Java 核心知识点与实战应用解析
简介：
我梳理的这些内容涵盖了 Java 众多核心知识点。包括 final 关键字的作用（修饰类、方法、变量的特性）；重载与重写的区别；反射机制的定义、优缺点及项目中的应用（如结合自定义注解处理数据、框架底层实现）。还涉及 String、StringBuffer、StringBuilder 的差异；常见集合类及线程安全类，ArrayList 与 LinkedList 的区别；HashMap 的实现原理、put 流程、扩容机制，以及 ConcurrentHashMap 的底层实现。线程相关知识中，创建线程的四种方式，Runnable 与 Callable 的区别，加锁方式（synchronize
- Final 的作用：被 final 修饰的类没法被继承，被 final 修饰的方法不能被重写，被 final 修饰的变量其引用不可改变，但引用指向的内容能改。比如一个 final 数组，数组里的元素是可以修改的。
- 重载（Overload）和重写（Override）：重载发生在同一个类中，方法名相同但参数列表（类型、个数、顺序）不同，和返回值、访问修饰符无关，没法通过返回类型区分。重写是在父子类中，方法名和参数列表必须相同，返回值要小于等于父类，抛出的异常小于等于父类，访问修饰符大于等于父类，父类 private 方法不能被重写。
- 反射机制：就是在运行时，能知道任意类的所有属性和方法，还能调用任意对象的任意方法。优点是能动态加载类，提高代码灵活度；缺点是性能差，比直接代码慢很多。项目中常用反射 + 自定义注解，比如前后端交互时，后端 Long 类型返回前端会精度丢失，我们自定义 @IdEncrpt 注解，通过反射获取类的属性，若有该注解就把属性值转成字符串；整合 EMQ 时，自定义 @Topic 注解作用在类上，反射获取类的字节码和注解里的主题，用策略模式分发不同主题的消息。而且 Mybatis、Spring 等框架和 common-utils、hutool 工具库都大量用了反射。
- String、StringBuffer、StringBuilder 的区别：String 是不可变的，因为用字符数组保存字符串；StringBuffer 和 StringBuilder 是可变的。线程安全方面，String 是常量所以安全，StringBuffer 方法加了同步锁所以安全，StringBuilder 没加所以不安全。性能上，String 每次改变都生成新对象，效率低；StringBuffer 操作自身，比 String 好；StringBuilder 比 StringBuffer 效率更高。
- 常见集合类：Map 和 Collection 是所有集合的父接口。Collection 的子接口有 Set 和 List，Set 实现类有 HashSet、TreeSet 等，List 有 ArrayList、LinkedList 等。Map 实现类有 HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap 等。线程安全的类有 Vector（比 ArrayList 多 synchronized，效率低）、HashTable（比 HashMap 多 synchronized）、ConcurrentHashMap（高效线程安全）。
- ArrayList 和 LinkedList 的区别：ArrayList 是动态数组实现，LinkedList 是双向链表实现。随机访问 ArrayList 效率高，LinkedList 要移动指针遍历。非首尾增删 LinkedList 效率高，因为 ArrayList 会影响其他元素下标。LinkedList 更占内存，因为节点还存前后引用。两者都线程不安全。
- HashMap 的实现原理：是 “链表散列”（数组 + 链表），JDK1.8 后链表长度超 8 会转红黑树，红黑树节点数≤6 退回链表。put 时用 key 的 hashCode 算数组下标，hash 冲突时，key 相同就覆盖，不同就放链表。put 流程：先判数组是否为空，空就扩容；算下标，数组位置为空直接放，不为空就判 key 是否相同，相同覆盖；是红黑树就插入树中，否则遍历链表，长度超 8 转树，有相同 key 就覆盖；最后判 size 是否超阈值，超就扩容。扩容机制：JDK1.8 中，当键值对数量超阈值（0.75 * 容量）时扩容 2 倍，元素位置要么在原位置，要么在原位置 + 旧容量，通过 (e.hash & oldCap) 是否为 0 判断，不用重新算 hash。
- ConcurrentHashMap 底层实现：是线程安全的高效 Map。JDK1.7 底层用分段的数组 + 链表，分段锁保证安全；JDK1.8 用数组 + 链表 / 红黑树，靠 CAS 和 synchronized（只锁链表或红黑树首节点）实现，效率更高。
- 创建线程的四种方式：继承 Thread 类、实现 Runnable 接口、实现 Callable 接口、使用匿名内部类。Runnable 的 run 方法无返回值，只能抛运行时异常；Callable 的 call 方法有返回值，能抛异常，配合 Future、FutureTask 获取结果，且 get 方法会阻塞主进程。
- 加锁方式：synchronized 是 Java 内置关键字，可给类、方法、代码块加锁，不用手动获取和释放锁，异常会自动释放，不会死锁，但没法知道是否获取到锁。Lock 是 Java 类，只能给代码块加锁，需手动加锁和释放锁，否则可能死锁，还能知道是否成功获取锁。
- 线程池队列已满的情况：若用无界队列（如 LinkedBlockingQueue），会继续加任务到队列；若用有界队列（如 ArrayBlockingQueue），队列满了会先增加线程到 maximumPoolSize，还满就用拒绝策略（默认 AbortPolicy）。项目中常用线程池处理优先级低的业务，比如搜索历史记录异步保存、用户行为数据异步入库；还用于大量任务，如 1000w 数据统计，10 个线程各算 100w 再合并结果，像每天晚上的运营统计数据、售货机补货数据计算。
- 线程池的种类：newCachedThreadPool（可缓存，灵活回收空闲线程）、newFixedThreadPool（定长，控制最大并发数）、newScheduledThreadPool（定长，支持定时及周期性任务）、newSingleThreadExecutor（单线程，按顺序执行任务）。核心参数有 corePoolSize（核心线程数）、maximumPoolSize（最大线程数）、keepAliveTime（线程保持时间）、unit（时间单位）、workQueue（阻塞队列）、threadFactory（线程工厂）、handler（拒绝策略）。核心线程数配置：IO 密集型任务约为 CPU 核心数 * 2-3 倍；计算密集型任务约为 CPU 核心数 + 1。执行原理：先判断核心线程是否空闲，不空闲就放队列；队列满了就增加线程到 maximumPoolSize；还满就用拒绝策略。
- 保证 T1、T2、T3 按顺序执行：可以用 join 方法，让后执行的线程等待前一个线程完成。
- JVM 的组成：包含类加载器、执行引擎两个子系统，以及运行时数据区、本地接口两个组件。类加载器根据全限定名把 class 文件加载到方法区；执行引擎执行 classes 中的指令；本地接口与 native 库交互；运行时数据区就是 JVM 内存。Java 代码执行流程：编译器转字节码→类加载器加载到方法区→执行引擎转系统指令→CPU 执行，期间调用本地接口。
- JVM 运行时数据区：程序计数器是当前线程执行的字节码行号指示器，线程私有，支持分支、循环等功能。Java 虚拟机栈中，每个方法执行时会创建栈帧，存局部变量表等，线程私有。本地方法栈为虚拟机调用 Native 方法服务，线程私有。Java 堆是最大的内存区域，所有线程共享，几乎所有对象实例都在这分配。方法区存类信息、常量、静态变量等，线程共享。
- 类加载器及双亲委派模型：类加载器有启动类加载器（加载核心类库，无法被 Java 程序直接引用）、扩展类加载器（加载扩展库）、系统类加载器（按 CLASSPATH 加载，可通过 ClassLoader.getSystemClassLoader () 获取）、用户自定义类加载器（继承 ClassLoader）。双亲委派模型是指类加载器收到请求后，先委派父类加载器加载，父类无法加载时自己再加载，避免类重复加载。
- JDK8 新特性：有函数式接口、方法引用、stream 流、optional 等。
