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【Java】从入门到放弃-05：高级语法

news 2025/10/3 11:29:11

1、流 stream

1）Java 中 stream 和 C++ 中的 stream完全不一样：

java stream：用来处理容器中的数据，以流水线式的操作方式处理内存中的数据，包括过滤、筛选等，和SQL语句功能类似；
C++ stream：是 C++ 标准库中用于输入 / 输出（I/O）操作的抽象

2）数据处理有点像视频处理框架 GStreamer 对媒体数据的处理流程，有中间处理（GStreamer的过滤组件）和终端处理（GStreamer的槽）

中间处理：每次处理后，返回值是新的流，可以继续直接调用下一个处理方法，实现链式调用，常用的有
- filter：过滤，list.stream().filter(s -> s.length() > 3) // 保留长度>3的字符串
- map：映射，list.stream().map(String::toUpperCase) // 字符串转大写
- sorted：排序，list.stream().sorted(String.CASE_INSENSITIVE_ORDER) // 忽略大小写排序
- distinct：去重：
终端处理：返回值不是流，因此后续无法再继续调用其他的流方法，位于流的末端（终端）
- collect：收集结果，转为新的容器（Java中好像喜欢称为集合）
  List result = list.stream().filter(s -> s.startsWith(“a”)).collect(Collectors.toList());
- count：计数，返回元素的数量
  long count = list.stream().filter(s -> s.length() > 5).count();
- forEach：遍历每个元素
  list.stream().forEach(System.out::println); // 打印所有元素
- 聚合：max(Comparator c)、min(Comparator c)、reduce(…) —— 求最大 / 小值或自定义聚合

3）完整示例

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;public class StreamExample {public static void main(String[] args) {List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "cat", "date", "apple");# 需求：筛选长度>3的单词，去重，转大写，收集为列表List<String> result = words.stream().filter(word -> word.length() > 3) # 中间操作：筛选.distinct()                        # 中间操作：去重.map(String::toUpperCase)          # 中间操作：转大写.collect(Collectors.toList());     # 终端操作：收集结果System.out.println(result); # 输出：[APPLE, BANANA, DATE]}
}

2、IO

Java Stream 是针对内存的操作；
Java IO 则是针对外设的操作，比如：磁盘读写、键盘输入和显示器输出等

1）字节输入流抽象类：InputStream

read：读取下一个字节，返回取值为0~255的int型数据
read(byte[] b)：读取一定长度的字节
mark(int readlimit)：在输入流的当前位置放置一个标记
reset：返回当前所做的标记处
markSupported()：返回是否支持 mark 和 reset 标记
skip(long n)：跳过n个字节
close：关闭流，释放资源

2）字符（Unicode编码，两个字节）输入流抽象类：Reader
3）字节输出流抽象类：OutputStream

write(int b)：写入单个字节，b的取值为0~255
write(byte[] b)：写入多个字节
wirte(byte[] b, int off, int len)：从偏移量 off 开始写入 len 个字节
flush：刷新输出，清空缓冲区
close：关闭流

4）字符（Unicode编码，两个字节）输出流抽象类：Writer

5）File：文件类

构造函数创建：File(String path) 等
getName：获取文件名称
canRead：文件是否可读
canWrite：文件是否可写
exites：文件是否存在
length：文件的长度
getAbsolutePath：获取文件绝对路径

6）以字节形式读写文件：FileInputSteam、FileOutputStream
7）以字符形式读写文本：FileReader、FileWriter（Unicode编码，两个字节）
8）待缓冲区的读写：BufferedInputStream、BufferedOuputStream、BufferedReader、BufferedWriter
9）读写各种数据，例如：字符串、double、int、boolean、UTF编码字符等：DataInputStream、DataOutputStream
10）序列化和反序列化：ObjectOutputStream（系列化一个对象）、ObjectInputSteam（反序列化一个对象）

3、反射与注解

1）Java 可以通过反射机制，动态获取类的信息（如类名、方法、字段等），并动态调用类的方法、操作字段，而无需在编译期知道类的具体信息。

C++中没有内置反射机制；

2）通过反射可以访问：

包路径：getPackage
类名称：getName
继承类：getSuperclass
接口：getInterfaces
构造方法：
- getConstructor：指定构造方法，Constructor对象（public构造方法）
- getConstructors：Constructor数组（public构造方法）
- getDeclaredConstructor：指定构造方法，Constructor对象（所有构造方法）
- getDeclaredConstructors：Constructor对象（所有构造方法）
方法：
- getMethod：指定方法，Method 对象（public方法）
- getMethods：Method 数组（public方法）
- getDeclaredMethod：指定方法，Method 对象（所有的方法）
- getDeclaredMethods：Method 数组（所有的方法）
成员变量
- getField：指定成员变量，Field 对象（public）
- getFields：Field 数组（public）
- getDeclaredField：指定成员变量，Field 对象（所有）
- getDeclaredFields：Field 数组（所有）
内部类
- getClasses：public 内部类 Class 数组
- getDeclaredClasses ：所有内部类 Class 数组
内部类的声明类
- getDeclaringClass：如果是内部类，返回它的成员类，否则返回null

3）反射相关类

Constructor：构造
Modifier：方法
Field：成员变量

4）Annotation 注解
Java 的注解 Annotation 为一种元数据机制，为代码（类、方法、字段、参数等）添加额外信息；

常用注解

注解	作用	适用范围
@Override	标记方法必须重写父类的方法，编译期检查是否正确重写（如方法名、参数是否匹配）。	方法
@Deprecated	标记类、方法、字段等已过时，使用时编译器会警告。	类、方法、字段、参数等
@SuppressWarnings	抑制编译器警告（如未使用变量、 unchecked 类型转换的警告）。需指定警告类型（如 unchecked、deprecation）。	类、方法、字段、参数等
@FunctionalInterface	标记接口为函数式接口（仅含一个抽象方法），编译期检查是否符合规范（Java 8+）。	接口
@SafeVarargs	断言可变参数的使用是安全的，抑制 unchecked 警告（Java 7+）。	构造器、方法（静态或 final）
@Target	指定注解可修饰的元素类型（如类、方法、字段等），取值来自 ElementType 枚举（如 TYPE、METHOD、FIELD）。
@Retention	指定注解的生命周期（保留到哪个阶段），取值来自 RetentionPolicy 枚举：SOURCE：仅保留在源码，编译后丢弃（如 @Override）。 CLASS：保留到字节码，运行时不加载（默认）。 RUNTIME：保留到运行时，可通过反射读取（如框架常用的注解）。
@Documented	标记注解会被 Javadoc 工具提取到文档中。
@Inherited	标记注解可被子类继承（即父类的注解会被子类继承）。
@Repeatable	允许注解在同一元素上重复使用（Java 8+），需指定一个容器注解。

4、数据库操作

1）Java 中将操作SQL语句的 API 称为：JDBC，主要功能为

与数据库建立连接
向数据库发送SQL语句
从数据库中获取结果

2）常用类和接口

DriverManager：管理数据库驱动程序
Connection：连接数据库
Statement：向数据库中发送SQL语句
PrepaerdStatement：动态地执行SQL
ResultSet：保存数据库查询结果（一个表格）

5、多线程

1）两种实现线程的方法：

继承：java.lang.Thread 重写 run 方法，调用 start 方法来启动
实现：java.lang.Runnable 接口，创建 Thread 对象，调用 start 来启动
实现：Callable 接口，重写 call 方法，调用 start 来启动

2）线程生命周期

出生状态：创建时，new Thread
就绪状态：调用 start 后
运行状态：根据系统的资源，自动进入运行状态
等待状态：调用 wait 之后
休眠状态：调用 sleep 之后
阻塞状态：调用 notify、notifyAll之后
死亡状态：调用 interrupt

3）线程同步

同步块（类似C++临界区）：synchronized(Object)
同步方法：synchronized void f(){}

6、并发

串行：顺序执行，一个线程被CPU执行完毕后，再执行另外一个；
并行：多个CPU同时执行多个线程；
并发：实际为穿插执行，不同时间段执行不同的线程，看上去像是“同时”在执行
yield：很谦让，自己放弃CPU时间段，系统会考虑这个建议，单不一定接收这个建议
注意避免死锁
守护线程：比如 Java 的垃圾回收线程，注意：和 Linux 的守护线程有区别
用户线程：JVM虚拟机调用的 main 函数
线程本地变量：ThreadLocal，为每个使用该变量的线程，提供变量副本
- set：设置 ThreadLocal 变量
- get：获取 ThreadLocal 变量
- remove：清除 ThreadLocal 变量中的值
wait：阻塞当前线程，并释放锁，等待其它线程调用 notify 或者 notifyAll
notify：唤醒正在等待的线程
notify：唤醒全部正在等待的线程
线程池：ThreadPoolExecutor