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Java 核心知識點大全：從基礎語法到進階特性系統總結

編輯：Java 相關知識

前言

本文系統梳理 Java 開發中必須掌握的核心知識點，涵蓋基本類型、語法特性、面向對象機制、集合框架基礎、異常處理、內部類、不可變對象設計等 22 個關鍵領域，適合面試複習與日常查漏補缺。

一、基本數據類型與字面量

類型	大小	包裝類
byte	1 字節	Byte
short	2 字節	Short
int	4 字節	Integer
long	8 字節	Long
char	2 字節 (UTF-16)	Character
float	4 字節	Float
double	8 字節	Double
boolean	1 字節 (JVM 實現相關)	Boolean

Java 7+ 新特性

二進制字面量：0b1010 或 0B1010
數值字面量下劃線分隔：1_000_000

特殊浮點值

正無窮：1.0 / 0.0
負無窮：-1.0 / 0.0
NaN：0.0 / 0.0 或 Math.sqrt(-1)

二、字符串與常量池

char 為 16 位 Unicode，格式 '\uXXXX'
字符串常量池：編譯期常量自動入池，String a = "java"; String b = "java"; a == b // true
new String() 創建新對象，需 intern() 手動入池
Integer -128 到 127 緩存（Integer.valueOf()）

三、面向對象核心機制

1. 多態與字段隱藏

Parent obj = new Child();
obj.field;  // 訪問 Parent.field，字段無多態，靜態綁定
obj.method(); // 調用 Child.method()，方法動態綁定

2. instanceof 操作符

obj instanceof Type // 判斷 obj 是否為 Type/子類/實現類實例

3. 基本類型與包裝類轉換

int a = 1;
Integer A = new Integer(a); // 或 Integer.valueOf(a)
a = A.intValue();           // 解箱
// Java 5+ 自動裝箱/拆箱

4. final 變量初始化規則

類型	初始化位置
靜態 final	聲明處 / 靜態初始化塊
實例 final	聲明處 / 實例初始化塊 / 構造器

注意：final 變量必須顯式初始化，系統不會隱式初始化。

5. final 方法與類

final 方法不可重寫，private 方法隱含 final
final 類不可繼承
子類出現同名 final 方法屬於新定義，非重寫

四、不可變類設計模式

1. 不可變類特徵

類 final，所有字段 final + private
無 setter，僅通過構造器初始化
可變組件（如集合/日期）防御性拷貝

JDK 內置不可變類：8 個包裝類、String、BigInteger、BigDecimal 等。

2. 緩存實例的不可變類範例

public final class CacheImmutable {
    private static final int MAX_SIZE = 10;
    private static final CacheImmutable[] cache = new CacheImmutable[MAX_SIZE];
    private static int pos = 0;
    private final String name;

    private CacheImmutable(String name) { this.name = name; }

    public static CacheImmutable valueOf(String name) {
        // 查找緩存
        for (int i = 0; i < MAX_SIZE; i++) {
            if (cache[i] != null && cache[i].name.equals(name)) return cache[i];
        }
        // 創建新實例並入緩存（循環覆蓋）
        CacheImmutable instance = new CacheImmutable(name);
        if (pos == MAX_SIZE) { cache[0] = instance; pos = 1; }
        else { cache[pos++] = instance; }
        return instance;
    }
    // equals/hashCode 基於 name 實現
}

適用場景：高頻重複值（如枚舉替代品），低頻值反而增加 GC 壓力。

五、修飾符組合規則

static 與 abstract 不能同時修飾方法（無類實例方法）
接口字段隱含 public static final，方法隱含 public abstract（Java 8+ 可有 default/static 方法）
類可單繼承、多實現

六、內部類完整體系

1. 變量訪問查找順序

方法局部變量 → 外部類實例字段 → 內部類字段 → 編譯錯誤

class Outer {
    String prop = "外部類實例變量";
    class Inner {
        String prop = "內部類實例變量";
        void info() {
            String prop = "局部變量";
            System.out.println(Outer.this.prop); // 訪問外部類
            System.out.println(this.prop);       // 訪問內部類
            System.out.println(prop);            // 訪問局部變量
        }
    }
}

2. 非靜態內部類限制

不能有 static 方法/字段/初始化塊（需依附外部實例）
創建語法：Outer.Inner in = new Outer().new Inner();
繼承非靜態內部類需顯式調用 outer.super()

3. 靜態內部類

可有 static 成員，無外部實例依賴
創建語法：Outer.StaticInner in = new Outer.StaticInner();
繼承無需外部實例

七、包與編譯運行

帶包編譯：javac -d . Hello.java（當前目錄生成包結構）
運行：java 包名.類名
無多維數組，int[][] 實為數組的數組

八、單例模式（經典懶漢式）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) instance = new Singleton(); // 非線程安全
        return instance;
    }
}

生產建議：使用枚舉單例、雙重檢查鎖、靜態內部類等線程安全寫法。