类型安全性,允许在编译时检查类型错误。

5. 工具类Collections

  • 提供了一系列静态方法,用于操作集合,如排序、查找、填充、反转等。

6. 并发集合

  • 为多线程环境设计,如ConcurrentHashMapCopyOnWriteArrayList,提供线程安全的操作。

7. Stream API(Java 8+)

  • 引入了强大的流处理能力,可以对集合进行高效、灵活的并行操作。

8. 扩展性与设计模式

  • 设计遵循了装饰器模式、工厂模式、迭代器模式等,易于扩展和定制。

9. 性能考量

  • 不同集合类型的性能特点各异,选择合适的集合类型对性能优化至关重要。
    • 如ArrayList适合随机访问,LinkedList适合插入删除。
    • HashSet和HashMap适合快速查找,但需要额外的哈希码计算和碰撞处理开销。

10. 容量与扩容

  • 集合类通常有初始容量和自动扩容机制,理解这些机制有助于性能调优。

通过掌握这些知识点,开发者能够灵活地选择和使用Java集合框架中的各种组件,以满足不同场景下的数据处理需求,同时保持代码的效率和可维护性。

3. 异常处理

使用try-catch-finally或try-with-resources来处理异常,异常类通常继承自`java.lang.Throwable`类。

Java异常处理是Java编程中一个重要的机制,用于在程序运行时处理不正常情况或错误。以下是对Java异常处理知识点的总结:

1. 异常的概念

  • 异常是在程序执行过程中发生的事件,它中断了正常的指令流程。
  • 异常分为两大类:Error(错误)和Exception(异常)。
    • Error通常是严重的、不可恢复的问题,如内存不足(OutOfMemoryError),程序一般不对其进行处理。
    • Exception分为检查性异常(checked exceptions)运行时异常(runtime exceptions),其中检查性异常在编译时就需要处理或声明,而运行时异常可以不显式处理。

2. 异常的处理机制

4. 自定义异常

  • try-catch:用于捕获并处理异常。将可能抛出异常的代码放在try块中,用一个或多个catch块来捕获并处理特定类型的异常。
  • try {
        // 可能抛出异常的代码
    } catch (ExceptionType1 e) {
        // 处理ExceptionType1异常的代码
    } catch (ExceptionType2 e) {
        // 处理ExceptionType2异常的代码
    }
  • finally:无论是否发生异常,finally块中的代码都会被执行,通常用于释放资源。
  • try {
        // 可能抛出异常的代码
    } finally {
        // 清理资源的代码
    }
  • try-with-resources(Java 7+):自动管理资源,确保资源被正确关闭。
  • try (Resource res = new Resource()) {
        // 使用资源
    } catch (Exception e) {
        // 处理异常
    }

    3. 异常的传播

  • 如果一个方法中的异常没有被捕获,它可以被声明在方法签名中,这样异常就会向上抛给调用者处理。
  • 如果异常一直未被捕获,最终会由JVM处理,可能导致程序终止。
  • 开发者可以定义自己的异常类,继承自Exception或其子类,用于表示特定业务逻辑错误。
    public class MyCustomException extends Exception {
        public MyCustomException(String message) {
            super(message);
        }
    }
  • 5. 异常链

  • 异常链允许在抛出新异常的同时保留原始异常的信息,通过构造函数将原异常作为参数传递给新异常。
  • 1try {
    2    // ...
    3} catch (IOException e) {
    4    throw new MyCustomException("A custom error occurred", e);
    5}

    6. 断言(Assertions)

  • 断言用于测试程序内部的逻辑错误,是一种调试辅助工具,不是异常处理的一部分,但在检测错误方面很有用。
  • 1assert condition : "Error message";

    通过上述机制,Java异常处理能够帮助开发者增强程序的健壮性,提高错误处理的透明度,便于调试和维护

4. 输入输出(I/O)

Java的I/O操作主要通过`java.io`包下的类完成,包括文件操作(File)、字节流(InputStream、OutputStream)、字符流(Reader、Writer)等。

Java的输入输出(I/O)体系是Java编程中的基础且重要部分,用于处理数据的读取和写入,涉及文件、网络、内存等多种数据源。以下是对Java I/O知识点的总结:

1. I/O模型

  • 字节流:以字节为单位进行数据传输,主要类有InputStream(输入)和OutputStream(输出),适用于任何类型的数据。
  • 字符流:以字符为单位进行数据传输,主要类有Reader(输入)和Writer(输出),适用于文本数据处理,内部使用字节流并考虑字符编码。

2. 流的分类

  • 节点流:直接与物理设备交互的流,如FileInputStreamFileOutputStream
  • 处理流:包装节点流,提供额外功能,如缓冲(BufferedInputStreamBufferedOutputStream)、转换(InputStreamReaderOutputStreamWriter)、过滤(FilterInputStreamFilterOutputStream)等。

3. 文件操作

  • 使用File类进行文件和目录的创建、删除、判断存在性、获取属性等操作。
  • 使用RandomAccessFile进行随机访问文件的读写。

4. 标准输入输出

  • System.inSystem.outSystem.err分别代表标准输入流、标准输出流和标准错误输出流。

5. 字节与字符转换

  • 字节流与字符流之间可以使用适配器类进行转换,如InputStreamReaderOutputStreamWriter

6. 缓冲区

  • 缓冲区可以显著提高I/O性能,通过减少实际读写操作次数,如BufferedInputStreamBufferedOutputStreamBufferedReaderBufferedWriter

7. 标记与跳过

  • mark()reset()方法在支持标记的流中用于记住当前位置,以便后续跳回。
  • skip(long n)用于跳过指定数量的字节或字符。

8. NIO(New I/O)

  • 从Java 1.4开始引入,提供了更高效的I/O操作,包括通道(Channel)、缓冲区(Buffer)和选择器(Selector)。
  • 支持非阻塞I/O,更适合高性能网络编程。

9. 序列化与反序列化

  • Serializable接口用于对象的序列化,通过ObjectOutputStream写出对象,通过ObjectInputStream读取对象。

10. 异常处理

  • I/O操作经常伴随着异常,如IOException及其子类,需要通过try-catch或try-with-resources语句块妥善处理。

11. 文件锁定

  • 使用FileChannel的锁定方法实现文件的独占或共享锁定,以控制并发访问。

12. 内存I/O

  • 使用ByteArrayInputStreamByteArrayOutputStream等流处理内存中的数据,适合小规模数据操作或临时缓冲。

Java I/O系统通过丰富的类库提供了灵活、高效的数据处理能力,是理解和使用Java进行数据操作的基础。

5. 多线程

Java支持多线程编程,可以通过实现Runnable接口或继承Thread类来创建线程,使用synchronized关键字、volatile、Lock、Condition、ThreadLocal等进行同步控制。

Java的多线程是其核心特性之一,允许程序同时执行多个任务,提高程序的响应速度和执行效率。以下是Java多线程的关键知识点总结:

1. 线程基础

  • 定义:线程是程序执行流的最小单元,是进程内的一个执行路径,每个线程都拥有独立的运行栈和程序计数器。
  • 创建线程
    • 继承Thread:自定义类继承Thread,重写run()方法,创建对象后调用start()启动线程。
    • 实现Runnable接口:实现Runnable接口,实现run()方法,然后将该类的实例作为参数传递给Thread对象,通过Thread对象调用start()启动线程。
  • 守护线程:通过setDaemon(true)设置,当程序中所有非守护线程结束时,守护线程自动结束。

2. 线程同步

  • synchronized:用于方法或代码块,确保同一时刻只有一个线程访问被同步的代码。
  • Lock接口java.util.concurrent.locks.Lock提供比synchronized更灵活的锁机制,如可尝试获取锁、超时获取锁等。
  • 原子类:如AtomicInteger等,提供线程安全的原子操作,避免同步带来的性能开销。
  • volatile:保证变量的可见性,但不保证原子性,常用于状态标记。

3. 线程通信

  • wait()、notify()、notifyAll():必须在同步代码块或方法中使用,用于线程间协作。
  • Condition接口java.util.concurrent.locks.Condition提供比传统wait/notify机制更灵活的线程间协调通信。

4. 线程池

  • Executor框架:通过java.util.concurrent.ExecutorService及其实现类(如ThreadPoolExecutor)管理线程池,提高资源利用率,控制最大并发数。
  • ScheduledExecutorService:支持定时或周期性任务执行。

5. 状态与生命周期

  • 新建(New):创建线程对象。
  • 可运行(Runnable):调用start()方法后,等待CPU分配资源。
  • 运行中(Running):获得CPU时间片,正在执行。
  • 阻塞(Blocked):等待锁或I/O操作完成。
  • 等待(Waiting):调用了wait()方法或join()方法,等待其他线程唤醒。
  • 超时等待(Timed Waiting):类似等待,但加入了时间限制,如sleep()wait(timeout)
  • 终止(Terminated):线程执行完毕或因异常终止。

6. 死锁与活锁

  • 死锁:两个或以上线程互相等待对方持有的锁,导致无法继续执行。
  • 活锁:线程虽然在运行,但由于某些条件一直无法进展,表现为不停尝试但永远无法完成任务。

7. 并发工具类

  • CountDownLatch:允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。
  • CyclicBarrier:让一组线程到达某个屏障点后再一起开始执行。
  • Semaphore:控制同时访问特定资源的线程数。
  • Exchanger:用于两个线程之间交换数据。

8. 并行与并发

  • 并发:多个任务在同一时间段内交替执行,宏观上同时进行,微观上分时进行。
  • 并行:多个任务同时执行,每个任务在不同的处理器上同时执行。

掌握这些知识点,可以有效地利用Java多线程编程,解决实际开发中的并发问题,提高程序的效率和响应速度。

 6. Java 8及以后的新特性

Java 8及之后的版本引入了许多重要且变革性的新特性,极大地提升了开发效率和代码的简洁性。以下是Java 8及其后几个关键版本的主要新特性总结:

Java 8 (2014年发布)

  1. Lambda表达式:引入了函数式编程特性,允许以简洁的语法定义匿名函数。
  2. Stream API:提供了一套用于处理集合的高级接口,支持管道风格的数据处理、过滤、映射、归约等操作。
  3. 接口的默认方法和静态方法:接口可以有默认实现的方法,以及静态方法,便于接口进化而不破坏现有实现。
  4. 方法引用:允许直接引用已有方法的名称来创建Lambda表达式,使代码更简洁。
  5. 新的日期/时间API:在java.time包下引入了更丰富、线程安全且易用的日期和时间类,如LocalDateLocalTimeLocalDateTimeZonedDateTime等。
  6. 重复注解:支持在同一个声明上使用多次相同的注解。
  7. 类型注解:注解可以应用于任何类型使用的地方,不仅仅是声明。
  8. Optional类:用于避免空指针异常,提供更优雅的空值处理方式。

Java 9 (2017年发布)

  1. 模块系统(Project Jigsaw):引入模块化,允许将应用程序拆分成模块,提高封装性,简化大型应用的构建和维护。
  2. JShell:交互式Java命令行工具,可以直接运行Java代码片段,便于学习和原型设计。
  3. 改进的Javadoc:支持HTML5,生成更现代的文档。
  4. 私有接口方法:允许在接口中定义私有方法,便于复用代码。
  5. 集合工厂方法:提供方便的集合初始化方法,如List.of()Set.of()等。

Java 10 (2018年发布)

  1. 局部变量类型推断(var关键字):简化代码,允许在局部变量声明时省略类型。
  2. 垃圾收集器改进:引入了实验性的ZGC和Epsilon GC,提升了性能和响应时间。
  3. Unicode 10.0支持

Java 11 (2018年发布,LTS版本)

  1. HTTP客户端API(java.net.http包):提供更现代的HTTP客户端实现。
  2. 字符串增强:增加了新的方法,如isBlank()lines()strip()等。
  3. Flight Recorder:内置的低开销数据收集工具,用于性能分析和故障诊断。
  4. 移除Java EE和CORBA模块

Java 17 (2021年发布,LTS版本)

  1. 密封类和接口:允许限制类的继承或接口的实现,提高类型安全。
  2. Pattern Matching for instanceof:简化类型转换和条件分支,可以直接在instanceof中进行类型转换。
  3. Unicode 13.0支持
  4. 增强的Switch表达式:支持yield语句,模式匹配,使switch更强大灵活。

Java 18 (2022年发布)

  • 孵化器模块:引入了几个新的孵化器模块,如Vector API、Foreign Function & Memory API等,为未来特性做准备。
  • 记录类(Record Classes):简化不可变数据类的定义,自动提供构造器、getter、equals等方法。

7. JVM(Java Virtual Machine)

理解JVM内存模型(堆、栈、方法区、程序计数器、本地方法栈、堆外内存),垃圾收集机制(GC)。

ava Virtual Machine (JVM) 是Java平台的核心组件,它负责执行Java字节码,使Java实现“一次编写,到处运行”的跨平台特性。以下是JVM的一些核心知识点总结:

JVM内存结构

  1. 堆内存(Heap):是JVM中最大的一块内存区域,用于存放几乎所有的Java对象实例和数组。堆内存分为年轻代(Young Generation)老年代(Old Generation)。年轻代又细分为Eden空间From Survivor空间To Survivor空间,默认按照8:1:1的比例分配。

  2. 方法区(Method Area):用于存储类加载信息、常量池、静态变量、即时编译器(JIT)编译后的代码等数据。方法区是线程共享的。

  3. 栈(Stack):每个线程私有,包含两个部分:Java虚拟机栈本地方法栈。主要用于方法调用、局部变量存储以及方法返回地址等。

  4. 程序计数器(Program Counter Register):记录当前线程执行的字节码指令地址,是线程私有的最小内存区域,不会发生内存溢出。

类加载机制

  1. 加载:查找并加载类的二进制数据。
  2. 验证:确保类符合JVM规范,没有安全威胁。
  3. 准备:为类变量分配内存并设置默认初始值。
  4. 解析:将符号引用转换为直接引用的过程(可选步骤)。
  5. 初始化:执行类的静态初始化代码和静态字段的初始化。

执行引擎

  1. 解释器:直接读取字节码并逐条解释执行。
  2. 即时编译器(JIT):将热点代码编译成本地机器码,提高执行效率。

垃圾收集(Garbage Collection, GC)

  1. 主要发生在堆内存中,用于自动管理内存,回收不再使用的对象所占用的空间。
  2. 常见的垃圾收集算法包括标记-清除复制标记-压缩以及分代收集等。
  3. 垃圾收集器种类多样,如Serial、Parallel Scavenge、CMS、G1等,各有优缺点和适用场景。

代码优化

  • 包括但不限于方法内联、循环展开、逃逸分析等技术,旨在提高程序运行效率。

安全性

  • JVM提供了一系列的安全机制,如类加载器体系、字节码校验器、安全管理器等,确保代码安全执行。

跨平台性

  • 通过中间字节码形式执行,使得编译后的程序不依赖于特定硬件或操作系统,实现跨平台运行。

JVM的复杂性和深度远不止于此,上述仅为一些基础和核心概念。理解和掌握JVM的工作原理对于Java开发者来说至关重要,有助于写出更高效、健壮的代码。

8. 工具类库


`java.util`提供了常用工具类(Arrays、Collections、Date、Random等),`java.text`处理文本、日期格式化等。

Java工具类库是Java开发中不可或缺的一部分,它们提供了大量实用的函数和方法,帮助开发者简化代码、提高效率并确保代码质量。以下是Java工具类库的一些关键知识点总结:

1. Apache Commons

  • Apache Commons Lang: 提供了字符串操作、比较、枚举处理、反射操作等工具。
  • Apache Commons IO: 简化文件和流操作,包括文件读写、复制、关闭流等。
  • Apache Commons Math: 数学和统计计算工具,支持线性代数、概率分布、优化等。
  • Apache Commons Collections: 扩展了Java集合框架,提供额外的数据结构和算法。
  • Apache Commons Codec: 实现了常见的编码解码算法,如Base64、Hex等。

2. Guava

  • Google开发的Java库,包含集合、缓存、并发库、字符串处理、原生类型支持、常见函数式操作等。
  • 特别是它的缓存库、不可变集合、并发工具类非常实用。

3. SLF4J & Logback

  • SLF4J(Simple Logging Facade for Java): 提供统一的日志接口,便于切换底层日志实现。
  • Logback: SLF4J的一个高效实现,用于日志记录,支持灵活的配置和高性能。

4. Jackson

  • JSON处理库,用于序列化和反序列化Java对象到JSON字符串,反之亦然,是RESTful服务开发的常用库。

5. Gson

  • 另一个流行的JSON处理库,由Google开发,简单易用,特别适合轻量级的JSON操作。

6. Hutool

  • 国产的Java工具箱,提供了大量简化日常开发的工具类,如日期处理、文件操作、加密解密、网络请求等。

7. Joda-Time / Java 8+ 时间日期API

  • Joda-Time: 在Java 8之前广泛使用的日期时间处理库,提供了更友好的API。
  • Java 8+ 时间日期API: 引入了LocalDateLocalTimeLocalDateTime等,替代了旧的DateCalendar类,提高了易用性和性能。

8. Lombok

  • 通过注解自动生成getter、setter、构造器、equals、hashCode等方法,减少样板代码。

9. AssertJ

  • 强大的断言库,提供更加可读和灵活的测试断言,使单元测试更加清晰。

10. JUnit / TestNG

  • JUnit: Java中最流行的单元测试框架,支持注解方式编写测试。
  • TestNG: 功能更强大的测试框架,支持依赖测试、分组测试等高级特性。

11. Spring Framework Utilities

  • Spring框架内置的工具类,如ReflectionUtilsBeanUtilsClassUtils等,简化了Bean操作、反射、类型转换等。

12. FastUtil

  • 高性能的集合库,提供基于原始类型的集合,如整型、长整型列表等,相比标准集合库在性能上有显著提升。

以上工具类库覆盖了从基础数据处理、日期时间操作、日志处理、序列化、网络通信、测试、并发编程等众多领域,是Java开发者应熟悉并掌握的重要资源。

学习Java SE不仅仅是掌握语言本身,还包括理解其背后的原理、设计模式、最佳实践和性能调优思想。通过实践项目和不断学习,可以逐步深入理解并熟练掌握Java SE的核心知识。

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