java-lang包学习

前言

废话少说，从头学Java之第一篇。
按日常使用优先级分级阅读，为了防止篇幅过于太长，其中值得详细探讨的，会单独独立po新文出来。

lang包基本概览

doc api中是这样描述的：

Provides classes that are fundamental to the design of the Java programming language.

对于Java语言来说，不可或缺的(be fundamental to)，可见这个包是多么的重要！
这个包下面有几大块内容：

• Object类：“万恶之源”
• 基本类型的包装器
• 常用数学运算工具类：Math
• 字符串操作相关类：String等
• “系统操作”相关类：ClassLoader等
• 异常/错误相关定义：Exception、Error等

从上面的大概的几块内容来看，确实是日常Java语言中，无处不在的。

lang包下一些类

接口(Interface)相关

Appendable

一个附加字符串定义的接口，提供了三个操作方法，异常抛出的是IOException：
这些定义方法中，没有明确任何关于线程安全的定义，需要有各个子类实现类中具体实现

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Appendable append(CharSequence csq) throws IOException;
Appendable append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException;
Appendable append(char c) throws IOException;

继承图谱

AutoCloseable

一个在JDK1.7中引入的特性，从源码文档中可以看出：一个在关闭之前可能持有资源（例如文件或套接字句柄）的对象。 AutoCloseable对象的close() 方法在退出资源规范标头中已为其声明对象的 try-with-resources 块时自动调用。
你要实现自动关闭，则需要配合try-with-resources语法定义，才会生效。

CharSequence

提供了一个可读的char值序列，注意一个点：这个接口没有细化 equals 和 hashCode 方法的一般契约。 因此，比较实现 CharSequence 的两个对象的结果通常是未定义的。 每个对象都可以由不同的类实现，并且不能保证每个类都能够测试其实例与其他类的实例是否相等。 因此，将任意 CharSequence 实例用作集合中的元素或映射中的键是不合适的。

在JDK1.8中引入了两个stream操作:

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default IntStream chars(); // zero-extending
default IntStream codePoints(); // Any surrogate pairs encountered

Cloneable

Object.clone时的标记接口：在未实现 Cloneable 接口的实例上调用 Object 的 clone 方法会导致抛出异常 CloneNotSupportedException。

关联子类众多，无处不在。

Comparable

该接口对实现它的每个类的对象进行了总排序。这种排序称为类的自然排序，类的 compareTo 方法称为其自然比较方法。
实现此接口的对象列表（和数组）可以由 Collections.sort（和 Arrays.sort）自动排序。实现此接口的对象可以用作排序映射中的键或排序集中的元素，而无需指定比较器。

Iterable

1.5 只提供关于迭代器定义实现。

Readable

1.5 提供的一个字符串读取的read方法的定义，将字符读取到字符缓冲区。其直接实现的子类有两个：

• 抽象类：Reader
• 抽象类：CharBuffer nio包下的字符缓冲操作类，细节在nio章节详述
  可以见得，与其子类相关字符操作的，均会涉及该方法重写相关。

Runnable

1.0 开始，元组级别的接口定义，干嘛的不用多说，接触过java，谁还不知道这个interface呢？
在1.8里面，有点点不一样。类上加了一个注解： @FunctionalInterface 该注解在lang的子包: annoation中。
主要特性，在doc中也有详细阐述，我们需要知道的是：

• 从定义上，这是一个信息性注解类型(informative annotation type)，就是定义声明了一种在JLS中定义的功能性的接口实现。
• 从功能上，这种被赋予该注解的功能性的接口，其对应示例可以通过 lambda 表达式、方法引用或构造函数引用来创建。 这个特性，在1.8中引入lambda支持之后，日常开发过程中真是无处不再。
• 元组增强的，我们平时经常能碰到的就Runnable这个被增强过，另一个是在JUC中的Callable接口，还有一个通常跟JWT相关的玩意儿，就不说了；剩下的，跟Core Java相关的，都是围绕1.8引入的lambda, stream息息相关

Thread.UncaughtExceptionHandler

一个线程由于未捕获的异常而突然终止时调用的处理程序接口。
这也是一个功能性接口，是Thread内部的一个扩展interface，一般业务侧系统开发，不会直接实现重写这个，除非做底层中间件开发相关的。

类(Class)相关

• 关于包装器类，需要通用知道的：
  • 每个包装器（除了Boolean，true,false太特殊，在JVM中有特定表示）都有一个SIZE，用二进制补码的方式表明这个包装器类允许的最大长度(byte)
  • 数值型的包装器，往往都有一个内联的Cache类，用于缓存，在与基本类型转换的时候要注意，特殊场景的越界可能会发生

    Boolean

    基本类型boolean包装器类，提供了一些与String互转的操作方法。
    关于转换和逻辑运算的方法，就不过多阐述。
    源码实现中，有个小点值得提一下：

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    public static int hashCode(boolean value) { return value ? 1231 : 1237; }

    Boolean的hashCode返回了是俩数字，而不是其它的。理论，任意（足够大）的素数即可
    为啥？这里要涉及到一个知识点，哈希碰撞：
    细节参阅维基百科的介绍：hash collision

Byte

基本类型byte包装器类，提两个操作：

• 从String转为byte方法：public static byte parseByte(String s, int radix)
• 对String进行decode成Byte包装器：public static Byte decode(String nm) throws NumberFormatException
  这俩操作，都跟Integer包装器类息息相关，底层都调用了Integer包装器类中的相关方法进行运算，这里不过多展开。细节看Integer包装器的介绍。

Character

基本类型char的包装器，大量包含Unicode操作相关，平时直接遇到的场景可能不会很多。
值得一提的是，这里面有个of方法：

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static final CharacterData of(int ch) {
        if (ch >>> 8 == 0) {     // fast-path
            return CharacterDataLatin1.instance;
        } else {
            switch(ch >>> 16) {  //plane 00-16
            case(0):
                return CharacterData00.instance;
            case(1):
                return CharacterData01.instance;
            case(2):
                return CharacterData02.instance;
            case(14):
                return CharacterData0E.instance;
            case(15):   // Private Use
            case(16):   // Private Use
                return CharacterDataPrivateUse.instance;
            default:
                return CharacterDataUndefined.instance;
            }
        }
    }

性能可能不是最好的一种快速路由查找的方式，但是却是可能最常用的。 .instance 对实例的处理，私有化默认构造器的方式，都是值得我们平时编写工具类的时候所可以借鉴的。
关于Unicode以及对应BMP(Basic Multilingual Plane)参考下面的链接：

• Unicode: https://home.unicode.org/
• BMP: https://en.wikipedia.org/wiki/Plane_(Unicode)

Class && ClassLoader && ClassValue

这三个作为一个整体，单独研究研究。
细节参考下面的传送门：

Compiler

Double

Enum<E extends Enum>

Float

InheritableThreadLocal

Integer

Long

Math

Number

Object

Package

Process

ProcessBuilder

ProcessBuilder.Redirect

Runtime

RuntimePermission

SecurityManager

Short

StackTraceElement

StrictMath

String

StringBuffer

StringBuilder

System

Thread

ThreadGroup

ThreadLocal

Throwable

Void

枚举(Enum)相关

Character.UnicodeScript

ProcessBuilder.Redirect.Type

Thread.State

异常(Exception)相关

ArithmeticException

ArrayIndexOutOfBoundsException

ArrayStoreException

ClassCastException

ClassNotFoundException

CloneNotSupportedException

EnumConstantNotPresentException

Exception

IllegalAccessException

IllegalArgumentException

IllegalMonitorStateException

IllegalStateException

IllegalThreadStateException

IndexOutOfBoundsException

InstantiationException

InterruptedException

NegativeArraySizeException

NoSuchFieldException

NoSuchMethodException

NullPointerException

NumberFormatException

ReflectiveOperationException

RuntimeException

SecurityException

StringIndexOutOfBoundsException

TypeNotPresentException

UnsupportedOperationException

错误(Error)相关

AbstractMethodError

AssertionError

BootstrapMethodError

ClassCircularityError

ClassFormatError

Error

ExceptionInInitializerError

IllegalAccessError

IncompatibleClassChangeError

InstantiationError

InternalError

LinkageError

NoClassDefFoundError

NoSuchFieldError

NoSuchMethodError

OutOfMemoryError

StackOverflowError

ThreadDeath

UnknownError

UnsatisfiedLinkError

UnsupportedClassVersionError

VerifyError

VirtualMachineError

注解(Annotation)相关

Deprecated

FunctionalInterface

Override

SafeVarargs

SuppressWarnings

java.lang.annotation

java.lang.instrument

java.lang.invoke

java.lang.management

java.lang.ref

java.lang.reflect

一些经验

总结