# Java

# 1. Java 基础

# 1.1 关键字

static: 静态变量与静态方法，静态代码块。
final: 常量、不可继承的类、不可重写的方法。
abstract: 抽象类与抽象方法。
synchronized: 用于实现同步的关键字，方法与代码块级别。
volatile: 保证变量的可见性与有序性。

# 1.2 面向对象编程（OOP）

封装：通过访问修饰符（private、protected、public、default）来控制类的成员变量和方法的访问范围，隐藏实现细节。
继承：extends 关键字，单继承与多态性。
多态：方法重载（编译时多态）与重写（运行时多态）。
抽象类与接口：区别与适用场景；Java 8 中接口的默认方法与静态方法。

# 1.3 重载与重写

方法重载：同类中方法名相同，但参数不同。
方法重写：子类重写父类方法，注意重写时的限制条件（如返回类型、访问修饰符）。

# 1.4 内存模型

堆和栈：对象存储在堆中，方法调用和局部变量存储在栈中。
方法区：用于存储已加载类的元数据、常量池等。
栈内存溢出与堆内存溢出：典型场景及解决办法。

# 1.5 对象与类

对象的创建过程：通过构造函数创建对象，类加载和对象初始化。
构造函数：默认构造函数、带参构造函数、构造函数重载。
静态代码块与实例代码块：初始化顺序的区别。

# 2. 常用类与 API

# 2.1 `String`、`StringBuilder`、`StringBuffer`

String: 不可变对象的设计，每次修改都会创建新的对象。常见方法（substring、indexOf、split 等）。
StringBuilder vs StringBuffer: StringBuilder 非线程安全，性能优于 StringBuffer，StringBuffer 线程安全。

# 2.2 包装类与基本数据类型

包装类：Integer、Double 等类用于将基本数据类型转换为对象类型。
自动装箱与拆箱：Java 自动将基本类型转换为对应的包装类对象（装箱），或从包装类转换回基本类型（拆箱）。
包装类的常见方法（如 Integer.parseInt、Double.valueOf）。

# 2.3 `BigDecimal`

用于精确的浮点数计算，避免 float 和 double 在高精度计算中的误差。

# 2.4 日期与时间

Java 8 中的 LocalDate、LocalDateTime：替代过时的 Date 和 Calendar，提供更清晰和线程安全的时间日期操作。
Java 8 中的 Instant、Duration、Period 类的使用。

# 3. 集合框架（Java Collections Framework）

# 3.1 集合接口

List：
- ArrayList：基于数组，查询速度快，但插入和删除效率低。
- LinkedList：基于双向链表，插入和删除效率高，但查询速度较慢。
Set：
- HashSet：基于 HashMap 实现，元素无序，不允许重复。
- TreeSet：基于红黑树实现，元素有序，不允许重复。
Map：
- HashMap：基于哈希表实现，允许 null 键和值，线程不安全。
- TreeMap：基于红黑树实现，键有序，不允许 null 键，线程不安全。
- LinkedHashMap：HashMap 的子类，按插入顺序或访问顺序保存元素。
Queue：
- LinkedList：作为队列实现时，支持 FIFO（先进先出）操作。
- PriorityQueue：元素按优先级排序的队列。

# 3.2 集合框架的底层实现

HashMap：基于数组和链表（Java 8 以后引入红黑树）实现，当链表长度超过一定阈值时转为红黑树以提高效率。
ArrayList vs LinkedList：
- ArrayList：基于动态数组，适合随机访问，增删效率低。
- LinkedList：基于双向链表，适合频繁插入和删除操作，随机访问效率低。

# 3.3 集合的遍历方式

Iterator：通过 hasNext() 和 next() 方法遍历集合，支持 fail-fast 机制，检测并发修改。
增强 for 循环：简化遍历代码，更具可读性，但不能修改集合元素。

# 4. 异常处理

# 4.1 异常分类

Checked Exception（检查异常）：如 IOException、SQLException，编译时必须处理。
Unchecked Exception（非检查异常）：如 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException。

# 4.2 自定义异常

通过继承 Exception（检查异常）或 RuntimeException（非检查异常）实现自定义异常。

# 4.3 异常处理机制

try-catch-finally：捕获并处理异常，finally 中的代码无论是否有异常都会执行。
throws：用于方法声明，表示该方法可能抛出某些异常。

# 5. 多线程与并发

# 5.1 线程基础

创建线程的方式：
- 继承 Thread 类并重写 run() 方法。
- 实现 Runnable 接口，并将其传递给 Thread 实例。
- 使用 Callable 接口与 Future 获取异步计算结果。

# 5.2 线程同步

synchronized：用于锁定代码块或方法，保证同一时刻只有一个线程可以访问同步块。
wait()、notify()、notifyAll()：用于线程间通信，wait() 使线程等待，notify() 唤醒一个等待的线程，notifyAll() 唤醒所有等待的线程。

# 5.3 高级并发工具

ReentrantLock：比 synchronized 更灵活的锁机制，支持公平锁和非公平锁。
volatile：用于保证变量的可见性，即当一个线程修改变量时，其他线程能够立即看到。

# 5.4 线程池

使用 ExecutorService 创建和管理线程池。
线程池的核心参数：核心线程数、最大线程数、队列长度、拒绝策略。

# 6. 内存模型与垃圾回收

# 6.1 JVM 内存模型

堆：存储所有对象实例，分为年轻代和老年代。
栈：存储方法调用和局部变量。
方法区：存储类的结构、常量池、静态变量和方法代码。

# 6.2 垃圾回收机制

标记-清除算法：标记出不再使用的对象并清除。
复制算法：将存活的对象复制到新区域，清除原区域。
标记-整理算法：标记出存活的对象并将其压缩到内存的一端。

# 6.3 常见垃圾回收器

Serial GC：单线程垃圾回收，适合小型应用。
Parallel GC：多线程垃圾回收，适合高吞吐量应用。
CMS GC：并发标记清除，减少停顿时间。
G1 GC：将堆分成多个区域，以避免全堆扫描，适用于大内存应用。

# 6.4 类加载机制

双亲委派模型：类加载器按层级委派加载类，防止重复加载类。

# 7. 泛型与反射

# 7.1 泛型

泛型类与泛型方法：通过 <T> 来声明泛型，使得代码更加通用。
通配符：
- ? extends：表示类型的上界，可以接收该类或其子类。
- ? super：表示类型的下界，可以接收该类或其父类。

# 7.2 反射机制

Class 对象：每个类在运行时都有一个 Class 对象，可以通过该对象获取类的信息。
Method、Field：反射允许在运行时访问类的方法和属性。
反射的应用：常用于框架实现，如 Spring 中的依赖注入。

# 8. Java 8 新特性

# 8.1 Lambda 表达式

使用 ()->{} 语法简化匿名类实现，减少样板代码，尤其适用于函数式编程场景。

# 8.2 Stream API

filter、map、reduce、collect：用于对集合进行高效的链式操作。
并行流：通过 parallelStream() 来并行处理数据。

# 8.3 `Optional` 类

通过 Optional 避免 NullPointerException，提供 orElse() 等方法处理空值。

# 8.4 方法引用

使用 :: 来引用已有方法，简化 Lambda 表达式的使用。

synchronized关键字 →