八股记录——Java基础部分

一、前言

最近看了一遍JavaGuide网站上的八股文,觉得还是有必要记录一些需要记忆的重要内容~

本章节是对个人觉得很重要的——Java基础部分常见面试题的记录,也可以说是JavaGuide的个人浓缩版。不过学习、理解记忆还是推荐去看原网站,讲解比较细致。

JavaGuide官网:https://javaguide.cn/java/basis/java-basic-questions-01.html

二、基本概念与常识

1、Java 语言有哪些特点?

  1. 面向对象(封装,继承,多态);
  2. 平台无关性( Java 虚拟机实现平台无关性);
  3. 支持多线程( C++ 语言没有内置的多线程机制,因此必须调用操作系统的多线程功能来进行多线程程序设计,而 Java 语言却提供了多线程支持);
  4. 可靠性、安全性;
  5. 支持网络编程并且很方便( Java 语言诞生本身就是为简化网络编程设计的,因此 Java 语言不仅支持网络编程而且很方便);
  6. 编译与解释并存;

2、JVM、JDK、JRE

  • JVM:Java 虚拟机(JVM),是运行 Java 字节码的虚拟机。目的是使用相同的字节码,它们都会给出相同的结果。字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言“一次编译,随处可以运行”的关键所在。

  • JDK : Java Development Kit 缩写,是功能齐全的 Java SDK。JRE+javac、javadoc、jdb等

  • JRE:Java 运行时环境。JVM+Java 类库+java 命令+其他的一些基础构件。不能用于创建新程序。

3、什么是字节码?采用字节码的好处是什么?

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。

这里需要扩展理解的一个概念: JIT(just-in-time compilation) 编译器,属于运行时编译。当 JIT 编译器完成第一次编译后,其会将字节码对应的机器码保存下来,下次可以直接使用。

4、不全部使用AOT提前编译的原因

和Java 语言的动态特性有关,例如:CGLIB 动态代理使用的是 ASM 技术(运行时直接在内存中生成并加载修改后的字节码文件也就是 .class 文件),如果全部使用 AOT 提前编译,也就不能使用 ASM 技术了。为了支持类似的动态特性,所以选择使用 JIT 即时编译器。

5、为什么说 Java 语言“编译与解释并存”?

还是生成class文件这个点

  • 编译型 :一般情况下,执行速度比较快,开发效率比较低。常见有 C、C++、Go、Rust 等等。
  • 解释型 :开发效率比较快,执行速度比较慢。常见的解释性语言有 Python、JavaScript、PHP 等等。

6、Java 和 C++ 的区别?

  • 有无指针访问内存
  • 单继承 VS 多继承
  • 自动内存管理垃圾回收机制(GC)
  • Java没有操作符重载,有方法重载
  • ……

7、Java 语言关键字有哪些

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需要注意的几个:

  • volatile:保证该变量的可见性以及顺序性,但是无法保证原子性。和synchronized对比~
  • transient:让某些被transient关键字修饰的成员属性变量不被序列化
  • native:修饰的是方法,起声明作用,告诉 JVM 自己去调用这个方法。这个方法的实现在别的语言那里已经实现,我们是看不到源码的。
  • strictfp:用来修饰类、接口或方法。使用strictfp关键字标记的方法必须使用严格的浮点计算来生成可再生的结果,但是由于该关键字会对中间结果进行截断操作,而截断操作需要消耗时间,所以在计算速度上比精确计算要慢。

8、变量

成员变量与局部变量的区别

  • 成员变量可以被 public,private,static ,final等修饰符所修饰,局部变量只能被 final 所修饰。
  • 存储方式 :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。对象存在于堆内存,局部变量则存在于栈内存。
  • 生存时间:
  • 默认值:除了final修饰必须显示地赋值外,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。而局部变量则不会自动赋值

字符型常量和字符串常量的区别?

  1. 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。
  2. 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)。
  3. 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。

(注意: char 在 Java 中占两个字节)

9、方法

静态方法为什么不能调用非静态成员?

这里很好理解

  1. 静态方法是属于类的,在类加载的时候就会分配内存,可以通过类名直接访问。而非静态成员属于实例对象,只有在对象实例化之后才存在,需要通过类的实例对象去访问。
  2. 在类的非静态成员不存在的时候静态方法就已经存在了,此时调用在内存中还不存在的非静态成员,属于非法操作。

静态方法和实例方法有何不同?

一般建议使用 类名.方法名 的方式来调用静态方法。

重载和重写有什么区别?

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主要要理解:方法的重写要遵循“两同两小一大”

“两小”指的是子类方法返回值类型应比父类方法返回值类型更小或相等,子类方法声明抛出的异常类应比父类方法声明抛出的异常类更小或相等;

如果方法的返回类型是 void 和基本数据类型,则返回值重写时不可修改。但是如果方法的返回值是引用类型,重写时是可以返回该引用类型的子类的。

“一大”指的是子类方法的访问权限应比父类方法的访问权限更大或相等。

10、基本数据类型

Java 中的几种基本数据类型了解么?

![截屏2023-03-13 21.39.24](/Users/zhangyan/Library/Application Support/typora-user-images/截屏2023-03-13 21.39.24.png)

对于 boolean,官方文档未明确定义,它依赖于 JVM 厂商的具体实现。逻辑上理解是占用 1 位,但是实际中会考虑计算机高效存储因素。

基本类型和包装类型的区别?

  • 不赋值的情况
  • 泛型
  • 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。
  • 占用的空间

包装类型的缓存机制了解么?

Java 基本数据类型的包装类型的大部分都用到了缓存机制来提升性能。

Byte,Short,Integer,Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128,127] 的相应类型的缓存数据,Character 创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据,Boolean 直接返回 True or False

如果超出对应范围仍然会去创建新的对象,缓存的范围区间的大小只是在性能和资源之间的权衡

重点理解下面代码!!!!

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Integer i1 = 33;
Integer i2 = 33;
System.out.println(i1 == i2);// 输出 true

Float i11 = 333f;
Float i22 = 333f;
System.out.println(i11 == i22);// 输出 false

Double i3 = 1.2;
Double i4 = 1.2;
System.out.println(i3 == i4);// 输出 false

Integer i1 = 40;
Integer i2 = new Integer(40);
System.out.println(i1==i2); //false
//Integer i1=40 这一行代码会发生装箱,也就是说这行代码等价于 Integer i1=Integer.valueOf(40)

自动装箱与拆箱了解吗?原理是什么?

  • 装箱:将基本类型用它们对应的引用类型包装起来;

  • 拆箱:将包装类型转换为基本数据类型;

  • Integer i = 10 等价于 Integer i = Integer.valueOf(10)

  • int n = i 等价于 int n = i.intValue();

为什么浮点数运算的时候会有精度丢失的风险?

计算机在表示一个数字时,宽度是有限的,无限循环的小数存储在计算机时,只能被截断,所以就会导致小数精度发生损失的情况

超过 long 整型的数据应该如何表示?

BigInteger

三、 面向对象基础

1、面向对象和面向过程的区别

更易维护、易复用、易扩展。

2、创建一个对象用什么运算符?对象实体与对象引用有何不同?

对象实例(对象实例在堆内存中),对象引用指向对象实例(对象引用存放在栈内存中)。

一个对象引用可以指向 0 个或 1 个对象,一个对象可以有 n 个引用指向它

3、对象的相等和引用相等的区别

  • 对象:存放的内容是否相等
  • 引用:是否同一地址

4、类的构造方法的作用是什么?

对象初始化

5、如果一个类没有声明构造方法,该程序能正确执行吗?

可以,默认有无参构造。

但一旦声明了有参构造,就不会默认生成无参构造,未生成也意味着不能直接用。

6、构造方法有哪些特点?是否可被 override?

  • 名字与类名相同。
  • 没有返回值,但不能用 void 声明构造函数。public、private等都可以
  • 生成类的对象时自动执行,无需调用。

不能被 override(重写),但是可以 overload(重载)

7、面向对象三大特征

封装

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

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。

  1. 子类拥有父类对象所有的属性和方法(包括私有属性和私有方法),但是父类中的私有属性和方法子类是无法访问,只是拥有
  2. 子类可以拥有自己属性和方法,即子类可以对父类进行扩展。
  3. 子类可以用自己的方式实现父类的方法。。

多态

这一部分建议看看之前韩老师的讲解笔记理解~

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。

  • 对象类型和引用类型之间具有继承(类)/实现(接口)的关系;
  • 引用类型变量发出的方法调用的到底是哪个类中的方法,必须在程序运行期间才能确定;
  • 多态不能调用“只在子类存在但在父类不存在”的方法;
  • 如果子类重写了父类的方法,真正执行的是子类覆盖的方法,如果子类没有覆盖父类的方法,执行的是父类的方法。

接口和抽象类有什么共同点和区别?

  • 都不能被实例化。
  • 都可以包含抽象方法。
  • 都可以有默认实现的方法(Java 8 可以用 default 关键字在接口中定义默认方法)。

区别:

  • 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。
  • 一个类只能继承一个类,但是可以实现多个接口。
  • 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,而抽象类的成员变量默认 default,可在子类中被重新定义,也可被重新赋值

深拷贝和浅拷贝区别了解吗?什么是引用拷贝?

  • 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。

8、== 和 equals() 的区别

  • 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。

  • 类没有重写 equals()方法 :通过equals()比较该类的两个对象时,等价于通过“==”比较这两个对象,使用的默认是 Objectequals()方法。
  • 类重写了 equals()方法 :一般我们都重写 equals()方法来比较两个对象中的属性是否相等;若它们的属性相等,则返回 true(即,认为这两个对象相等)。

9、hashCode() 有什么用?

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: ObjecthashCode() 方法是本地方法,也就是用 C 语言或 C++ 实现的,该方法通常用来将对象的内存地址转换为整数之后返回。

10、为什么要有 hashCode?

其实, hashCode()equals()都是用于比较两个对象是否相等。

那为什么 JDK 还要同时提供这两个方法呢?

这是因为在一些容器(比如 HashMapHashSet)中,有了 hashCode() 之后,判断元素是否在对应容器中的效率会更高(参考添加元素进HashSet的过程)!

那为什么不只提供 hashCode() 方法呢?

这是因为两个对象的hashCode 值相等并不代表两个对象就相等。

那为什么两个对象有相同的 hashCode 值,它们也不一定是相等的?

因为 hashCode() 所使用的哈希算法也许刚好会让多个对象传回相同的哈希值。越糟糕的哈希算法越容易碰撞,但这也与数据值域分布的特性有关(所谓哈希碰撞也就是指的是不同的对象得到相同的 hashCode )。

  • 如果两个对象的hashCode 值相等,那这两个对象不一定相等(哈希碰撞)。
  • 如果两个对象的hashCode 值相等并且equals()方法也返回 true,我们才认为这两个对象相等。
  • 如果两个对象的hashCode 值不相等,我们就可以直接认为这两个对象不相等。

11、为什么重写 equals() 时必须重写 hashCode() 方法?

因为两个相等的对象的 hashCode 值必须是相等。也就是说如果 equals 方法判断两个对象是相等的,那这两个对象的 hashCode值也要相等。

如果重写 equals() 时没有重写 hashCode() 方法的话就可能会导致 equals 方法判断是相等的两个对象,hashCode 值却不相等。

12、 String类

String、StringBuffer、StringBuilder 的区别?

String 是不可变的(后面会详细分析原因)。

StringBuilderStringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类,在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串,不过没有使用 finalprivate 关键字修饰,最关键的是这个 AbstractStringBuilder 类还提供了很多修改字符串的方法比如 append 方法。

区别:

  • 线程安全性
    • String:线程安全
    • StringBuffer: 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁,所以是线程安全的
    • StringBuilder :非线程安全的。
  • 性能
    • 每次对 String 类型进行改变的时候,都会生成一个新的 String 对象,然后将指针指向新的 String 对象。
    • StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作,而不是生成新的对象并改变对象引用。
    • 相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升,但却要冒多线程不安全的风险。

String、StringBuffer、StringBuilder 使用总结

  1. 操作少量的数据: 适用 String
  2. 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuilder
  3. 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuffer

String 为什么是不可变的?

真正原因:

  • 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。

字符串拼接用“+” 还是 StringBuilder?

字符串对象通过“+”的字符串拼接方式,实际上是通过 StringBuilder 调用 append() 方法实现的,拼接完成之后调用 toString() 得到一个 String 对象 。

不过,在循环内使用“+”进行字符串的拼接的话,存在比较明显的缺陷:编译器不会创建单个 StringBuilder 以复用,会导致创建过多的 StringBuilder 对象

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。

字符串常量池的作用了解吗?

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。

重点理解!!!

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// 在堆中创建字符串对象”ab“
// 将字符串对象”ab“的引用保存在字符串常量池中
String aa = "ab";
// 直接返回字符串常量池中字符串对象”ab“的引用
String bb = "ab";
System.out.println(aa==bb);// true

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String s1 = new String("abc");
//如果字符串常量池中不存在字符串对象“abc”的引用,那么会在堆中创建 2 个字符串对象“abc”。

intern 方法有什么作用?

本地方法,作用是将指定的字符串对象的引用保存在字符串常量池中

String 类型的变量和常量做“+”运算时发生了什么?

重点理解!!!

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String str1 = "str";
String str2 = "ing";
String str3 = "str" + "ing";
String str4 = str1 + str2;
String str5 = "string";
System.out.println(str3 == str4);//false
System.out.println(str3 == str5);//true
System.out.println(str4 == str5);//false

这里涉及到一个概念:Javac 编译器(下文中统称为编译器)会进行一个叫做 常量折叠(Constant Folding) 的代码优化。

常量折叠会把常量表达式的值求出来作为常量嵌在最终生成的代码中,这是 Javac 编译器会对源代码做的极少量优化措施之一(代码优化几乎都在即时编译器中进行)。

对于 String str3 = "str" + "ing"; 编译器会给你优化成 String str3 = "string";

并不是所有的常量都会进行折叠,只有编译器在程序编译期就可以确定值的常量才可以:

  • 基本数据类型( bytebooleanshortcharintfloatlongdouble)以及字符串常量。
  • final 修饰的基本数据类型和字符串变量
  • 字符串通过 “+”拼接得到的字符串、基本数据类型之间算数运算(加减乘除)、基本数据类型的位运算(<<、>>、>>> )

引用的值在程序编译期是无法确定的,编译器无法对其进行优化。

不过,字符串使用 final 关键字声明之后,可以让编译器当做常量来处理。

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final String str1 = "str";
final String str2 = "ing";
// 下面两个表达式其实是等价的
String c = "str" + "ing";// 常量池中的对象
String d = str1 + str2; // 常量池中的对象
System.out.println(c == d);// true

四、异常

1、Exception 和 Error 有什么区别?

  • 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)。
  • ErrorError 属于程序无法处理的错误 ,我们没办法通过 catch 来进行捕获不建议通过catch捕获 。例如 Java 虚拟机运行错误(Virtual MachineError)、虚拟机内存不够错误(OutOfMemoryError)、类定义错误(NoClassDefFoundError)等 。这些异常发生时,Java 虚拟机(JVM)一般会选择线程终止。

2、Checked Exception 和 Unchecked Exception 有什么区别?

Checked Exception 即 受检查异常 ,Java 代码在编译过程中,如果受检查异常没有被 catch或者throws 关键字处理的话,就没办法通过编译。

RuntimeException 及其子类都统称为非受检查异常,常见的有(建议记下来,日常开发中会经常用到):

  • NullPointerException(空指针错误)
  • IllegalArgumentException(参数错误比如方法入参类型错误)
  • NumberFormatException(字符串转换为数字格式错误,IllegalArgumentException的子类)
  • ArrayIndexOutOfBoundsException(数组越界错误)
  • ClassCastException(类型转换错误)
  • ArithmeticException(算术错误)
  • SecurityException (安全错误比如权限不够)
  • UnsupportedOperationException(不支持的操作错误比如重复创建同一用户)

3、 Throwable 类常用方法有哪些?

  • String getMessage(): 返回异常发生时的简要描述
  • String toString(): 返回异常发生时的详细信息
  • String getLocalizedMessage(): 返回异常对象的本地化信息。使用 Throwable 的子类覆盖这个方法,可以生成本地化信息。如果子类没有覆盖该方法,则该方法返回的信息与 getMessage()返回的结果相同
  • void printStackTrace(): 在控制台上打印 Throwable 对象封装的异常信息

4、try-catch-finally 如何使用?

  • try块 : 用于捕获异常。其后可接零个或多个 catch 块,如果没有 catch 块,则必须跟一个 finally 块。
  • catch块 : 用于处理 try 捕获到的异常。
  • finally 块 : 无论是否捕获或处理异常,finally 块里的语句都会被执行。当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时,finally 语句块将在方法返回之前被执行。

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。

5、finally 块的代码不会被执行的情况

  • 当finally之前虚拟机被终止运行除外
  • 程序所在的线程死亡。
  • 关闭 CPU。

6、异常使用有哪些需要注意的地方?

  • 不要把异常定义为静态变量,因为这样会导致异常栈信息错乱。每次手动抛出异常,我们都需要手动 new 一个异常对象抛出。
  • 抛出的异常信息一定要有意义。
  • 建议抛出更加具体的异常比如字符串转换为数字格式错误的时候应该抛出NumberFormatException而不是其父类IllegalArgumentException
  • 使用日志打印异常之后就不要再抛出异常了(两者不要同时存在一段代码逻辑中)。

五、泛型

1、什么是泛型?有什么作用?

编译器可以对泛型参数进行检测,并且通过泛型参数可以指定传入的对象类型。

可以增强代码的可读性以及稳定性。

2、泛型的使用方式有哪几种?

泛型类泛型接口泛型方法

3、项目中哪里用到了泛型?

  • 自定义接口通用返回结果 CommonResult<T> 通过参数 T 可根据具体的返回类型动态指定结果的数据类型
  • 定义 Excel 处理类 ExcelUtil<T> 用于动态指定 Excel 导出的数据类型
  • 构建集合工具类(参考 Collections 中的 sort, binarySearch 方法)。

六、反射

1、何为反射?

反射是框架的灵魂,主要是因为它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。

通过反射你可以获取任意一个类的所有属性和方法,你还可以调用这些方法和属性。

2、反射的应用场景了解么?

写业务代码,很少会接触到直接使用反射机制的场景。

但是又无处不在接触反射机制。正是因为反射,你才能这么轻松地使用各种框架。像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制。

  • 这些框架中也大量使用了动态代理,而动态代理的实现也依赖反射。
  • 注解的实现也用到了反射。
  • SPI机制

一个@Component注解就声明了一个类为 Spring Bean 呢?为什么你通过一个 @Value注解就读取到配置文件中的值呢?

究竟是怎么起作用的呢?这些都是因为你可以基于反射分析类,然后获取到类/属性/方法/方法的参数上的注解。你获取到注解之后,就可以做进一步的处理。

3、谈谈反射机制的优缺点

优点 : 可以让咱们的代码更加灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利

缺点 :让我们在运行时有了分析操作类的能力,这同样也增加了安全问题。比如可以无视泛型参数的安全检查(泛型参数的安全检查发生在编译时)。另外,反射的性能也要稍差点,不过,对于框架来说实际是影响不大的。

4、反射实战

获取 Class 对象的四种方式

  • 知道具体类的情况下可以使用:
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Class alunbarClass = TargetObject.class;
  • 通过 Class.forName()传入类的全路径获取:
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Class alunbarClass1 = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject");
  • 通过对象实例instance.getClass()获取:
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TargetObject o = new TargetObject();
Class alunbarClass2 = o.getClass();
  • 通过类加载器xxxClassLoader.loadClass()传入类路径获取:
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ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("cn.javaguide.TargetObject");

七、注解

1、何谓注解?

Annotation (注解) 是 Java5 开始引入的新特性,可以看作是一种特殊的注释,主要用于修饰类、方法或者变量,提供某些信息供程序在编译或者运行时使用。

注解本质是一个继承了Annotation 的特殊接口:

2、注解的解析方法有哪几种?

注解只有被解析之后才会生效,常见的解析方法有两种:

  • 编译期直接扫描 :编译器在编译 Java 代码的时候扫描对应的注解并处理,比如某个方法使用@Override 注解,编译器在编译的时候就会检测当前的方法是否重写了父类对应的方法。
  • 运行期通过反射处理 :像框架中自带的注解(比如 Spring 框架的 @Value@Component)都是通过反射来进行处理的。

八、SPI

1、SPI介绍

SPI 即 Service Provider Interface ,字面意思就是:“服务提供者的接口”,我的理解是:专门提供给服务提供者或者扩展框架功能的开发者去使用的一个接口。

2、SPI 和 API 有什么区别?

当接口存在于调用方这边时,就是 SPI 。由接口调用方确定接口规则,然后由不同的厂商去根据这个规则对这个接口进行实现,从而提供服务。

3、实战演示

SLF4J (Simple Logging Facade for Java)是 Java 的一个日志门面(接口),其具体实现有几种,比如:Logback、Log4j、Log4j2 等等,而且还可以切换,在切换日志具体实现的时候我们是不需要更改项目代码的,只需要在 Maven 依赖里面修改一些 pom 依赖就好了。

4、ServiceLoader

想要使用 Java 的 SPI 机制是需要依赖 ServiceLoader 来实现的

5、总结

其实不难发现,SPI 机制的具体实现本质上还是通过反射完成的。即:我们按照规定将要暴露对外使用的具体实现类在 META-INF/services/ 文件下声明。

通过 SPI 机制能够大大地提高接口设计的灵活性,但是 SPI 机制也存在一些缺点,比如:

  1. 遍历加载所有的实现类,这样效率还是相对较低的;
  2. 当多个 ServiceLoader 同时 load 时,会有并发问题。

九、代理模式

1、代理模式

我们使用代理对象来代替对真实对象(real object)的访问,这样就可以在不修改原目标对象的前提下,提供额外的功能操作,扩展目标对象的功能。

主要作用是扩展目标对象的功能,比如说在目标对象的某个方法执行前后你可以增加一些自定义的操作

  • 静态代理
  • 动态代理

2、静态代理

手动完成方法的增强

静态代理中,我们对目标对象的每个方法的增强都是手动完成的,非常不灵活(*比如接口一旦新增加方法,目标对象和代理对象都要进行修改*)且麻烦(*需要对每个目标类都单独写一个代理类*)。 实际应用场景非常非常少,日常开发几乎看不到使用静态代理的场景。

3、动态代理

不需要针对每个目标类都单独创建一个代理类,并且也不需要我们必须实现接口,我们可以直接代理实现类( CGLIB 动态代理机制)。

从 JVM 角度来说,动态代理是在运行时动态生成类字节码,并加载到 JVM 中的。

3.1、JDK 动态代理机制

在 Java 动态代理机制中 InvocationHandler 接口和 Proxy 类是核心。

Proxy 类中使用频率最高的方法是:newProxyInstance() ,这个方法主要用来生成一个代理对象。

要实现动态代理的话,还必须需要实现InvocationHandler 来自定义处理逻辑。 当我们的动态代理对象调用一个方法时,这个方法的调用就会被转发到实现InvocationHandler 接口类的 invoke 方法来调用。

3.2、 CGLIB 动态代理机制

**JDK 动态代理有一个最致命的问题是其只能代理实现了接口的类。**——解决办法:CGLIB 动态代理机制

它是一个基于ASMopen in new window的字节码生成库,它允许我们在运行时对字节码进行修改和动态生成。CGLIB 通过继承方式实现代理。很多知名的开源框架都使用到了CGLIBopen in new window, 例如 Spring 中的 AOP 模块中:如果目标对象实现了接口,则默认采用 JDK 动态代理,否则采用 CGLIB 动态代理。

3.3、JDK代理 VS CGLIB代理

  1. JDK 动态代理只能代理实现了接口的类或者直接代理接口,而 CGLIB 可以代理未实现任何接口的类。 另外, CGLIB 动态代理是通过生成一个被代理类的子类来拦截被代理类的方法调用,因此不能代理声明为 final 类型的类和方法。
  2. 就二者的效率来说,大部分情况都是 JDK 动态代理更优秀,随着 JDK 版本的升级,这个优势更加明显。

4、静态代理和动态代理的对比

  1. 灵活性动态代理更加灵活,不需要必须实现接口,可以直接代理实现类,并且可以不需要针对每个目标类都创建一个代理类。另外,静态代理中,接口一旦新增加方法,目标对象和代理对象都要进行修改,这是非常麻烦的!
  2. JVM 层面 :静态代理在编译时就将接口、实现类、代理类这些都变成了一个个实际的 class 文件。而动态代理是在运行时动态生成类字节码,并加载到 JVM 中的。