java基础知识（一）

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让人疑惑的Java代码（一）

程序员，专栏：Java那些事儿唯一作者，咨询前请先点详细资料

我们先看一段代码，很简单对不对

执行一下：

和大多数人心里想的不一样吧，好多人还在纠结，到底是全是true还是全是false呀。

然而一个是true，一个是false，这是为什么呢？

有的人根本不去思考，直接打开百度搜索去查找答案（一个个都是百度首席软件工程师）

根据Java编译机制，.java文件在编译以后会生成.class文件给JVM加载执行，于是找到.class文件，反编译看了一下，发现编译器在编译我们的代码时，很调皮（聪明的）的在我们声明的变量加上了valueOf方法，代码变成了如下：

看一下valueOf方法的实现

我们发现，Integer的作者在写这个类时，为了避免重复创建对象，对Integer值做了缓存，如果这个值在缓存范围内，直接返回缓存好的对象，否则new一个新的对象返回，那究竟这个缓存到底缓存了哪些内容呢？看一下IntegerCache这个类：

这是一个内部静态类，该类只能在Integer这个类的内部访问，这个类在初始化的时候，会去加载JVM的配置，如果有值，就用配置的值初始化缓存数组，否则就缓存-128到127之间的值。

再来看看我们之前的代码：

结论：我们在比较两个Integer对象的值时，无论是怎么声明的，都一定要使用equals去比较，不能用==，在Java中没有重载操作符这一说，特别是从其它语言转到Java的童鞋们要注意。equals我在其它文章里已经做了详细解说，传送门：说说Java里的equals（上） - 知乎专栏

思考以下代码的执行结果：

Java字符串那些事儿（二）

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我们再来看一段代码：

运行一下：

没错，一个true，一个是false，（答错的小朋友去面壁去），大家可能在想编译器肯定又调皮了，编译的时候是不是又偷偷加了些什么，迫不及待的打开class文件看一下：

除了删掉了空行以外和我的java源文件一致呀，这回可冤枉编译器了，那为什么会导致不同的结果呢？我们都知道，Java代码是运行在JVM里的，那是不是JVM在执行这段代码时给我们做了什么？
在JVM中，当代码执行到String s1 = "100" 时，会先看常量池里有没有字符串刚好是“100”这个对象，如果没有，在常量池里创建初始化该对象，并把引用指向它，如下图，绿色部分为常量池，存在于堆内存中。

当执行到String s2 = "100" 时，发现常量池已经有了100这个值，于是不再在常量池中创建这个对象，而是把引用直接指向了该对象，如下图：

这时候我们打印System.out.println(s1 == s2)时，由于==是判断两个对象是否指向同一个引用，所以这儿打印出来的就应该是true。

继续执行到Strings3 = new String("100") 这时候我们加了一个new关键字，这个关键字呢就是告诉JVM，你直接在堆内存里给我开辟一块新的内存，如下图所示：

继续执行String s4 = new String("100")

这时候再打印System.out.println(s3 == s4) 那一定便是false了，因为s3和s4不是指向对一个引用（对象）。

注：图中只是画出了main方法栈和相关对象在内存中的大致模拟，实际中JVM中内存管理比较复杂，大家有条件的话可以去找《Java虚拟机规范》这本书去深入研究。

结论：我们在比较两个String对象内容时，无论是怎么声明的，都一定要使用equals去比较，不能用==，在Java中没有重载操作符这一说，特别是从其它语言转到Java的童鞋们要注意。equals我在其它文章里已经做了详细解说，传送门：说说Java里的equals（上） - 知乎专栏

说说Java里的equals（上）

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在Java字符串那些事儿一文发表后，朋友给我留言说：比较字符串用equals不就完了呗，干嘛要用"=="，吃饱了撑的，能不能来点实际的。其实在文章里我是想表明，Java字符串两种声明方式在堆内存中不同的体现，我们在写代码过程中，为了避免重复的创建对象，尽量使用String s1 ="123" 而不是String s1 = new String("123")，因为JVM对前者给做了优化。

那么，我们今天来说说equels，话不多说，上代码：

执行一下，结果如下：

面试题中老问"=="与和equals有什么区别，甚至连百度搜索equals也会自动关联出equals和"=="的区别这一类的问题来。

笔者一直认为，这两者之间没有必然的联系，在引用类型中，"=="是比较两个引用是否指向堆内存里的同一个地址（同一个对象），而equals是一个普通的方法，该方法返回的结果依赖于自身的实现。我们先看一下Person这个类，并没有equals方法呀，那为什么不报错呢？在Java中，如果一个类没有继承其它类，那么它默认继承Object这个类，打开Object这个类看一下，发现如下代码，Person这个类的equals方法就继承自这里

很简单，就一句代码，判断两个引用是否指向同一个对象，两个Person对象在堆内存中的表现如下图所示：

所以代码person1.equals(person2)等同于person1 == person2，当然打印出来的结果是false。我们再来看看Integer这个类， equals的实现如下：

当代码执行到System.out.println(itr.equals(lon))时，会判断传入的lon这个对象是否是Integer类型，这里的lon是Long类型，所以打印出来的结果当然是false了。

最后是我们String的实现

当代码执行到：System.out.println(s3.equals(s4))，由于字符串底层char数组里存的都是{'1','0','0'}当然打印出来是true了。

Java中的数组

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在说说Java里有equals(上) 这篇文章里，文末我们提到了String底层是char数组来实现的，好多人当年上学时被二维数组，三维数组吓哭了吧。我们今天来讲讲数组，数组非常的重要，很多常用类，比如String等底层都是用数组来实现的，后续我们会一一讲到，多少人很久没用数组了？是否都在用ArrayList呀？这儿先卖个关子，ArrayList底层也是数组实现的。

所谓数组，是相同数据类型的元素按一定顺序排列的集合。现在我们来看一看数组在内存中的样子，话不多说，上代码：

这是一段教科书级别的代码，让我想起了中学时候学过的文章，孔乙己问：茴香豆的茴字有几种写法？先编译一下，我们打开编译好的class文件，反编译一下看看：

三种数组的声明方式编译后，最后创建的方式都是一样的，都给我们加了new关键字，顺手还把charArr3的声明与赋值一体化了，编译器你管得也太多了吧。评论区里有人说反编译后和我反编译后的代码不一样，本专栏所有文章是基于JDK1.8讲解的，反编译工具是idea自带的反编译工具，不一样的原因可能是各位的JDK版本或反编译工具和我不一致。用IDE的代码联想功能看一下：

恩，没错，Object类有的方法它都有，它还多了一个length属性（注意不是方法）。个人认为，在Java层面，我们完全可以把数组当成对象来看待，下图我们模拟一下数组在堆内存中的大致的样子，每一个数组都是按顺序排列在堆内存中，正因为如此，我们可以通过数组+[下标]的方式来直接访问数组里的元素。

我们再来看看二维数组：

这里还是用了三种方式去声明，还是反编译class文件看一下，虽然有点差别，但还是大同小异，都给我们加了new关键字（这次没有把我们的z数组和赋值一体化）。

老规矩，我们画一画。

嘿嘿，不就是数组里面套数组嘛，不要被二维这两个字给吓到了，哪有什么二维数组，其实就是二级数组而已。上图中只画出了数组x，有兴趣的朋友可以自行画一下y和z。

思考以下代码的执行结果：

String是一个很普通的类

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上一篇我们讲了Java中的数组，其实是为本章的内容做准备的，String这个类是我们在写Java代码中用得最多的一个类，没有之一，今天我们就讲讲它，我们打开String这个类的源码：

声明了一个char[]数组，变量名value，声明了一个int类型的变量hash(hash的作用我们后续会讲)，话不多说，上代码：

我们点开构造函数看一下：

多年以前，我看到这段代码时我是懵逼的，没错，我现正在准备构造一个String的对象，那original这个对象又是从何而来？是什么时候构造的呢？

在Java中，当值被双引号引起来(如本示例中的"abc")，JVM会去先检查看一看常量池里有没有abc这个对象，如果没有，把abc初始化为对象放入常量池，如果有，直接返回常量池内容。下图是预先处理String str = new String("abc")的参数"abc"

接下来处理new关键字，在堆内存中开辟空间，由于hash这个字段是int类型的，成员变量初始化默认值为0。

处理构造函数逻辑，hash是值类型，直接赋值，数组为引用类型，直接指向地址。

继续上图

最后执行String str2 = new String("abc")，结果如下图：

利用IDE的debug功能看一下，char数组里已经有了'a','b','c'这些值。

下面我们来看一下String这个类下面这些常用的API是如何实现的：

很简单对吧，可怕的不是源码难读，而是不想，害怕去读源码的心。如果文章得到了你的认可，请为我的文章点赞，你的赞同是我继续下去的动力。

注：文中的图，只是画对象在JVM中大致的样子，以方便大家理解。如果大家想更深层次的研究JVM,推荐大家看深入理解java虚拟机一书，或关注

大神的讲解。

评论区疑问解答：

看如下源码：如果是同一个对象，直接返回true了，就不往下执行了。

Java基本数据类型和引用类型

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这两天事有点多，不常上知乎，大家有问题可以关注我的公众号：saysayJava，学习中有任何问题或疑惑可以在公众号里直接询问，我都会回复和解答，知乎私信太多，可能不常回复，请谅解，本专栏的所有的示例代码整理完成后也会放到公众号提供下载。

前面的文章有时候会留一些思考题，主要是想让大家多想想文章的内容，所以没留答案，评论区回复也是五花八门。写这篇文章是想再帮大家巩固一下之前的内容，子曾经说过：“温故而知新，可以上王者”。Java中一共有四类八种基本数据类型，看下表：

除掉这四类八种基本类型，其它的都是对象，也就是引用类型，包括数组。

来看一段示例代码：

一个Person类，提供了一个构造方法，一些get/set方法：

下面是测试的main方法：

先看第一句代码：

方法体里声明的基本数据类型在栈内存里，我们画一下

继续执行以下代码

对于基本数据类型来说，赋值（=号）就相当于拷贝了一份值，把int1的值100，拷贝给int2，继续画图

int1=500，直接修改int1的值为500，表现如下图

分别打印int1，int2的值，相信没有人会答错，分别是500，100。

再来看数组的初始化

先初始化arr1，当执行到new这个关键字，会在堆内存分配内存空间，并把该内存空间的地址赋值给arr1。

继续执行以下代码

这儿arr2初始化时并没有new关键字，并不会在堆内存里新开辟一块空间，而是把arr1里存的堆内存地址直接赋值给了arr2，对于引用类型来说，赋值（=号）就相当于拷贝了一份内存地址，也就是说arr1，arr2现在指向了同一块堆内存，表现形势如下图

这时候执行如下代码

虽然只是修改arr1数组下标位置为3的值

但由于数组arr1和数组arr2指向同一块堆内存，打印arr1[3]和arr2[3]的值，都是8。你答对了吗？

再来看对象的初始化

当看到这个new，这货肯定在堆内存里开辟了一块内存空间，Person里有一个叫name的String对象，String这个对象有点特殊，虽然没有new这个关键字，但还是在堆内存中开辟了一块空间，在String是一个很普通的类一文中已经讲解过了，这里就不再细讲了，String底层是数组实现的，数组也是引用类型，age为基本数据类型，表现如下图

上图中大框里的内容就是整个Person对象在堆内存中的体现，继续执行以下代码

没有new关键字，per2不会在堆内存中新开辟空间，和数组一样，也是把per1的内存地址直接赋值给了per2

当我们修改per1的属性的时候

如下图两个红框里的内容，给对象（数组也是对象）赋值其实就是相当于引用重新指向一块堆内存，基本数据类型是直接修改值，表现如下图

所以，不管打印per1还是per2的name、age，打印出来的结果都是“李四”、35，这个你也答对了吗？最后，我们来验证一下，结果是不是和文中说的一致。

结果完全一致，回过头来看看Java里的“==”比较符，结果就不难理解了，代码如下

结果分别是false，true，true，当==两边是基本数据类型时，==于比较的是两边的两个值是否相等，当==两边是引用类型时比较的是两个内存地址，也可以看成是看这两个引用是否指向堆内存里的同一块地址，如下图

新手在学习Java时，在引用类型上可能经常容易犯错误，如本文中所讲的arr1，arr2，很多人在写代码的时候是想拷贝一份值来用，却不知道在修改arr1的时候，arr2的值也变了。

本篇内容就讲解到这儿，画图不易，希望大家以后多想想变量在内存中的样子，学习起来可以事半功倍。四类八种基本数据类型，本文只列举了int类型，其它的7中基本类型和int的表现形式一致，这里就不一一举例了。

最后，说一下前面的文章留的文末思考，首先是让人疑惑的Java代码一文中的文末思考

很简单是false

两个对象都是新new出来的，开辟了两块内存空间，i7和i8的引用不是指向堆内存里的同一块地址，因此打印出来是false。

至于Java中的数组一文中的文末思考

相信认真看过本文的朋友都知道打印出来是多少了，还不清楚的，建议重新阅读本文，直到弄明白为止。

注：char数组的打印有点特殊，int数组打印是打印出来一个地址，而char数组是打印数组里的内容。

最后鸣谢评论区的

，本文刚发布时文中的内存地址产生是连续的，经他指出后，我也觉得可能会新手带来歧义，现已经修改完毕，请放心阅读。

Java自动装箱/拆箱

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在让人疑惑的Java代码 - 知乎专栏一文中我们说到编译器自动为我们加上valueOf这个方法吗？忘了没关系，我们来回顾一下，源代码如下：

编译一下，拿到class文件，我们反编译一下，变成了如下代码：

这个加上valueOf方法的过程，就是Java中经常说的装箱过程。

Java中一共有四类八种基本数据类型，除掉这几种类型，其它的都是对象，也就是引用类型。在JDK1.5中，给这四类八种基本类型加入了包装类，对应如下：

基本类型包装类型

第一类：整型
byte Byte
short Short
int Integer
long Long

第二类：浮点型
float Float
double Double

第三类：逻辑型
boolean Boolean

第四类：字符型
char Character

再看如下代码：

编译后的class文件：

可以看出来，当我们变量声明为对象类型而赋值为基本数据类型时，Java编译器会对我们的基本数据类型进行装箱，而我们的变量声明为基本类型赋值为对象类型时，编译器又会对我们的对象类型进行拆箱处理。似乎大家都商量好了，用valueOf作为装箱方法，拆箱方法就各自表述吧，一般都是基本数据类型加上Value做为拆箱方法，如intValue，longValue，booleanValue，其它包装类型也大同小异，我就不一一测试了，大家自己动手试试吧。

将int的变量转换成Integer对象，这个过程叫做装箱，
反之将Integer对象转换成int类型值，这个过程叫做拆箱。
以上这些装箱拆箱的方法是在编译成class文件时自动加上的，不需要程序员手工介入，因此又叫自动装箱/拆箱。

看到这里，有些朋友会说，呀，好麻烦呀，已经有了基本类型，为什么还要用包装类？

有人说，是为了让Java成为纯面向对象的语言，笑。

我认为，有以下几点：

1、对象是对现实世界的模拟（一切事物皆对象，通过面向对象的方式，将现实世界的事物抽象成对象），在现实中，假设我们去一个系统（数据库）里查询学生李四的年龄，如下图：

这时候，录入员还没给李四录入年龄这一项，如果我们用int来声明年龄，大家都知道int是要初始化的，默认情况下为0，0是什么意思，没出生吗？（当然也可以用-1来表示未录入，但总感觉有点怪怪的），如果用Integer来表示，就没这个问题了，为null，就是未录入。

2、为泛型提供了支持。

3、提供了丰富的属性和API

注意，比较两个值是否相等请用equals方法，我在让人疑惑的Java代码 - 知乎专栏一文中已经说得很清楚了，这里就不深入了。

4、暂时还没想起来，想起来再补充。

下面我们分析一下不同的声明方式在内存中的展现，代码如下：

表现如下图：

如果喜欢本系列文章，请为我点赞或顺手分享，您的支持是我继续下去的动力，您也可以在评论区留言想了解的内容，有机会本专栏会做讲解，最后别忘了关注一下我。

面向对象

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面试的时候，面试官问，你是怎么理解面向对象的编程？我想很多人会照着面试题来背吧，面向对象呀，不就是继承，封装，多态吗？注意，面试官问到这里，是想听听你对面向对象的理解，而不是让你来背概念。

面向对象，是对现实世界的模拟，下图我们简单模拟了一个动物世界。

面向对象的三个基本特征之一继承，这里Primat继承了Animal，Person继承了Primat，继承很简单，就不多说了，看以下代码实现，代码中的注释比较重要，请重点看。

在代码中，不管是动物，鸟类，人类，猴子，我们都可以抽象成类，类是对象的模板，通过new关键字，可以创建一个个对象。仔细看蓝色框里的内容，animal1和animal2，虽然都是同一个形态（Animal），由于指向的是子类对象，当调用同一个eat()方法，运行时会智能匹配到子类的实现，最后得到的结果也不一样，这种形为，我们称之为多态。

多态要满足三个条件。

一、要有继承；（Person继承了Animal，Monkey也继承了Animal）
二、要有重写；（都重写了父类的eat方法）
三、父类引用指向子类对象。（红框内容）

再看下图，利用IDE的代码联想功能看一下，person4这个对象能访问到name、sex属性，eat()、printAge()方法，但无法访问age属性，isLady()方法。是因为我们在该属性和方法前面加了private关键字。隐藏了不想对客户端暴露的age属性和isLady()方法（这里的客户端是main方法），但是我们对客户端提供了一个printAge方法来打印年龄，但在打印年龄前，我们对年龄做了一系列处理（不打印女士年龄）。

对于这种隐藏对象属性和实现细节，仅对外公开指定方法来控制程序中属性的访问和修改，我们称之为封装。（这儿我们没有对age提供set方法，压根没法修改，提供了一个printAge()方法供外部访问）。

在工作中，我们可能会有这么一个需求，当Person对象的名字一致，年龄一致，性别一致，就当成同一人处理。如果之前看过我说说Java里的equals（上） - 知乎专栏一文的人，大家应该不会用==或equals直接去做比较，以下是结果。

当用==和equals失败后，开发者可能会写下以下代码去做判断

写到年龄逻辑的时候发现，由于age属性是私有的，又没有提供getAge( )方法，获取不到age属性，可能会在Person这个类里提供一个getAge( )方法或把age的private关键字去掉，这样虽然也能完成逻辑，但会导致后续使用该类的人再也不调printAge去打印age了，而是直接访问age属性或getAge( )方法去打印，女士的age也就暴露了出去。很显然，这种做法打破了我们之前对age的封装，不建议这么做。

age是私有的，那我们把这段代码挪到Person对象里不就行了？好主意，比较两个对象是否相等，不应该由客户端来决定，而是由对象本身来决定。这也是面向对象的技巧之一。

有了以上思路，我们在Person里扩展了一个方法，

一切似乎很完美，结果也和我们期望的一样，问题似乎解决了。

我们知道Set里的元素无放入顺序,元素不可重复，请思考以下代码的执行结果：

希望看完本章后，读者对面向对象有了自己的一些看法和思考，而不是面试题中一味出现的六个字，多态，继承，封装。甚至你可以对面试官莞尔一笑，啊，我还没对象，有大把的时间投入到工作中来。

评论区里，有人说Animal，Primat应该声明为抽象类而不是接口，其实两种方式都是可以的。如果Animal暂时不确定有属性或有具体的形为，建议先声明成接口，因为一个类可以实现多个接口，但只能继承一个类，声明为接口更灵活一些，也使实现类具有更好的扩展性。

说说Java里的equals（中）

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在面向对象 - 知乎专栏一文中，我们后续留了一个话题，引入了Set，我们知道Set里面的元素是不可以重复的，话不多说，上代码：

精简了上一章中的Person类，保留了isSame()方法;

想必大家看到类似的代码开始怀疑笔者是不是又挖坑让大伙跳了吧，来看一下结果。

没错，有坑，同样是对象，都是放到了set中，一个打印size()是1，另一个打印size()是2。在面向对象 - 知乎专栏一文中，我们在Person这个类，虽然写了一个isSame()方法来判断业务上是否相等，看上去是解决了当时的问题，然而不知不觉的为自己挖了坑。假设我们现在正在给用户批量发工资，张三出现了两次，虽然我们用Set去了重，但还是会给张三发两次工资。

在Java程序中，有很多的“公约”，我们称之为编程规范，遵守这些规范实现你的代码，会让你避开很多坑。要判断两个对象的内容是否相等，不要自己写方法（isSame()）去判断，而是应该重写父类的 equals方法（这里的父类是Object），在说说Java里的equals（上） - 知乎专栏一文中，我们说过String重写了equals()方法，所以这儿打印size结果是1，而Person没有重写，因此Set没法判断这两个"张三"是否是同一个人，打印size结果是2。

我们再看以下代码：

结果当然是全是false（这个应该没人能答错了吧），看结果

下面我们像String一样，重写一下Person的equals方法。

看起来没问题，别忘了，如果是重写方法，我们在方法上要加上@Override注解，加上该注解，编译器会帮你检查是否真的覆盖了父类的方法。编译一下，居然报错了。

原来我们跟本就不是重写（覆盖）了父类的equals方法，而是自己又写了一个参数为Person的equals方法，根本不是重写，只是重载了父类的方法而已。

重载：就是在同一个类中，方法的名字相同，但参数个数、参数的类型不同。

重写：它是指子类和父类的关系，子类重写了父类的方法，但方法名、参数类型、参数个数必须相同

下面我们正确的覆盖一下。

我们写一段测代码测试一下，这里我们引入了List。

运行一下，perList里面我们只添加person1,并没有添加person2，但执行perList.contains(person2)打印的结果居然是true（List里面包含了person2），只因为重写了equals()方法，注意：pSet.contains(person2))依旧是false。