Java基础知识点汇总

### Java基础知识点汇总 #### 一、JAVA反射机制的作用及应用 **作用：** 1. **动态获取类信息：** 反射可以让程序在运行时动态地获取类的信息，包括类名、方法名、字段等。 2. **动态创建实例：** 可以通过反射动态创建一个类的实例，无需在编写代码时确定类的具体类型。 3. **动态调用方法：** 不仅可以获取方法的信息，还可以动态地调用类中的方法。 **应用：** 1. **框架开发：** 在很多Java框架中，如Spring框架，反射机制用于实现依赖注入等功能。 2. **单元测试：** 单元测试工具如JUnit，利用反射机制来调用类中的私有方法进行测试。 3. **插件化开发：** 动态加载插件时，可以通过反射机制动态获取并执行插件中的类和方法。 #### 二、JAVA的多态 **定义与作用：** 1. **定义：** 多态是指不同类的对象对同一消息作出响应，使得同一消息可以在不同类型的对象上表现出不同的行为。 2. **作用：** 消除类型之间的耦合关系，提高代码的可扩展性和灵活性。 **实现条件与好处：** 1. **实现条件：** - 存在继承关系。 - 父类引用指向子类对象。 - 方法重写。 2. **好处：** - **可替换性：** 子类对象可以替换其父类对象。 - **可扩充性：** 添加新的子类不影响已有子类的代码。 - **接口性：** 父类接口提供了一个统一的操作视图。 - **灵活性：** 程序可以根据实际需要选择合适的子类对象。 - **简化性：** 通过接口或父类的引用进行操作，减少了重复代码。 **实现方式：** 1. **接口实现：** 实现多个接口，每个接口可以定义不同的方法，从而实现多态。 2. **继承父类方法重写：** 子类重写父类的方法，使方法具有不同的实现细节。 3. **方法重载：** 同一个类中的方法，如果它们的参数列表不同，则构成重载，也是实现多态的一种方式。 **注意事项：** 1. **重写规则：** - 返回值和参数类型必须一致。 - 访问权限不得更低。 - 捕获的异常不能更广泛。 - 不能重写`final`修饰的方法。 - 不能重写`private`方法。 2. **重载规则：** - 参数列表必须不同。 - 返回类型可以相同或不同。 - 异常和访问权限可以相同或不同。 **示例说明：** 假设有一个基类`Animal`，子类`Dog`和`Cat`，其中`Animal`有一个方法`makeSound()`，子类分别重写了该方法。当我们使用`Animal`类型的引用指向`Dog`或`Cat`对象时，调用`makeSound()`方法会根据实际对象类型执行不同的逻辑。 #### 三、多线程中的资源共享与同步控制 **问题描述：** 在多线程环境中，多个线程可能会共享某些资源，如数据结构或文件。如果没有适当的同步控制，多个线程同时访问这些资源时可能会引发竞态条件，导致数据不一致等问题。 **解决方案：** 1. **使用`synchronized`关键字：** 对方法或代码块加锁，确保同一时刻只有一个线程可以访问。 2. **使用`wait`和`notify`：** 在同步代码块中等待其他线程的通知或通知其他线程。 3. **使用显式锁（`Lock`接口）：** 提供更灵活的锁定机制，可以显式解锁，支持尝试锁定等高级功能。 4. **使用`ReentrantLock`：** `java.util.concurrent.locks.ReentrantLock`类提供了比`synchronized`更丰富的锁操作。 #### 四、JVM的运行时数据结构 **概述：** JVM的运行时数据结构主要包括栈、堆、方法区等。 1. **栈：** 每个线程都有自己的栈空间，用于存储局部变量、操作数栈、动态链接等。 2. **堆：** 共享的内存区域，用于存储对象实例和数组。 3. **方法区：** 存储类信息、常量、静态变量等数据。 **堆内存结构：** 堆内存通常分为新生代和老年代。新生代又分为Eden区和两个Survivor区（S0和S1）。对象首先在Eden区分配，经过一定次数的垃圾回收后会转移到Survivor区，最后进入老年代。 #### 五、堆内存异常定位 **问题描述：** 即使系统的请求数目很少，每个请求消耗的资源不多，但系统堆内存占用却非常高。这可能是由于对象泄漏、内存溢出等问题引起的。 **解决方法：** 1. **使用JVM监控工具：** 如VisualVM、JConsole等工具来监控和分析内存使用情况。 2. **对象存活分析：** 通过分析对象的引用链，找出哪些对象导致内存占用过高。 3. **内存泄漏排查：** 使用工具如MAT（Memory Analyzer Tool）来检测内存泄漏。 #### 六、NIO **概述：** NIO（New I/O）是非阻塞I/O模型，它通过引入Channel、Buffer和Selector等概念改进了传统的阻塞I/O模型。 1. **Channel：** 双向通信管道，可以进行读写操作。 2. **Buffer：** 数据的临时存储区域，所有读写操作都需要通过Buffer完成。 3. **Selector：** 多路复用器，用于监听多个Channel的事件，如连接建立、数据到达等。 **优点：** - **高效性：** 减少了阻塞时间，提高了系统吞吐量。 - **可扩展性：** 通过Selector管理多个Channel，支持大量并发连接。 #### 七、String不可变性 **原因：** 1. **成员变量私有化：** String类中的成员变量`value`、`offset`和`count`均为`private`，外部无法直接访问。 2. **成员变量最终化：** 除了`hash`成员外，其他成员变量均为`final`，一旦初始化就不能更改。 **好处：** - **安全性：** 避免字符串被意外修改，适用于多线程环境。 - **性能优化：** 基于不可变性，JVM能够对字符串进行缓存和重用，减少内存占用。 #### 八、Java关键字详解 **Static和Final：** 1. **static：** 用于声明静态成员变量或静态方法，表示该成员或方法属于类而非对象。 2. **final：** 用于声明常量、方法和类，表示不可变。 **Finalize和Finally：** 1. **finalize：** 属于Object类的一个方法，用于对象销毁前的清理工作。 2. **finally：** 用于异常处理中的finally块，无论是否发生异常都会执行。 **总结：** 本文汇总了Java基础知识中的一些核心概念和技术，包括反射机制、多态、多线程同步控制、JVM运行时数据结构、堆内存异常定位、NIO、String不可变性以及Java关键字的深入解析。这些知识点不仅在面试和笔试中经常被考察，也是日常编程工作中不可或缺的基础。理解并掌握这些知识点对于成为一名优秀的Java开发者至关重要。