Java - 基本概念与常识

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• JavaGuide (opens new window)
• java是解释执行吗 (opens new window)
• 浅谈JDK、JRE、JVM区别与联系 (opens new window)
• 什么是字节码？采用字节码的最大好处是什么？ (opens new window)

一、 Java语言的特点

1. 简单性：丢弃了C++中少用、难懂的特性，例如操作符重载、多继承、指针、内存管理等，不用手动管理对象的生命周期。
2. 面向对象：封装，继承，多态
3. 平台无关性：一次编译到处运行
4. 解释执行：编译成字节码文件，java解释器对字节码进行解释执行
5. 多线程
6. 分布式（强大、易于使用的联网能力）
7. 高性能（相对其他高级语言，JIT (opens new window)的发展）
8. 健壮性（强类型机制、异常处理、垃圾回收机制）
9. 安全性（安全机制以防止恶意代码的攻击）

1.1 编译与解释并存

由 Java 编写的程序需要先经过 编译 步骤，生成字节码（.class 文件），这种字节码必须由 Java 解释器来 解释执行

1.2 跨平台

java 代码被编译成字节码文件，字节码是平台无关的，是面向 JVM 编写的。

JVM 的接口是向下与硬件有关的，在不同平台上有不同的指令系统，才能支持字节码文件在不同的操作系统下解释执行，从而实现 Java 的跨平台性也就是可移植性

二、JVM & JDK & JRE

1. Java 虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。
2. JRE 是 Java 运行时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合，包括 Java 虚拟机（JVM），Java 类库，java 命令和其他的一些基础构件。但是，它不能用于创建新程序。
3. JDK 是 Java Development Kit 缩写，它是功能齐全的 Java SDK。它拥有 JRE 所拥有的一切，还有编译器（javac）和工具（如 javadoc 和 jdb）。

JDK > JRE > JVM

浅谈JDK、JRE、JVM区别与联系 (opens new window)

1. JVM不能单独执行class
2. JRE = JVM + lib（jvm工作需要的类库）。可以执行class
3. JDK包含JRE。可以开发、编译、执行

2.1 Oracle JDK & OpenJDK （不懂）

Java基础常见知识&面试题总结(上) | JavaGuide (opens new window)

三、字节码及优点

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。

• Java 语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。
• 由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

为什么

参考： 什么是字节码？采用字节码的最大好处是什么？ (opens new window)

解释型语言

• 优点：程序运行时才进行翻译，容易维护 、方便快速部署、不用停机维护。
• 缺点：每次运行都要解释一遍，性能较低

编译型语言

优点：编译器会对程序代码进行优化，并且只需要进行一次编译、效率较高

缺点：修个当个功能需要重新编译整个模块，不同的运行环境需要编译不同的机器码才能执行

采用字节码：

1. 先通过编译器对程序进行编译，会有一轮优化，能够一定程度上提高性能
2. 字节码面向虚拟机， 可由不同平台的虚拟机直接解释执行，不需要重新编译，实现可移植的特点

四、Java 是值传递

4.1 值传递 & 引用传递

程序设计语言将实参传递给方法（或函数）的方式分为两种：

• 值传递 ：方法接收的是实参值的拷贝，会创建副本。
• 引用传递 ：方法接收的直接是实参所引用的对象在堆中的地址，不会创建副本，对形参的修改将影响到实参。

很多程序设计语言（比如 C++、 Pascal )提供了两种参数传递的方式，不过，在 Java 中只有值传递。

4.2 修改基本数据类型

class Solution {

    public void swap(int a, int b) {
        System.out.println("执行交换函数，将a、b的值对换");
        int tmp = a;
        a = b;
        b = tmp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int a = 1;
        int b = 2;
        System.out.println("执行前：a = " + a + ", b = " + b);

        new Solution().swap(a, b);

        System.out.println("执行后：a = " + a + ", b = " + b);
    }
}

-----------------------------------------------------------------
执行前：a = 1, b = 2
执行交换函数，将a、b的值对换
执行后：a = 1, b = 2

• a和b只是从num1和num2复制得到了值，怎么操作都不会产生影响

4.3 修改引用类型中的值

class Solution {

    public void print(int[] array) {
        for (int num : array) {
            System.out.print(num + " ");
        }
        System.out.println("");
    }

    public void swap(int[] array) {
        System.out.println("执行交换函数，将数组首尾两数对换");
        int tmp = array[0];
        array[0] = array[array.length - 1];
        array[array.length - 1] = tmp;
    }

    public void change(int[] array) {
        System.out.println("创建新的数组");
        array = new int[]{4, 5, 6};
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
        System.out.print("原数组：");
        new Solution().print(arr);

        new Solution().swap(arr);
        System.out.print("交换后数组：");
        new Solution().print(arr);

        new Solution().change(arr);
        System.out.print("创建后数组：");
        new Solution().print(arr);
    }
}

------------------------------------------------------------------
原数组：1 2 3 
执行交换函数，将数组首尾两数对换
交换后数组：3 2 1 
创建新的数组
创建后数组：3 2 1 

• 函数中的int[] arr 只是对数组 引用 的一个拷贝
  • 对这个引用指向的数组对象就行内容修改，两个引用都能查看到
  • 但是对这个 新的引用 创建新的数组，也不会影响原来的 数组引用 指向的数组对象。

4.4 修改引用类型的对象

class Solution {

    static class Student {
        private String name;

        public Student(String name) {
            this.name = name;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        private void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    static void swapName(Student s1, Student s2) {
        System.out.println("直接交换两人的姓名");
        String name = s1.getName();
        s1.setName(s2.getName());
        s2.setName(name);
    }

    static void swapStudent(Student s1, Student s2) {
        System.out.println("交换两个对象");
        Student tmp = s1;
        s1 = s2;
        s2 = tmp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Student xz = new Student("xiaoZhang");
        Student xl = new Student("xiaoLi");
        System.out.println("xz：" + xz.getName() + ", xl: " + xl.getName());

        swapName(xz, xl);
        System.out.println("xz：" + xz.getName() + ", xl: " + xl.getName());

        swapStudent(xz, xl);
        System.out.println("xz：" + xz.getName() + ", xl: " + xl.getName());
    }
}

---------------------------------------------------------------------------------
xz：xiaoZhang, xl: xiaoLi
直接交换两人的姓名
xz：xiaoLi, xl: xiaoZhang
交换两个对象
xz：xiaoLi, xl: xiaoZhang

总结

Java 中将实参传递给方法（或函数）的方式是 值传递 ：

• 如果参数是基本类型的话，很简单，传递的就是基本类型的字面量值的拷贝，会创建副本。
• 如果参数是引用类型，传递的就是实参所引用的对象在堆中地址值的拷贝，同样也会创建副本。

五、程序、进程和线程

简单来说， 一个进程就是一个执行中的程序 ，它在计算 机中一个指令接着一个指令地执行着，同时，每个进程还占有某些系统资源如 CPU 时间，内存空 间，文件，输入输出设备的使用权等等。换句话说，当程序在执行时，将会被操作系统载入内存 中。 线程是进程划分成的更小的运行单位 。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的，而 各线程则不一定，因为同一进程中的线程极有可能会相互影响。从另一角度来说，进程属于操作系 统的范畴，主要是同一段时间内，可以同时执行一个以上的程序，而线程则是在同一程序内几乎同 时执行一个以上的程序段。