Java基础
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Java 中的几种基本数据类型了解么?
Java 中有 8 种基本数据类型,分别为:
- 6 种数字类型:
- 4 种整数型:
byte
、short
、int
、long
- 2 种浮点型:
float
、double
- 4 种整数型:
- 1 种字符类型:
char
- 1 种布尔型:
boolean
。
这 8 种基本数据类型的默认值以及所占空间的大小如下:
基本类型 | 位数 | 字节 | 默认值 | 取值范围 |
---|---|---|---|---|
byte | 8 | 1 | 0 | -128 ~ 127 |
short | 16 | 2 | 0 | -32768 ~ 32767 |
int | 32 | 4 | 0 | -2147483648 ~ 2147483647 |
long | 64 | 8 | 0L | -9223372036854775808 ~ 9223372036854775807 |
char | 16 | 2 | ‘u0000’ | 0 ~ 65535 |
float | 32 | 4 | 0f | 1.4E-45 ~ 3.4028235E38 |
double | 64 | 8 | 0d | 4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308 |
boolean | 1 | false | true、false |
对于 boolean
,官方文档未明确定义,它依赖于 JVM 厂商的具体实现。逻辑上理解是占用 1 位,但是实际中会考虑计算机高效存储因素。
包装类型的缓存机制了解么?
Java 基本数据类型的包装类型的大部分都用到了缓存机制来提升性能。
Byte
,Short
,Integer
,Long
这 4 种包装类默认创建了数值 [-128,127] 的相应类型的缓存数据,Character
创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据,Boolean
直接返回 True
or False
。
Integer 缓存源码:
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Character
缓存源码:
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Boolean
缓存源码:
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如果超出对应范围仍然会去创建新的对象,缓存的范围区间的大小只是在性能和资源之间的权衡。
两种浮点数类型的包装类 Float
,Double
并没有实现缓存机制。
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下面我们来看一个问题:下面的代码的输出结果是 true
还是 false
呢?
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Integer i1=40
这一行代码会发生装箱,也就是说这行代码等价于 Integer i1=Integer.valueOf(40)
。因此,i1
直接使用的是缓存中的对象。而Integer i2 = new Integer(40)
会直接创建新的对象。
因此,答案是 false
。你答对了吗?
记住:所有整型包装类对象之间值的比较,全部使用 equals 方法比较。
自动装箱与拆箱了解吗?原理是什么?
什么是自动拆装箱?
- 装箱:将基本类型用它们对应的引用类型包装起来;
- 拆箱:将包装类型转换为基本数据类型;
举例:
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上面这两行代码对应的字节码为:
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从字节码中,我们发现装箱其实就是调用了 包装类的valueOf()
方法,拆箱其实就是调用了 xxxValue()
方法。
因此,
Integer i = 10
等价于Integer i = Integer.valueOf(10)
int n = i
等价于int n = i.intValue()
;
注意:如果频繁拆装箱的话,也会严重影响系统的性能。我们应该尽量避免不必要的拆装箱操作。
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== 和 equals() 的区别
==
对于基本类型和引用类型的作用效果是不同的:
- 对于基本数据类型来说,
==
比较的是值。 - 对于引用数据类型来说,
==
比较的是对象的内存地址。
因为 Java 只有值传递,所以,对于 == 来说,不管是比较基本数据类型,还是引用数据类型的变量,其本质比较的都是值,只是引用类型变量存的值是对象的地址。
equals()
不能用于判断基本数据类型的变量,只能用来判断两个对象是否相等。equals()
方法存在于Object
类中,而Object
类是所有类的直接或间接父类,因此所有的类都有equals()
方法。
Object
类 equals()
方法:
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equals()
方法存在两种使用情况:
- 类没有重写
equals()
方法:通过equals()
比较该类的两个对象时,等价于通过“==”比较这两个对象,使用的默认是Object
类equals()
方法。 - 类重写了
equals()
方法:一般我们都重写equals()
方法来比较两个对象中的属性是否相等;若它们的属性相等,则返回 true(即,认为这两个对象相等)。
举个例子(这里只是为了举例。实际上,你按照下面这种写法的话,像 IDEA 这种比较智能的 IDE 都会提示你将 ==
换成 equals()
):
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String
中的 equals
方法是被重写过的,因为 Object
的 equals
方法是比较的对象的内存地址,而 String
的 equals
方法比较的是对象的值。
当创建 String
类型的对象时,虚拟机会在常量池中查找有没有已经存在的值和要创建的值相同的对象,如果有就把它赋给当前引用。如果没有就在常量池中重新创建一个 String
对象。
String
类equals()
方法:
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String、StringBuffer、StringBuilder 的区别?
可变性
String
是不可变的(后面会详细分析原因)。
StringBuilder
与 StringBuffer
都继承自 AbstractStringBuilder
类,在 AbstractStringBuilder
中也是使用字符数组保存字符串,不过没有使用 final
和 private
关键字修饰,最关键的是这个 AbstractStringBuilder
类还提供了很多修改字符串的方法比如 append
方法。
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线程安全性
String
中的对象是不可变的,也就可以理解为常量,线程安全。AbstractStringBuilder
是 StringBuilder
与 StringBuffer
的公共父类,定义了一些字符串的基本操作,如 expandCapacity
、append
、insert
、indexOf
等公共方法。StringBuffer
对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁,所以是线程安全的。StringBuilder
并没有对方法进行加同步锁,所以是非线程安全的。
性能
每次对 String
类型进行改变的时候,都会生成一个新的 String
对象,然后将指针指向新的 String
对象。StringBuffer
每次都会对 StringBuffer
对象本身进行操作,而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用 StringBuilder
相比使用 StringBuffer
仅能获得 10%~15% 左右的性能提升,但却要冒多线程不安全的风险。
对于三者使用的总结:
- 操作少量的数据: 适用
String
- 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用
StringBuilder
- 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用
StringBuffer
String 为什么是不可变的?
~~String
类中使用 final
关键字修饰字符数组来保存字符串,所以String
对象是不可变的。~~
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🐛 修正:我们知道被 final 关键字修饰的类不能被继承,修饰的方法不能被重写,修饰的变量是基本数据类型则值不能改变,修饰的变量是引用类型则不能再指向其他对象。因此,final 关键字修饰的数组保存字符串并不是 String 不可变的根本原因,因为这个数组保存的字符串是可变的(final 修饰引用类型变量的情况)。
String
真正不可变有下面几点原因:
- 保存字符串的数组被
final
修饰且为私有的,并且String
类没有提供/暴露修改这个字符串的方法。String
类被final
修饰导致其不能被继承,进而避免了子类破坏String
不可变。相关阅读:如何理解 String 类型值的不可变? - 知乎提问open in new window
补充(来自issue 675open in new window):在 Java 9 之后,
String
、StringBuilder
与StringBuffer
的实现改用byte
数组存储字符串。
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public final class String implements java.io.Serializable,Comparable<String>, CharSequence {
// @Stable 注解表示变量最多被修改一次,称为“稳定的”。
@Stable
private final byte[] value;
}
abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
byte[] value;
}Java 9 为何要将
String
的底层实现由char[]
改成了byte[]
?新版的 String 其实支持两个编码方案:Latin-1 和 UTF-16。如果字符串中包含的汉字没有超过 Latin-1 可表示范围内的字符,那就会使用 Latin-1 作为编码方案。Latin-1 编码方案下,
byte
占一个字节(8 位),char
占用 2 个字节(16),byte
相较char
节省一半的内存空间。JDK 官方就说了绝大部分字符串对象只包含 Latin-1 可表示的字符。
如果字符串中包含的汉字超过 Latin-1 可表示范围内的字符,
byte
和char
所占用的空间是一样的。这是官方的介绍:https://openjdk.java.net/jeps/254 。