非典型Java基础/疑难杂症

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在这篇下主要记录了Java使用过程中的一些疑难和易错点,同时记录一些面试时曾被问到的稀奇古怪的问题

正确使用equals方法

Object的equals方法容易抛空指针异常，应使用常量或确定有值的对象来调用 equals。

举个例子：

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// 不能使用一个值为null的引用类型变量来调用非静态方法，否则会抛出异常
String str = null;
if (str.equals("SnailClimb")) {
  ...
} else {
  ..
}

运行上面的程序会抛出空指针异常，但是我们把第二行的条件判断语句改为下面这样的话，就不会抛出空指针异常，else 语句块得到执行。

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"SnailClimb".equals(str);// false

不过更推荐使用 java.util.Objects#equals(JDK7 引入的工具类)。

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Objects.equals(null,"SnailClimb");// false

我们看一下java.util.Objects#equals的源码就知道原因了。

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public static boolean equals(Object a, Object b) {
        // 可以避免空指针异常。如果a==null的话此时a.equals(b)就不会得到执行，避免出现空指针异常。
        return (a == b) || (a != null && a.equals(b));
}

注意

  • 每种原始类型都有默认值一样，如int默认值为 0，boolean 的默认值为 false，null 是任何引用类型的默认值，不严格的说是所有 Object 类型的默认值。

  • 可以使用 == 或者 != 操作来比较null值，但是不能使用其他算法或者逻辑操作。在Java中null == null将返回true。

  • 不能使用一个值为null的引用类型变量来调用非静态方法，否则会抛出异常

    这里有一个有意思的点,Null(null).a()(a为类Null的静态方法,会正常执行

BigDecimal

BigDecimal 的用处

《阿里巴巴Java开发手册》中提到：浮点数之间的等值判断，基本数据类型不能用==来比较，包装数据类型不能用 equals 来判断。 具体原理和浮点数的编码方式有关，这里就不多提了，我们下面直接上实例：

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float a = 1.0f - 0.9f;
float b = 0.9f - 0.8f;
System.out.println(a);// 0.100000024
System.out.println(b);// 0.099999964
System.out.println(a == b);// false

具有基本数学知识的我们很清楚的知道输出并不是我们想要的结果（精度丢失），我们如何解决这个问题呢？一种很常用的方法是：使用使用 BigDecimal 来定义浮点数的值，再进行浮点数的运算操作。

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BigDecimal a = new BigDecimal("1.0");
BigDecimal b = new BigDecimal("0.9");
BigDecimal c = new BigDecimal("0.8");
BigDecimal x = a.subtract(b);// 0.1
BigDecimal y = b.subtract(c);// 0.1
System.out.println(x.equals(y));// true

BigDecimal比较大小

a.compareTo(b) : 返回 -1 表示小于，0 表示 等于， 1表示 大于。

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BigDecimal a = new BigDecimal("1.0");
BigDecimal b = new BigDecimal("0.9");
System.out.println(a.compareTo(b));// 1

BigDecimal 保留几位小数

通过 setScale()方法设置保留几位小数以及保留规则。保留规则有挺多种，不需要记，IDEA会提示。

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BigDecimal m = new BigDecimal("1.255433");
BigDecimal n = m.setScale(3,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);
System.out.println(n);// 1.255

BigDecimal 的使用注意事项

注意：我们在使用BigDecimal时，为了防止精度丢失，推荐使用它的 BigDecimal(String) 构造方法来创建对象。《阿里巴巴Java开发手册》对这部分内容也有提到如下图所示。

《阿里巴巴Java开发手册》对这部分BigDecimal的描述

总结

BigDecimal 主要用来操作（大）浮点数，BigInteger 主要用来操作大整数（超过 long 类型）。

BigDecimal 的实现利用到了 BigInteger, 所不同的是 BigDecimal 加入了小数位的概念

基本数据类型与包装数据类型的使用标准

Reference:《阿里巴巴Java开发手册》

  • 【强制】所有的 POJO 类属性必须使用包装数据类型。
  • 【强制】RPC 方法的返回值和参数必须使用包装数据类型。
  • 【推荐】所有的局部变量使用基本数据类型。

比如我们如果自定义了一个Student类,其中有一个属性是成绩score,如果用Integer而不用int定义,一次考试,学生可能没考,值是null,也可能考了,但考了0分,值是0,这两个表达的状态明显不一样.

说明 :POJO 类属性没有初值是提醒使用者在需要使用时，必须自己显式地进行赋值，任何 NPE(NullPoniterExpection) 问题，或者入库检查，都由使用者来保证。

正例 : 数据库的查询结果可能是 null，因为自动拆箱，用基本数据类型接收有 NPE 风险。

反例 : 比如显示成交总额涨跌情况，即正负 x%，x 为基本数据类型，调用的 RPC 服务，调用不成功时，返回的是默认值，页面显示为 0%，这是不合理的，应该显示成中划线。所以包装数据类型的 null 值，能够表示额外的信息，如:远程调用失败，异常退出。

RPC方法

Remote Procedure Call(远程过程调用)

分布式是促使RPC诞生的领域.在分布式系统中,你将以给服务A单独放出来,然后用别的服务B去调用它.这时候,我们会想到A暴露一个类似Restful接口,然后服务B调用这个Restful接口来间接什调用A中的方法.

这已经接近RPC了,但是每次这样都需要发出http请求,需要将它改成使用者感知不到的方式.

我们可以使用代理模式,最好结合Spring IoC一起使用，通过Spring注入calculator对象，注入时，如果扫描到对象加了@Reference注解，那么就给它生成一个代理对象，将这个代理对象放进容器中。而这个代理对象的内部，就是通过httpClient来实现RPC远程过程调用的。

参考:如何给老婆解释什么是RPC

实体类

POJO(plain old java object)

普通的java对象，有别于特殊的java对象(含继承约束等)和EJB。POJO一般只有一系列的属性和相应的get、set方法

PO(persistant object)

持久化对象，有别于POJO,必须对应数据库中的实体。一个PO对应数据库的一条记录。持久化对象的生命周期与数据库密切相关，只能存在于connection之中，连接关闭后，PO就消失了。

PO相对于POJO有诸多不同，比如PO中会有保存数据库entity状态的属性和方法。但是ORM(object-relation mapping)追求的目标是PO和POJO的一致，所以在程序员的日常开发中，都是将POJO作为PO使用，而将POJO转化为PO的功能交给hibernate等框架来实现。

DTO(data transfer object)

数据传输对象，以前被称为值对象(VO,value object)，作用仅在于在应用程序的各个子系统间传输数据，在表现层展示。与POJO对应一个数据库实体不同，DTO并不对应一个实体，可能仅存储实体的部分属性或加入符合传输需求的其他的属性。

DAO(data access object)

数据访问对象。提供访问数据库的抽象接口，或者持久化机制，而不暴露数据库的内部详细信息。DAO提供从程序调用到持久层的匹配。

BO(business object)

业务对象。主要是将业务逻辑封装为一个对象，该对象可以包含一个或多个其他对象。如，”Principal”(委托人)，有”Name”,”Age”等属性，同时和”Employee”(雇员)有1对多的关系，这个”Principal”就可以作为一个与业务相关的PO。

集合

Arrays.asList()使用指南

Arrays.asList()在平时开发中还是比较常见的，我们可以使用它将一个数组转换为一个List集合。

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String[] myArray = { "Apple", "Banana", "Orange" }； 
List<String> myList = Arrays.asList(myArray);
//上面两个语句等价于下面一条语句
List<String> myList = Arrays.asList("Apple","Banana", "Orange");

JDK 源码对于这个方法的说明：

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/**
 *返回由指定数组支持的固定大小的列表。此方法作为基于数组和基于集合的API之间的桥梁，与           Collection.toArray()结合使用。返回的List是可序列化并实现RandomAccess接口。
 */ 
public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

注意事项

传递的数组必须是对象数组，而不是基本类型。

Arrays.asList()是泛型方法，传入的对象必须是对象数组。

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int[] myArray = { 1, 2, 3 };
List myList = Arrays.asList(myArray);
System.out.println(myList.size());//1
System.out.println(myList.get(0));//数组地址值
System.out.println(myList.get(1));//报错：ArrayIndexOutOfBoundsException
int [] array=(int[]) myList.get(0);
System.out.println(array[0]);//1

当传入一个原生数据类型数组时，Arrays.asList() 的真正得到的参数就不是数组中的元素，而是数组对象本身！此时List 的唯一元素就是这个数组，这也就解释了上面的代码。

我们使用包装类型数组就可以解决这个问题。

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Integer[] myArray = { 1, 2, 3 };

使用集合的修改方法:add()、remove()、clear()会抛出异常。

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List myList = Arrays.asList(1, 2, 3);
myList.add(4);//运行时报错：UnsupportedOperationException
myList.remove(1);//运行时报错：UnsupportedOperationException
myList.clear();//运行时报错：UnsupportedOperationException

Arrays.asList()将数组转换为集合后,底层其实还是数组，《阿里巴巴Java 开发手册》对于这个方法有如下描述：

阿里巴巴Java开发手-Arrays.asList()方法

Arrays.asList()方法返回的并不是 java.util.ArrayList ，而是 java.util.Arrays 的一个内部类,这个内部类并没有实现集合的修改方法或者说并没有重写这些方法。

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List myList = Arrays.asList(1, 2, 3);
System.out.println(myList.getClass());//class java.util.Arrays$ArrayList

正确的将数组转换为ArrayList

1. 自己动手实现（教育目的）

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//JDK1.5+
static <T> List<T> arrayToList(final T[] array) {
  final List<T> l = new ArrayList<T>(array.length);

  for (final T s : array) {
    l.add(s);
  }
  return (l);
}
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Integer [] myArray = { 1, 2, 3 };
System.out.println(arrayToList(myArray).getClass());//class java.util.ArrayList

2. 最简便的方法(推荐)

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List list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"))

3. 使用 Java8 的Stream(推荐)

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Integer [] myArray = { 1, 2, 3 };
List myList = Arrays.stream(myArray).collect(Collectors.toList());
//基本类型也可以实现转换（依赖boxed的装箱操作）
int [] myArray2 = { 1, 2, 3 };
List myList = Arrays.stream(myArray2).boxed().collect(Collectors.toList());

4. 使用 Guava(推荐)

对于不可变集合，你可以使用ImmutableList类及其of()与copyOf()工厂方法：（参数不能为空）

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List<String> il = ImmutableList.of("string", "elements");  // from varargs
List<String> il = ImmutableList.copyOf(aStringArray);      // from array

Collection.toArray()方法使用的坑&如何反转数组

该方法是一个泛型方法：T[] toArray(T[] a); 如果toArray方法中没有传递任何参数的话返回的是Object类型数组。

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String [] s= new String[]{
    "dog", "lazy", "a", "over", "jumps", "fox", "brown", "quick", "A"
};
List<String> list = Arrays.asList(s);
Collections.reverse(list);
s=list.toArray(new String[0]);//没有指定类型的话会报错

由于JVM优化，new String[0]作为Collection.toArray()方法的参数现在使用更好，new String[0]就是起一个模板的作用，指定了返回数组的类型，0是为了节省空间，因为它只是为了说明返回的类型。详见：https://shipilev.net/blog/2016/arrays-wisdom-ancients/

不要在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作

如果要进行remove操作，可以调用迭代器的 remove方法而不是集合类的 remove 方法。因为如果列表在任何时间从结构上修改创建迭代器之后，以任何方式除非通过迭代器自身remove/add方法，迭代器都将抛出一个ConcurrentModificationException,这就是单线程状态下产生的 fail-fast 机制。

fail-fast 机制 ：多个线程对 fail-fast 集合进行修改的时侯，可能会抛出ConcurrentModificationException，单线程下也会出现这种情况，上面已经提到过。

java.util包下面的所有的集合类都是fail-fast的，而java.util.concurrent包下面的所有的类都是fail-safe的。

不要在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作

序列化和反序列化

  • 序列化

    把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化。

  • 反序列化

    把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化。

对象的序列化主要有两种用途：

  1. 把对象的字节序列永久地保存到硬盘上，通常存放在一个文件中；
  2. 在网络上传送对象的字节序列。

使用场景

在很多应用中，需要对某些对象进行序列化，让它们离开内存空间，入住物理硬盘，以便长期保存。比如最常见的是Web服务器中的Session对象，当有 10万用户并发访问，就有可能出现10万个Session对象，内存可能吃不消，于是Web容器就会把一些session先序列化到硬盘中，等要用了，再把保存在硬盘中的对象还原到内存中。

当两个进程在进行远程通信时，彼此可以发送各种类型的数据。无论是何种类型的数据，都会以二进制序列的形式在网络上传送。发送方需要把这个Java对象转换为字节序列，才能在网络上传送；接收方则需要把字节序列再恢复为Java对象。

Java对象的序列化和反序列化

JDK类库中的序列化API

java.io.ObjectOutputStream代表对象输出流，它的writeObject(Object obj)方法可对参数指定的obj对象进行序列化，把得到的字节序列写到一个目标输出流中。

java.io.ObjectInputStream代表对象输入流，它的readObject()方法从一个源输入流中读取字节序列，再把它们反序列化为一个对象，并将其返回。

只有实现了Serializable和Externalizable接口的类的对象才能被序列化。Externalizable接口继承自 Serializable接口，实现Externalizable接口的类完全由自身来控制序列化的行为，而仅实现Serializable接口的类可以 采用默认的序列化方式 。

对象序列化包括如下步骤：

  1. 创建一个对象输出流，它可以包装一个其他类型的目标输出流，如文件输出流；
  2. 通过对象输出流的writeObject()方法写对象。

对象反序列化的步骤如下：

  1. 创建一个对象输入流，它可以包装一个其他类型的源输入流，如文件输入流；
  2. 通过对象输入流的readObject()方法读取对象。

serialVersionUID的作用

serialVersionUID: 字面意思上是序列化的版本号，凡是实现Serializable接口的类都有一个表示序列化版本标识符的静态变量

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private static final long serialVersionUID

序列化版本ID的真实用途：当实体中增加属性后，文件流中的class和classpath中的class，也就是修改过后的class，不兼容了，处于安全机制考虑，程序抛出了错误，并且拒绝载入。那么如果我们真的有需求要在序列化后添加一个字段或者方法呢？应该怎么办？那就是自己去指定serialVersionUID。在例子中，如果没有指定Person类的serialVersionUID的，那么java编译器会自动给这个class进行一个摘要算法，类似于指纹算法，只要这个文件多一个空格，得到的UID就会截然不同的，可以保证在这么多类中，这个编号是唯一的。所以，添加了一个字段后，由于没有显指定serialVersionUID，编译器又为我们生成了一个UID，当然和前面保存在文件中的那个不会一样了，于是就出现了2个序列化版本号不一致的错误。因此，只要我们自己指定了serialVersionUID，就可以在序列化后，去添加一个字段，或者方法，而不会影响到后期的还原，还原后的对象照样可以使用，而且还多了方法或者属性可以用。可以说serialVersionUID是序列化和反序列化之间彼此认识的唯一信物。

Q: Java序列化中如果有些字段不想进行序列化，怎么办？

对于不想进行序列化的变量，使用transient关键字修饰。

transient关键字的作用是：阻止实例中那些用此关键字修饰的的变量序列化；当对象被反序列化时，被transient修饰的变量值不会被持久化和恢复。transient只能修饰变量，不能修饰类和方法。

n++与++n的实现原理

略

参考资料

  1. Java 基础知识疑难点/易错
土豪将鼓励我继续创作和搬运！