Day1 Java基础

Jing1042025/6/16大约 10 分钟

Day1 Java基础

老师默认我们了解Java的相关知识，今天学习的主要内容是JavaSE的复习。

01 Java基础简介

Java语言特点

强类型语言？？？
（程序跑起来之后里面每一个类型都是确定的）
静态类型检查：在程序编译阶段就会进行类型的检查，确保每个变量和函数的使用符合其声明的类型，不匹配时会立即提示错误。
提供类型安全：由于有静态检查机制，能防止类型错误在运行时出现，增强了程序的安全性和可靠性。
安全性？？？
沙箱机制：指的是一种安全隔离技术，将程序限制在一个受控的执行环境中运行，防止其对系统其他部分产生影响。即使程序中存在恶意代码，也只能在沙箱中活动，不能访问关键系统资源。
运行时安全检查：指程序在执行过程中进行的安全检查，比如内存访问是否越界、是否使用了未初始化的变量、是否有权限进行某些操作等。这有助于在程序运行时及时发现并阻止潜在的安全问题。

Java应用领域

市场上最主要的还是前后端分离的Web，其次就是移动端（个人理解，本质也是前后端分离），Java都作为后端服务。
实时处理 vs 离线处理
大数据处理中，实时处理和离线处理是两种主要的数据处理方式，它们的区别体现在处理时效性、技术架构、应用场景等方面。
实时处理是将流数据做一个切割，立即对其进行处理然后放回数据传输；离线处理类似一个延迟的汇总任务，是一个批处理。

项目	实时处理（Real-time Processing）	离线处理（Batch / Offline Processing）
处理时间	几毫秒到几秒内	通常以分钟、小时甚至天为单位
数据来源	流式数据（如日志流、传感器数据）	批量数据（如数据库、文件系统中的历史数据）
典型工具	Apache Flink、Apache Storm、Kafka Streams	Apache Hadoop、Apache Spark（批处理模式）
数据粒度	单条或小批量处理	大批量数据处理
延迟（Latency）	极低（低延迟）	高延迟（可容忍）
应用场景	实时监控、欺诈检测、在线推荐	数据仓库分析、报表生成、训练机器学习模型
系统复杂度	更复杂（需要流处理架构）	相对简单，容错性好
计算模型	流计算（Streaming）	批处理（Batch）

Java基础语法

数据类型与变量

实际应用场景中，某些情况，浮点型数据传输是比较浪费的。如果对数据比较敏感，可以自己定义协议来规定数据传输类型（用整型？如何实现？）。

递归调用

快速排序，树的节点遍历，二分，斐波那契数列......
练习斐波那契数列：第一项和第二项均为一，从第三项开始，每一项都是前两项的和。

异常（Exception&Error）

Error（错误）：表示运行时环境的错误。错误是程序无法处理的严重问题，如系统崩溃、虚拟机错误、动态链接失败等。通常，程序不应该尝试捕获这类错误。例如，OutOfMemoryError、StackOverflowError等。理论上能够捕获到，但是一般不会捕获，因为实际项目中遇到Error就直接重启服务了
Exception（异常）：表示程序本身可以处理的异常条件。异常分为两大类：
- 非运行时异常：这类异常在编译时期就必须被捕获或者声明抛出。它们通常是外部错误，如文件不存在（FileNotFoundException）、类未找到（ClassNotFoundException）等。非运行时异常强制程序员处理这些可能出现的问题，增强了程序的健壮性。
- 运行时异常：这类异常包括运行时异常（RuntimeException）和错误（Error）。运行时异常由程序错误导致，如空指针访问（NullPointerException）、数组越界（ArrayIndexOutOfBoundsException）等。运行时异常是不需要在编译时强制捕获或声明的。
```
public class Main {
public static void main(String[] args) {
    try{
    int result = 10/0;

    }catch(RuntimeException e){
        System.out.println(e);

    }

}
```

}
```

类与对象

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封装与抽象

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属性设置为private，通过setter和getter来访问和修改（Lombok通过@Data注解可以快速实现）；方法可以用public，因为方法是我们自己控制的

JVM是Java虚拟机，是Java程序运行的环境。它负责将Java字节码（由Java编译器生成）解释或编译成机器码，并执行程序。JVM提供了内存管理、垃圾回收、安全性等功能，使得Java程序具备跨平台性。
JDK是Java开发工具包，是开发Java程序所需的工具集合。它包含了JVM、编译器（javac）、调试器（jdb）等开发工具，以及一系列的类库（如Java标准库和开发工具库）。JDK提供了开发、编译、调试和运行Java程序所需的全部工具和环境。
JRE是Java运行时环境，是Java程序运行所需的最小环境。它包含了JVM和一组Java类库，用于支持Java程序的执行。JRE不包含开发工具，只提供Java程序运行所需的运行环境。

类加载器

启动类加载器（Bootstrap Class Loader）：这是最顶层的类加载器，负责加载Java的核心库（如位于jre/lib/rt.jar中的类），它是用C++编写的，是JVM的一部分。启动类加载器无法被Java程序直接引用。
扩展类加载器（Extension Class Loader）：它是Java语言实现的，继承自ClassLoader类，负责加载Java扩展目录（jre/lib/ext或由系统变量Java.ext.dirs指定的目录）下的jar包和类库。扩展类加载器由启动类加载器加载，并且父加载器就是启动类加载器。
系统类加载器（System Class Loader）/ 应用程序类加载器（Application Class Loader）：这也是Java语言实现的，负责加载用户类路径（ClassPath）上的指定类库，是我们平时编写Java程序时默认使用的类加载器。系统类加载器的父加载器是扩展类加载器。它可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader()方法获取到。
自定义类加载器（Custom Class Loader）：开发者可以根据需求定制类的加载方式，比如从网络加载class文件、数据库、甚至是加密的文件中加载类等。自定义类加载器可以用来扩展Java应用程序的灵活性和安全性，是Java动态性的一个重要体现。

类加载过程

加载：通过类的全限定名（包名 + 类名），获取到该类的.class文件的二进制字节流，将二进制字节流所代表的静态存储结构，转化为方法区运行时的数据结构，在内存中生成一个代表该类的Java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口
连接：验证、准备、解析 3 个阶段统称为连接。
验证：确保class文件中的字节流包含的信息，符合当前虚拟机的要求，保证这个被加载的class类的正确性，不会危害到虚拟机的安全。验证阶段大致会完成以下四个阶段的检验动作：文件格式校验、元数据验证、字节码验证、符号引用验证
准备：为类中的静态字段分配内存，并设置默认的初始值，比如int类型初始值是0。被final修饰的static字段不会设置，因为final在编译的时候就分配了
解析：解析阶段是虚拟机将常量池的「符号引用」直接替换为「直接引用」的过程。符号引用是以一组符号来描述所引用的目标，符号可以是任何形式的字面量，只要使用的时候可以无歧义地定位到目标即可。直接引用可以是直接指向目标的指针、相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄，直接引用是和虚拟机实现的内存布局相关的。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经存在在内存中了。
初始化：初始化是整个类加载过程的最后一个阶段，初始化阶段简单来说就是执行类的构造器方法（() ），要注意的是这里的构造器方法()并不是开发者写的，而是编译器自动生成的。
使用：使用类或者创建对象
卸载：如果有下面的情况，类就会被卸载：1. 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例。2. 加载该类的ClassLoader已经被回收。 3. 类对应的Java.lang.Class对象没有任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。