文章目录
- 一 基础概念
- 1 什么是方法重写
- 2 什么是接口接口？
- 3 什么是抽象类？什么是抽象方法？
- 4常见异常类及继承关系
- 5常用API类整理（表格）
- 一、字符串相关类
- 二、集合框架类
- 2.1 List接口实现类
- 2.2 Set接口实现类
- 2.3 Map接口实现类
- 三、输入输出类（I/O）
- 四、日期时间类（Java 8+）
- 五、数学工具类
- 六、系统相关类
- 七、包装类（Wrapper Classes）
- 八、并发工具类（Java 5+）
- 5 集合整理（List，ArrayList，LinkedList，Hashset，HashMap）
- 一、Java主要集合类核心特性对比
- 二、ArrayList vs LinkedList 详细对比
- 三、HashSet vs HashMap 详细对比
- 6 权限修饰符关键字
- 7 instanceof关键字
- 二、面向对象的三大特性
- 1 封装（Encapsulation）
- 2 继承（Inheritance）
- 3 多态（Polymorphism）
一 基础概念
1 什么是方法重写
在Java中，方法重写（Override） 是指子类重新定义父类中已有的方法，以提供特定的实现。这是实现运行时多态的关键机制。
2 什么是接口接口？
接口是Java中一种完全抽象的类，它定义了一组规范或契约，但不提供具体实现。接口指定了"做什么"，而不关心"怎么做"。
3 什么是抽象类？什么是抽象方法？
抽象类（Abstract Class）
抽象类是不能被实例化的类，用于被其他类继承。它介于普通类和接口之间：
可以包含抽象方法（没有实现的方法）
也可以包含具体方法（有实现的方法）
可以有成员变量、构造方法、静态方法等
抽象方法（Abstract Method）
抽象方法是只有声明而没有实现的方法：
使用 abstract 关键字修饰
没有方法体（没有 {}）
必须在抽象类或接口中声明
子类必须重写所有抽象方法（除非子类也是抽象类）
4常见异常类及继承关系
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Java异常体系完整对比表
| 异常类别 | 类名 | 继承关系 | 检查类型 | 常见触发场景 | 中文名称 |
|---|
| 顶级父类 | Throwable | 所有异常的根类 | - | 所有异常的超类 | 可抛出的 |
| 错误 | Error | Throwable → Error | 非检查异常 | 严重系统错误，程序无法恢复 | 错误 |
| 虚拟机错误 | VirtualMachineError | Error → VirtualMachineError | 非检查异常 | 虚拟机内部错误 | 虚拟机错误 |
| 内存错误 | OutOfMemoryError | VirtualMachineError → OutOfMemoryError | 非检查异常 | 堆内存耗尽 | 内存溢出错误 |
| 栈错误 | StackOverflowError | VirtualMachineError → StackOverflowError | 非检查异常 | 方法调用栈溢出 | 栈溢出错误 |
| 链接错误 | LinkageError | Error → LinkageError | 非检查异常 | 类加载链接问题 | 链接错误 |
| 类定义错误 | NoClassDefFoundError | LinkageError → NoClassDefFoundError | 非检查异常 | 编译时有类，运行时找不到 | 类定义未找到错误 |
| 异常 | Exception | Throwable → Exception | - | 所有异常的超类 | 异常 |
| 运行时异常 | RuntimeException | Exception → RuntimeException | 非检查异常 | 编程错误，可避免 | 运行时异常 |
| 空指针异常 | NullPointerException | RuntimeException → NullPointerException | 非检查异常 | 调用null对象的方法或属性 | 空指针异常 |
| 数组越界异常 | ArrayIndexOutOfBoundsException | RuntimeException → IndexOutOfBoundsException → … | 非检查异常 | 访问不存在的数组索引 | 数组索引越界异常 |
| 类型转换异常 | ClassCastException | RuntimeException → ClassCastException | 非检查异常 | 错误的类型转换 | 类转换异常 |
| 算术异常 | ArithmeticException | RuntimeException → ArithmeticException | 非检查异常 | 除数为零等算术错误 | 算术异常 |
| 参数异常 | IllegalArgumentException | RuntimeException → IllegalArgumentException | 非检查异常 | 方法参数不合法 | 非法参数异常 |
| 数字格式异常 | NumberFormatException | IllegalArgumentException → NumberFormatException | 非检查异常 | 字符串转数字格式错误 | 数字格式异常 |
| 状态异常 | IllegalStateException | RuntimeException → IllegalStateException | 非检查异常 | 对象状态不正确 | 非法状态异常 |
| 不支持操作异常 | UnsupportedOperationException | RuntimeException → UnsupportedOperationException | 非检查异常 | 不支持的方法调用 | 不支持的操作异常 |
| 受检异常 | Checked Exception | Exception → [各种受检异常] | 检查异常 | 外部因素导致，必须处理 | 受检异常 |
| IO异常 | IOException | Exception → IOException | 检查异常 | 输入输出操作失败 | IO异常 |
| 文件未找到异常 | FileNotFoundException | IOException → FileNotFoundException | 检查异常 | 文件不存在 | 文件未找到异常 |
| 文件结束异常 | EOFException | IOException → EOFException | 检查异常 | 读取到文件结尾 | 文件结束异常 |
| SQL异常 | SQLException | Exception → SQLException | 检查异常 | 数据库操作失败 | SQL异常 |
| 类未找到异常 | ClassNotFoundException | Exception → ClassNotFoundException | 检查异常 | 类加载时找不到类 | 类未找到异常 |
| 中断异常 | InterruptedException | Exception → InterruptedException | 检查异常 | 线程被中断 | 中断异常 |
| 解析异常 | ParseException | Exception → ParseException | 检查异常 | 解析字符串失败 | 解析异常 |
5常用API类整理（表格）
一、字符串相关类
| 类名 | 所在包 | 主要用途 | 特性 | 常用方法 |
|---|
| String | java.lang | 不可变字符串 | 线程安全，不可变 | length(), charAt(), substring(), indexOf(), equals(), split(), replace() |
| StringBuilder | java.lang | 可变字符串 | 非线程安全，性能高 | append(), insert(), delete(), reverse(), toString() |
| StringBuffer | java.lang | 可变字符串 | 线程安全，性能稍低 | 同StringBuilder，但方法加synchronized |
| StringTokenizer | java.util | 字符串分割 | 已过时，推荐用String.split() | hasMoreTokens(), nextToken() |
二、集合框架类
2.1 List接口实现类
| 类名 | 特性 | 使用场景 | 时间复杂度 |
|---|
| ArrayList | 基于数组，动态扩容 | 随机访问频繁 | 查/改: O(1)，增/删: O(n) |
| LinkedList | 基于双向链表 | 增删频繁，队列操作 | 查: O(n)，增/删: O(1) |
| Vector | 线程安全的ArrayList | 多线程环境（已过时） | 同ArrayList，但方法同步 |
| CopyOnWriteArrayList | 写时复制，线程安全 | 读多写少的并发场景 | 写时复制整个数组 |
2.2 Set接口实现类
| 类名 | 特性 | 实现原理 | 使用场景 |
|---|
| HashSet | 无序，不重复 | 基于HashMap | 快速去重，不关心顺序 |
| LinkedHashSet | 按插入顺序 | 基于LinkedHashMap | 需要保持插入顺序 |
| TreeSet | 有序，可排序 | 基于红黑树 | 需要自然排序或自定义排序 |
2.3 Map接口实现类
| 类名 | 特性 | 实现原理 | 使用场景 |
|---|
| HashMap | 键值对，无序 | 数组+链表/红黑树 | 最常用的Map实现 |
| LinkedHashMap | 按插入/访问顺序 | 基于HashMap+双向链表 | 需要保持顺序 |
| TreeMap | 按键排序 | 红黑树 | 需要按键排序 |
| Hashtable | 线程安全 | 数组+链表（已过时） | 多线程（被ConcurrentHashMap替代） |
| ConcurrentHashMap | 线程安全，分段锁 | 分段数组+链表/红黑树 | 高并发场景 |
三、输入输出类（I/O）
3.1 字节流
| 类名 | 用途 | 父类 | 常用方法 |
|---|
| FileInputStream | 读取文件字节 | InputStream | read(), available(), close() |
| FileOutputStream | 写入文件字节 | OutputStream | write(), flush(), close() |
| BufferedInputStream | 缓冲字节输入流 | FilterInputStream | 提供缓冲功能 |
| BufferedOutputStream | 缓冲字节输出流 | FilterOutputStream | 提供缓冲功能 |
3.2 字符流
| 类名 | 用途 | 父类 | 常用方法 |
|---|
| FileReader | 读取文件字符 | InputStreamReader | read(), ready(), close() |
| FileWriter | 写入文件字符 | OutputStreamWriter | write(), flush(), close() |
| BufferedReader | 缓冲字符输入流 | Reader | readLine(), read() |
| BufferedWriter | 缓冲字符输出流 | Writer | write(), newLine(), flush() |
3.3 其他I/O类
| 类名 | 用途 | 说明 |
|---|
| File | 文件/目录操作 | 创建、删除、重命名文件/目录 |
| RandomAccessFile | 随机访问文件 | 可读写任意位置 |
| Scanner | 解析基本类型和字符串 | 从输入流读取数据 |
| PrintStream | 格式化输出 | System.out就是PrintStream |
四、日期时间类（Java 8+）
| 类名 | 包 | 用途 | 不可变性 |
|---|
| LocalDate | java.time | 日期（年月日） | 是 |
| LocalTime | java.time | 时间（时分秒） | 是 |
| LocalDateTime | java.time | 日期+时间 | 是 |
| ZonedDateTime | java.time | 带时区的日期时间 | 是 |
| Instant | java.time | 时间戳（1970-01-01至今） | 是 |
| Duration | java.time | 时间间隔（秒/纳秒） | 是 |
| Period | java.time | 日期间隔（年/月/日） | 是 |
| DateTimeFormatter | java.time.format | 日期时间格式化 | 是 |
注意：旧版日期类（Date、Calendar、SimpleDateFormat）已过时，存在线程安全问题
五、数学工具类
| 类名 | 包 | 主要用途 | 常用方法/字段 |
|---|
| Math | java.lang | 数学运算 | abs(), sqrt(), pow(), random(), PI, E |
| Random | java.util | 随机数生成 | nextInt(), nextDouble(), nextBoolean() |
| BigInteger | java.math | 大整数运算 | add(), subtract(), multiply(), divide() |
| BigDecimal | java.math | 精确小数运算 | 同上，解决浮点数精度问题 |
六、系统相关类
| 类名 | 包 | 主要用途 | 常用方法 |
|---|
| System | java.lang | 系统级操作 | currentTimeMillis(), arraycopy(), getProperty(), exit() |
| Runtime | java.lang | 运行时环境 | freeMemory(), totalMemory(), exec() |
| Class | java.lang | 类信息 | getName(), getMethods(), newInstance() |
| ClassLoader | java.lang | 类加载器 | loadClass(), getResource() |
七、包装类（Wrapper Classes）
| 基本类型 | 包装类 | 缓存范围 | 常用方法 |
|---|
| byte | Byte | -128~127 | parseByte(), valueOf() |
| short | Short | -128~127 | parseShort(), valueOf() |
| int | Integer | -128~127 | parseInt(), valueOf(), toBinaryString() |
| long | Long | -128~127 | parseLong(), valueOf() |
| float | Float | 无 | parseFloat(), valueOf() |
| double | Double | 无 | parseDouble(), valueOf() |
| char | Character | 0~127 | isDigit(), isLetter(), toUpperCase() |
| boolean | Boolean | true/false | parseBoolean(), valueOf() |
八、并发工具类（Java 5+）
| 类名 | 包 | 主要用途 |
|---|
| Thread | java.lang | 线程创建和管理 |
| Runnable | java.lang | 线程任务接口 |
| Callable | java.util.concurrent | 可返回结果的线程任务 |
| ExecutorService | java.util.concurrent | 线程池管理 |
| ThreadPoolExecutor | java.util.concurrent | 线程池实现 |
| Future | java.util.concurrent | 异步计算结果 |
| CountDownLatch | java.util.concurrent | 同步辅助类 |
| Semaphore | java.util.concurrent | 信号量 |
| ReentrantLock | java.util.concurrent.locks | 可重入锁 |
5 集合整理（List，ArrayList，LinkedList，Hashset，HashMap）
一、Java主要集合类核心特性对比
| 特性 | ArrayList | LinkedList | HashSet | HashMap | List接口 |
|---|
| 实现接口 | List | List, Deque | Set | Map | 集合接口 |
| 数据结构 | 动态数组 | 双向链表 | 哈希表（基于HashMap） | 数组+链表/红黑树（JDK8+） | 抽象接口 |
| 是否有序 | 插入顺序 | 插入顺序 | 无序 | 无序（LinkedHashMap有序） | 有序 |
| 是否可重复 | 是 | 是 | 否 | Key不可重复，Value可重复 | 是 |
| 线程安全 | 否 | 否 | 否 | 否 | 否 |
| 增删效率 | 低（需移动元素） | 高（直接修改指针） | 高 | 高 | 依赖实现类 |
| 查询效率 | 高（下标访问O(1)） | 低（遍历O(n)） | 高（O(1)） | 高（O(1)） | 依赖实现类 |
| 内存占用 | 连续内存，紧凑 | 节点+指针，占用更高 | 哈希表结构 | 哈希表结构 | - |
| 扩容机制 | 初始容量10，1.5倍扩容 | 无需扩容 | 0.75负载因子触发扩容 | 0.75负载因子触发扩容 | - |
| null值处理 | 允许 | 允许 | 允许一个null | Key/Value均允许null | 允许 |
| 主要用途 | 随机访问频繁、读多写少 | 频繁增删、队列/栈操作 | 快速去重 | 键值对存储、快速查找 | 有序集合抽象定义 |
二、ArrayList vs LinkedList 详细对比
| 对比项 | ArrayList | LinkedList |
|---|
| 内部结构 | Object[] 动态数组 | Node节点（双向链表） |
| 初始容量 | 10 | 0（无初始容量） |
| 随机访问 | O(1) - 通过索引直接访问 | O(n) - 需遍历链表定位 |
| 头部插入 | O(n) - 移动后续元素 | O(1) - 直接修改指针 |
| 尾部插入 | O(1)（均摊，扩容时O(n)） | O(1) - 直接修改尾指针 |
| 中间插入 | O(n) - 移动后续元素 | O(n) - 先遍历定位节点 |
| 内存占用 | 仅存储元素，内存紧凑 | 存储元素+前后指针，占用更高 |
| 适合场景 | 读多写少、随机访问频繁 | 写多读少、频繁增删操作 |
三、HashSet vs HashMap 详细对比
| 对比项 | HashSet | HashMap |
|---|
| 底层实现 | 基于HashMap（仅存Key） | 数组+链表/红黑树（JDK8+） |
| 存储内容 | 仅存储Key（Value为固定占位符） | 存储Key-Value键值对 |
| 重复判断 | 基于Key的equals()+hashCode() | 基于Key的equals()+hashCode() |
| 遍历方式 | 迭代器遍历所有Key | KeySet/Values/EntrySet遍历 |
| 默认容量 | 16（同底层HashMap） | 16 |
| 负载因子 | 0.75（同底层HashMap） | 0.75 |
| 哈希冲突 | 依赖HashMap的链表/红黑树解决 | 链表（长度>8转红黑树）解决 |
| 同步版本 | Collections.synchronizedSet() | Collections.synchronizedMap() |
6 权限修饰符关键字
Java四种访问权限修饰符对比
| 修饰符 | 同类 | 同包 | 不同包子类 | 不同包非子类 | 作用范围 |
|---|
| public | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | 公共的，所有地方可访问 |
| protected | ✅ | ✅ | ✅ | ❌ | 受保护的，包内+子类可访问 |
| (default) | ✅ | ✅ | ❌ | ❌ | 默认的，仅同包可访问（无修饰符） |
| private | ✅ | ❌ | ❌ | ❌ | 私有的，仅同类可访问 |
7 instanceof关键字
instanceof 是Java的一个二元运算符，用于检查对象是否是特定类的实例（或该类的子类/接口的实现类的实例）。
二、面向对象的三大特性
1 封装（Encapsulation）
封装（Encapsulation）
定义：将数据（属性）和行为（方法）包装在一起，隐藏内部实现细节，仅对外暴露必要的接口。
核心思想：数据隐藏：私有化属性
公开接口：提供getter/setter方法
保护数据完整性：通过方法控制数据访问
优点
安全性：防止数据被非法修改
易维护：修改内部实现不影响外部调用
模块化：代码组织更清晰
2 继承（Inheritance）
定义
子类继承父类的属性和方法，实现代码复用和层次化设计。
核心思想代码复用：子类自动拥有父类功能
扩展增强：子类可以添加新功能
方法重写：子类可以修改父类行为
优点
代码复用：减少重复代码
易于扩展：添加新功能方便
维护性好：公共代码在父类中维护
3 多态（Polymorphism）
它指同一个行为具有多种不同表现形式或形态的能力。具体来说：
多态是指：
同一个方法调用
作用于不同的对象
会产生不同的执行结果
