Java基础其他

1. 二进制

进制就是进位制，常见的有二进制、十进制、十六进制等

在进制中，可用符号的数量称为基数，基数为n就称为n进制，逢n进一位：

二进制：0 1

十进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

十六进制：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F

任何一个数都可以使用不同的进制表示，比如十进数9，在二进制中表示为1001，在十六进制中表示为9

计算机内部使用二进制进行运算和存储

二进制只有0和1两个符号，容易用现实中物体的两个稳定状态表示，比如电路中有无电流、晶体管是否导通、磁盘磁体有无磁性等

而且二进制在运算时也较简单

一组重要的数

2的次幂十进制二进制

2⁰ 1 1

2¹ 2 10

2² 4 100

2³ 8 1000

2⁴ 16 1 0000

2⁵ 32 10 0000

2⁶ 64 100 0000

2⁷ 128 1000 0000

2⁸ 256 1 0000 0000

2⁹ 512 10 0000 0000

2¹⁰ 1024 100 0000 0000

二进制数转为十进制

把二进制数分解成多项，把每项转换为十进制数然后求和

1001₍₂₎ --> 1000₍₂₎ + 1₍₂₎ --> 8₍₁₀₎ + 1₍₁₀₎ -->9₍₁₀₎

十进制数转二进制

二进制和十六进制相互转换

二进制从0到1111正好是16个数，可以和十六进制的16个符号一一对应

二进制数十六进制数

0 0

1 1

10 2

11 3

100 4

101 5

110 6

111 7

1000 8

1001 9

1010 A

1011 B

1100 C

1101 D

1110 E

1111 F

二进制 --> 十六进制：从右至左每四位一组(不够四位的在前面补0)

1100100₍₂₎ --> 0110 0100₍₂₎ --> 6₍₁₆₎ 4₍₁₆₎ --> 64₍₁₆₎

十六进制 --> 二进制：把每个基数转换为四位二进制数即可

64₍₁₆₎ --> 0110₍₂₎ 0100₍₂₎ --> 1100100₍₂₎

整数在计算机中的表示

在计算机中，一个0或者1称为一个比特位（bit）

整数有正负，计算机为了可以表示正负整数，把一个二进制数分为两部分：开头1位符号位，后面的是数值位。如果符号位为0则表示正整数，为1则表示负整数。而且计算机在表示负整数时，还需要经过反码、补码的转换

Java中定义了若干基本类型来表示整数，比如byte、short、int、long，由于所占的位数不同，可以表示的整数的范围也不同

byte(字节) 8bit(1个符号位和7个数值位) [-2⁷ , 2⁷-1]、[-128 , 127]

short 16bit(1个符号位和15个数值位) [-2¹⁵ , 2¹⁵-1]、[-32768 , 32767]

int 32bit(1个符号位和31个数值位) [-2³¹ , 2³¹-1] 、最大值21亿多一些

long 64bit(1个符号位和63个数值位) [-2⁶³ , 2⁶³-1]

2. 字符编码

我们在屏幕上看到的文字，在计算机内部其实是一串二进制的数据。

每个字符都有一个编码，比如'A'的编码为65，在内存、文件中存储的就是这些编码的二进制形式（比如0100 0001），当文本处理程序遇到65时，就会在屏幕上显示A

ASCII字符集

最基本的字符编码表（字符集）是ASCII，规定了128个字符（编码从0到127），包括基本的英文标点符号、阿拉伯数字、英文大小写字母、还有一些不能显示的控制字符

在计算机中1byte（8位）可表示的整数范围是[-128 , 127] ，可以容纳所有的ASCII字符，所以就使用1byte的存储空间来存储、表示一个ASCII字符，而且ASCII字符编码都是正整数

需要记住的字符的编码

'A' -- 65

'a' -- 97

其他字符集

其他字符集都基于、兼容ASCII，常见的有GB2312、BIG5、GBK、Unicode、UTF-8等

GB2312是简体中文字符集，主要包含六千多个常用的汉字。在GB2312中，ASCII字符还是使用一个字节存储，其他汉字使用两个字节存储，并且这两个字节的符号位都是1（为了避免和ASCII字符混淆），比如 '中' 这个字符的编码是 -42, -48

Big5是繁体中文字符集，主要包括一万多个繁体汉字，港澳台地区用的较多

GBK是GB2312的扩展，主要包含两万多个汉字，涵盖了大部分简、繁汉字

Unicode是全世界统一的字符集，包含了世界各地的语言文字。Unicode经过了很长时间的发展，有多个版本，本身很庞大也很复杂。在程序中直接使用Unicode会降低程序的执行效率，也很占用较多的存储空间和网络带宽，所以Unicode只用来给文字编码，实际使用时，一般使用UTF-8，它可以把Unicode字符转换为尽可能简短的形式。

UTF-8会使用尽可能少的字节数来表示Unicode字符，以便提高程序处理效率等。在UTF-8中，有的字符使用一个字节存储，有的使用两个、三个或者四个字节，比如 '中' 在UTF-8中的编码是 -28, -72, -83

3. JVM内存结构

JVM在运行时把从操作系统申请到的内存分为若干区域，主要有栈、堆和方法区，方便Java程序使用

堆内存

使用new关键字创建出来的对象都存储在堆内存中

方法区

被加载的类的信息存储在方法区中，包括类声明、字段、方法等信息

栈内存

其实Java程序中的每个线程都有自己的栈内存

栈内存用来存储方法执行时创建的局部变量

方法每执行一次，就会在栈内存中开辟一块内存空间，称为栈帧，方法执行结束后，这个栈帧随即被销毁回收

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        int age1 = 16;
        Dog dog1 = new Dog();
        User user1 = new User();
        user1.setAge(age1);
        user1.setDog(dog1);
    }
}
class Dog {
}
class User {
    private int age;
    private Dog dog;
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public Dog getDog() {
        return dog;
    }
    public void setDog(Dog dog) {
        this.dog = dog;
    }
}

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4. 常量池

用来把一些常用对象缓存起来，以便重复使用。包括[-128,127]范围内的整形基本类型包装类的对象（如Byte、Short、Integer等），和以 "xx" 形式出现的String对象（称为字面量）

JVM在启动时就会创建这些整形对象并保存在常量池中，在加载类时会把类中的String字面量保存在常量池中

5. 垃圾回收

当存储在堆内存中的对象不能再被程序使用时（比如已经没有变量指向这个对象），在某个时刻就会被垃圾回收器回收。

JVM会使用一个单独的线程不定时的执行垃圾回收，垃圾回收器一般从若干个根对象开始遍历并标记遍历到的对象，那些最终也没被标记的对象就会被垃圾回收器回收

开发人员也可以使用System.gc();方法“催促”垃圾回收器进行回收，但不能保证立即回收

6. 类加载

当Java程序中需要用到一个类时，JVM的类加载器就会找到这个类并把该类加载到内存中，整个加载过程分为多个阶段，其中三个阶段如下：

加载阶段

根据全限定类名找到类的.class文件并加载到方法区内存中，同时在堆内存中生成一个java.lang.Class对象来表示这个类

准备阶段

在方法区内为静态变量分配内存，这个时候静态变量的值是其类型的初始值，比如int类型的初始值为0

初始化阶段

按出现顺序把静态变量赋值语句和静态代码块合并成<clinit>()方法，然后执行此方法，以便给静态变量赋值和执行静态代码块。另外，如果一个类有父类，则父类的初始化阶段先执行

另外，使用new调用构造函数创建对象时，会按出现顺序把类的非静态字段赋值语句、非静态代码块，连同放在最后被调用的构造函数一起合并成<init>()方法，执行此方法完成对象的创建

public class Test4 {
    public static int n = 16;
    static {
        System.out.println(n);
    }
    public static Object obj = new Object();
    static {
        System.out.println(obj);
    }
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main");
    }
}

Person p  = new Person();

这句代码执行的时候，以下模块的执行顺序是如下：123456

（1）父类静态代码块

（2）子类静态代码块

（3）父类非静态代码块

（4）父类构造函数

（5）子类非静态代码块

（6）子类构造函数

7. 递归方法

方法自己调用自己就称为递归。递归方法应该有两个要素：递推规则和返回条件

递推规则指方法如何自己调用自己

返回条件指方法什么时候不再调用自己，从而让方法可以返回，不至于一直递归下去导致栈内存溢出

public class Digui {

    //讲故事（没有返回条件，最终会栈内存溢出）
    public static void story() {
        System.out.println("从前有个庙，庙里的老和尚在给小和尚讲故事，讲的故事是：");
        story();
    }

    //自然数n的阶乘 n! = n*(n-1)*...*3*2*1，其中0!=1；也可以表示为 n! = n*(n-1)!，0!=1
    public static int jiecheng(int n) {
        if (n > 0) {
            //递推规则 n! = n*(n-1)!
            return n * jiecheng(n - 1);
        } else {
            //返回条件0!=1
            return 1;
        }
    }
}

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8. 访问类路径下的资源

类路径即classpath，JVM加载类时会到类路径下寻找并加载类的.class文件。类路径默认有JDK的lib目录，项目的bin目录

项目编译时会把src目录下的.java文件编译成.class文件，并把.class文件放在项目的bin目录下；src下的其他文件则直接被copy到bin目录下，所以访问类路径下的资源可以看成访问src目录下的非.java文件

可以使用ClassLoader对象的getResource或者getResourceAsStream方法访问类路径下的资源。注意ClassLoader以bin（src）目录为根目录，资源以相对路径的形式指定

URL url = Demo.class.getClassLoader().getResource("text1.txt");
String path = url.getFile();

InputStream input = Demo.class.getClassLoader().getResourceAsStream("text1.txt");

另外使用Class对象也可以访问类路径下的资源，但资源需要以绝对路径的形式给出

URL url = Demo.class.getResource("/text1.txt");
String path = url.getFile();

InputStream input = Demo.class.getResourceAsStream("/text1.txt");

注意：需要使用项目自己的类来获得ClassLoader或者Class对象