Java核心方法与实用技巧备忘录：从基础到高级，构建高效稳定应用290

作为一名专业的Java开发者，我将为你精心打造一篇关于Java核心方法与实用技巧的备忘录，旨在帮助你快速回顾、深入理解并高效运用Java语言的精髓。文章将涵盖从基础语法到高级特性，再到最佳实践的方方面面，篇幅控制在1500字左右，并采用规范的HTML段落格式。
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Java作为一门常青的编程语言，以其跨平台、面向对象、健壮性和高并发性等特点，在企业级应用、大数据、Android开发等领域占据着举足轻重的地位。然而，Java生态庞大，API众多，对于开发者而言，掌握其核心方法和高效技巧是提升开发效率和代码质量的关键。本文旨在构建一份全面的Java备忘录，涵盖常用API、核心概念、设计模式及最佳实践，助您在Java开发的道路上披荆斩棘。

一、Java基础：类、对象与核心概念

Java的核心是面向对象编程（OOP），理解类、对象、封装、继承和多态是基石。
类与对象：类是对象的蓝图，对象是类的实例。通过`new`关键字创建对象。
封装：使用`private`修饰成员变量，提供`public`的getter/setter方法进行访问。
继承：使用`extends`关键字实现类继承，子类继承父类的属性和方法。Java只支持单继承，但支持多层继承。
多态：父类引用指向子类对象。方法的重写（Override）和重载（Overload）是实现多态的两种方式。
`final`关键字：

修饰变量：变量一旦赋值不能改变（常量）。
修饰方法：方法不能被子类重写。
修饰类：类不能被继承。

`static`关键字：

修饰成员变量：属于类而非对象，所有对象共享同一份变量。
修饰方法：属于类而非对象，可以直接通过类名调用，不能访问非`static`成员。
`static`代码块：在类加载时执行，且只执行一次。

`equals()`与`==`：

`==`：比较基本数据类型的值，或对象的内存地址（引用）。
`equals()`：默认行为与`==`相同，但通常在类中被重写，用于比较对象的内容是否相等。重写`equals()`时务必同时重写`hashCode()`。

二、常用数据结构：Java集合框架

Java集合框架（JCF）提供了丰富的数据结构，是日常开发中不可或缺的部分。
`List`接口：有序、可重复。

`ArrayList`：基于数组实现，查询快，增删慢（尤其是中间位置）。
`LinkedList`：基于双向链表实现，增删快，查询慢。
常用方法：`add()`, `get()`, `set()`, `remove()`, `size()`, `indexOf()`, `contains()`等。

`Set`接口：无序、不可重复。

`HashSet`：基于哈希表实现，存取速度快，元素顺序不保证。
`TreeSet`：基于红黑树实现，元素有序（自然排序或自定义排序）。
常用方法：`add()`, `remove()`, `contains()`, `size()`等。

`Map`接口：键值对存储，键不可重复，值可重复。

`HashMap`：基于哈希表实现，键值对无序，存取速度快。
`LinkedHashMap`：维护插入顺序或访问顺序。
`TreeMap`：基于红黑树实现，键有序。
常用方法：`put(K key, V value)`, `get(Object key)`, `remove(Object key)`, `containsKey(Object key)`, `containsValue(Object value)`, `keySet()`, `values()`, `entrySet()`等。

三、函数式编程利器：Stream API

Java 8引入的Stream API极大地简化了集合操作，支持函数式编程范式。
创建Stream：

从集合：`()`, `()`, `().stream()`等。
从数组：`(array)`。
从值：`(val1, val2, ...)`。

中间操作（返回Stream，可链式调用）：

`filter(Predicate)`：筛选元素。
`map(Function)`：元素一对一转换。
`flatMap(Function)`：元素一对多转换，将多个Stream扁平化为一个Stream。
`distinct()`：去重。
`sorted()`/`sorted(Comparator)`：排序。
`limit(n)`：截断Stream，使其元素不超过n个。
`skip(n)`：跳过前n个元素。

终端操作（返回非Stream结果，终止Stream）：

`forEach(Consumer)`：遍历元素。
`collect(Collector)`：将Stream元素收集到集合中（如`()`, `()`, `()`）。
`count()`：返回元素数量。
`min(Comparator)`, `max(Comparator)`：查找最小/最大元素。
`reduce(identity, accumulator)`：归约操作。
`allMatch(Predicate)`, `anyMatch(Predicate)`, `noneMatch(Predicate)`：判断所有/任意/无元素匹配条件。
`findFirst()`, `findAny()`：查找第一个/任意一个元素（返回`Optional`）。

四、异常处理：构建健壮应用

合理的异常处理是构建稳定应用的关键。
`try-catch-finally`：

`try`块：可能抛出异常的代码。
`catch`块：捕获并处理异常。
`finally`块：无论是否发生异常都会执行，常用于资源释放。

异常类型：

Checked Exception（受检异常）：编译时强制检查，必须捕获或声明抛出（如`IOException`, `SQLException`）。
Unchecked Exception（非受检异常/运行时异常）：编译时不检查，通常是程序逻辑错误（如`NullPointerException`, `ArrayIndexOutOfBoundsException`）。

`throws`关键字：在方法签名中声明可能抛出的异常。
`throw`关键字：在代码中手动抛出异常实例。
`try-with-resources`：（Java 7+）用于自动关闭实现了`AutoCloseable`接口的资源，无需手动在`finally`块中关闭。

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("")) {
// 使用fis
} catch (IOException e) {
();
}

五、并发编程：掌握多线程之道

Java提供了强大的并发工具，但并发编程也充满挑战。
创建线程：

继承`Thread`类并重写`run()`方法。
实现`Runnable`接口并传入`Thread`构造器。

同步机制：

`synchronized`关键字：可以修饰方法或代码块，用于保证同一时刻只有一个线程访问临界区。锁对象：实例方法锁住当前对象，静态方法锁住类对象，代码块锁住括号内的对象。
``接口（如`ReentrantLock`）：提供更灵活的锁定机制，支持公平锁、可中断锁等。

`volatile`关键字：保证共享变量的可见性（修改立即对其他线程可见），但不保证原子性。
线程池（`ExecutorService`）：通过`Executors`工厂类创建，如`newFixedThreadPool()`, `newCachedThreadPool()`, `newSingleThreadExecutor()`。用于管理和复用线程，避免频繁创建销毁线程的开销。
`Callable`与`Future`：`Callable`接口的`call()`方法可以有返回值并抛出异常。`Future`接口用于获取`Callable`任务的执行结果。

六、现代日期与时间API：``

Java 8彻底革新了日期时间API，提供了更简洁、更安全、更易用的``包。
核心类：

`LocalDate`：表示日期，不包含时间。
`LocalTime`：表示时间，不包含日期。
`LocalDateTime`：表示日期和时间。
`Instant`：表示时间线上的一个瞬时点（机器时间，精确到纳秒）。
`ZonedDateTime`：带时区的日期和时间。

时间间隔：

`Duration`：表示秒和纳秒之间的时间量（用于`LocalTime`, `Instant`）。
`Period`：表示年、月、日的时间量（用于`LocalDate`）。

格式化与解析：`DateTimeFormatter`用于日期时间的格式化和解析。
常用方法：

`now()`：获取当前日期/时间。
`of()`：通过指定值创建日期/时间。
`parse()`：解析字符串为日期/时间。
`plusYears()`, `minusMonths()`, `withDayOfMonth()`等：日期时间操作。
`isAfter()`, `isBefore()`, `isEqual()`：日期时间比较。

LocalDate today = ();
LocalTime now = ();
LocalDateTime dateTime = ();
String formattedDate = (("yyyy/MM/dd"));

七、字符串操作：日常开发必备

字符串在Java中是不可变的，频繁操作会产生大量临时对象。`String`、`StringBuilder`、`StringBuffer`是其主要操作类。
`String`类常用方法：

`length()`：获取长度。
`isEmpty()`/`isBlank()`（Java 11+）：判断是否为空或只包含空格。
`charAt(int index)`：获取指定索引字符。
`substring(int beginIndex, int endIndex)`：截取子字符串。
`indexOf(String str)`/`lastIndexOf(String str)`：查找子字符串位置。
`startsWith(String prefix)`/`endsWith(String suffix)`：判断前缀/后缀。
`contains(CharSequence s)`：判断是否包含子串。
`replace(char oldChar, char newChar)`/`replaceAll(String regex, String replacement)`：替换字符/子串。
`trim()`/`strip()`（Java 11+）：去除首尾空格。
`toUpperCase()`/`toLowerCase()`：大小写转换。
`split(String regex)`：根据正则表达式分割字符串。
`concat(String str)`：字符串拼接。
`format(String format, Object... args)`：格式化字符串。
`join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements)`（Java 8+）：拼接字符串数组。

`StringBuilder`与`StringBuffer`：

都用于可变字符串操作，性能优于`String`的连续拼接。
`StringBuilder`：非线程安全，性能更高。
`StringBuffer`：线程安全，性能略低。
常用方法：`append()`, `insert()`, `delete()`, `reverse()`等。

八、泛型：提升代码安全性与复用性

泛型（Generics）在编译时提供类型安全，消除强制类型转换，提高代码复用性。
类型参数``：在类、接口或方法声明时定义，表示一种未知类型。
泛型类/接口：如`List`, `Map`。
泛型方法：在方法签名中定义类型参数。
通配符`?`：

`?`：无限制通配符，表示任意类型。
`? extends T`：上界通配符，表示T类型或T的子类型。
`? super T`：下界通配符，表示T类型或T的父类型。

PECS原则（Producer Extends Consumer Super）：

如果你只从泛型结构中读取数据，使用`? extends T` (Producer)。
如果你只往泛型结构中写入数据，使用`? super T` (Consumer)。

九、Lambda表达式与方法引用：简化代码，提升可读性

Java 8引入的Lambda表达式和方法引用，是函数式编程的核心特性，极大地简化了匿名内部类的编写。
Lambda表达式：

语法：`(parameters) -> { expression }` 或 `(parameters) -> { statements; }`。
适用于函数式接口（只有一个抽象方法的接口，可用`@FunctionalInterface`注解标识）。

方法引用：对Lambda表达式的进一步简化，直接引用已有方法。

静态方法引用：`ClassName::staticMethodName`
实例方法引用：`object::instanceMethodName`
特定类型方法引用：`ClassName::instanceMethodName` (第一个参数是方法调用者)
构造器引用：`ClassName::new`

// Lambda 表达式
List<String> names = ("Alice", "Bob", "Charlie");
(name -> (name));
// 方法引用
(::println);
// Lambda 实现 Comparator
(names, (s1, s2) -> (s2));
// 方法引用实现 Comparator
(names, String::compareTo);

十、输入/输出操作：文件与流

Java I/O体系庞大，核心是基于流（Stream）的概念。
字节流（`InputStream`/`OutputStream`）：处理二进制数据，如图片、音频文件。

`FileInputStream`/`FileOutputStream`：文件字节流。
`BufferedInputStream`/`BufferedOutputStream`：带缓冲的字节流，提高效率。

字符流（`Reader`/`Writer`）：处理文本数据，支持字符编码。

`FileReader`/`FileWriter`：文件字符流。
`BufferedReader`/`BufferedWriter`：带缓冲的字符流。

NIO.2 (New I/O)：Java 7引入，提供了更高效、更灵活的文件操作API。

``：表示文件或目录的路径。
``：提供了大量静态方法用于文件和目录操作，如`readAllBytes()`, `readAllLines()`, `write()`, `copy()`, `delete()`, `exists()`等。强烈推荐使用`Files`代替传统的`File`类进行文件操作。

// 使用Files类读取所有行
try {
List<String> lines = ((""), StandardCharsets.UTF_8);
(::println);
} catch (IOException e) {
();
}

十一、Java开发最佳实践

除了掌握具体的API和语法，遵循最佳实践能显著提升代码质量。
命名规范：类名大驼峰，方法名/变量名小驼峰，常量全大写下划线分割。
代码注释：Javadocs用于API文档，行内注释解释复杂逻辑。
单一职责原则（SRP）：一个类或方法只负责一件事。
开闭原则（OCP）：对扩展开放，对修改关闭。
依赖注入（DI）：通过构造器或Setter方法注入依赖，而非在类内部创建。
使用`try-with-resources`：确保资源（如IO流、数据库连接）的自动关闭。
避免`NullPointerException`：使用`Optional`（Java 8+）处理可能为空的值。
单元测试：编写充足的单元测试保证代码质量和可维护性。
日志记录：使用SLF4J + Logback/Log4j2等日志框架，而非简单的`()`。
不可变性：尽可能使对象不可变（如`String`，自定义类可以配合`final`字段和构造器实现）。