Java基础知识相关笔记

Java基础知识相关笔记
0、面向对象
- 面向对象和面向过程
- 面向对象的三大特性
一、数据类型
二、String
三、运算
四、关键字
- final
- static
五、Object 通用方法
六、继承
七、反射
八、异常
九、泛型
十、注解
十一、特性
十二、IO
十三、集合 * 1 HashMap实现原理 * 存储结构 * 构造方法 * PUT()方法 * GET()方法 * 扩容机制 * HashMap线程安全问题 * 2 ConcurrentHashMap实现原理 * 存储结构 * 构造方法 * PUT()方法 * GET()方法 * 扩容机制 * size()方法 * 3 JDK1.8为什么使用红黑树？ * 4 HashMap和HashTable的区别 * 5 ArrayList和Vector原理 * 6 ArrayList和LinkedList区别
其它面试题 * 1 Java和C++的区别？ * 2 ClassNotFoundException和 NoClassDefFoundError区别 * ClassNotFoundException * NoClassDefFoundError
参考资料

0、面向对象

面向对象和面向过程

向对象程序设计(Object Oriented Programming)作为一种新方法，其本质是以建立模型体现出来的抽象思维过程和面向对象的方法。模型是用来反映现实世界中事物特征的。任何一个模型都不可能反映客观事物的一切具体特征，只能对事物特征和变化规律的一种抽象，且在它所涉及的范围内更普遍、更集中、更深刻地描述客体的特征。通过建立模型而达到的抽象是人们对客体认识的深化。

面向过程让计算机有步骤地顺序做一件事，是过程化思维，使用面向过程语言开发大型项目，软件复用和维护存在很大问题，模块之间耦合严重。

面向对象相对面向过程**更适合解决规模较大的问题，**可以拆解问题复杂度，对现实事物进行抽象并映射为开发对象（事物的特征用属性表示、事物的行为和能力用方法表示），更接近人的思维。

面向对象的三大特性

Java面向对象三大特性：封装、继承、多态。

在 Java 中有两种形式可以实现多态：继承（多个子类对同一方法的重写）和接口（实现接口并覆盖接口中同一方法）。

一、数据类型

Java的中的数据类型分为基本类型和包装类型，两种有以下区别：

存储内容：基本类型变量直接存储数据，包装类型存指针
存储位置：基本类型数据存储在栈中、包装类型数据存储在堆中（对象都在堆中）
容器使用：容器中只能存储包装类型，不能存储基本类型（需要做自动装箱）
方法：基本类型没有方法，包装类型有各种方法如min,max,equals等
默认值：基本类型为0/false，包装类型为null

基本类型

boolean/~
byte/8
char/16
short/16
int/32
float/32
long/64
double/64

Java基本类型的长度和平台无关，因为Java运行在JVM上，JVM对上屏蔽了系统差异性。

boolean 只有两个值：true、false，可以使用 1 bit 来存储，但是具体大小没有明确规定。JVM 会在编译时期将 boolean 类型的数据转换为 int，使用 1 来表示 true，0 表示 false。JVM 支持 boolean 数组，但是是通过读写 byte 数组来实现的。

浮点数的存储机制

浮点数存在精度损失问题，一般不直接使用==或!=进行比较，而是作差后和一个非常小的数字进行比价如x-y < eps = 10^-8则认为x==y。

浮点数一般采用科学计数法来表示和存储，单精度和双精度都分为三个部分：

符号位 (Sign)：0代表正数，1代表为负数；
指数位 (Exponent)：用于存储科学计数法中的指数数据；
尾数部分 (Mantissa)：采用移位存储尾数部分；

float

double

如8.25f表示为8.25 * 10^0，对应的二进制表示为1000.01b = 1.0001b * 2^3，（任何小数都可以表示为1.xyz * 2^n，所以第一个1可以去掉，实际上尾数有效位为24位），所以8.25的存储方式为：

参考浮点数在计算机中的存储方式 - wuyuan2011woaini - 博客园 (cnblogs.com)

包装类型

基本类型都有对应的包装类型，基本类型与其对应的包装类型之间的赋值使用自动装箱与拆箱完成。

Integer x = 2;     // 装箱 调用了 Integer.valueOf(2)
int y = x;         // 拆箱 调用了 X.intValue()

Autoboxing and Unboxing

问：有了基础类型为什么还需要包装类？

答：Java是面向对象语言，包装类让基础类型有了对象的特性，方便用在各种容器中（如HashMap数据系相关操作需要用到hashCode()和equals()方法等等，这些在基础类型中是没有的）。

缓存池

new Integer(123) 与 Integer.valueOf(123) 的区别在于：

new Integer(123) 每次都会新建一个对象；
Integer.valueOf(123) 会使用缓存池中的对象，多次调用会取得同一个对象的引用。

Integer x = new Integer(123);
Integer y = new Integer(123);
System.out.println(x == y);    // false
Integer z = Integer.valueOf(123);
Integer k = Integer.valueOf(123);
System.out.println(z == k);   // true

valueOf() 方法的实现比较简单，就是先判断值是否在缓存池中，如果在的话就直接返回缓存池的内容。

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

在 Java 8 中，Integer 缓存池的大小默认为 -128~127。

static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];
 
static {
    // high value may be configured by property
    int h = 127;
    String integerCacheHighPropValue =
        sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
    if (integerCacheHighPropValue != null) {
        try {
            int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
            i = Math.max(i, 127);
            // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
            h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
        } catch( NumberFormatException nfe) {
            // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
        }
    }
    high = h;
 
    cache = new Integer[(high - low) + 1];
    int j = low;
    for(int k = 0; k < cache.length; k++)
        cache[k] = new Integer(j++);
 
    // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
    assert IntegerCache.high >= 127;
}

编译器会在自动装箱过程调用 valueOf() 方法，因此多个值相同且值在缓存池范围内的 Integer 实例使用自动装箱来创建，那么就会引用相同的对象。

Integer m = 123;
Integer n = 123;
System.out.println(m == n); // 指针比较, true

基本类型对应的缓冲池如下：

boolean values true and false
all byte values
short values between -128 and 127
int values between -128 and 127
char in the range \u0000 to \u007F

在使用这些基本类型对应的包装类型时，如果该数值范围在缓冲池范围内，就可以直接使用缓冲池中的对象。

在 jdk 1.8 所有的数值类缓冲池中，Integer 的缓冲池 IntegerCache 很特殊，这个缓冲池的下界是 - 128，上界默认是 127，但是这个上界是可调的，在启动 jvm 的时候，通过 -XX:AutoBoxCacheMax=<size> 来指定这个缓冲池的大小，该选项在 JVM 初始化的时候会设定一个名为 java.lang.IntegerCache.high 系统属性，然后 IntegerCache 初始化的时候就会读取该系统属性来决定上界。

StackOverflow : Differences between new Integer(123), Integer.valueOf(123) and just 123

二、String

概览

String 被声明为 final，因此它不可被继承。(Integer 等包装类也不能被继承）

在 Java 8 中，String 内部使用 char 数组存储数据。

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
}

在 Java 9 之后，String 类的实现改用 byte 数组存储字符串，同时使用 coder 来标识使用了哪种编码。

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final byte[] value;
 
    /** The identifier of the encoding used to encode the bytes in {@code value}. */
    private final byte coder;
}

value 数组被声明为 final，这意味着 value 数组初始化之后就不能再引用其它数组。并且 String 内部没有改变 value 数组的方法，因此可以保证 String 不可变。

不可变的好处

1. 可以缓存 hash 值

因为 String 的 hash 值经常被使用，例如 String 用做 HashMap 的 key。不可变的特性可以使得 hash 值也不可变，因此只需要进行一次计算。

2. String Pool 的需要

如果一个 String 对象已经被创建过了，那么就会从 String Pool 中取得引用。只有 String 是不可变的，才可能使用 String Pool。

3. 安全性

String 经常作为参数，String 不可变性可以保证参数不可变。例如在作为网络连接参数的情况下如果 String 是可变的，那么在网络连接过程中，String 被改变，改变 String 的那一方以为现在连接的是其它主机，而实际情况却不一定是。

4. 线程安全

String 不可变性天生具备线程安全，可以在多个线程中安全地使用。

Program Creek : Why String is immutable in Java?

String, StringBuffer and StringBuilder

1. 可变性

String 不可变（成员变量char[]使用过了final进行修饰）
StringBuffer 和 StringBuilder 可变（成员变量char[]支持自动扩容）

2. 线程安全

String 不可变，因此是线程安全的
StringBuilder 不是线程安全的
StringBuffer 是线程安全的，内部使用 synchronized 进行同步

使用场景：操作/改变少量数据可以使用String，大量/频繁拼接字符串综合考虑线程安全要求来使用StringBuilder或StringBuffer。

StackOverflow : String, StringBuffer, and StringBuilder

String Pool

字符串常量池（String Pool）保存着所有字符串字面量（literal strings），这些字面量在编译时期就确定。不仅如此，还可以使用 String 的 intern() 方法在运行过程将字符串添加到 String Pool 中。

当一个字符串调用 intern() 方法时，如果 String Pool 中已经存在一个字符串和该字符串值相等（使用 equals() 方法进行确定），那么就会返回 String Pool 中字符串的引用；否则，就会在 String Pool 中添加一个新的字符串，并返回这个新字符串的引用。

下面示例中，s1 和 s2 采用 new String() 的方式新建了两个不同字符串，而 s3 和 s4 是通过 s1.intern() 方法取得同一个字符串引用。intern() 首先把 s1 引用的字符串放到 String Pool 中，然后返回这个字符串引用。因此 s3 和 s4 引用的是同一个字符串。

String s1 = new String("aaa");
String s2 = new String("aaa");
System.out.println(s1 == s2);           // false
String s3 = s1.intern();
String s4 = s1.intern();
System.out.println(s3 == s4);           // true

如果是采用 “bbb” 这种字面量的形式创建字符串，会自动地将字符串放入 String Pool 中。

String s5 = "bbb";
String s6 = "bbb";
System.out.println(s5 == s6);  // true

在 Java 7 之前，String Pool 被放在运行时常量池中，它属于永久代。而在 Java 7，String Pool 被移到堆中。这是因为永久代的空间有限，在大量使用字符串的场景下会导致 OutOfMemoryError 错误。

new String(“abc”)

使用这种方式一共会创建两个字符串对象（前提是 String Pool 中还没有 “abc” 字符串对象）。

“abc” 属于字符串字面量，因此编译时期会在 String Pool 中创建一个字符串对象，指向这个 “abc” 字符串字面量；
而使用 new 的方式会在堆中创建一个字符串对象。

创建一个测试类，其 main 方法中使用这种方式来创建字符串对象。

public class NewStringTest {
    public static void main(String[] args) {
        String s = new String("abc");
    }
}

使用 javap -verbose 进行反编译，得到以下内容：

// ...
Constant pool:
// ...
   #2 = Class              #18            // java/lang/String
   #3 = String             #19            // abc
// ...
  #18 = Utf8               java/lang/String
  #19 = Utf8               abc
// ...
 
  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=3, locals=2, args_size=1
         0: new           #2                  // class java/lang/String
         3: dup
         4: ldc           #3                  // String abc
         6: invokespecial #4                  // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
         9: astore_1
// ...

在 Constant Pool 中，#19 存储这字符串字面量 “abc”，#3 是 String Pool 的字符串对象，它指向 #19 这个字符串字面量。在 main 方法中，0: 行使用 new #2 在堆中创建一个字符串对象，并且使用 ldc #3 将 String Pool 中的字符串对象作为 String 构造函数的参数。

以下是 String 构造函数的源码，可以看到，在将一个字符串对象作为另一个字符串对象的构造函数参数时，并不会完全复制 value 数组内容，而是都会指向同一个 value 数组。

public String(String original) {
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}

三、运算

参数传递

Java 的参数是以值传递的形式传入方法中，而不是引用传递。

以下代码中 Dog dog 的 dog 是一个指针，存储的是对象的地址。在将一个参数传入一个方法时，本质上是将对象的地址以值的方式传递到形参中。

public class Dog {
 
    String name;
 
    Dog(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    String getName() {
        return this.name;
    }
 
    void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    String getObjectAddress() {
        return super.toString();
    }
}

在方法中改变对象的字段值会改变原对象该字段值，因为引用的是同一个对象。

class PassByValueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("A");
        func(dog);
        System.out.println(dog.getName());          // B
    }
 
    private static void func(Dog dog) {
        dog.setName("B");
    }
}

但是在方法中将指针引用了其它对象，那么此时方法里和方法外的两个指针指向了不同的对象，在一个指针改变其所指向对象的内容对另一个指针所指向的对象没有影响。

public class PassByValueExample {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("A");
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
        func(dog);
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
        System.out.println(dog.getName());          // A
    }
 
    private static void func(Dog dog) {
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@4554617c
        dog = new Dog("B");
        System.out.println(dog.getObjectAddress()); // Dog@74a14482
        System.out.println(dog.getName());          // B
    }
}

StackOverflow: Is Java “pass-by-reference” or “pass-by-value”?

float 与 double

Java 不能隐式执行向下转型，因为这会使得精度降低。

1.1 字面量属于 double 类型，不能直接将 1.1 直接赋值给 float 变量，因为这是向下转型。

// float f = 1.1;

1.1f 字面量才是 float 类型。

float f = 1.1f;

隐式类型转换

因为字面量 1 是 int 类型，它比 short 类型精度要高，因此不能隐式地将 int 类型向下转型为 short 类型。

short s1 = 1;
// s1 = s1 + 1;

但是使用 += 或者 ++ 运算符会执行隐式类型转换。

s1 += 1;
s1++;

上面的语句相当于将 s1 + 1 的计算结果进行了向下转型：

s1 = (short) (s1 + 1);

StackOverflow : Why don’t Java’s +=, -=, *=, /= compound assignment operators require casting?

switch

从 Java 7 开始，可以在 switch 条件判断语句中使用 String 对象。

String s = "a";
switch (s) {
    case "a":
        System.out.println("aaa");
        break;
    case "b":
        System.out.println("bbb");
        break;
}

switch 不支持 long，是因为 switch 的设计初衷是对那些只有少数几个值的类型进行等值判断，如果值过于复杂，那么还是用 if 比较合适。

// long x = 111;
// switch (x) { // Incompatible types. Found: 'long', required: 'char, byte, short, int, Character, Byte, Short, Integer, String, or an enum'
//     case 111:
//         System.out.println(111);
//         break;
//     case 222:
//         System.out.println(222);
//         break;
// }

StackOverflow : Why can’t your switch statement data type be long, Java?

四、关键字

final

1. 数据

声明数据为常量，可以是编译时常量，也可以是在运行时被初始化后不能被改变的常量。

对于基本类型，final 使数值不变；
对于引用类型，final 使引用不变，也就不能引用其它对象，但是被引用的对象本身是可以修改的。

final int x = 1;
// x = 2;  // cannot assign value to final variable 'x'
final A y = new A();
y.a = 1;

2. 方法

声明方法不能被子类重写。

private 方法隐式地被指定为 final，如果在子类中定义的方法和基类中的一个 private 方法签名相同，此时子类的方法不是重写基类方法，而是在子类中定义了一个新的方法。

3. 类

声明类不允许被继承。

static

1. 静态变量

静态变量：又称为类变量，也就是说这个变量属于类的，类所有的实例都共享静态变量，可以直接通过类名来访问它。静态变量在内存中只存在一份。
实例变量：每创建一个实例就会产生一个实例变量，它与该实例同生共死。

public class A {
 
    private int x;         // 实例变量
    private static int y;  // 静态变量
 
    public static void main(String[] args) {
        // int x = A.x;  // Non-static field 'x' cannot be referenced from a static context
        A a = new A();
        int x = a.x;
        int y = A.y;
    }
}

2. 静态方法

静态方法在类加载的时候就存在了，它不依赖于任何实例。所以静态方法必须有实现，也就是说它不能是抽象方法。

public abstract class A {
    public static void func1(){
    }
    // public abstract static void func2();  // Illegal combination of modifiers: 'abstract' and 'static'
}

只能访问所属类的静态字段和静态方法，方法中不能有 this 和 super 关键字，因此这两个关键字与具体对象关联。

public class A {
 
    private static int x;
    private int y;
 
    public static void func1(){
        int a = x;
        // int b = y;  // Non-static field 'y' cannot be referenced from a static context
        // int b = this.y;     // 'A.this' cannot be referenced from a static context
    }
}

3. 静态语句块

静态语句块在类初始化时运行一次。

public class A {
    static {
        System.out.println("123");
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        A a1 = new A();
        A a2 = new A();
    }
}

4. 静态内部类

非静态内部类依赖于外部类的实例，也就是说需要先创建外部类实例，才能用这个实例去创建非静态内部类。而静态内部类不需要。

public class OuterClass {
 
    class InnerClass {
    }
 
    static class StaticInnerClass {
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        // InnerClass innerClass = new InnerClass(); // 'OuterClass.this' cannot be referenced from a static context
        OuterClass outerClass = new OuterClass();
        InnerClass innerClass = outerClass.new InnerClass();
        StaticInnerClass staticInnerClass = new StaticInnerClass();
    }
}

静态内部类不能访问外部类的非静态的变量和方法。

单例模式可以使用静态内部类的写法！

在使用静态变量和方法时不用再指明 ClassName，从而简化代码，但可读性大大降低。

import static com.xxx.ClassName.*

6. 初始化顺序

静态变量和静态语句块优先于实例变量和普通语句块，静态变量和静态语句块的初始化顺序取决于它们在代码中的顺序。

public static String staticField = "静态变量";

static {
    System.out.println("静态语句块");
}

public String field = "实例变量";

{
    System.out.println("普通语句块");
}

最后才是构造函数的初始化。

public InitialOrderTest() {
    System.out.println("构造函数");
}

存在继承的情况下，初始化顺序为：

父类（静态变量、静态语句块）
子类（静态变量、静态语句块）
父类（实例变量、普通语句块）
父类（构造函数）
子类（实例变量、普通语句块）
子类（构造函数）

五、Object 通用方法

概览

public native int hashCode()
 
public boolean equals(Object obj)
 
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException
 
public String toString()
 
public final native Class<?> getClass()
 
protected void finalize() throws Throwable {}
 
public final native void notify()
 
public final native void notifyAll()
 
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException
 
public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException
 
public final void wait() throws InterruptedException

equals()

1. 等价关系

两个对象具有等价关系，需要满足以下五个条件：

Ⅰ 自反性

x.equals(x); // true

Ⅱ 对称性

x.equals(y) == y.equals(x); // true

Ⅲ 传递性

if (x.equals(y) && y.equals(z))
    x.equals(z); // true;

Ⅳ 一致性

多次调用 equals() 方法结果不变

x.equals(y) == x.equals(y); // true

Ⅴ 与 null 的比较

对任何不是 null 的对象 x 调用 x.equals(null) 结果都为 false

x.equals(null); // false;

2. ==和equals的区别

对于基本类型，== 判断两个值是否相等，基本类型没有 equals() 方法。
对于引用类型，== 判断两个变量是否引用同一个对象，即地址是否相同
equals默认比较的是两个对象的地址是否相同（==），用户也可以重新该方法，实现比较对象的属性是否相同。

Integer x = new Integer(1);
Integer y = new Integer(1);
System.out.println(x.equals(y)); // true
System.out.println(x == y);      // false

3. 实现

检查是否为同一个对象的引用，如果是直接返回 true；
检查是否是同一个类型，如果不是，直接返回 false；
将 Object 对象进行转型；
判断每个关键域是否相等。

public class EqualExample {
 
    private int x;
    private int y;
    private int z;
 
    public EqualExample(int x, int y, int z) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.z = z;
    }
 
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
 
        EqualExample that = (EqualExample) o;
 
        if (x != that.x) return false;
        if (y != that.y) return false;
        return z == that.z;
    }
}

hashCode()

hashCode() 返回哈希值，而 equals() 是用来判断两个对象是否等价。等价的两个对象散列值一定相同，但是散列值相同的两个对象不一定等价，这是因为计算哈希值具有随机性，两个值不同的对象可能计算出相同的哈希值。

在覆盖 equals() 方法时应当总是覆盖 hashCode() 方法，保证等价的两个对象哈希值也相等。

hashCode()方法默认为native实现，由JVM来做具体实现，根据对象的地址返回一个整数代表哈希码（一般情况下不同对象返回的哈希码是不同的）。

要求equals()判断相等的对象hashCode也要相等！两者需要一起重写！

HashSet 和 HashMap 等集合类使用了 hashCode() 方法来计算对象应该存储的位置，因此要将对象添加到这些集合类中，需要让对应的类实现 hashCode() 方法。

下面的代码中，新建了两个等价的对象，并将它们添加到 HashSet 中。我们希望将这两个对象当成一样的，只在集合中添加一个对象。但是 EqualExample 没有实现 hashCode() 方法，因此这两个对象的哈希值是不同的，最终导致集合添加了两个等价的对象。

EqualExample e1 = new EqualExample(1, 1, 1);
EqualExample e2 = new EqualExample(1, 1, 1);
System.out.println(e1.equals(e2)); // true
HashSet<EqualExample> set = new HashSet<>();
set.add(e1);
set.add(e2);
System.out.println(set.size());   // 2

理想的哈希函数应当具有均匀性，即不相等的对象应当均匀分布到所有可能的哈希值上。这就要求了哈希函数要把所有域的值都考虑进来。可以将每个域都当成 R 进制的某一位，然后组成一个 R 进制的整数。

R 一般取 31，因为它是一个奇素数，如果是偶数的话，当出现乘法溢出，信息就会丢失，因为与 2 相乘相当于向左移一位，最左边的位丢失。并且一个数与 31 相乘可以转换成移位和减法：31*x == (x<<5)-x，编译器会自动进行这个优化。

@Override
public int hashCode() {
    int result = 17;
    result = 31 * result + x;
    result = 31 * result + y;
    result = 31 * result + z;
    return result;
}

equals()和hashCode()的联系

重写equals()方法必须重写hashCode()方法（保证两个相等对象的哈希值相同，因为将对象放入类似Map的集合中时，会利用hashCode来计算下标，比较对象是否相同时最后会使用equals()来比较）。

两个对象equals()相等则hashCode()必须相等。
两个对象hashCode()相等equals()不一定相等，可能是哈希冲突。

toString()

默认返回 ToStringExample@4554617c 这种形式，其中 @ 后面的数值为散列码的无符号十六进制表示。

public class ToStringExample {
 
    private int number;
 
    public ToStringExample(int number) {
        this.number = number;
    }
}

ToStringExample example = new ToStringExample(123);
System.out.println(example.toString());

ToStringExample@4554617c

clone()/深浅拷贝

1. cloneable

clone() 是 Object 的 protected 方法，它不是 public，一个类不显式去重写 clone()，其它类就不能直接去调用该类实例的 clone() 方法。

public class CloneExample {
    private int a;
    private int b;
}

CloneExample e1 = new CloneExample();
// CloneExample e2 = e1.clone(); // 'clone()' has protected access in 'java.lang.Object'

重写 clone() 得到以下实现：

public class CloneExample {
    private int a;
    private int b;
 
    @Override
    public CloneExample clone() throws CloneNotSupportedException {
        return (CloneExample)super.clone();
    }
}

CloneExample e1 = new CloneExample();
try {
    CloneExample e2 = e1.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
    e.printStackTrace();
}

java.lang.CloneNotSupportedException: CloneExample

以上抛出了 CloneNotSupportedException，这是因为 CloneExample 没有实现 Cloneable 接口。

应该注意的是，clone() 方法并不是 Cloneable 接口的方法，而是 Object 的一个 protected 方法。Cloneable 接口只是规定，如果一个类没有实现 Cloneable 接口又调用了 clone() 方法，就会抛出 CloneNotSupportedException。

public class CloneExample implements Cloneable {
    private int a;
    private int b;
 
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
}

2. 浅拷贝 VS 深拷贝

浅拷贝：拷贝对象和原始对象的引用类型引用同一个对象。对原始对象的修改会影响拷贝对象。

深拷贝：拷贝对象和原始对象的引用类型引用不同对象。对原始对象的修改并不会影响拷贝对象。

deep and shallow copy

3. 如何实现深拷贝

实现Clonable接口：重写其中的clone方法即可，可能抛出类强制转换失败的异常。

手动实现拷贝方法：将类中的手动进行赋值。

序列化/反序列化：将对象序列化生成的数据（如json或二进制数据）重新反序列化生成新的对象，使用序列化的前提是拷贝的类（包括其成员变量）需要实现Serializable接口。

六、继承

访问权限

Java 中有三个访问权限修饰符：private、protected 以及 public，如果不加访问修饰符，表示包级可见。

可以对类或类中的成员（字段和方法）加上访问修饰符。

类可见表示其它类可以用这个类创建实例对象。
成员可见表示其它类可以用这个类的实例对象访问到该成员；

protected 用于修饰成员，表示在继承体系中成员对于子类可见，但是这个访问修饰符对于类没有意义。

设计良好的模块会隐藏所有的实现细节，把它的 API 与它的实现清晰地隔离开来。模块之间只通过它们的 API 进行通信，一个模块不需要知道其他模块的内部工作情况，这个概念被称为信息隐藏或封装。因此访问权限应当尽可能地使每个类或者成员不被外界访问。

如果子类的方法重写了父类的方法，那么子类中该方法的访问级别不允许低于父类的访问级别。这是为了确保可以使用父类实例的地方都可以使用子类实例去代替，也就是确保满足里氏替换原则。

字段决不能是公有的，因为这么做的话就失去了对这个字段修改行为的控制，客户端可以对其随意修改。例如下面的例子中，AccessExample 拥有 id 公有字段，如果在某个时刻，我们想要使用 int 存储 id 字段，那么就需要修改所有的客户端代码。

public class AccessExample {
    public String id;
}

可以使用公有的 getter 和 setter 方法来替换公有字段，这样的话就可以控制对字段的修改行为。

public class AccessExample {
 
    private int id;
 
    public String getId() {
        return id + "";
    }
 
    public void setId(String id) {
        this.id = Integer.valueOf(id);
    }
}

但是也有例外，如果是包级私有的类或者私有的嵌套类，那么直接暴露成员不会有特别大的影响。

public class AccessWithInnerClassExample {
 
    private class InnerClass {
        int x;
    }
 
    private InnerClass innerClass;
 
    public AccessWithInnerClassExample() {
        innerClass = new InnerClass();
    }
 
    public int getValue() {
        return innerClass.x;  // 直接访问
    }
}

抽象类与接口

抽象类

如果一个类没有包含足够多的信息来描述一个具体的对象，这样的类就是抽象类。抽象类和抽象方法都使用 abstract 关键字进行声明。如果一个类中包含抽象方法，那么这个类必须声明为抽象类。

抽象类和普通类最大的区别是，抽象类不能被实例化，只能被继承。

public abstract class AbstractClassExample {
 
    protected int x;
    private int y;
 
    public abstract void func1();
 
    public void func2() {
        System.out.println("func2");
    }
}

public class AbstractExtendClassExample extends AbstractClassExample {
    @Override
    public void func1() {
        System.out.println("func1");
    }
}

// AbstractClassExample ac1 = new AbstractClassExample(); // 'AbstractClassExample' is abstract; cannot be instantiated
AbstractClassExample ac2 = new AbstractExtendClassExample();
ac2.func1();

接口

接口是抽象类的延伸，接口里面定义了很多没有实现的方法，只是起一个合约规范的作用，在 Java 8 之前，它可以看成是一个完全抽象的类，也就是说它不能有任何的方法实现。

从 Java 8 开始，接口也可以拥有默认的方法实现，这是因为不支持默认方法的接口的维护成本太高了。在 Java 8 之前，如果一个接口想要添加新的方法，那么要修改所有实现了该接口的类，让它们都实现新增的方法。

接口的成员（字段 + 方法）默认都是 public 的，并且不允许定义为 private 或者 protected。

接口的字段默认都是 static 和 final 的。

public interface InterfaceExample {
 
    void func1();
 
    default void func2(){
        System.out.println("func2");
    }
 
    int x = 123;
    // int y;               // Variable 'y' might not have been initialized
    public int z = 0;       // Modifier 'public' is redundant for interface fields
    // private int k = 0;   // Modifier 'private' not allowed here
    // protected int l = 0; // Modifier 'protected' not allowed here
    // private void fun3(); // Modifier 'private' not allowed here
}

public class InterfaceImplementExample implements InterfaceExample {
    @Override
    public void func1() {
        System.out.println("func1");
    }
}

// InterfaceExample ie1 = new InterfaceExample(); // 'InterfaceExample' is abstract; cannot be instantiated
InterfaceExample ie2 = new InterfaceImplementExample();
ie2.func1();
System.out.println(InterfaceExample.x);

比较

从设计层面上看，抽象类提供了一种 IS-A 关系，需要满足里式替换原则，即子类对象必须能够替换掉所有父类对象。而接口更像是一种 LIKE-A 关系（一个类实现了什么接口 = 一个类具备接口定义的功能），它只是提供一种方法实现契约，并不要求接口和实现接口的类具有 IS-A 关系。
从使用上来看，一个类可以实现多个接口，但是不能继承多个抽象类。
接口的字段只能是 static 和 final 类型的，而抽象类的字段没有这种限制。
接口的成员只能是 public 的，而抽象类的成员可以有多种访问权限。

使用选择

使用接口：

需要让不相关的类都实现一个方法，例如不相关的类都可以实现 Comparable 接口中的 compareTo() 方法；
需要使用多重继承。

使用抽象类：

需要在几个相关的类中共享代码。
需要能控制继承来的成员的访问权限，而不是都为 public。
需要继承非静态和非常量字段。

在很多情况下，接口优先于抽象类（优先使用组合而不是继承）。因为接口没有抽象类严格的类层次结构要求，可以灵活地为一个类添加行为。并且从 Java 8 开始，接口也可以有默认的方法实现，使得修改接口的成本也变的很低。

super

访问父类的构造函数：可以使用 super() 函数访问父类的构造函数，从而委托父类完成一些初始化的工作。应该注意到，子类一定会调用父类的构造函数来完成初始化工作，一般是调用父类的默认构造函数，如果子类需要调用父类其它构造函数，那么就可以使用 super() 函数。
访问父类的成员：如果子类重写了父类的某个方法，可以通过使用 super 关键字来引用父类的方法实现。

public class SuperExample {
 
    protected int x;
    protected int y;
 
    public SuperExample(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
 
    public void func() {
        System.out.println("SuperExample.func()");
    }
}

public class SuperExtendExample extends SuperExample {
 
    private int z;
 
    public SuperExtendExample(int x, int y, int z) {
        super(x, y);
        this.z = z;
    }
 
    @Override
    public void func() {
        super.func();
        System.out.println("SuperExtendExample.func()");
    }
}

SuperExample e = new SuperExtendExample(1, 2, 3);
e.func();

SuperExample.func()
SuperExtendExample.func()

Using the Keyword super

重写与重载

重写（Override）

方法名字、传入参数、返回类型完全相同！

存在于继承体系中，指子类实现了一个与父类在方法声明上完全相同的一个方法。

为了满足里式替换原则，重写有以下三个限制：

子类方法的访问权限必须大于等于父类方法；
子类方法的返回类型必须是父类方法返回类型或为其子类型。
子类方法抛出的异常类型必须是父类抛出异常类型或为其子类型。

使用 @Override 注解，可以让编译器帮忙检查是否满足上面的三个限制条件。

下面的示例中，SubClass 为 SuperClass 的子类，SubClass 重写了 SuperClass 的 func() 方法。其中：

子类方法访问权限为 public，大于父类的 protected。
子类的返回类型为 ArrayList，是父类返回类型 List 的子类。
子类抛出的异常类型为 Exception，是父类抛出异常 Throwable 的子类。
子类重写方法使用 @Override 注解，从而让编译器自动检查是否满足限制条件。

在调用一个方法时，先从本类中查找看是否有对应的方法，如果没有再到父类中查看，看是否从父类继承来。否则就要对参数进行转型，转成父类之后看是否有对应的方法。总的来说，方法调用的优先级为：

this.func(this)
super.func(this)
this.func(super)
super.func(super)

/*
    A
    |
    B
    |
    C
    |
    D
 */
 
 
class A {
 
    public void show(A obj) {
        System.out.println("A.show(A)");
    }
 
    public void show(C obj) {
        System.out.println("A.show(C)");
    }
}
 
class B extends A {
 
    @Override
    public void show(A obj) {
        System.out.println("B.show(A)");
    }
}
 
class C extends B {
}
 
class D extends C {
}

public static void main(String[] args) {
 
    A a = new A();
    B b = new B();
    C c = new C();
    D d = new D();
 
    // 在 A 中存在 show(A obj)，直接调用
    a.show(a); // A.show(A)
    // 在 A 中不存在 show(B obj)，将 B 转型成其父类 A
    a.show(b); // A.show(A)
    // 在 B 中存在从 A 继承来的 show(C obj)，直接调用
    b.show(c); // A.show(C)
    // 在 B 中不存在 show(D obj)，但是存在从 A 继承来的 show(C obj)，将 D 转型成其父类 C
    b.show(d); // A.show(C)
 
    // 引用的还是 B 对象，所以 ba 和 b 的调用结果一样
    A ba = new B();
    ba.show(c); // A.show(C)
    ba.show(d); // A.show(C)
}

重载（Overload）

方法名字、返回类型相同，但是传入参数类型/个数/顺序不同。

存在于同一个类中，指一个方法与已经存在的方法名称上相同，但是参数类型、个数、顺序至少有一个不同。

应该注意的是，返回值不同，其它都相同不算是重载（不允许这样写）。

// 假设有以下两个函数
float max(int a, int b);
int max(int a, int b);
// 进行下面的调用时，编译器无法判断是要调用哪一个函数
max(1, 2);

方法的重载和重写都是实现多态的方式，区别在于前者实现的是编译时的多态性，而后者实现的是运行时的多态性。

多态

JAVA如何实现多态

通过方法重写（子类方法覆盖父类方法/接口的多个实现类）或者重载(方法入参不同，其余相同)来实现多态。

JVM如何确定调用的是子类方法

在Java中，方法调用有两类，动态方法调用与静态方法调用：

静态方法调用是指对于类的静态方法的调用方式，是在编译时刻就已经确定好具体调用方法的情况，是静态绑定的。
动态方法调用需要有方法调用所作用的对象，是在调用的时候才确定具体的调用方法，是动态绑定的。

多态则是采用动态方法调用。

JVM如何确定具体需要执行那个方法的流程如下：

首先找到变量/引用的实际类型（虚拟机栈指针指向堆中的实际对象）
在实际类型中寻找符合要求的方法（实际对象对应方法区中的class的方法表）
如果实际类型中没有符合要求的方法，则继续往父类中寻找
如果始终没有找到合适的方法，则抛出java.lang.AbstractMethodError异常

七、反射

每个类都有一个 Class 对象，包含了与类有关的信息。当编译一个新类时，会产生一个同名的 .class 文件，该文件内容保存着 Class 对象。

类加载相当于 Class 对象的加载，类在第一次使用时才动态加载到 JVM 中。也可以使用 Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") 这种方式来控制类的加载，该方法会返回一个 Class 对象。

反射可以提供运行时的类信息，并且这个类可以在运行时才加载进来，甚至在编译时期该类的 .class 不存在也可以加载进来。

Class 和 java.lang.reflect 一起对反射提供了支持，java.lang.reflect 类库主要包含了以下三个类：

Field ：可以使用 get() 和 set() 方法读取和修改 Field 对象关联的字段；
Method ：可以使用 invoke() 方法调用与 Method 对象关联的方法；
Constructor ：可以用 Constructor 的 newInstance() 创建新的对象。

反射的优点

**可扩展性**   ：应用程序可以利用全限定名创建可扩展对象的实例，来使用来自外部的用户自定义类。

**类浏览器和可视化开发环境**   ：一个类浏览器需要可以枚举类的成员。可视化开发环境（如 IDE）可以从利用反射中可用的类型信息中受益，以帮助程序员编写正确的代码。

**调试器和测试工具**   ： 调试器需要能够检查一个类里的私有成员。测试工具可以利用反射来自动地调用类里定义的可被发现的 API 定义，以确保一组测试中有较高的代码覆盖率。

反射的缺点

尽管反射非常强大，但也不能滥用。如果一个功能可以不用反射完成，那么最好就不用。在我们使用反射技术时，下面几条内容应该牢记于心。

**性能开销**   ：反射涉及了动态类型的解析，所以 JVM 无法对这些代码进行优化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。我们应该避免在经常被执行的代码或对性能要求很高的程序中使用反射。

**安全限制**   ：使用反射技术要求程序必须在一个没有安全限制的环境中运行。如果一个程序必须在有安全限制的环境中运行，如 Applet，那么这就是个问题了。

**内部暴露** 【重要】  ：由于反射允许代码执行一些在正常情况下不被允许的操作（比如访问私有的属性和方法），所以使用反射可能会导致意料之外的副作用，这可能导致代码功能失调并破坏可移植性。反射代码破坏了抽象性，因此当平台发生改变的时候，代码的行为就有可能也随着变化。

反射的应用

动态代理

利用JDK的动态代理，可以不需要对每个代理目标都编写一个对应的代理类（代理类也需要实现代理目标实现的接口，并传入一个代理目标作为成员变量），InvocationHandler可以利用反射自动为传入的对象生成代理类。

为什么不直接用继承+重写的方法来进行功能增强呢？因为可能别人写的程序我们没有源代码，只有class文件，无法重写。

动态代理与静态代理相比较，最大的好处是接口中声明的所有方法都被转移到调用处理器一个集中的方法中处理（InvocationHandler.invoke）。这样，在代理目标接口方法数量比较多的时候，我们可以进行灵活处理，而不需要像静态代理那样每一个方法进行中转。而且动态代理的应用使我们的类职责更加单一，复用性更强。

直接上代码：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
 
// 代理：需要实现InvocationHandler接口
public class ProxyHandler implements InvocationHandler {
    /**
     * 绑定委托对象，并返回代理类
     */
    private Object target;
	
    // 绑定代理目标并为其动态生成一个代理对象返回
    public Object bind(Object target) {
        //绑定该类实现的所有接口，取得代理类
        this.target = target;
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(), target.getClass().getInterfaces(), this);
    }
	
    // 在调用自动生成的代理对象的方法是会自动调用本方法，可以实现不对代理目标的方法进行重写的前提下进行方法功能增强（如加入日志打印。权限控制等）！
    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        // 直接调用对象的实际方法，此处也可做一些调用权限控制
        Object result = null;
        if ("destroy".equals(method.getName())) {
            throw new IllegalAccessError();
        }
        result = method.invoke(target, args);
        return result;
    }
}
 
// 代理目标：必须实现某个接口！
public class RealSubject implements Subject {
    @Override
    public void doOperation() {
        System.out.println("RealSubject: do operation()...");
    }
 
    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("RealSubject: destroy()...");
    }
}

八、异常

异常分类

Throwable 可以用来表示任何可以作为异常抛出的类，分为两种：

Error：Error类对象由 Java 虚拟机生成并抛出（如内存溢出。堆栈溢出），大多数错误与代码编写者所执行的操作无关。这些错误是不可查的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之外，不应该试图去处理它所引起的异常状况。
Exception：
- 运行时异常 ：RuntimeExdeption，如空指针、越界、算术异常或用户自定义的异常等，这些异常是不检查异常，程序中可以选择捕获处理，也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。
- 非运行时异常 ：除RuntimeExdeption之外的异常，如IOException，从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。

不受检查异常：包括RuntimeException及其子类和Error，无法预测，在程序执行过程中才可能发生。

检查异常：在正确的程序运行过程中，很容易出现的、情理可容的异常状况，在一定程度上这种异常的发生是可以预测的，并且一旦发生该种异常，就必须采取某种方式进行处理（try…catch…/throw进行处理）。

异常相关的关键字

try…catch..finally

不做过多介绍。

finally中的语句无论是否出现异常，以及出现的异常是否被catch捕获，都可以成功执行！

finally中的语句会在try/catch语句块里的return之前执行！！！即使它们显示调用了return

throw

可以用在捕获到异常后将异常向上抛出（因为自己无法处理，所以将改异常交给方法调用者处理），throw被执行后方法立即返回，后面的语句将不会被执行。

throws

配置throw关键字使用，如果本方法不想处理异常（不用try..catch处理）或直接throw，则必须（前提是这是一个受检异常）在方法上用throws抛出该方法执行可能出现的异常，供方法调用者进行处理。

public class ExceptionTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            createException1(); // 必须捕获异常或在方法上throws
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        createException2();	// 会被执行
 
        createException2(); // 不会被执行, 因为上一个异常未处理，线程退出
    }
 
    private static void createException1() throws Exception {
        try {
            throw new Exception("Exception1:非运行时异常");
        } catch (Exception e) {
            throw e;
        }
    }
 
    private static void createException2() {
        try {
            // 造一个异常
            throw new RuntimeException("Exception2:运行时异常");
        } catch (Exception e) {
            throw e;	// 非运行时异常可以不做任何处理(不需要在方法上throws声明，调用者也可以不处理，如果调用者要处理必须先在方法上声明)
        }
    }
}
 
// ---- 输出打印 ---------
/*
java.lang.Exception: Exception1:非运行时异常
	at test.ExceptionTest.createException1(ExceptionTest.java:27)
	at test.ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:11)
Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: Exception2:运行时异常
	at test.ExceptionTest.createException2(ExceptionTest.java:36)
	at test.ExceptionTest.main(ExceptionTest.java:15)
*/

Throws抛出异常的规则：

如果是不受检查异常（unchecked exception），即Error、RuntimeException或它们的子类，那么可以不使用throws关键字来声明要抛出的异常，编译仍能顺利通过，但在运行时会被系统抛出。

必须声明方法可抛出的任何检查异常（checked exception）。即如果一个方法可能出现受可查异常，要么用try-catch语句捕获，要么用throws子句声明将它抛出，否则会导致编译错误

仅当抛出了异常，该方法的调用者才必须处理或者重新抛出该异常。当方法的调用者无力处理该异常的时候，应该继续抛出，而不是囫囵吞枣。

调用方法必须遵循任何可查异常的处理和声明规则。若覆盖一个方法，则不能声明与覆盖方法不同的异常。声明的任何异常必须是被覆盖方法所声明异常的同类或子类。

参考

九、泛型

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

主要有以下四个作用：

泛化：同样编写的代码可以被很多不同类型的对象所重用，提供代码的泛化能力。
类型安全：提供编译期的类型安全检查机制，允许程序员在编译时检测到非法的类型。
减少强制转换：泛型可以消除源代码中的许多强制类型转换，这样可以使代码更加可读，并减少出错的机会。

泛型相当于把类型也参数化了！

9.1 泛型类 & 泛型方法 & 泛型接口

泛型类：在类名后面用< >包裹一个或者多个大写字母（类型参数），该参数可以表示任意类型。在类中凡是可以使用类型的地方都可以使用该泛型声明。

泛型的类型参数只能是类类型（如Integer），不能是简单/基本类型（如int）。可以List<int []>! 因为数组在Java中是一个对象而不是基本类型。

泛型方法：这个方法可以定义在泛型类中，可以定义在普通类中，类型参数需要放在方法修饰符（如public 和 static）后面，在返回值类型前面。在方法的返回值、传入参数、方法体中可以使用该泛型类型。

在不指定泛型的情况下，泛型变量的类型为该方法中的几种类型的同一父类的最小级，直到Object

在指定泛型的情况下，该方法的几种类型必须是该泛型的实例的类型或者其子类

// 泛型类和泛型方法举例
public class MyPair<T> {
    private T first;
    private T second;
 
    public MyPair() {
    }
	
    public MyPair(T first, T second) {
        this.first = first;
        this.second = second;
    }
	
    // 虽然在方法中使用了泛型，但是这并不是一个泛型方法。
    // 这只是类中一个普通的成员方法，只不过他的返回值是在声明泛型类已经声明过的泛型。
    public T getFirst() {
        return first;
    }
 
    public void setFirst(T first) {
        this.first = first;
    }
    
    // 泛型方法举例1
    // 在泛型类中声明了一个泛型方法，使用泛型T，注意这个T是一种全新的类型，可以与泛型类中声明的T不是同一种类型。
    // 如果省略<T>将报错，因为静态成员/方法中不能使用类中声明的泛型类型参数
    public <T> void show(T t){
        System.out.println(t.toString());
    }
	
    // 泛型方法举例2
    // 获取中间的传入参数（静态方法中如果要使用泛型，必须将静态方法也定义成泛型方法。）
    public static <S> S getMiddle(S... num){
        return num[num.length/2];
    }
}
 
// 调用举例
MyPair<String> pair = new MyPair<>("Tom");
String s = MyPair.getMiddle("Tom", "John", "Bob");	// 方法调用中会做泛型推断，所以可以不需要指明类型

public class Test {  
    public static void main(String[] args) {  
 
        /**不指定泛型的时候*/  
        int i = Test.add(1, 2); //这两个参数都是Integer，所以T为Integer类型  
        Number f = Test.add(1, 1.2); //这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Number  
        Object o = Test.add(1, "asd"); //这两个参数一个是Integer，以风格是Float，所以取同一父类的最小级，为Object  
 
        /**指定泛型的时候*/  
        int a = Test.<Integer>add(1, 2); //指定了Integer，所以只能为Integer类型或者其子类  
        int b = Test.<Integer>add(1, 2.2); //编译错误，指定了Integer，不能为Float  
        Number c = Test.<Number>add(1, 2.2); //指定为Number，所以可以为Integer和Float  
    }  
 
    //这是一个简单的泛型方法  
    public static <T> T add(T x,T y){  
        return y;  
    }  
}

泛型接口：泛型接口与泛型类的定义及使用基本相同。当实现泛型接口的类，未传入泛型实参（具体的类型）时，需要把泛型的声明也一起加到类中，否则编译器将报错；在实现类实现泛型接口时，如已将泛型类型传入实参类型，则所有使用泛型的地方都要替换成传入的实参类型。

// 定义一个泛型接口
public interface Generator<T> {
    public T next();
}
 
// 定义一个实现泛型接口的类（未传入泛型实参）
class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T next() {
        return null;
    }
}
 
// 定义一个实现泛型接口的类（传入泛型实参）
public class FruitGenerator implements Generator<String> {
    private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};
 
    @Override
    public String next() {
        Random rand = new Random();
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

9.2 泛型与继承

原始类之间的继承关系不会映射到泛型类中！

假设存在一个Cat类是Animal的子类，以下转换是合法的（子类⇒父类）:

// case 1
Cat[] cats = new Cats[10];
Animal[] animals = cats;

但是下面的转换是非法的：

// case 2
List<Cat> cats = new ArrayList<>();
List<Animal> animals = cats;    // 非法！ 如果把animal声明成List<? extends Animal>就可以赋值了！！！
 
// 如果上述操作合法，则animals指向cats集合
animals.add(new Animal()); // 合法
cats.get(0); // 非法！因为cats的get方法要求返回一个Cat类型的对象，而不是它的父类对象（父类无法转成子类）