## 1.计算机基础 ### 1.1 TCP/IP 网络协议（从上自下） 程序在发送消息时， - 应用层（HTTP/FTP/SMTP/TELNET..）：按照既定协议打包 - 传输层(TCP/UDP)：加上双方的端口号 - 网络层(IP/ARP)：加上双方的 IP 地址 - 链路层(IEEE 802.x/PPP..)：加上双方的 MAC 地址，并将数据拆分成数据帧，经过多个路由器和网关后，到达目标机器。 简而言之，就是按照**"端口 -> IP 地址 -> 地址"**这样的路径进行数据的封装和发送，解包的时候反过来操作即可。 ### 1.2 信息安全 CIA 原则 互联网企业都要建立一套完整的信息安全体系，遵循 CIA 原则，即保密性(Confidentiality)、完整性(Integrity)、可用性(Availability)。 ## 2.面向对象 ### 2.1 类 在定义 Java 类时，推荐首先定义变量，然后定义方法。**公有方法**是使用者和维护者最关心的，最好首屏展示；**保护方法**重要性仅次于共有方法；**私有方法**相当于黑盒实现，一般不要被特别关注；最后是 **getter/setter** 方法，虽然是公有的，但承载的信息价值较低，一般不包含业务逻辑，所以都放到类最后。 抽象类在被继承时体现的是：``is-a`` 关系（需要符里氏代换原则），模板式设计； 接口在被实现时体现的是：``can-do`` 关系（需要符合接口隔离原则），契约式设计。 #### 2.1.1 访问权限控制 定义类时，访问控制级别要从严处理（推荐最小化），只把有限的方法和成员公开给别人（迪米特法则——最少知识原则的内在要求）。 - 1.如果不允许外部直接通过 new 创建对象，构造方法必须是``private``。 - 2.工具类不允许有``public``或``default``构造方法。 - 3.类非``static``成员变量并且与子类共享，必须是``protected``。 - 4.类非``static``成员变量并且仅在本类使用，必须是``private``。 - 5.类``static``成员变量如果仅在本类使用，必须是``private``。 - 6.若是``static``成员变量，必须考虑是否为``final``。 - 7.类成员方法只供类内部调用，必须是``private``。 - 8.类成员方法只对继承类公开，那么限制为``protected``。 #### 2.1.2 类关系 类关系包含如下 5 种类型： - ［ 继承 ］ extends (is-a) - ［ 实现 ］ implements (can-do) - ［ 组合 ］ 类是成员变量 (contains-a) - ［ 聚合 ］ 类是成员变量 (has-a) - ［ 依赖 ］ import 类 (use-a) > 注意组合和聚合的区别，**组合**：是一种完全绑定的关系，所有成员共同完成一件使命，他们的生命周期是一样的，体现的是非常强的整体与部分的关系，==同生共死==，部分不能在整体之间共享； **聚合**：是一种可拆分的整体与部分的关系，是非常松散的==暂时组合==，部分可以被拆出来给另一个整体。 > 在 UML 类图中，空心三角形△表示继承，实心菱形◆表示组合，空心菱形◇表示聚合，这三者都是**实线**连接。 用空心三角形△来表示实现(接口)，用一个箭头↑表示依赖，**虚线**连接。 有一个规律：有形状的图形符号一律放在权利强的一侧。  > ==序列化==并不保存静态变量。 ### 2.2 重写 方法覆写的口诀： - 一大： 访问权限控制符只能更大（或相同） - 二小： 返回值和抛出异常只能更小（或相同） - 二相同：方法名和参数列表须相同（方法签名） > **重写**是在运行期间由JVM进行绑定，调用合适覆写方法来执行。 **重载**是编译器确定方法调用，属于静态绑定。 ### 2.3 泛型 - 1.尖括号``<>``里的每个元素都指代一种未知类型。 > 即使 String 出现在尖括号里，它也不是 java.lang.String了 ，而仅仅是一个代号。 类名后方定义的泛型``<T>``和方法返回值前方定义的``<T>``是两个指代，可以完全不同，互不影响。 - 2.尖括号的为位置非常讲究，必须在类名之后或者方法返回值之前。 - 3.泛型在定义处只具备执行 Object 方法的能力。 > 在定义了泛型的方法内部，泛型只能调用 Object 类中的方法，如 toString()。 - 4.对于编译之后的字节码指令，其实没有这些花头花脑的方法签名，充分说明了泛型只是一种编写代码时的语法检查。 > 在使用泛型元素肘，会执行强制类型转换。（存在类型擦除） 使用泛型的好处： - 类型安全：放置的是什么，取出来自然是什么，不用担心会抛出 ClassCaseException 异常。 - 提升可读性：从编码阶段就显式的知道泛型集合、泛型方法等处理的对象类型是什么。 - 代码重用：泛型合并了同类型的处理代码，使代码重用度变高。 ### 2.4 数据类型 基本数据类型  > 对象的存储空间分配单位是**8**个字节（必须是 8B 的倍数）。 包装类型和基本数据类型的选择： - 1) 全部的POJO类属性必须使用包装数据类型。 - 2) RPC 方法的返回值和参数必须使用包装数据类型。 - 3) 所有的局部变量推荐使用基本数据类型。 - 4) 在定义POJO中的布尔类型的变量时，不要使用``isSuccess``这种形式，而要直接使用``success``。 > POJO类的布尔类型属性要使用基本数据类型，不使用包装数据类型（这一条非阿里规范，有待再确认）可参考：[为什么阿里巴巴禁止开发人员使用isSuccess作为变量名？](https://mp.weixin.qq.com/s/xvTCaBXkRc7e6dGCUJxRPQ) ## 3.代码风格 ### 3.1 命名规约 > 命名要符合语言特性、体现元素特征。命名做到望文知义、自解释是每个开发工程师的基本素质之一。 推荐命名时能体现元素特征： - 包名统使用小写，点分隔符之间有且仅有1个自然语义的英语单词。 - 包名统一使用单数形式，但是类名如果有复数含义，则可以使用复数形式。 - 抽象类命名使用``Abstract``或``Base``开头；异常类命名使用 ``Exception``结尾，测试类命名以它要测试的类名开始，以``Test``结尾。 - 类型与中括号紧挨相连来定义数组。 - 枚举类名带上``Enum``后缀，枚举成员名称需要全大写，单词间用下画线隔开。 > 变量起名可参考：[CODELF](https://unbug.github.io/codelf/) #### 3.1.1 常量 - 状态（没有扩展信息的）可以用 不能实例化的抽象类的全局常量来表示。 - 类型（有扩展信息的）可以用 枚举类型来表示全局常量，并描述扩展信息。 - 魔法值“害人害己”，无论如何都不允许任何魔法值直接出现在代码中（常在河边走哪有不湿鞋）。 - 某些公认的字面常量是不需要预先定义的，但如果具备了特殊含义，就必须定义出有意义的常量名称。 > 必须：for() 里的 0 可以直接使用，true 和 false 可以直接使用。 - 类内常量必须全部大写，单词间用下划线隔开，力求语义表达完整清楚（不要嫌长）；方法内常量使用小驼峰即可。 #### 3.1.1 变量 一般情况下，变量的命名需要满足小驼峰格式，命名体现业务含义即可。 > 存在一种特殊情况，在定义类成员变量时，特别是在 POJO 类中，针对布尔类型的变量，命名不要加``is``前缀，否则部分框架解析会引起序列化错误，但是数据库建表中，推荐表达是与否的字段采用``is_xxx``的命名方式（需要配置POJO映射）。 ### 3.2 代码展示风格 #### 3.2.1 缩进、空格和换行 - 推荐使用4个空格代表缩进，禁止使用 Tab（不同编辑器对Tab解析不一致） - 空格用于分隔不同的编程元素，可以让运算符、数值、注释、参数等各种编程元素错落有致，方便快速定位。 - 空行用来分隔功能相似、逻辑内聚、意思相近的代码片段，是得程序布局更加清晰。浏览时也能起到自然停顿的作用，提升阅读体验。 > 例如在：方法定义之后、属性定义和方法定义之间、不同逻辑、不同语义、不同业务的代码之间都需要通过空行来分隔。 #### 3.2.2 换行和高度 - 代码中需要限定每行的字符个数，以便适配显示器的宽度，以及方便CodeReview时进行diff对比，要求单行字符数不超过 **120** 个，超出则需换行。 - 应该将次要逻辑抽取为独立方法，将共性逻辑抽取为共性方法（比如参数校验、权限判断等），便于复用和维护，使主干代码逻辑更加清晰。 - 约定单个方法总行数不超过 **80** 行（除注释之外，方法签名、左右大括号、方法内代码、空行、回车及任何不可见字符的总行数不超过 80 行）。 > 心理学认为人对事物的印象通常不能超过 3 这个魔法数，三屏是人类短期记忆的极限，而 80 行在一般显示器上是两屏半的代码量。 #### 3.2.3 控制语句 - 在``if、else、for、while``等语句中必须使用大括号，即使只有一行代码。 - 在条件表达式中不允许有赋值操作，也不允许在判断表达式中出现复杂的逻辑组合。 > 可以将复杂的逻辑运算赋值给一个具有业务含义的布尔变量。 - 多层嵌套不能超过 **3** 层，如果非得使用多层嵌套，请使用设计模式。 > 对于超过 3 层的if-else逻辑判断可以使用**卫语句**、策略模式、状态模式等来实现。 - 避免采用取反逻辑运算符。 ### 3.3 代码注释 #### 3.3.1 优雅注释三要素 - 1.Nothing is strange > 我们提倡要写注释，然后才是把注释写的精简。 - 2.Less is more > 代码中的注释一定是精华中的精华。 - 3.Advance with the times > 任何对代码的修改，都应该同时修改注释。 #### 3.3.2 注释格式 - 1.Javadoc 规范 类、类属性和类方法的注释必须遵循 Javadoc 规范，使用文档注释（``/** */``）的格式。 按 Javadoc 规范编写的注释，可以生成规范的 JavaAPI 文档，为外部用户提供非常有效的文档支持。 而且在使用 IDE 工具编码时，IDE 会自动提示所用到的类、方法等注释，提高了编码的效率。 对于枚举类型的注释是必需的： 1）==枚举类型实在太特殊了，它的代码极其稳定==。如果它的定义和使用出现错误，通常影响较大。 2）==注释的内容不仅限于解释属性值的含义，还可以包括注意事项、业务逻辑==。如果在原有枚举类上新增或修改一个属性值，还需要加上创建和修改时间，让使用者零成本地知道这个枚举类的所有意图。 3）==枚举类的删除或者修改都存在很大的风险==。不可直接删除过时属性，需要标注为过时，同时注释说明过时的逻辑考虑和业务背景。 - 2.简单注释 包括单行注释和多行注释。 特别强调此类注释不允许写在代码后方，必须写在代码上方，这是为了避免注释的参差不齐，导致代码版式混乱。 双画线注释往往使用在方法内部，此时的注释是提供给程序开发者、维护者和关注方法细节的调用者查看的。 因此，注释的作用更应该是画龙点睛的，通常添加在非常必要的地方，例如复杂算法或需要警示的特殊业务场景等。 ## 4.走进 JVM ### 4.1 字节码 静态编译器转到源码成字节码的过程： ```mermaid graph LR Java源文件 --> 词法解析 --> 语法解析 --> 语义分析 --> 生成字节码 --> 字节码 ``` 字节码必须通过类加载过程加载到 JVM 环境后，才可以执行。 执行有三种模式，第1.解释执行；第2.JIT 编译执行；第3.JIT 编译与解释混合执行（主流 JVM默认执行模式）。 混合执行模式的优势在于解释器在启动时先解释执行，省去编译时间。随着时间推进，JVM 通过热点代码统计分析，识别高频的方法调用、循环体、公共模块等，基于强大的 JlT 动态编译技术，将热点代码转换成机器码，直接交给 CPU 执行。 > JIT 的作用是将 Java 字节码动态地编译成可以直接发送给处理器指令执行的机器码。 JIT 即时编译流程图：  ### 4.2 类加载过程 类加载过程图： > 类加载是一个将``.class``字节码文件实例化成``Class``对象，并进行相关初始化的过程。  > 内存布局、垃圾回收等内容直接阅读原书比较好。 --- 依赖倒置原则主要规定了两件事情： 1. 高层模块不应该依赖底层模块，两者都应该依赖抽象 2. 抽象不应该依赖细节，细节应该依赖抽象。 JSR（Java Specification Request）**规范的内容都是抽象的，其对外发布的形式都是接口，它不提供实现，最多会指导实现**。 ## 5.异常与日志 处理程序异常，需要解决以下 3 个问题： - (1）哪里发生异常？ - (2）谁来处理异常？ - (3）如何处理异常？ > 不论是哪种方式处理异常，都严禁捕获异常后什么都不做或打印一行日志了事。 > 如果在方法内部处理异常，需要根据不同业务场景进行定制处理，如重试、回滚等操作。 > 如果向上抛出异常，需要在异常对象中添加上下文参数、局部变量、运行环境等信息，这样有利于排查问题。 ### 5.1 异常分类  ### 5.2 try 代码块 如果``finally``代码块没有执行，那么有三种可能: - 没有进入``try``代码块。 - 进入``try``代码块，但是代码运行中出现了死循环或死锁状态。 - 进入``try``代码块，但是执行了``System.exit()``操作。 > 注意，``finally``是在``return``表达式运行后执行的，此时将要``return``的结果已经被暂存起来，待``finally``代码块执行结束后再将之前暂存的结果返回（即使在``finally``中修改了返回值，也是无效的）。 ``finally``代码块中使用``return``语旬，使返回值的判断变得复杂，所以避免返回值不可控，我们不要在``finally``代码块中使用``return``语句。 ``Lock`` 、``ThreadLocal``、``InputStream``等这些需要进行强制释放和清除的对象都得在``finally``代码块中进行显式的清理，避免产生内存泄漏，或者资源消耗。 > 所以在``try``代码块之前调用``lock()``方法，避免由于加锁失败导致``finally``调用``unlock()``抛出异常。 ### 5.3 异常的抛与接 传递异常信息的方式是通过抛出异常对象，还是把异常信息转成信号量封装在特定对象中，这需要方法提供者和方法调用者之间达成契约，只有大家都照章办事，才不会产出误解。 - 推荐对外提供的开放接口使用错误码； - 公司内部跨应用远程服务调用优先考虑使用``Result``对象来封装错误码、错误描述信息； - 而应用内部则推荐直接抛出异常对象。 关于``NPE``问题，契约式编程理念就完全处于防御式编程理念的下风，所以我们推荐方法的**返回值可以为``null``**，不强制返回空集合或者空对象等，但是必须添加注释充分说明什么情况下会返回``null``值。防止``NPE``一定是**调用方的责任**，需要调用方进行事先判断。 ### 5.4 日志 记录应用系统曰志主要有三个原因：**记录操作轨迹**、**监控系统运行状况**、**回溯系统故障**。 #### 5.4.1 日志规范 - 1.预先判断日志级别 - 2.避免无效日志打印 > 生产环境禁止输出 DEBUG 曰志旦有选择地输出 INFO 日志。 使用 INFO、WARN 级别来记录业务行为信息时，一定要控制日志输出量，以免磁盘空间不足。同时要为曰志文件设置合理的生命周期，及时清理过期的日志。避免重复打印，务必在日志配置文件中设置``additivity=false``。 - 3.区别对待错误日志 > WARN、ERROR 都是与错误有关的日志级别，但不要一发生错误就笼统地输出ERROR 级别日志。一些业务异常是可以通过引导重试就能恢复正常的，例如用户输入参数错误。在这种情况下，记录日志是为了在用户咨询时可以还原现场，如果输出为 ERROR 级别就表示一旦出现就需要人为介入，这显然不合理。所以，ERROR 级别只记录系统逻辑错误、异常或者违反重要的业务规则，其他错误都可以归为 WARN级别 。 - 4.保证记录内容完整 > 日志是一个系统必不可少的组成部分，但日志打印并非多多益善，过多的日志会降低系统性能，也不利于快速定位问题，所以记录曰志时一定请思考三个问题： ①.日志是否有人看；②.看到这条日志能做什么；③.能不能提升问题排查效率。 #### 5.4.2 日志框架  推荐``logge``被定义为``private static final``的: ```java private static final Logger logger= LoggerFactory.getLogger(Abc . class); ``` > 注意，``logger``被定义为``static``变量，是因为这个``logger``与当前类绑定，避免每次都``new``一个新对象，造成资源浪费，甚至引发``OutOfMernoryError``问题。 在使用``slf4j＋日志库模式``时，要防止日志库冲突，一旦发生则可能会出现 日志打印功能失效的问题。 ## 6.数据结构和集合 我们经常说，**程序 = 数据结构 + 算法**。 集合作为数据结构的载体，可对元素进行加工和输出，以一定的算法实现最基本的增删改查功能，因此集合是所有编程语言的**基础**。 ### 6.1 数据结构 数据结构分类：线性结构、树结构、图结构、哈希结构。 ### 6.2 集合框架图  在集合框架图中，**红色**代表接口，**蓝色**代表抽象类，**绿色**代表并发包中的类，**灰色**代表早期线程安全的类（基本已经弃用）。 可以看到，与``Collection``相关的 4 条线分别是``List``、``Queue``、``Set``、``Map``，它们的子类会映射到数据结构中的表、树、哈希等。 ### 6.3 集合初始化 集合初始化时，**指定集合初始值大小**。如果暂时无法确定集合大小，那么指定相应的默认值，这也要求我们记得各种集合的默认值大小，``ArrayList``大小为``10``，而``HashMap``默认值为``16``。 牢记每种数据结构的默认值和初始化逻辑，也是开发工程师基本素质的体现。 ### 6.4 数组与集合 数组和集合的相互转换。 #### 6.4.1 数组转集合 ``Arrays.asList``体现的是**适配器**模式，返回对象是一个``Arrays``的内部类。 后台的数据仍是原有数组，可以通过``set()``方法修改元素的值（间接对数组进行值的修改操作），原有数组相应位置的值同时也会被修改。 但是不能进行修改元素个数的任何操作（内部类并没有实现集合个数的相关修改方法），否则均会抛出``UnsupportedOperationException``异常。 #### 6.4.2 集合转数组 相对于数组转集合来说，集合转数组更加可控，毕竟是从相对自由的集合容器转为更加苛刻的数组。 - 1.不要用``toArray()``无参方法把集合转换成数组，这样会导致泛型丢失。 ```java List<String> list = new ArrayList<String>(3); list.add("one"); list.add("two"); list.add("three"); // 泛型丢失，无法使用Sting[]接收无参方法返回的结果 Object[] arrayl = list.toArray(); ``` - 2.即将复制进去的数组容量不足够的情况 > 会判断即将复制进去的数组容量是否足够。 > 如果容量不够，则弃用此数组，另起炉灶。 ```java // 注意入参数组的 length 大小是重中之重，如果大于或等于集合的大小 // 则集合中的数据复制进入数组即可，如果空间不够，入参数组会被无视 // 重新分配一个空间，复制完成后返回一个新的数组引用 // array2 数组长度小于元素个数 String[] array2 = new String[2]; list.toArray(array2); System.out.println(Arrays.asList(array2)); // 会打印：[null, null] ``` - 3.即将复制进去的数组容量足够的情况 ```java // array3 数组长度等于元素个数 String[] array3 = new String[3]; list.toArray(array3 ); System.out.println(Arrays.asList(array3)); // 会打印：[one, two, three] ``` > 多次运行测试显示：当数组容量**等于**集合大小时，转换运行总是最快的，空间消耗也是最少的。 由此证明，如果数组初始大小设置不当，不仅会降低性能，还会浪费空间。使用集合的``toArray(T[] array)``方法，转换为数组时，注意需要传入类型完全一样的数组，并且它的容量大小为``list.size()``。 > 数组是协变的，而集合不是。 ### 6.5 集合与泛型 泛型与集合的联合使用，可以把泛型的功能发挥到极致，很多程序员不清楚``List``、``List<Object>``、``List<?>``三者的区别，更加不能区分``<? extends T>``与``<? super T>``的使用场景。 ``List``完全没有类型限制和赋值限定，如果天马行空地乱用，迟早会遭遇类型转换失败的异常。很多程序员觉得``List<Object>``的用法完全等同于``List``，但在接受其他泛型赋值时会编译出错。 ``List<?>``是一个泛型，在没有赋值之前，表示它可以接受任何类型的集合赋值，赋值之后就不能随便往里添加元素了。 实现了``List``的集合类，是**非泛型集合**，可以赋值给任何泛型限制的集合。编译可以通过，但在运行时可能就会报错。在JDK5之后，应尽量使用泛型定义，以及使用类、集合、参数等。 ``List<Object>``赋值给``List<Integer＞``是不允许的，若是反过来赋值，依然会编译出错，提示如下： ```java Error:(x, y) java: incompatible types: java.util.List<java.lang.lnteger> cannot be converted to java.utiI.List<java.lang.Object> ``` > 注意，数组可以这样赋值，因为它是协变的，而集合不是。 问号在正则表达式中可以匹配任何字符，``List<?>``称为**通配符集合**。 它可以接受任何类型的集合引用赋值，**不能添加**任何元素，但可以``remove``和``clear``，并非 immutable 集合。 ``List<?>``一般作为参数来接收外部的集合，或者返回一个不知道具体元素类型的集合。 ``List<T>``最大的问题是只能放置一种类型，如果随意转换类型的话，就是“**破窗理论**”，JDK 的开发者顺应了民意，实现了``<? extends T>``与``<? super T>``两种语法，但是两者的区别非常微妙。 - ``<? extends T>``是**Get First**，适用于**消费**集合元素为主的场景； - ``<? super T>``是**Put First**，适用于**生产**集合元素为主的场景。 - ``<? extends T>``可以赋值给任何``T``及``T子类``的集合，上界为``T``，取出来的类型带有泛型限制，向上强制转型为``T``。``null``可以表示任何类型，所以除``null``外，任何元素都不得添加进``<? extends T>``集合内。 - ``<? super T>``可以赋值给任何``T``及``T的父类``集合，下界为``T``。``List<? super T>``可以往里增加元素，但只能**添加**``T``自身及``子类``对象。 - ``extends``的场景是``put``功能受限，而``super``的场景是``get``功能受限。 - 所有的``super``操作能返回元素，但是泛型丢失，只能返回``Object``对象。 - ``List<? extends T>``可以返回带类型的元素，但只能**返回**``T``自身及其父类对象，因为子类类型被擦除了。 ### 6.6 元素的比较 。。。