Java 基礎知識體系全景總結：從語法入門到進階特性

Java 基礎知識體系全景總結：從語法入門到進階特性

本文系統梳理 Java SE 核心知識點，涵蓋開發流程、語法基礎、面向對象、集合框架、異常處理、IO 流、多線程、網路編程、反射、泛型、註解等模組，適合建立完整知識地圖與面試複習。

一、開發流程與環境建置

• 四步開發法： 明確需求 → 分析思路 → 確定步驟 → 代碼實現
• JDK / JRE / JVM： JDK = 開發工具 + JRE；JRE = 類庫 + JVM
• 環境變數： JAVA_HOME、Path、Classpath（優先當前目錄，再按路徑搜尋）
• 編譯/執行： javac 生成 .class 位元碼；java 啟動 JVM 載入執行

二、語法基礎

• 關鍵字/標識符/常量/變數 命名規範與作用域
• 八大基本型別： byte, short, int, long, float, double, char, boolean；自動/強制轉型規則
• 運算子： 算術、賦值、比較、邏輯（&&/|| 短路）、位運算（<<, >>, >>>）、異或交換變數技巧
• 流程控制： if/switch（固定值判斷用 switch）、for/while/do-while、break/continue、標籤跳出多層迴圈
• 方法定義/重載/遞歸；main 方法簽名解析
• 陣列： 靜態/動態初始化、記憶體圖解、二分查找（前提：有序）

三、面向對象核心

• 單例模式： 餓漢式（類載入即建立）vs 懶漢式（雙重檢查鎖延遲載入）
• 內部類： 成員/靜態/局部/匿名內部類；匿名內部類常用於事件監聽、執行緒建立
• Object 核心方法： equals/hashCode/toString 覆寫規約

四、異常處理機制

• 體系： Throwable → Error(不可處理) / Exception(可處理) → RuntimeException(運行時)
• 處理： try-catch-finally、throws 拋出、throw 主動拋出、自訂異常、異常鏈轉換
• 原則： 能處理就 catch，不能處理就 throws；finally 釋放資源（System.exit(0) 除外）

五、集合框架

• Collection： List(有序、可重複) / Set(無序、唯一)
• List 實現： ArrayList(陣列、查詢快) / LinkedList(鏈表、增刪快) / Vector(同步、已淘汰)
• Set 實現： HashSet(哈希表、hashCode/equals) / LinkedHashSet(有序) / TreeSet(紅黑樹、排序、Comparable/Comparator)
• Map： HashMap(非同步、允許 null) / Hashtable(同步、不允許 null) / TreeMap(排序)
• 遍歷： Iterator、ListIterator、增強 for、forEach(Java 8+)
• 工具類： Collections(排序/查找/同步包裝) / Arrays(陣列轉 List/排序/複製)

六、IO 流體系

• 分類： 位元組流(InputStream/OutputStream) vs 字元流(Reader/Writer)；輸入 vs 輸出
• 裝飾模式： BufferedReader/Writer、InputStreamReader/OutputStreamWriter(轉換流、指定編碼)
• 核心類： File(檔案/目錄操作)、RandomAccessFile(隨機存取)、PrintWriter(格式化輸出)
• 物件序列化： Serializable、transient、serialVersionUID、ObjectOutputStream/InputStream
• 其他： DataInput/OutputStream(基本型別)、ByteArrayInput/OutputStream(記憶體)、管道流、序列流

七、多線程與併發

• 建立： 繼承 Thread / 實現 Runnable / 實現 Callable+FutureTask（可回傳值/拋異常）
• 生命週期： 新建 → 就緒 → 執行 → 阻塞/等待/計時等待 → 終止
• 同步： synchronized(程式碼塊/方法)、Lock(ReentrantLock)、Condition(await/signal)
• 線程通訊： wait/notify/notifyAll（需在同步塊中）、生產者消費者模型
• 進階： 線程池(ExecutorService)、volatile、ThreadLocal、Atomic 類、CountDownLatch/CyclicBarrier/Semaphore

八、網路編程

• UDP： DatagramSocket + DatagramPacket，無連線、不可靠、速度快
• TCP： ServerSocket(伺服端) + Socket(客戶端)，三次交握、可靠串流、getInputStream/getOutputStream
• InetAddress： IP/主機名解析

九、反射與動態代理

• 取得 Class： Class.forName()、.class、obj.getClass()
• 操作： 建構子(Constructor)、方法(Method)、欄位(Field)；setAccessible(true) 破壞封裝
• 動態代理： Proxy.newProxyInstance + InvocationHandler，AOP 基石

十、泛型與註解

• 泛型： 編譯期類型檢查、類型擦除、上界(<? extends E>)/下界(<? super E>)通配符、PECS 原則
• 註解： 內建(@Override/@Deprecated/@SuppressWarnings) / 元註解(@Retention/@Target/@Documented/@Inherited) / 自訂註解 + 反射解析

十一、Java 8+ 新特性速覽

• Lambda 表達式、函數式介面、方法引用
• Stream API：filter/map/reduce/collect 等流式處理
• Optional 避免空指針、LocalDateTime 新時間 API
• default/static 介面方法、重複註解、類型註解