Refresh Java

• 2020 年 6 月 24 日
• 筆記

當你的知識來源於實踐, 你可能會忽略很多細節.
當你的知識來源於閱讀, 你可能會很快的忘掉.
那麼, 不如在空閑之餘, 瀏覽一遍, 把覺得有必要的記錄下來, 也便於以後溫故而知新, 何樂而不為呢?
於是便有了這138條從Thinking In Java中記下來的條目.
這本書不同於其他的Java教材, 它的作者更喜歡通過與C++進行對比來闡述Java的不同思想, 如果讀者有一定C++知識儲備, 會更好的理解Java的很多設計.

• >>>無符號移位
• for(1 : range(10))可實現計數器循環foreach
• printnb不會換行放在緩衝區, print()將其輸出
• 帶標籤的break與continue可以跳出嵌套循環
• 構造調用this(xxx)只能調用一次,並且在最開始
• Java的finalize是在垃圾回收時候調用的, 一般是配合釋放ndk相關的底層空間
• 靜態對象只有在所屬類被實創建時才會被加載
• 構造方法其實也是靜態方法
• int[] a與int a[]都可以, 前一種更合理, 後一種像C++
• 數組初始化花括號最後一個逗號可選, 即{x,y,z,}
• 沒有寫package的類默認屬於目錄所在包
• 即時類不是public, 但是main方法依舊可以被調用
• 子類調用父類方法, 父類再調用public方法則可能會調用到子類所繼承的方法(如果覆蓋的話), 如果該方法在父類是private, 則只會調用父類方法, 因為不能覆蓋, C++如果不是虛函數, 則只會調用父類的, 因為this內函數地址編譯時就確定了
• Java函數沒有隱藏/屏蔽特性, C++子類會同名函數會隱藏/屏蔽掉父類所有同名重載函數, 因為它會先查找函數名, 再找具體類型.
• 早起JVM會根據final類型來內聯函數, 現在已經有更先進的技術了, 只為了禁止覆蓋.
• 覆蓋private final其實是假象而已
• 面向對象特性, 抽象, 繼承, 多態
• Java除了static與final外函數都是後期綁定的, 即動態綁定
• Java構建子類時父類構造函數調用已被覆蓋的函數會觸發動態綁定, 但此時子類未完成構造, 所以類內對象都為空值. C++在處理同樣問題時更加合理, 由於虛表指針未完整建立, 所以不會觸發動態綁定, 無論是構造還是析構函數, 都是直接調用而非虛調用, 為了避免問題, 盡量不要在構造函數內調用可被覆蓋的函數, 可以調用final函數來防止出錯
• Java5加入被覆蓋方法返回參數協變(向下轉型)
• interface中定義的所有常量都是自動static fianl的
• 類內部定義的private接口可以進行內部public的實現, 但在外部無法看出任何有關私有接口的類型信息, 即不可向上轉型
• 嵌套在接口內的接口自動public
• private接口不能在定義它的類之外被實現
• 內部類持有的外部類對象學術名叫Enclosing Object(外圍對象)
• 創建非靜態內部類必須通過.new來創建, 即使用外部對象來創建內部對象
• private內部類可以幫助隱藏具體實現, 外部類可以提供其實例的向上轉型
• 內部類還可以放在方法里縮小scope, 作用於與局部變量一樣
• 匿名內部類沒有命名構造器, 只有實例初始化傳參, 或者通過final形參直接在內部使用
• static內部類叫作嵌套類, 它不持有外圍對象
• 接口內部可以放嵌套類, 可以這麼搞個測試在裏面
• 內部類更重要的作用是有效的實現了多重繼承, 比如需要繼承多個抽象類而不是接口
• Java使用內部類實例做回調來實現閉包功能
• Java通過接口+內部類可以結果C++多重繼承所能解決的問題
• List/Set/Queue都繼承Collection, Map獨立有接口, 兩者唯一的關係是Map提供一個返回Collection的entrySet與values
• Queue雖然繼承於Collection, 但Queue有自己獨立的接口, 創建Queue不需要Collection的方法
• LinkedList也繼承於Dequeue
• 當我們在異常處理的終止與恢復中選擇時, 開始往往是恢復, 最後趨向終止
• 對自定義異常的擴展可能沒太大用, 因為更多的時候只關注異常類型
• 重新拋異常會保留之前的信息, 不會新加入拋出點的信息, 除非調用fillInStackTrace()
• 重新拋出新的異常則會清楚之前的信息
• Finally用來清理，C++靠的是析構函數
• 即便有break，continue，return，finally始終都會被執行
• Finally中return會吃掉try內的異常
• Finally中拋異常會吃掉try內的異常
• 基類構造拋出異常不用在子類限制必須拋出， 因為基類構造必須調用， 並且需要處理
• 子類方法不能拋出基類未聲明過的異常，這樣直接調用基類接口不用處理，實際運行可能會出錯
• 子類方法可以拋出基類聲明異常的子類異常
• 對於構造需要清理的對象，如文件，應該將構造失敗單獨try/catch，而close方法放在內部的try/catch只對創建成功後進行清理
• 字符串正則表達式查找find匹配任意位置，lookingAt只從開頭匹配， matches匹配全部
• 正則Pattern可以用|與操作進行組合
• Java默認類型轉換會RTTI，但是C++不會
• setAccessable只是控制是否安全檢測，public默認仍是false，關閉後速度快
• 泛型會被擦除， ArrayList跟ArrayList一樣，通過getTypeParameters()也只能得到佔位符
• C++泛型不會擦除， 所以編譯的時候仍然可以獲得具體使用類型，所以定義時泛型對象就可以調用實際類型的方法，Java得通過泛型extends來實現
• 擦除主要是為了兼容低版本
• C++可以直接new T()而Java只能通過泛型當參數newInstance，對於沒有默認構造的Java可以傳入泛型工場進行構造
• 泛型可以通過extends來限制邊界, 並且可以通過&增加多個邊界, 類應該放在接口的前面
• Clazz<Apple>只能向上轉型為Clazz<? extends Fruit>, 而不能Clazz<Fruit>, Clazz<Food>可以向下轉型為Clazz<? super Fruit>
• <? extends X>指定上界, 無法進行add操作, 因為它是由子類List向上轉型來的, 子類多種多樣不確定, 所以不讓你放, 而get返回X, <? super X>指定下屆, 是由父類List向下轉型來的, 可以add X的子類, 內部可安全強轉為同一個父類(X的某個父類), 但get就不清楚是哪個父類, 所以只能拿到Object
• 類不能實現泛型接口的兩種變體
• 自限定泛型繼承, class SelfBounded<T extends SelfBounded<T>>, 任何繼承SelfBounded類的泛型類型必須也是SelfBounded的導出類
• 繼承自限定類可保證接口函數導入類唯一, 參數為限定類泛型指定
• C++可以通過template<class T> : T來進行混型, 有一些AOP方面的思想
• Java可以通過繼承多個接口, 並分別初始化的時候進行實現, 然後再代理進行混型
• Java也可以通過裝飾器進行混型的概念, 但是由於裝飾器其實只有最後一層是暴露的, 失去了內部各層的特性, 而混型是基於繼承, 保留所有特性
• Java還可以通過動態代理, 將所有需要混型的實現與接口導入, 在invoke的時候查表得到對應的Delegate來調用方法, 實現混型, 但是不方便, 也不易懂, 不如C++靜態的好
• 對於一些腳本語言, 類型檢測是在運行期, 所以可以使用潛在類型機制, 進行代碼復用, 如Python, 只需要方法名一樣, 或者稱為鴨子類型機制, 只要走起來像鴨子, 叫起來像鴨子, 就當做鴨子…
• 由於C++的泛型在編譯器可以檢測T支持的方法, 可以直接對泛型類型調用相應函數, 也可以做到類似Python的效果. 表面上看C++的泛型成了弱類型, 但實際上是安全的, 稱之為具有通氣門的強類型
• Java的泛型出現的晚, 已經不具備這種潛在類型機制了, 可以認為比他們更缺乏泛化性
• Java雖然不能潛在類型, 但可以通過泛型, 一定程度補償了這樣的靈活性
• 雖然Java的Map有泛型, 但是containsKey, get之類的方法不受泛型約束, 而C++的Map是會在編譯器檢查類型的. 主要原因是泛型對於Java是後來引入的, 而對於C++在最初的標準版本里就引入了
• Arrays.deepToString()可以給數組填充初始默認值
• Arrays.fill()可以給數組填充指定值
• 無法創建泛型數組, 但是類型可以被賦值
• Array.newInstance用反射的Array可以生成任意類型, 指定大小的數組
• System.arraycopy可以實現高效的數組內存拷貝
• 自己實現Collection不一定需要支持所有的操作, 雖然平時用的List, Map, Set都實現了
• Arrays.asList()生成的是固定大小數組, 不支持改變大小的操作, 使用會拋異常
• LinkedList實現了Queue接口, 但是Java沒有Dequeue接口, 不過它已經實現了所需方法getLast, 所以可以自己包裝
• TreeMap是唯一帶subMap的Map, 返回一個子樹, 它是SortedMap的唯一實現
• LinkedHashMap的散列是一個LRU, 沒有被使用的數據放在前面
• 通過Collection.synchronized可以創建不同的線程同步子類
• SoftReference跟WeakReference都可以單獨使用, 而PhantomReference必須跟ReferenceQueue一起使用
• 普通對象被gc後會進入Finalizable狀態, finalize未被調用, 仍就可以有機會復生 (複寫finalize), 當finalize調用後, 會進入Finalized狀態, 下次GC會被回收
• PhantomReference天生就是finalized狀態, GC發生後就清掉了
• Stack,Vector都是1.0/1.1版本的東西, 為了兼容性而保留了
• 1.4之後引入了nio相較於之前的被稱之為新IO
• 1.1加入的Reader跟Writer是為了國際化兼容16位Unicode字符
• BufferedInputFile.read可以讀取文件到Reader里, 在進行其他的包裝, 如StringReader, BufferedReader, 沒有快捷方式.
• 寫入文本可以使用PrinterWriter簡化, 直接writer.println
• System.out/in/err被稱為標準IO, 通過setOut/In/Err可以進行重定向
• javap隨jdk一起發佈做反編譯
• 舊IO底層已經用nio重構過了
• 舊的FileInputStream, FileOutputStream等被修改支持生成一個Channel, Writer跟Reader不支持, 但是Channel有方法可以生成他們
• Channel通過ByteBuffer進行讀寫, 寫之前需要flip準備緩衝區, 讀之前需要rewind回到數據頭, 再通過asCharBuffer轉換後打印
• ByteBuffer.flip是將position設置為0, 將limit設置為當前位置, 準備寫; ByteBuffer.rewind是將position設置為0, 並將marker清除, 準備讀; mark會設置mark, reset會把position指向mark
• 通過ByteBuffer的asCharBuffer或者別的方法, 可以獲得所謂緩衝器視圖, 對緩衝器進行對應類型的put, 該緩衝器可通過其他as方法切換至其他的窗口進行輸出
• 如果直接向緩衝器內寫入Bytes, 那麼無法通過asCharBuffer讀出, 必須寫入UTF-16BE才對應格式, 按Char讀出不會亂碼
• 通過RandomAccesFile.map可以產生MappedByteBuffer進行內存磁盤映射, 必須指定一個映射範圍, 它的效率要比建立在nio之上的舊IO要快
• Object序列化的文件, 必須能在找到類定義的環境下才能被反序列化成功, 否則會ClassNotFoundException
• 通過Serializable序列化, 內部有大量反射, 直接將二進制賦值, 不需要通過構造. 如果複寫read/writeObject, 或者實現Externalizable接口, 自己實現序列化, 則需要有public默認構造, 沒有反射, 效率高
• 靜態成員變量不能自己序列化
• 枚舉在編譯的時候編譯器會給加入values跟單參的valueOf靜態方法
• 所以枚舉向上轉型Enum就沒有values方法了, 但可以通過Class中getEnumConstant方法反射
• 構建枚舉的枚舉可以通過將枚舉Class當構造參數傳入枚舉對象, 並且通過geEnumConstant覆蓋其values
• EnumSet.allOf可以傳入一個枚舉類class, of則是手動傳入N個枚舉類型
• 枚舉可以添加自定義方法, 每一個實例獨自實現, 但是枚舉實例不能像普通類一樣作函數參數, 因為每一個實例其實是enum類型本身
• 註解不能繼承, 註解的字段要麼定義默認值, 要麼使用時傳入, 不能為空
• 線程設置為Deamon模式, 主線程結束後就被殺掉了
• Thread可以設置setDefaultUncaughtExceptionHandler, 不設置就會被default處理
• 測試資源競爭可以調用Thread.yield增加幾率
• Java也提供手動的Lock, return要寫在try里確保在finally的unlock之前調用
• 如果想實現嘗試獲取, 不行放棄的話, 需要自己封裝ReentrantLock, 使用tryLock
• 多核處理器上可視性比原子性問題多得多, volatile會解決可視性問題
• volatile如果已經被synchronized防護, 則不需要加; 如果只在一個任務中用, 也不用加; 如果依賴前值, 或者某個域的值, 那也無法工作
• 在C++中自加可能是原子性的, 但是Java中肯定不是
• synchronized最合理的是鎖被調用對象this, 或者加方法上, 這樣如果一個線程獲得了鎖, 其他synchronized的方法也都不能被別的線程調用了
• IO與Synchronized的阻塞無法被打斷, 關閉資源才可以釋放鎖, 並打斷線程, 鎖阻塞續採用Lock.lockInterruptibly才可以被打斷
• 線程被中斷一般需要有清理邏輯, 通過try/catch/fanilly來做
• sleep(), yield()不會釋放鎖, wait()期間對象鎖會釋放, 被notify後, 醒之前必須重新獲得鎖
• wait一般跟while循環配合, 因為在即將被喚起之前(調用notify的前後), 可能條件已經發生了改變
• 為了防止錯過信號, 通常也需要通過while(cindition)來保護wait, 防止死鎖
• 因為wait會釋放鎖, 而notify在synchronized區間內, 會在之前獲取鎖, 而wait被喚醒又會重新獲取鎖, 所以實際上使用notifyAll也只能喚起在等待的一個任務, 同樣, 使用notify的時候, 應使等待條件一致, 如果條件不一致, 則只能使用notifyAll
• 可以synchronized鎖Object以及wait/notify做同步, 也可以通過ReentrantLock生成condition, 通過await/signal/lock/unlock來操控
• 有時候使用一些同步對象也可以簡化邏輯, 如BlockingQueue
• 簡單的線程同步也ke已用1.5引入的CountDownLatch做
• 相較於CountDown只能計數一邊, CyclicBarrier可以重複利用, 第一個參數傳入parties個數, 當await數量達到時會停止等待, 並且調用第二個參數Runnable執行, 可以再次觸發await, 這樣可以形成一個循環, 或者閉環
• 除了BlockingQueue之外, 還有其他類似的同步隊列, 但需要實現一定的接口, 如DelayBlockingQueue, PriorityBlockingQueue
• SynchronousQueue的put必須等待take
• 常用的Excutor有CachedThreadPool, ScheduledThreadPool, FixedThreadPool等
• Semaphore作為信號量, 可以設置次數, 多次acquire, 並通過release來釋放信號, 區別於ReentrantLock
• Exchanger可以作為一個類似管道的東西, 同時傳遞生產到消費
• 一般使用synchronized, 可讀性強, 調優用Lock, 簡單情況用Atomic, 有性能指標可以替換
• CopyOnWriteArrayList內部使用整個數組的副本進行操作, 最終原子替換, 性能高一些, ConcurrentHashMap與ConcurrentLinkededQueue類似, 只不過是部分複製再操作. 這兩者讀取過程都有樂觀鎖處理, 所以性能要比synchronized List/Map好, 尤其是在很少寫入的情況
• AtomicXXX有一些樂觀加鎖的函數, 如compareAndSet, 當提供的oldValue發生變化時, set失敗
• 讀寫鎖(ReentrantReadWriteLock)保證了讀取數據的一致性, 當寫鎖被持有的時候, 讀鎖將不能獲取, 其他時候可多次獲取讀鎖
• 更多的時候多線程的問題要通過Task+消息隊列, 但這個依賴於平台或者額外複雜的設計