Preparation
Java Basics
静态方法
**间接调用的方式：**若在静态方法中创建实例或传入实例参数，则可通过实例访问非静态成员：
class Example {
int nonStaticVar = 10;
static void staticMethod() {
Example obj = new Example(); // 创建实例
System.out.println(obj.nonStaticVar); // 合法
}
}
String & StringBuffer & StringBuilder
| 特性 | String | StringBuffer | StringBuilder |
|---|---|---|---|
| 可变性 | 不可变（Immutable） | 可变（Mutable） | 可变（Mutable） |
| 线程安全 | 线程安全（天然不可变） | 线程安全（方法用synchronized修饰） | 非线程安全 |
| 性能 | 低（频繁修改产生大量对象） | 中（同步开销） | 高（无同步开销） |
| 使用场景 | 常量字符串、少量拼接 | 多线程环境下的字符串操作 | 单线程环境下的字符串操作 |
| 内存效率 | 低（频繁操作时） | 较高 | 最高 |
== & equals()
| 特性 | == | equals() |
|---|---|---|
| 比较内容 | 基本类型比较值，引用类型比较内存地址 | 默认比较内存地址，但可重写为对象内容比较 |
| 操作符/方法 | 操作符 | Object类方法 |
| 默认行为 | 不可修改 | Object类默认用==，需重写实现逻辑相等 |
| 适用场景 | 基本类型值比较、判断引用是否指向同一对象 | 对象内容逻辑相等比较 |
equals() & hashCode()
根据 Java 官方规范，若两个对象通过equals()方法判定为相等，则它们的hashCode()必须返回相同的值。反之则不一定成立（哈希值相同的对象不一定equals为true）。
违反对象契约：两个相等的对象被存入HashSet，会被误判为不同对象，导致重复存储。
public class Person {
private String name;
private int age;
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age); // 基于 name 和 age 生成哈希码
}
}
包装类
自动装箱是基本数据类型自动转换为对应的包装类对象（如int→Integer），自动拆箱则是包装类对象转为基本类型（如Integer→int）。该机制由编译器在编译阶段实现，简化代码书写，例如集合存储基本类型时会自动装箱。需注意频繁拆装箱可能影响性能，且拆箱时若对象为null会抛出空指针异常。
// 低效写法（每次循环都装箱）
Long sum = 0L;
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
sum += i; // sum自动拆箱为long，计算后自动装箱为Long
}
重载与重写
重载（Overload）是在同一类中方法名相同但参数列表不同（类型、数量、顺序），与返回类型和访问修饰符无关，属于编译时多态。重写（Override）是子类覆盖父类方法，要求方法名、参数、返回类型相同，访问权限不能更严格且异常范围不能扩大，属于运行时多态。
范型
Java泛型是一种类型参数化机制，允许在类、接口和方法中定义类型占位符（如
| 通配符类型 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
| 未知类型（任意类型） | List list = new ArrayList<>(); | |
| <? extends T> | 上界通配符（接受T及其子类） | List<? extends Number> numbers; |
| <? super T> | 下界通配符（接受T及其父类） | List<? super Integer> integers; |
类型擦除（Type Erasure）是 Java 泛型的核心实现机制，指在编译阶段移除泛型类型信息，将其替换为原始类型（如 Object 或其上界类型），以确保与旧版本 Java 代码的兼容性。 类型擦除（Type Erasure）在 Java 中是自动完成的，由 Java 编译器在编译阶段自动执行，开发者无需手动干预。
：禁止写入操作
反射
Java反射（Reflection）是Java语言提供的一种动态机制，允许程序在运行时获取类的信息、操作类的属性和方法，甚至调用私有成员。这种能力使得Java代码可以突破编译时的限制，实现高度灵活的动态编程。
线程安全集合
| 集合类型 | 线程安全实现 | 典型非线程安全集合 |
|---|---|---|
| Map | ConcurrentHashMap | HashMap |
| List | CopyOnWriteArrayList | ArrayList |
| Queue | BlockingQueue实现类 | LinkedList |
| Set | ConcurrentSkipListSet | HashSet |
传统方式：Collections.synchronizedXXX()，通过工具类包装非线程安全集合。
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Map<String, Integer> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
缺点：使用全局锁，性能较差。
HashMap 底层原理
HashMap 的底层是一个 哈希表（Hash Table），本质是一个动态扩容的数组（称为table），数组的每个元素是一个 链表（或 红黑树，JDK8 及以后），用于存储哈希冲突的键值对。
| 特性 | JDK7 实现 | JDK8 实现 |
|---|---|---|
| 底层结构 | 数组 + 链表（Entry 节点） | 数组 + 链表/红黑树（Node/TreeNode 节点） |
| 冲突解决 | 链表（长度无限制，查找 O(n)） | 链表长度 ≥8 且数组长度 ≥64 时转为红黑树（查找 O(logn)） |
| 插入方式 | 头插法（新节点插入链表头部） | 尾插法（新节点插入链表尾部） |
| 扩容时哈希计算 | 重新计算哈希值（hash()方法） | 通过hash & oldCap判断是否需要移动（无需重新计算哈希） |
| 死循环问题 | 多线程扩容时可能导致链表成环（死循环） | 尾插法避免了死循环，但仍存在数据覆盖问题（线程不安全本质未变） |
ConcurrentHashMap 线程安全实现方式
ConcurrentHashMap通过分段锁+CAS机制实现线程安全： 1.JDK7采用Segment分段锁，不同段可并发操作； 2.JDK8改为Node数组+链表/红黑树，使用synchronized锁单个桶节点； 3.volatile保证变量可见性； 4.CAS实现无锁化原子操作； 5.扩容时多线程协同迁移数据。
| 维度 | JDK 7 | JDK 8 |
|---|---|---|
| 底层结构 | 数组 + 链表 + 分段锁（Segment） | 数组 + 链表/红黑树 + CAS + synchronized |
| 锁粒度 | 段级锁（每个 Segment 独立加锁） | 节点级锁（仅锁定链表头或红黑树根节点） |
| 并发性能 | 中等（支持多段并发） | 高（细粒度锁 + 无锁读） |
| 扩容机制 | 全量扩容（单线程完成） | 并发扩容（多线程协作） |
Object 类
| 方法 | 作用 | 常见场景 |
|---|---|---|
| toString() | 返回对象的字符串表示形式 | 调试、日志输出 |
| equals(Object obj) | 判断两个对象是否“逻辑相等” | 自定义对象内容比较 |
| hashCode() | 返回对象的哈希码（用于哈希表存储） | 集合类（如HashMap、HashSet） |
| getClass() | 返回对象的运行时类（Class对象） | 反射、类型检查 |
| clone() | 创建并返回对象的副本（浅拷贝） | 对象复制 |
| finalize() | 对象被垃圾回收前调用（已废弃） | 资源清理（不推荐使用） |
| wait()、wait(long timeout)、wait(long timeout, int nanos) | 让当前线程进入等待状态（需在同步块中使用） | 线程间通信（生产者-消费者模型） |
| notify()、notifyAll() | 唤醒等待该对象锁的线程（需在同步块中使用） | 线程间通信 |
拷贝
- 引用拷贝：复制对象引用地址，新旧变量指向同一对象。
- 浅拷贝：创建新对象，复制基本类型值，引用类型仍指向原对象，需实现Cloneable接口
- 深拷贝：完全复制对象及关联的所有子对象，新旧对象完全独立。
类型 定义 特点 示例 引用拷贝 两个变量指向同一个堆内存对象（本质是引用的赋值） 修改任意变量会影响另一个变量 Person p1 = new Person();
Person p2 = p1;浅拷贝 创建一个新对象，并复制原对象的字段值（基本类型复制值，引用类型复制地址） 新对象与原对象共享内部引用类型字段的实例 Person p2 = p1.clone();
（未深拷贝内部的Address对象）深拷贝 创建一个新对象，并递归复制所有内部引用对象的字段值 新对象与原对象完全独立，不共享任何引用类型字段的实例 Person p2 = p1.deepClone();
（内部Address对象也被复制）
序列化
序列化是将对象转换为可存储或传输的格式（如字节流、JSON），便于保存或网络传输。反序列化是逆向过程，将序列化后的数据恢复为原始对象结构，实现数据的重构和使用。两者常用于数据持久化、缓存或跨平台通信场景。
- Java序列化
- 实现
Serializable接口，使用ObjectOutputStream/ObjectInputStream - 缺点：生成二进制流不可读，跨语言兼容性差
- 实现
- 文本协议
- JSON/XML：可读性强，适合Web API（如RESTful接口）
- YAML：结构化配置文件常用（如Spring Boot的
application.yml）
- 二进制协议
- Protocol Buffers (Protobuf)：Google开发，高效紧凑，适合RPC通信
- MessagePack：混合文本与二进制，性能优于JSON
- 框架支持
- Java：Jackson/Gson（JSON序列化库）
- Python：Pickle（原生序列化工具，注意安全风险）