javase知识图谱思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

java基础语法知识

关键名词

jdk

jre

jvm

java历史

jdk7或者jdk8

helloworld

标识符

给类、变量、方法等起的名称

规则

首字母可以是字母、下划线、美元符号，但是不能是数字

其他部分只能是字母、下划线、数字、美元符号

java严格区分大小写

java驼峰标示和见名知意

保留字（关键字）

留给系统使用的关键字

运算符

算术运算符

比较运算符

赋值运算符

逻辑运算符

三目运算符

位运算符

注意：各个运算符的优先级

数据类型

基本数据类型

整型

byte

short

int

long

浮点型

float

double

字符型

char

布尔型

true或者false

只占1位

引用数据类型

String

数组

对象

接口

流程控制语句

顺序结构

代码从上向下依次执行

分支结构

if

if...else

if..else if ...else

switch

循环结构

do ..while

while

for

增强for循环

流程控制的语法规则

break

跳出当前循环

continue

跳出本次循环

return

1、返回结果值

2、如果后面没有参数，返回值，则表示结束程序

oop-面向对象

编程思想

面向过程编程

面向对象编程

面向接口编程

面向切面编程

函数式编程思想

类和对象

类是对象的抽象，对象是类的实例化

如何创建对应的对象

构造器

定义好一个类之后，会有默认的无参构造方法，如果自己添加了构造方法，则无参构造方法失效

注意：每次写具体的类的时候，一定要写上无参构造方法

this

指代当前对象

用途

可以在构造方法中使用，区分参数和成员属性

在普通方法中使用，表示调用当前的属性或者当前类的方法，可以省略

static

表示静态

用途

可以定义在属性上，被所有的对象共享

可以定义在方法上，可以通过类名直接调用

可以定义在类上，但是是内部类

final

表示最终的

用途

定义在类上，表示类不可以被继承

定义在方法上，表示方法不能被重写

定义在属性上，表示值不可以被修改

package

打包：区分同名的文件，分布在不同的目录

将不同的功能代码整合到一起

静态导包

使用类中的某些方法的时候不在需要写类名，直接调用方法即可

import

导包

方便引用其他包的java类

或者第三方的组件

访问修饰符

规定方法、类等的访问范围

分类

private

只能在本类中使用

default

只能在本类和本包中使用

protected

只能在本类、本包、继承的子类中使用、

public

任意地方都可以被访问

方法的重载

在同一个类中，定义了多个同名的方法

重载有三种展示形式

参数列表的个数不同

参数列表的类型不同

参数列表的顺序不同

封装

广义的封装

在代码中可以将某个代码块变成方法，抽象出某些工具类

狭义的封装

特点

1、将属性设置成私有，不能被外部直接访问

2、提供共有的set和get方法，使外部可以进行调用

3、可以实现更加复杂细致的内部逻辑判断

总结：保护类的内部实现细节，只提供公共的对外访问接口，保护类的安全

继承

解释说明

子类可以拥有父类的某些属性和方法，但是私有的除外

java中式严格意义上的单继承

使用extends关键字来实现继承

重写

当父类中的某些方法不能满足子类的需要的时候，子类可以重写父类的方法，要求跟父类的方法名称一致

子类方法的访问修饰符>父类的访问修饰符

建议添加@override注解，在编译时提示错误

super

表示的是父类的对象

在创建对象的时候，可以在子类中直接通过super关键字调用父类的构造方法

在子类方法中可以使用super.的方法调用父类的方法和属性

多态

通俗解释；对于同一个指令，不同的对象给予的不同反应

前提

1、必须有继承关系

2、子类必须重写父类方法

3、父类引用指向子类对象

父类和子类对象的转换

由子类到父类，自动转换

由父类到子类，强制转换，一般通过instanceof进行判断

接口

接口代表一种能力

接口代表一种规范

接口可以在一定程度上实现java的多继承

接口中的方法都是public abstract这样的访问修饰符，不能包含具体的方法实现

子类如果实现了某个接口，那么接口中的所有方法都要被重写，且实现具体的逻辑，如果没有实现的话，那么子类要么是子接口要么是抽象类

接口中的属性都是常量值

抽象类

抽象类跟接口类似，可以定义抽象方法，也可以包含具体的实现

抽象类和抽象方法需要使用abstract关键字来进行修饰

抽象类的子类必须重写抽象类中的抽象方法，如果不重写的话，那么该子类也会成为一个抽象类

内部类

定义

如果一个类定义在另一个类的内部，此时称之为内部类

拓展

一个JAVA文件中可以包含多个class，但是只能有一个public class，
且多个class经过编译之后会自动生成对应的多个class字节码文件。

一个JAVA文件中的内部类，编译之后，内部类不会生成一个新的class字节码文件，
由此可以将内部类看成是外部类的一个成员属性或成员对象，只是用class修饰而已。

使用

创建内部类的时候，跟之前的方法不一样，需要在内部类的前面添加外部类来进行修饰

例如：outClass外部类，innerClass内部类
outClass.innerClass inner = new outClass().new innerClass();

特点

内部类可以方便的访问外部类的私有属性，
外部类不能访问内部类的私有属性，但是如果创建了内部类对象，此时可以在外部类中私有属性

内部类中不能定义静态属性

当内部类和外部类中具有相同的私有属性的时候，在内部类中访问的时候，可以直接访问内部类的属性，
如果需要访问外部类的属性，那么需要添加外部类名.this.属性名称

内部类可以嵌套内部类

使用场景

分类

匿名内部类

定义

当定义了一个类，实现了某个接口的时候，在使用过程中只需要使用一次，
没有其他用途，其实考虑到代码编写的简洁，可以考虑不创建具体的类，
而采用new interface(){添加未实现的方法} 这种匿名内部类实现

看起来像是new了一个接口，实际上是new了一个接口的实现类，只是该类没有名字

静态内部类

定义

在内部类中可以定义静态内部类，使用static关键字进行修饰

实例化规则

外部类类名.内部类内部类对象名 = new 外部类类名.内部类类名();

方法内部类

定义

将内部类定义在外部类的方法中

用到很少，了解即可

使用规则

方法内部类不能在外部类的方法以外的地方使用，所以方法内部类不能使用访问控制符和static修饰

成员内部类

异常

表示程序在运行过程中出现的非正常情况，编写代码的过程中尽可能少的减少异常出现的情况

分类

Throwable

Error

代码级别无法解决的异常情况

Exception

运行时异常

在程序运行过程中，由于输入的参数值的不同，可能会发生也可能不会发生

checked异常

编译时异常，在ide中会显示的检查出来

异常的处理

捕获异常

try...catch...

try...catch...finally

在进行异常捕获的时候，return语句的不同位置会造成结果的不同

抛出异常

throws

将异常情况抛出给调用者

注意，如果整个程序的运行过程中都没有异常的处理的话，最终异常会抛给jvm，不太友好，一般都要对异常进行处理

自定义异常

java中提供了非常多的异常类，但是在某些项目中需要自己定义独特的异常处理方式，此时需要自定义异常

步骤

1、继承Exception

2、编写构造方法，可以传入自己想打印的异常信息

3、调用的时候通过throw向外抛出异常

常用类

表示的是一些在程序编写过程中经常用到的类，可以进行提取，变成工具类

分类

包装类

基本数据类型都由对应的包装类

int

Integer

byte

Byte

...

自动拆箱和自动装箱

String

不可变字符串

String

可变字符串

StringBuffer

StringBuilder

Date

使用比较少，一般用于获取当前时间及当前时间的毫秒值

Calendar

日历类

非常好用

返回格林威治时间

Math

数学类

枚举类

enum

枚举类也是一个类，可以定义属性和方法，甚至可以写构造方法，填写具体的枚举类对象的时候，可以带参数，但是要跟构造方法进行匹配

File

对当前文件系统进行操作的类

集合

一组相同类型的数据的集合，可以使用不同的数据结构来存储数据

连续的数组

链表结构

分类

数组

数据的类型必须是一致的

数组必须在声明的时候显示的给出长度

数组在插入和删除的时候，频繁的移动元素，效率比较低

数组在查找元素的时候可以按照下标查找

注意：排序方法问的相当多

Collection

List：有序不唯一

ArrayList

Vector

LinkedList

Set：无序唯一

HashSet

SortedSet

TreeSet

EnumSet

CopyOnWriteArraySet

ConcurrentSkipListSet

queue

Deque

ArrayDeque

BlockingDeque

LinkedBlockingDeque

BlockingQueue

ArrayBlockingQueue

LinkedBlockingQueue

DelayQueue

PriorityBlockingQueue

SynchronousQueue

TransferQueue

LinkedTransferQueue

PriorityQueue

ConcurrentLinkedQueue

Map：键值对的数据

HashMap

扩展知识：ConcurrentHashmap

hashtable

TreeMap

泛型

结合框架中可以使用不同类型的数据进行存储，但是某些方法无法使用，因此提出泛型的概念，
来强制约束对应的结合处理类，保证处理的集合都是同一个数据类型

泛型类

泛型接口

泛型方法

高阶应用

泛型的上限

泛型的下限

io

处理数据的读取和写出，不止是文件，还包含网络数据的处理

分类

按照字节字符分

字节流

字符流

按照输入输出分

输入流

输出流

按照流是否嵌套

节点流

处理流

详细子类

InputStream

OutputStream

FileInputStream

FileOutputStream

Reader

Writer

FileReader

FileWriter

BufferedInputstream

BufferedOutputStream

BufferedReader

BufferedWriter

ByteArrayInputStream

ByteArrayOutputStream

InputStreamReader

OutputStreamWriter

DataInputStream

DataOutputStream

ObjectInputStream

ObjectOutputStream

PrintStream

System.in

System.out

注意事项

1、创建流之后相当于源数据和目的数据上建议连接，需要占用一定的系统资源

2、每次使用完流之后一定要进行关闭操作

3、字节流是万能的，可以输入输出任意类型的数据

4、在处理纯文本文件的时候可以使用字符流

线程

核心概念

程序:Program,是一个指令的集合

进程:Process,(正在执行中的程序)是一个静态的概念

1.进程是程序的一次静态态执行过程, 占用特定的地址空间.
2.每个进程都是独立的，由3部分组成cpu,data,code
3.缺点：内存的浪费，cpu的负担

线程:是进程中一个“单一的连续控制流程” (a single
sThread,equential flow of control)/执行路径

1.线程又被称为轻量级进程(lightweight process)。
2.Threads run at the same time, independently of one another
3.一个进程可拥有多个并行的(concurrent)线程
4.一个进程中的线程共享相同的内存单元/内存地址空间可以访问相同的
变量和对象，而且它们从同一堆中分配对象通信、数据交换、同步操作
5.由于线程间的通信是在同一地址空间上进行的，所以不需要额外的通信
机制，这就使得通信更简便而且信息传递的速度也更快。

线程的创建方式

继承Thread类

▪ 在Java中负责线程的这个功能的是Java.lang.Thread 这个类
▪ 可以通过创建 Thread 的实例来创建新的线程。
▪ 每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run( )来完
成其操作的，方法run( )称为线程体。
▪ 通过调用Thead类的start()方法来启动一个线程。

操作步骤

【1】继承Thread类
【2】重写run方法
【3】创建对象，调用start()方法，启动线程

线程的执行

不要直接调用run方法，而需要使用Thread类的start方法才能够启动线程，直接调用run相当于就是一次普通的方法调用

实现Runnable接口

操作步骤

【1】实现Runnable接口
【2】重写run方法
【3】创建Thread对象，将刚刚创建好的runnable的子类实例作为thread的构造参数
【4】调用thread.start()方法，启动线程

该实现方式使用了代理设计模式

两种创建方式的区别

继承Thread类方式的缺点：那就是如果我们的类已经从一个类继
承（如小程序必须继承自 Applet 类），则无法再继承 Thread类

▪ 通过Runnable接口实现多线程
▪ 优点：可以同时实现继承。实现Runnable接口方式要通用一些。
▪ 1)避免单继承
▪ 2)方便共享资源同一份资源多个代理访问

线程的生命周期

新生状态

– 用new关键字建立一个线程后，该线程对象就处亍新生状态。
– 处于新生状态的线程有自己的内存空间，通过调用start()方法进入就绪状态。

runable

就绪状态ready

在CPU等待队列中，等待cpu的调度执行

– 处于就绪状态线程具备了运行条件，但还没分配到CPU，处于线程就绪队列中，等待系统为其分配CPU。
– 当系统选定一个等待执行的线程后，它就会从就绪状态进入执行状态，该动作称为“CPU调度”。

运行状态runing

在规定的时间片之内运行代码逻辑

- 当当前进程获取到CPU资源之后，就绪队列中的所有线程会抢占这些CPU资源，谁先抢到谁先执行，
在执行过程中的线程就叫做运行状态，抢占到CPU资源，执行代码逻辑开始
– 在运行状态的线程执行自己的run方法中代码,直到等待某资源而阻塞或完成任务而死亡。
– 如果在给定的时间片内没有执行结束，就会被系统给换下来回到等待执行状态。

阻塞状态

sleep

自己所在线程暂停，让别的线程先运行

不会释放锁，Sleep时别的线程也不可以访问锁定对象。

join

自己线程执行过程中插入先执行另外一个线程，
执行结束后再继续执行自己线程

yield

重新进入等待队列，从runing状态转到ready状态

让出CPU的使用权，从运行态直接进入就绪状态。让CPU
重新挑选哪一个线程进入运行状态。

等待io设备

死亡状态teminated

线程正常执行完成

stop强制结束

异常情况

线程操作的相关方法

线程安全问题

安全问题场景

问题1：多个线程修改同一个共享数据，数据不一致问题
问题2：多个线程获取共享数据(比如全局变量)时，每个线程都只能获取自己的那份数据，而无法获取真正的共享数据

解决安全问题的方式

使用同步代码块

需要锁定一个监视器对象，也就是共享资源

▪ 同步的前提:
▪ (1)必须有两个或两个以上的线程
▪ (2)必须是多个线程使用同一资源
▪ (3)必须保证同步中只能有一个线程在运行

使用同步方法

将需要同步的代码放到方法中

同步监视器说明

同步监视器

– synchronized(obj){}中的obj称为同步监视器
– 同步代码块中同步监视器可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
– 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的监视器是this，也就是该对象本身

同步监视器的执行过程

– 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
– 第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
– 第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
– 第二个线程访问，发现同步监视器未锁，锁定并访问

死锁

两个线程分别占用一份资源，同时又想占用对方的资源，但是两方谁也不先释放资源

死锁一般情况下表示互相等待，是程序运行时出现的一种问题

生产者和消费者的问题

线程通信

▪ Java提供了3个方法解决线程之间的通信问题
wait()
notify()
notifyAll()

注意事项：以上方法都只能在同步方法戒者同步代码块中使用，否则会抛出异常

notify()与
notifyAll()的区别

高阶知识：线程池

池化技术：频繁的创建和销毁线程比较浪费时间，因此可以将线程放到线程池中，需要的时候直接获取即可，省去创建和销毁的时间，通过可以更加方法的管理线程

为什么需要线程池

在实际使用中，线程是很占用系统资源的，如果对线程管理不善
很容易导致系统问题。因此，在大多数并发框架中都会使用线程
池来管理线程，使用线程池管理线程主要有如下好处

1、使用线程池可以重复利用已有的线程继续执行任务，避免线程在创建和
销毁时造成的消耗

2、由于没有线程创建和销毁时的消耗，可以提高系统响应速度

3、通过线程可以对线程进行合理的管理，根据系统的承受能力调整可运行
线程数量的大小等

线程池工作原理

线程池执行所提交的任务过程

1、先判断线程池中核心线程池所有的线程是否都在执行任务。
如果不是，则新创建一个线程执行刚提交的任务，否则，核心线
程池中所有的线程都在执行任务，则进入第2步；

2、判断当前阻塞队列是否已满，如果未满，则将提交的任务放
置在阻塞队列中；否则，则进入第3步；

3、判断线程池中所有的线程是否都在执行任务，如果没有，则
创建一个新的线程来执行任务，否则，则交给饱和策略进行处理

疑问

1.阻塞队列中任务、核心线程池中的线程、非核心线程池中的线程，这3者之间如何转化？执行顺序是怎样的？

线程池体系结构

Executor：
线程池顶级接口

ExecutorService：线程池次级接口，继承自Executor，
对Executor做了一些扩展，增加了一些功能

ScheduledExecutorService：继承自ExecutorService，
对ExecutorService做了一些扩展，增加一些定时任务相关的功能

ScheduledThreadPoolExecutor：定时任务线程池类，用于实现定时任务相关功能，实现了ScheduledExecutorService

AbstractExecutorService：抽象类，运用模板方法设计模式实现了一部分方法，
实现了ExecutorService

ThreadPoolExcutor：普通线程池类，包含最基本的一些线程池操作相关的方法实现

ForkJoinPool：新型线程池类，JAVA7中新增的线程池类，基于工作窃取理论实现，运用于大任务拆小任务，任务无限多的场景

Executors：线程池工具类，定义了一些快速实现线程池的方法

线程池的分类

ThreadPoolExecutor

newCachedThreadPool

newFixedThreadPool

newSingleThreadPool

ScheduledThreadPoolExecutor

newSingleThreadScheduledExecutor

newScheduledThreadPool

ForkJoinPool

newWorkStealingPool

线程池的生命周期

running

能接受新提交的任务，并且也能处理阻塞队列中的任务

shutdown

关闭状态，不再接受新提交的任务，但却可以继续处理阻
塞队列中已保存的任务

stop

不能接受新任务，也不处理队列中的任务，会中断正在处理任务的
线程。

tidying

如果所有的任务都已终止了，workerCount (有效线程数) 为0，
线程池进入该状态后会调用 terminated() 方法进入TERMINATED 状态

terminated

在terminated() 方法执行完后进入该状态，默认
terminated()方法中什么也没有做

线程池的创建

参数列表

corePoolSize：核心线程数

maximumPoolSize：线程池能创建线程的最大个数

keepAliveTime：空闲线程存活时间

unit：时间单位，为keepAliveTime指定时间单位

workQueue：阻塞队列，用于保存任务的阻塞队列

BlockingQueue

ArrayBlockingQueue

LinkedBlockingQueue

DelayQueue

PriorityBlockingQueue

SynchronousQueue

threadFactory：创建线程的工程类

handler：饱和策略（拒绝策略）

ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:丢弃任务并抛出
RejectedExecutionException异常。

ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：也是丢弃任务，但是不抛
出异常。

ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：丢弃队列最前面的
任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy：由调用线程处理该任务

executor方法的执行逻辑

如果当前运行的线程少于corePoolSize，则会创建新的线程来执行新的任务；

如果运行的线程个数等于或者大于corePoolSize，则会将提交的
任务存放到阻塞队列workQueue中；

如果当前workQueue队列已满的话，则会创建新的线程来执行任务；

如果线程个数已经超过了maximumPoolSize，则会使用饱和策
略RejectedExecutionHandler来进行处理。

execute和submmit方法的区别

submit是基方法Executor.execute(Runnable)的延伸，通过创建
并返回一个Future类对象可用于取消执行和/或等待完成。

线程池的关闭

关闭线程池，
可以通过shutdown和shutdownNow两个方法

1、shutdownNow首先将线程池的状态设置为STOP,然后尝试停
止所有的正在执行和未执行任务的线程，并返回等待执行任务的
列表；

2、shutdown只是将线程池的状态设置为SHUTDOWN状态，然
后中断所有没有正在执行任务的线程

原理：遍历线程池中的所有线程，然后依次中断

网络

网络三要素

ip地址

端口

通讯协议

InetAddress类的api处理

网络模型

OSI

开放互联参考模型

7层协议

tcp/ip

四层的通讯协议

TCP

稳定的连接，必须要经过三次握手以及四次分手

安全，传输的数据报比较大

UDP

不需要稳定的连接，直接发送，不用管对方是否接受

不安全，传输的内容比较少

网络编程

TCP

Socket

套接字

ServerSocket

开发服务端的端口等待连接

UDP

DatagramSocket

DatagramPacket

lambda表达式

介绍

Lambda表达式是 Java8 中最重要的新功能之一。
Lambda 表达式可以替代只有一个抽象函数的接口实现，告别匿名内部类，代码看起来更简洁易懂。
Lambda表达式同时还提升了对集合、框架的迭代、遍历、过滤数据的操作。
lambda可以极大的减少代码冗余，同时代码的可读性要好过冗长的内部类，匿名类

特点

1：函数式编程
2：参数类型自动推断
3：代码量少，简洁

表达式案例

表达式的语法及案例

应用场景

任何有函数式接口的地方

只有一个抽象方法（Object类中的方法除外）的接口是函数式接口

Supplier 代表一个输出
Consumer 代表一个输入
BiConsumer 代表两个输入
Function 代表一个输入，一个输出（一般输入和输出是不同类型的）
UnaryOperator 代表一个输入，一个输出（输入和输出是相同类型的）
BiFunction 代表两个输入，一个输出（一般输入和输出是不同类型的）
BinaryOperator 代表两个输入，一个输出（输入和输出是相同类型的）

方法的引用

方法引用是用来直接访问类或者实例的已经存在的方法或者构造
方法，方法引用提供了一种引用而不执行方法的方式，如果抽象
方法的实现恰好可以使用调用另外一个方法来实现，就有可能可
以使用方法引用

方法引用的分类

静态方法引用

如果函数式接口的实现恰好可以通过调用一个静
态方法来实现，那么就可以使用静态方法引用

实例方法引用

如果函数式接口的实现恰好可以通过调用一个实
例的实例方法来实现，那么就可以使用实例方法引用

对象方法引用

抽象方法的第一个参数类型刚好是实例方法的类
型，抽象方法剩余的参数恰好可以当做实例方法的参数。如果函
数式接口的实现能由上面说的实例方法调用来实现的话，那么就
可以使用对象方法引用

构造方法引用

如果函数式接口的实现恰好可以通过调用一个类
的构造方法来实现，那么就可以使用构造方法引用