Java基础知识总结（超详细整理）设计模式的定义与分类常见设计模式（单例模式、工厂模式、观察者模式、策略模式等）Java进阶之路：必知必会的核心知识点与JDK8、JDK17、JDK21版本对比正文1. Java概述什么是Java？Java是一种面向对象的编程语言，由Sun Microsystems（现为Oracle）于1995年推出。它设计之初的目标是“编写一次，到处运行”，意味着Java程序可以在任何平台上运行，只要该平台安装了Java虚拟机（JVM）。
Java的特点平台无关性：Java程序可以在任何操作系统上运行，只要有对应的JVM。面向对象：Java是面向对象的编程语言，支持封装、继承和多态。内存管理：Java具有自动垃圾回收机制，减少了程序员管理内存的负担。多线程支持：Java内置对多线程编程的支持。丰富的API：Java提供了强大的标准库，包括网络、数据库、GUI编程等。Java平台的组成Java平台主要由以下两部分组成：
Java虚拟机（JVM）：负责执行Java字节码。Java类库（JRE）：包括Java标准库，提供各种类和API，供开发人员使用。Java开发工具JDK（Java Development Kit）：Java开发工具包，包含JVM、JRE及开发工具（如编译器javac等）。IDE（集成开发环境）：如IntelliJ IDEA、Eclipse、NetBeans等，提供代码编辑、调试、版本控制等功能。2. Java开发环境安装JDK安装JDK是进行Java开发的基础步骤。你可以从Oracle官网或者OpenJDK官网下载对应的JDK版本进行安装。
配置环境变量安装JDK后，需要配置环境变量来让系统知道JDK的位置。
Windows：
设置JAVA_HOME环境变量，指向JDK的安装路径。在Path变量中添加%JAVA_HOME%\bin。 Linux/MacOS： 打开终端，编辑~/.bash_profile或~/.bashrc文件。添加export JAVA_HOME=/path/to/jdk和export PATH=JAVA_HOME/bin:PATH。 使用IDEJava开发中，IDE是开发的利器，提供了很多便利的功能，比如代码提示、调试、版本控制等。常见的IDE包括：
IntelliJ IDEA：功能强大，适用于所有Java开发。Eclipse：开源，支持Java及其他语言。NetBeans：由Oracle提供，适合开发Java SE和EE应用。3. Java基础语法数据类型Java的数据类型可以分为两大类：
基本数据类型：
整数类型：byte、short、int、long浮点数类型：float、double字符类型：char布尔类型：boolean 引用数据类型：
类、接口、数组等。运算符Java常用的运算符有：
算术运算符：+、-、*、/、%关系运算符：==、!=、>、<、>=、<=逻辑运算符：&&、||、!位运算符：&、|、^、~、<<、>>赋值运算符：=、+=、-=、*=、/=、%=其他运算符：instanceof、三元运算符?:控制语句条件语句：
代码语言：javascript复制if (condition) {
// code
} else {
// code
}循环语句：
代码语言：javascript复制for (int i = 0; i < 10; i++) {
// code
}
while (condition) {
// code
}
do {
// code
} while (condition);方法和函数方法是执行特定任务的代码块，Java的方法定义格式如下：
代码语言：javascript复制returnType methodName(parameters) {
// method body
}4. 面向对象编程（OOP）类与对象类（Class）：类是对象的蓝图，用来描述对象的属性和行为。对象（Object）：对象是类的实例，通过new关键字创建。代码语言：javascript复制class Car {
String color;
int speed;
void drive() {
// method implementation
}
}
Car car = new Car();
car.color = "Red";
car.speed = 120;
car.drive();封装封装是指将数据（属性）和操作数据的方法（行为）包装在一个类中，并隐藏其内部实现细节。通过访问修饰符（如private、public）来实现封装。
代码语言：javascript复制class Person {
private String name; // 私有属性
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}继承继承是面向对象的一个重要特性，允许一个类继承另一个类的属性和方法。
代码语言：javascript复制class Animal {
void eat() {
System.out.println("Animal is eating");
}
}
class Dog extends Animal {
void bark() {
System.out.println("Dog is barking");
}
}
Dog dog = new Dog();
dog.eat();
dog.bark();多态多态是指同一个方法调用不同的对象时，表现出不同的行为。Java通过方法重载和方法重写实现多态。
代码语言：javascript复制class Animal {
void sound() {
System.out.println("Animal sound");
}
}
class Dog extends Animal {
@Override
void sound() {
System.out.println("Bark");
}
}
Animal animal = new Dog();
animal.sound(); // 输出: Bark抽象类与接口抽象类：不能被实例化，只能被继承，可以包含抽象方法（没有实现）和普通方法（有实现）。代码语言：javascript复制abstract class Shape {
abstract void draw();
}
class Circle extends Shape {
void draw() {
System.out.println("Drawing Circle");
}
}接口：只包含抽象方法，类实现接口时必须实现所有方法。代码语言：javascript复制interface Animal {
void eat();
}
class Dog implements Animal {
public void eat() {
System.out.println("Dog is eating");
}
}5. Java常用类库String类String类用于处理字符串，具有很多常用的方法，如length()、substring()、indexOf()等。
代码语言：javascript复制String str = "Hello, World!";
int len = str.length(); // 获取字符串长度
String sub = str.substring(0, 5); // 获取子字符串日期与时间处理（java.time）Java 8引入了java.time包，提供了更现代和更易用的日期和时间处理方式。
代码语言：javascript复制LocalDate date = LocalDate.now();
LocalTime time = LocalTime.now();
LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();集合框架（List, Set, Map）Java提供了丰富的集合类，如ArrayList、HashSet、HashMap等，支持存储和操作对象集合。
代码语言：javascript复制List
list.add("Hello");
list.add("World");
Set
set.add("Java");
set.add("Python");
Map
map.put("A", 1);
map.put("B", 2);输入输出（IO）流Java的IO流处理分为字节流和字符流，常见的类有FileInputStream、BufferedReader、PrintWriter等。
代码语言：javascript复制BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"));
String line = reader.readLine();
reader.close();6. 异常处理异常的类型Java中的异常分为两种类型：
检查异常：需要显式地捕获或声明的异常，如IOException。运行时异常：程序运行时发生的异常，不强制捕获，如NullPointerException。异常的捕获与抛出使用try-catch语句捕获异常，throw语句抛出异常。
代码语言：javascript复制try {
int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("Error: " + e.getMessage());
}7. 多线程与并发编程线程的创建与启动Java提供了Thread类和Runnable接口来创建和启动线程。
代码语言：javascript复制class MyThread extends Thread {
public void run() {
System.out.println("Thread running");
}
}
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();同步机制（synchronized）为了避免线程间的竞争条件，可以使用synchronized关键字来保证线程安全。
代码语言：javascript复制synchronized (this) {
// thread-safe code
}线程池Java的ExecutorService提供了线程池来管理线程。
代码语言：javascript复制ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
executor.submit(() -> {
System.out.println("Task executed");
});并发集合与工具类Java还提供了ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等线程安全的集合，以及CountDownLatch、CyclicBarrier等工具类来简化并发编程。
8. JVM与内存管理JVM架构JVM负责执行字节码，管理内存、执行垃圾回收等。它包含以下几个主要部分：
类加载器：负责加载字节码。执行引擎：负责执行字节码。内存管理：负责堆、栈等内存区域的管理。堆与栈堆（Heap）：存储对象实例和数组。栈（Stack）：存储方法调用和局部变量。垃圾回收JVM自动管理内存，通过垃圾回收机制回收不再使用的对象。
类加载机制JVM通过类加载器加载字节码，并根据需要在运行时加载类。
9. Java性能优化性能调优的方向内存优化：减少内存泄漏、优化对象创建。CPU优化：减少不必要的计算、优化算法。数据库优化：使用缓存、优化SQL查询。10. Java设计模式设计模式的定义与分类设计模式是软件设计中的最佳实践，常见的设计模式包括：
创建型模式：单例模式、工厂模式、建造者模式等。结构型模式：适配器模式、桥接模式、组合模式等。行为型模式：观察者模式、策略模式、命令模式等。常见设计模式单例模式：确保一个类只有一个实例。代码语言：javascript复制public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}工厂模式：提供创建对象的接口。代码语言：javascript复制interface Shape {
void draw();
}
class Circle implements Shape {
public void draw() {
System.out.println("Drawing Circle");
}
}
class ShapeFactory {
public Shape getShape(String shapeType) {
if (shapeType == null) return null;
if (shapeType.equalsIgnoreCase("CIRCLE")) {
return new Circle();
}
return null;
}
}通过对以上Java基础知识的深入了解，可以帮助开发者在实际项目中更好地应用Java语言，提高编程效率和代码质量。