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第一部分 编程基础与二进制2

第1章 编程基础2

1.1 数据类型和变量3

1.2 赋值4

1.2.1 基本类型4

1.2.2 数组类型6

1.3 基本运算8

1.3.1 算术运算8

1.3.2 比较运算10

1.3.3 逻辑运算10

1.3.4 小结11

1.4 条件执行11

1.4.1 语法和陷阱11

1.4.2 实现原理14

1.5 循环16

1.5.1 循环的4种形式16

1.5.2 循环控制19

1.5.3 实现原理20

1.5.4 小结20

1.6 函数的用法21

1.6.1 基本概念21

1.6.2 进一步理解函数23

1.6.3 小结27

1.7 函数调用的基本原理27

1.7.1 栈的概念27

1.7.2 函数执行的基本原理28

1.7.3 数组和对象的内存分配29

1.7.4 递归调用的原理30

1.7.5 小结31

第2章 理解数据背后的二进制33

2.1 整数的二进制表示与位运算33

2.1.1 正整数的二进制表示33

2.1.2 负整数的二进制表示34

2.1.3 十六进制35

2.1.4 位运算36

2.2 小数的二进制表示37

2.2.1 小数计算为什么会出错37

2.2.2 二进制表示38

2.3 字符的编码与乱码39

2.3.1 常见非Unicode编码39

2.3.2 Unicode编码42

2.3.3 编码转换44

2.3.4 乱码的原因45

2.3.5 从乱码中恢复46

2.4 char的真正含义49

第二部分 面向对象52

第3章 类的基础52

3.1 类的基本概念52

3.1.1 函数容器52

3.1.2 自定义数据类型53

3.1.3 定义第一个类55

3.1.4 使用第一个类55

3.1.5 变量默认值57

3.1.6 private变量57

3.1.7 构造方法58

3.1.8 类和对象的生命周期60

3.1.9 小结61

3.2 类的组合61

3.2.1 String和Date61

3.2.2 图形类62

3.2.3 用类描述电商概念63

3.2.4 用类描述人之间的血缘关系65

3.2.5 目录和文件66

3.2.6 一些说明67

3.2.7 小结68

3.3 代码的组织机制68

3.3.1 包的概念68

3.3.2 jar包71

3.3.3 程序的编译与链接71

3.3.4 小结72

第4章 类的继承73

4.1 基本概念73

4.1.1 根父类Object74

4.1.2 方法重写74

4.1.3 图形类继承体系75

4.1.4 小结80

4.2 继承的细节80

4.2.1 构造方法81

4.2.2 重名与静态绑定82

4.2.3 重载和重写83

4.2.4 父子类型转换85

4.2.5 继承访问权限protected85

4.2.6 可见性重写86

4.2.7 防止继承final87

4.3 继承实现的基本原理88

4.3.1 示例88

4.3.2 类加载过程90

4.3.3 对象创建的过程91

4.3.4 方法调用的过程92

4.3.5 变量访问的过程93

4.4 为什么说继承是把双刃剑94

4.4.1 继承破坏封装94

4.4.2 封装是如何被破坏的94

4.4.3 继承没有反映is-a关系97

4.4.4 如何应对继承的双面性97

第5章 类的扩展100

5.1 接口的本质100

5.1.1 接口的概念101

5.1.2 定义接口101

5.1.3 实现接口102

5.1.4 使用接口103

5.1.5 接口的细节105

5.1.6 使用接口替代继承106

5.1.7 Java 8和Java 9对接口的增强106

5.1.8 小结108

5.2 抽象类108

5.2.1 抽象方法和抽象类108

5.2.2 为什么需要抽象类109

5.2.3 抽象类和接口109

5.2.4 小结110

5.3 内部类的本质111

5.3.1 静态内部类111

5.3.2 成员内部类113

5.3.3 方法内部类115

5.3.4 匿名内部类117

5.4 枚举的本质119

5.4.1 基础120

5.4.2 典型场景122

第6章 异常125

6.1 初识异常125

6.1.1 NullPointerException（空指针异常）125

6.1.2 NumberFormatException（数字格式异常）126

6.2 异常类128

6.2.1 Throwable128

6.2.2 异常类体系129

6.2.3 自定义异常130

6.3 异常处理131

6.3.1 catch匹配131

6.3.2 重新抛出异常131

6.3.3 finally132

6.3.4 try-with-resources133

6.3.5 throws134

6.3.6 对比受检和未受检异常135

6.4 如何使用异常135

6.4.1 异常应该且仅用于异常情况136

6.4.2 异常处理的目标136

6.4.3 异常处理的一般逻辑137

第7章 常用基础类138

7.1 包装类138

7.1.1 基本用法139

7.1.2 共同点140

7.1.3 剖析Integer与二进制算法144

7.1.4 剖析Character149

7.2 剖析String155

7.2.1 基本用法156

7.2.2 走进String内部157

7.2.3 编码转换157

7.2.4 不可变性158

7.2.5 常量字符串159

7.2.6 hashCode160

7.2.7 正则表达式161

7.3 剖析StringBuilder162

7.3.1 基本用法162

7.3.2 基本实现原理162

7.3.3 String的＋和＋=运算符165

7.4 剖析Arrays166

7.4.1 用法166

7.4.2 多维数组171

7.4.3 实现原理172

7.4.4 小结174

7.5 剖析日期和时间174

7.5.1 基本概念174

7.5.2 日期和时间API175

7.5.3 局限性182

7.6 随机183

7.6.1 Math.random183

7.6.2 Random184

7.6.3 随机的基本原理185

7.6.4 随机密码187

7.6.5 洗牌189

7.6.6 带权重的随机选择189

7.6.7 抢红包算法191

7.6.8 北京购车摇号算法192

7.6.9 小结193

第三部分 泛型与容器196

第8章 泛型196

8.1 基本概念和原理196

8.1.1 一个简单泛型类197

8.1.2 容器类199

8.1.3 泛型方法201

8.1.4 泛型接口202

8.1.5 类型参数的限定202

8.1.6 小结205

8.2 解析通配符205

8.2.1 更简洁的参数类型限定205

8.2.2 理解通配符206

8.2.3 超类型通配符208

8.2.4 通配符比较211

8.3 细节和局限性211

8.3.1 使用泛型类、方法和接口211

8.3.2 定义泛型类、方法和接口213

8.3.3 泛型与数组214

8.3.4 小结217

第9章 列表和队列218

9.1 剖析ArrayList218

9.1.1 基本用法218

9.1.2 基本原理219

9.1.3 迭代221

9.1.4 ArrayList实现的接口225

9.1.5 ArrayList的其他方法227

9.1.6 ArrayList特点分析229

9.1.7 小结229

9.2 剖析LinkedList229

9.2.1 用法230

9.2.2 实现原理232

9.2.3 LinkedList特点分析238

9.3 剖析ArrayDeque239

9.3.1 实现原理239

9.3.2 ArrayDeque特点分析244

第10章 Map和Set245

10.1 剖析HashMap245

10.1.1 Map接口245

10.1.2 HashMap247

10.1.3 实现原理247

10.1.4 小结256

10.2 剖析HashSet256

10.2.1 用法256

10.2.2 实现原理258

10.2.3 小结259

10.3 排序二叉树260

10.3.1 基本概念260

10.3.2 基本算法261

10.3.3 平衡的排序二叉树263

10.3.4 小结264

10.4 剖析TreeMap264

10.4.1 基本用法265

10.4.2 实现原理267

10.4.3 小结273

10.5 剖析TreeSet274

10.5.1 基本用法274

10.5.2 实现原理275

10.5.3 小结276

10.6 剖析LinkedHashMap276

10.6.1 基本用法276

10.6.2 实现原理279

10.6.3 LinkedHashSet282

10.6.4 小结282

10.7 剖析EnumMap283

10.7.1 基本用法283

10.7.2 实现原理285

10.7.3 小结287

10.8 剖析EnumSet287

10.8.1 基本用法287

10.8.2 应用场景288

10.8.3 实现原理291

10.8.4 小结294

第11章 堆与优先级队列295

11.1 堆的概念与算法296

11.1.1 基本概念296

11.1.2 堆的算法298

11.1.3 小结302

11.2 剖析PriorityQueue302

11.2.1 基本用法302

11.2.2 实现原理304

112.3 小结309

11.3 堆和PriorityQueue的应用309

11.3.1 求前K个最大的元素309

11.3.2 求中值311

11.3.3 小结314

第12章 通用容器类和总结315

12.1 抽象容器类315

12.1.1 AbstractCollection316

12.1.2 AbstractList319

12.1.3 AbstractSequentialList321

12.1.4 AbstractMap323

12.1.5 AbstractSet325

12.1.6 AbstractQueue325

12.1.7 小结326

12.2 Collections326

12.2.1 查找和替换327

12.2.2 排序和调整顺序329

12.2.3 添加和修改332

12.2.4 适配器333

12.2.5 装饰器338

12.2.6 小结342

12.3 容器类总结342

12.3.1 用法和特点342

12.3.2 数据结构和算法344

12.3.3 设计思维和模式344

第四部分 文件348

第13章 文件基本技术348

13.1 文件概述348

13.1.1 基本概念和常识348

13.1.2 Java文件概述352

13.2 二进制文件和字节流355

13.2.1 InputStream/OutputStream355

13.2.2 FileInputStream/File-OutputStream357

13.2.3 ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream359

13.2.4 DataInputStream/Data-OutputStream361

13.2.5 BufferedInputStream/BufferedOutputStream363

13.2.6 实用方法364

13.2.7 小结365

13.3 文本文件和字符流365

13.3.1 基本概念366

13.3.2 Reader/Writer368

13.3.3 Input StreamReader/Output-StreamWriter368

13.3.4 FileReader/FileWriter369

13.3.5 CharArrayReader/Char-ArrayWriter370

13.3.6 StringReader/StringWriter370

13.3.7 BufferedReader/Buffered-Writer371

13.3.8 PrintWriter372

13.3.9 Scanner374

13.3.10 标准流374

13.3.11 实用方法376

13.3.12 小结377

13.4 文件和目录操作378

13.4.1 构造方法378

13.4.2 文件元数据378

13.4.3 文件操作379

13.4.4 目录操作380

第14章 文件高级技术383

14.1 常见文件类型处理384

14.1.1 属性文件384

14.1.2 CSV文件385

14.1.3 Excel388

14.1.4 HTML389

14.1.5 压缩文件391

14.2 随机读写文件394

14.2.1 用法394

14.2.2 设计一个键值数据库BasicDB396

14.2.3 BasicDB的实现397

14.2.4 小结401

14.3 内存映射文件402

14.3.1 基本概念402

14.3.2 用法403

14.3.3 设计一个消息队列BasicQueue404

14.3.4 实现消息队列406

14.3.5 小结409

14.4 标准序列化机制409

14.4.1 基本用法409

14.4.2 复杂对象411

14.4.3 定制序列化411

14.4.4 序列化的基本原理413

14.4.5 版本问题414

14.4.6 序列化特点分析414

14.5 使用Jackson序列化为JSON/XML/MessagePack415

14.5.1 基本概念415

14.5.2 基本用法415

14.5.3 容器对象418

14.5.4 复杂对象419

14.5.5 定制序列化420

14.5.6 Jackson对XML支持的局限性428

14.5.7 小结428

第五部分 并发430

第15章 并发基础知识430

15.1 线程的基本概念430

15.1.1 创建线程430

15.1.2 线程的基本属性和方法432

15.1.3 共享内存及可能存在的问题435

15.1.4 线程的优点及成本438

15.2 理解synchronized439

15.2.1 用法和基本原理439

15.2.2 进一步理解synchronized443

15.2.3 同步容器及其注意事项445

15.3 线程的基本协作机制450

15.3.1 协作的场景450

15.3.2 wait/notify450

15.3.3 生产者/消费者模式453

15.3.4 同时开始455

15.3.5 等待结束456

15.3.6 异步结果458

15.3.7 集合点461

15.3.8 小结462

15.4 线程的中断463

15.4.1 取消/关闭的场景463

15.4.2 取消/关闭的机制463

15.4.3 线程对中断的反应464

15.4.4 如何正确地取消/关闭线程467

15.4.5 小结467

第16章 并发包的基石468

16.1 原子变量和CAS468

16.1.1 Atomiclnteger469

16.1.2 ABA问题472

16.1.3 小结473

16.2 显式锁473

16.2.1 接口Lock473

16.2.2 可重入锁ReentrantLock474

16.2.3 ReentrantLock的实现原理478

16.2.4 对比ReentrantLock和synchronized483

16.3 显式条件483

16.3.1 用法483

16.3.2 生产者/消费者模式486

16.3.3 实现原理487

16.3.4 小结489

第17章 并发容器490

17.1 写时复制的List和Set490

17.1.1 CopyOnWriteArrayList490

17.1.2 CopyOnWriteArraySet493

17.2 ConcurrentHashMap493

17.2.1 并发安全494

17.2.2 原子复合操作495

17.2.3 高并发的基本机制495

17.2.4 迭代安全496

17.2.5 弱一致性497

17.2.6 小结497

17.3 基于跳表的Map和Set498

17.3.1 基本概念498

17.3.2 基本实现原理499

17.4 并发队列501

17.4.1 无锁非阻塞并发队列501

17.4.2 普通阻塞队列502

17.4.3 优先级阻塞队列503

17.4.4 延时阻塞队列503

17.4.5 其他阻塞队列503

第18章 异步任务执行服务505

18.1 基本概念和原理505

18.1.1 基本接口505

18.1.2 基本用法507

18.1.3 基本实现原理509

18.1.4 小结513

18.2 线程池513

18.2.1 理解线程池513

18.2.2 工厂类Executors516

18.2.3 线程池的死锁518

18.2.4 小结518

18.3 定时任务的那些陷阱518

18.3.1 Timer和TimerTask518

18.3.2 ScheduledExecutorService523

18.3.3 小结526

第19章 同步和协作工具类527

19.1 读写锁ReentrantReadWrite-Lock527

19.2 信号量Semaphore529

19.3 倒计时门栓CountDownLatch531

19.4 循环栅栏CyclieBarrier533

19.5 理解ThreadLocal535

19.5.1 基本概念和用法535

19.5.2 使用场景536

19.5.3 基本实现原理538

第20章 并发总结541

20.1 线程安全的机制541

20.2 线程的协作机制543

20.3 容器类544

20.4 任务执行服务546

第六部分 动态与函数式编程550

第21章 反射550

21.1 Class类551

21.2 应用示例559

21.3 反射与泛型561

第22章 注解564

22.1 内置注解564

22.2 框架和库的注解566

22.3 创建注解568

22.4 查看注解信息570

22.5 注解的应用：定制序列化571

22.6 注解的应用：DI容器573

第23章 动态代理577

23.1 静态代理577

23.2 Java SDK动态代理579

23.2.1 用法579

23.2.2 基本原理581

23.2.3 动态代理的优点582

23.3 cglib动态代理584

23.4 Java SDK代理与cglib代理比较585

23.5 动态代理的应用：AOP585

23.5.1 用法585

23.5.2 实现原理587

第24章 类加载机制592

24.1 类加载的基本机制和过程593

24.2 理解ClassLoader594

24.3 类加载的应用：可配置的策略597

24.4 自定义ClassLoader598

24.5 自定义ClassLoader的应用：热部署599

第25章 正则表达式603

25.1 语法603

25.2 Java API612

25.3 模板引擎618

25.4 剖析常见表达式619

第26章 函数式编程628

26.1 Lambda表达式628

26.1.1 通过接口传递代码629

26.1.2 Lambda语法630

26.1.3 函数式接口632

26.1.4 预定义的函数式接口632

26.1.5 方法引用635

26.1.6 函数的复合636

26.1.7 小结637

26.2 函数式数据处理：基本用法637

26.2.1 基本示例638

26.2.2 中间操作640

26.2.3 终端操作642

26.2.4 构建流646

26.2.5 函数式数据处理思维646

26.3 函数式数据处理：强大方便的收集器647

26.3.1 理解collect647

26.3.2 容器收集器648

26.3.3 字符串收集器651

26.3.4 分组651

26.4 组合式异步编程658

26.4.1 异步任务管理658

26.4.2 与Future/FutureTask对比659

26.4.3 响应结果或异常662

26.4.4 构建依赖单一阶段的任务流664

26.4.5 构建依赖两个阶段的任务流665

26.4.6 构建依赖多个阶段的任务流666

26.4.7 小结667

26.5 Java 8的日期和时间API668

26.5.1 表示日期和时间668

26.5.2 格式化670

26.5.3 设置和修改时间671

26.5.4 时间段的计算673

26.5.5 与Date/Calendar对象的转换674