# Java基础

## 目录
- [面向对象编程](#面向对象编程)
- [集合框架](#集合框架)
- [异常处理](#异常处理)
- [泛型](#泛型)
- [反射](#反射)
- [注解](#注解)
- [多线程基础](#多线程基础)
- [IO流](#io流)
- [JVM基础](#jvm基础)
- [面试常见问题](#面试常见问题)

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## 面向对象编程

### 三大特性

#### 1. 封装

```java
// 封装：隐藏内部实现，提供公共接口
public class User {
    private String name;  // 私有属性
    private int age;
    
    // 公共方法访问私有属性
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
```

#### 2. 继承

```java
// 继承：子类继承父类的属性和方法
public class Animal {
    protected String name;
    
    public void eat() {
        System.out.println("Animal is eating");
    }
}

public class Dog extends Animal {
    public void bark() {
        System.out.println("Dog is barking");
    }
    
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("Dog is eating");
    }
}
```

#### 3. 多态

```java
// 多态：同一接口，不同实现
Animal animal1 = new Dog();
Animal animal2 = new Cat();
animal1.eat(); // 调用 Dog 的 eat 方法
animal2.eat(); // 调用 Cat 的 eat 方法
```

### 抽象类和接口

```java
// 抽象类：可以有抽象方法和具体方法
public abstract class Animal {
    public abstract void makeSound();
    
    public void sleep() {
        System.out.println("Animal is sleeping");
    }
}

// 接口：只有抽象方法（Java 8+ 可以有默认方法）
public interface Flyable {
    void fly();
    
    default void land() {
        System.out.println("Landing");
    }
}
```

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## 集合框架

### List

```java
// ArrayList：动态数组
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.get(0); // "A"

// LinkedList：双向链表
List<String> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("A");
linkedList.addFirst("B");
```

### Set

```java
// HashSet：无序，不重复
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("A");
set.add("B");
set.add("A"); // 重复，不会添加

// TreeSet：有序，不重复
Set<String> treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add("C");
treeSet.add("A");
treeSet.add("B");
// 输出：A, B, C
```

### Map

```java
// HashMap：键值对，无序
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("A", 1);
map.put("B", 2);
map.get("A"); // 1

// TreeMap：键值对，有序
Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put("C", 3);
treeMap.put("A", 1);
treeMap.put("B", 2);
// 按键排序：A, B, C
```

### 集合遍历

```java
// for-each 循环
for (String item : list) {
    System.out.println(item);
}

// Iterator
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String item = iterator.next();
    System.out.println(item);
}

// Stream API（Java 8+）
list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("A"))
    .forEach(System.out::println);
```

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## 异常处理

### 异常类型

```java
// Throwable
// ├── Error（错误，不可恢复）
// └── Exception（异常，可恢复）
//     ├── RuntimeException（运行时异常）
//     └── CheckedException（检查异常）

// RuntimeException：不需要捕获
int[] arr = new int[5];
int value = arr[10]; // ArrayIndexOutOfBoundsException

// CheckedException：必须捕获或声明
try {
    FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
}
```

### 异常处理

```java
// try-catch-finally
try {
    // 可能抛出异常的代码
    int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
    // 处理异常
    System.out.println("除零错误");
} catch (Exception e) {
    // 处理其他异常
    e.printStackTrace();
} finally {
    // 无论是否异常都会执行
    System.out.println("清理资源");
}

// try-with-resources（Java 7+）
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt")) {
    // 使用资源
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
} // 自动关闭资源
```

### 自定义异常

```java
// 自定义异常
public class CustomException extends Exception {
    public CustomException(String message) {
        super(message);
    }
}

// 使用
public void method() throws CustomException {
    throw new CustomException("自定义异常");
}
```

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## 泛型

### 泛型类

```java
// 泛型类
public class Box<T> {
    private T item;
    
    public void setItem(T item) {
        this.item = item;
    }
    
    public T getItem() {
        return item;
    }
}

// 使用
Box<String> stringBox = new Box<>();
stringBox.setItem("Hello");
String value = stringBox.getItem();
```

### 泛型方法

```java
// 泛型方法
public <T> T getValue(T value) {
    return value;
}

// 使用
String str = getValue("Hello");
Integer num = getValue(123);
```

### 通配符

```java
// 上界通配符：? extends T
List<? extends Number> list1; // 可以是 Number 及其子类

// 下界通配符：? super T
List<? super Integer> list2; // 可以是 Integer 及其父类

// 无界通配符：?
List<?> list3; // 可以是任何类型
```

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## 反射

### 获取 Class 对象

```java
// 方式1：通过类名
Class<?> clazz = String.class;

// 方式2：通过对象
String str = "Hello";
Class<?> clazz2 = str.getClass();

// 方式3：通过类名字符串
Class<?> clazz3 = Class.forName("java.lang.String");
```

### 反射操作

```java
// 创建对象
Class<?> clazz = User.class;
User user = (User) clazz.newInstance();

// 获取字段
Field field = clazz.getDeclaredField("name");
field.setAccessible(true);
field.set(user, "John");

// 获取方法
Method method = clazz.getMethod("getName");
String name = (String) method.invoke(user);

// 获取构造函数
Constructor<?> constructor = clazz.getConstructor(String.class);
User user2 = (User) constructor.newInstance("John");
```

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## 注解

### 内置注解

```java
// @Override：重写方法
@Override
public void method() { }

// @Deprecated：已废弃
@Deprecated
public void oldMethod() { }

// @SuppressWarnings：抑制警告
@SuppressWarnings("unchecked")
public void method() { }
```

### 自定义注解

```java
// 定义注解
@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MyAnnotation {
    String value() default "";
    int count() default 0;
}

// 使用注解
@MyAnnotation(value = "test", count = 5)
public void method() { }

// 读取注解
Method method = MyClass.class.getMethod("method");
MyAnnotation annotation = method.getAnnotation(MyAnnotation.class);
String value = annotation.value();
```

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## 多线程基础

### 创建线程

```java
// 方式1：继承 Thread
public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread running");
    }
}
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();

// 方式2：实现 Runnable
public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread running");
    }
}
Thread thread2 = new Thread(new MyRunnable());
thread2.start();

// 方式3：Lambda 表达式
Thread thread3 = new Thread(() -> {
    System.out.println("Thread running");
});
thread3.start();
```

### 线程同步

```java
// synchronized 关键字
public class Counter {
    private int count = 0;
    
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

// Lock
private Lock lock = new ReentrantLock();

public void method() {
    lock.lock();
    try {
        // 临界区代码
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
```

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## IO流

### 字节流

```java
// FileInputStream / FileOutputStream
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt");
     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt")) {
    int data;
    while ((data = fis.read()) != -1) {
        fos.write(data);
    }
}
```

### 字符流

```java
// FileReader / FileWriter
try (FileReader fr = new FileReader("input.txt");
     FileWriter fw = new FileWriter("output.txt")) {
    int data;
    while ((data = fr.read()) != -1) {
        fw.write(data);
    }
}
```

### 缓冲流

```java
// BufferedInputStream / BufferedOutputStream
try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(
        new FileInputStream("input.txt"));
     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(
        new FileOutputStream("output.txt"))) {
    int data;
    while ((data = bis.read()) != -1) {
        bos.write(data);
    }
}
```

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## JVM基础

### 内存区域

```java
// JVM 内存区域
// 1. 程序计数器：当前执行指令的地址
// 2. 虚拟机栈：方法执行时的栈帧
// 3. 本地方法栈：Native 方法执行
// 4. 堆：对象实例
// 5. 方法区：类信息、常量、静态变量
```

### 垃圾回收

```java
// GC 算法
// 1. 标记-清除
// 2. 标记-复制
// 3. 标记-整理
// 4. 分代收集

// GC 类型
// - Minor GC：新生代回收
// - Major GC：老年代回收
// - Full GC：整个堆回收
```

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## 面试常见问题

### Q1: Java 三大特性？

**答案：**
1. **封装**：隐藏内部实现，提供公共接口
2. **继承**：子类继承父类的属性和方法
3. **多态**：同一接口，不同实现

### Q2: ArrayList 和 LinkedList 的区别？

**答案：**
- **ArrayList**：基于数组，随机访问快，插入删除慢
- **LinkedList**：基于链表，随机访问慢，插入删除快

### Q3: HashMap 的实现原理？

**答案：**
- 基于数组和链表（Java 8+ 使用红黑树）
- 通过 hashCode 计算数组索引
- 解决冲突使用链表或红黑树

### Q4: 异常处理的机制？

**答案：**
- **try-catch-finally**：捕获和处理异常
- **throws**：声明可能抛出的异常
- **throw**：抛出异常

### Q5: 泛型的作用？

**答案：**
1. 类型安全：编译时检查类型
2. 消除强制转换
3. 提高代码可读性

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*最后更新：2024年*