**多态**指的是相同类型的变量在调用通一个方法时呈现出多种**不同的行为特征**。而造成这一现象的原因在于Java中的变量有两个类型：

* 编译时类型，由声明变量时的类型决定。

* 运行时类型，由实际赋值给变量的对象的类型决定，

当一个变量的两个类型不一致，就会出现多态。

```java

BaseClass a = new BaseClass();

BaseClass b = new SubClass();

a.baseMethod()//变量a调用baseMethod()方法，实际上会调用BaseClass的baseMethod()方法,会打印111

b.baseMethod()//变量b调用baseMethod方法，实际上会调用SubClass的重写baseMethod()方法，会打印222

Class BaseClass {

void baseMethod() {

System.out.println("111");

}

}

Class SubClass {

void baseMethod() {

System.out.println("222");

}

}

输出结果：

```

例如这个例子中，

##### 对于变量a而言

a的**编译类型是BaseClass**，**实际类型也是BaseClass**，所以调用baseMethod()会执行BaseClass#baseMethod()方法，打印出111。

##### 对于变量b而言

b的的**编译类型是BaseClass**，但是实际赋值时，给变量b赋值的是SubClass对象，所以b的**实际类型是SubClass**。而SubClass重写了父类BaseClass#baseMethod()方法，所以调用baseMethod()方法会调用SubClass#baseMethod()，从而打印出222。

a和b的编译类型相同，却展现出了不同的行为特征，这就是多态。

（PS：如果直接对b调用只有SubClass有的方法，编译时会报错，但是可以通过反射进行调用。）

初始化的原则是：

* 先初始化**静态**部分，再初始化**动态**部分，

* 先初始化**父类**部分，后初始化**子类**部分，

* 先初始化**变量**，再初始化**代码块**和**构造器**。

所以依照这个规则可以得出总体顺序是：

1.父类的静态成员变量（如果是第一次加载类）

2.父类的静态代码块（如果是第一次加载类）

3.子类的静态成员变量（如果是第一次加载类）

4.子类的静态代码块（如果是第一次加载类）

下面写了一个Demo进行验证:

```java

public class Base {

static Instance staticInstance = new Instance("1---Base类的静态成员变量staticInstance");

System.out.println("2---Base类的静态代码块执行了");

Instance instance = new Instance("5---Base类的普通成员变量instance");

System.out.println("6---Base类的动态代码块执行了");

System.out.println("7---Base类的构造器方法执行了");

static Instance staticInstance = new Instance("3---Child类的静态成员变量staticInstance");

System.out.println("4---Child类的静态代码块执行了");

Instance instance = new Instance("8---Child类的普通成员变量instance");

System.out.println("9----Child类的动态代码块执行了");

System.out.println("10---Child类的构造器方法执行了");

String integerCacheHighPropValue = sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");

stringA = StringA + "2";

{

StringBuffer buffer = new StringBuffer(stringA)

buffer.append("2");

return buffer.toString();

}

```

在对stringA进行修改时，实际上是先根据字符串创建一个StringBuffer对象，然后调用append()方法对字符串修改，再调用toString()返回一个字符串。

##### 3.线程安全

StringBuffer的读写方法都使用了synchronized修饰，同一时间只有一个线程进行操作，所以是线程安全的，而StringBuilder不是线程安全的。

#### registerNatives

首先Object类有一个本地方法registerNatives()，会在类加载时调用，主要是将Object类中的一些本地方法绑定到指定的函数中去，便于之后调用。例如将hashCode和clone本地方法绑定到JVM_IHashCode和JVM_IHashCode函数。

```java

private static native void registerNatives();

static {

registerNatives();

}

```

想深入了解的朋友可以看看这两篇文章：

[Java之Thread源码registerNatives()深入理解](https://juejin.im/post/5dbb959151882523b5402c8f)

[Object类中的registerNatives方法的作用深入介绍](https://blog.csdn.net/Saintyyu/article/details/90452826)

#### getClass

**getClass()**方法会返回对象的**运行时**类。

```java

public final native Class<?> getClass();

```

具体可以看下面这个例子:

有一个类Son，继承于Father类，instance的编译类型是Father，实际赋值的是一个Son对象，所以调用instance.getClass()获取的是instance对象的运行时类型，打印的类名是"com.test.Son"。

```java

package com.test;

class Father {}

class Son extends Father {}

Father instance = new Son();

Class class1 = instance.getClass();

System.out.println("class1 is"class1);

```

输出结果：

```java

class1 is class com.test.Son

```

##### Classs.forName

与**getClass()**类似的方法还有两个，一个是Class类中的**forName()**方法，也是在**运行时**，根据传入的类名去加载类，然后返回与类关联的Class对象。也正是因为是动态加载，在编译时可以没有这个类，也不会对类名进行检验，所以有可能抛出ClassNotFoundException异常。

```java

public static Class<?> forName(String className)

throws ClassNotFoundException {

Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();

return forName0(className, true, ClassLoader.getClassLoader(caller), caller);

}

```

```

Class class2 = null;

try {

class2 = Class.forName("com.test.Son");//如果实际不存在com.test.Son这个类，那么会抛出ClassNotFoundException异常

System.out.println(class2);

} catch (ClassNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

```

```

class2 is class com.test.Son

```

##### 类名+.class

还有一种方式是使用**类名+.class**来获取类关联的Class对象，与上面两种方法不同之处在于，它返回的是编译时类型，也就是在编译时，类加载器将类加载到JVM中，然后初始化一个Class对象返回。

```

Class class3 = Son.class;

System.out.println(class3);

```

输出结果：

```java

class3 is class com.test.Son

```

PS:无论是使用哪种方式来获取类关联的Class对象，类都是只会加载一次，如果获取Class对象时，不会重复加载类。

#### hashCode()和equal()方法

可以看到Obejct类中的源码如下，可以看到equals()方法的默认实现是判断两个对象的内存地址是否相同来决定返回结果。

```

public native int hashCode();

public boolean equals(Object obj) {

return (this == obj);

}

```

网上很多博客说hashCode的默认实现是返回内存地址，其实不对，以OpenJDK为例，hashCode的默认计算方法有5种，有返回随机数的，有返回内存地址，具体采用哪一种计算方法取决于运行时库和JVM的具体实现。

[Java的Object.hashCode()的返回值到底是不是对象内存地址？](https://blog.csdn.net/xusiwei1236/article/details/45152201)

##### hashCode()方法的作用有哪些？

* 对对象做散列

为了将一组键值对均匀得存储在一个数组中，HashMap对key的hashCode进行计算得到一个hash值，用hash对数组长度取模，得到数组下标，将键值对存储在数组下标对应的链表下。

* 快速判断对象是否不相等

因为两个对象hashCode相等，调用equal()方法的结果不一定为true，

因为两个对象调用equal()方法相等，hashCode一定相等。

所以hashCode不相等可以作为两个对象不相等的快速判断条件。

在往HashMap中添加一个键值对时，计算得到数组下标后，会遍历数组下标下存储的链表中，拿key的hashCode与每个节点的hashCode进行比较，相等时，才调用equal()方法进行继续调用，节约时间。（在一些类的equal()方法的自定义实现中也会对hashCode进行判断）。

##### 假如只重写hashCode()方法（结果：HashMap无法保证去重）

此时equal()方法的实现是默认实现，也就是当两个对象的内存地址相等时，equal()方法才返回true，假设两个键值对，它们的key类型都是TestObject，的值都是test，但是由于是使用new String()创建而成的字符串对象，key1和key2的内存地址不相等，所以key1==key2的结果会是false，TestObject的equals()方法默认实现是判断两个对象的内存地址，所以 key1.equals(key2)也会是false， 所以两个键值对可以重复地添加到hashMap中去。

```java

public class TestObject {

Integer a;

public TestObject(Integer a) {

this.a = a;

}

@Override

public int hashCode() {

return a;

}

public static void main(String[] args) {

TestObject key1 = new TestObject(1);

TestObject key2 = new TestObject(1);

System.out.println("key1的hashCode为"+ key1 +"key2的hashCode为" + key2);

System.out.println("key1.equals(key2)的结果为"+(key1.equals(key2)));

HashMap<TestObject,String> map = new HashMap<TestObject,String>();

map.put(key1,"value1");

map.put(key2,"value2");

System.out.println("HashMap是"+map.toString());

}

}

```

输出结果：

```java

key1的hashCode为com.test.TestObject@1

key2的hashCode为com.test.TestObject@1

key1.equals(key2)的结果为false

{com.test.TestObject@1=value1,

com.test.TestObject@1=value2}

```

##### 假如只重写equals()方法（结果：HashMap无法保证去重）

假设只equals()方法，hashCode方法会是默认实现，具体的计算方法取决于JVM，可能会导致两个相等的对象，它们的hashCode却不相同，从而计算得到的数组下标不相同，存储到hashMap中不同数组下标下的链表中，也会导致HashMap中存在重复元素。

```java

public class TestObject {

Integer a;

public TestObject(Integer a) {

this.a = a;

}

@Override

public boolean equals(Object o) {

if (this == o) return true;

if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

TestObject that = (TestObject) o;

return Objects.equals(a, that.a);

}

public static void main(String[] args) {

TestObject key1 = new TestObject(1);

TestObject key2 = new TestObject(1);

System.out.println("key1的hashCode为"+ key1 +"key2的hashCode为" + key2);

System.out.println("key1.equals(key2)的结果为"+(key1.equals(key2)));

HashMap<TestObject,String> map = new HashMap<TestObject,String>();

map.put(key1,"value1");

map.put(key2,"value2");

System.out.println("HashMap是"+map.toString());

}

}

```

输出结果如下：

```java

key1的hashCode为1288141870

key1.equals(key2)的结果为true

{com.test.TestObject@4cc77c2e=value1, com.test.TestObject@7a7b0070=value2}

```

#### clone()方法

clone方法会创建并返回当前对象的副本。副本与原对象的区别在于它们相等，但是存储在不同的内存位置中。

```java

protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;

```

要调用clone方法必须实现Cloneable接口，否则调用默认的Object类的clone方法会抛出CloneNotSupportedException异常。默认clone()方法返回的对象是浅拷贝的。

#### toString方法

返回类名+@+hashCode的16进制字符串

```java

public String toString() {

return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());

}

```

#### wait()方法和notify()方法

```

public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

public final native void notify();

public final native void notifyAll();

```

##### wait

wait()方法可以让当前线程放弃对象的监视器(可以简单认为监视器就是一个锁)，进入等待队列，进行等待，直到其他线程调用notify()或者notifyAll()后(或者过了超时时间)，线程才会从等待队列，移动到同步队列，再次获得对象的监视器后才能继续执行。

##### notify

notify()可以唤醒等待队列中的某一个线程，线程被唤醒后会从等待队列移动到同步队列，线程再次获得对象的监视器后才能继续执行。（然后调用notify()方法的线程会继续执行，在同步块中执行完毕后，会释放对象的监视器。）

##### notifyAll

notifyAll()方法与notify()方法类似，只是会将等待队列中的所有线程唤醒。

可以看看这张图。


#### finalize

```

protected void finalize() throws Throwable { }

```

当垃圾回收器确认某个对象不被任何其他对象引用时(即对象处于可恢复状态)，系统在回收对象时，会调用finalize()方法，可以在这个方法中清理资源，在这个方法中，也有可能让对象重新获得引用，从而变成可达状态。

* 编译型编程语言

指的是用专门的编译器，对于针对特定平台将某种高级语言编写的源代码一次性编译成可在该平台硬件执行的机器码，并打包成该平台所能识别的可执行性程序的格式。优点是执行效率比较高，缺点是无法跨平台运行。需要移植到其他平台上运行，需要采用特定平台的编译器重新编译。C,C++,Objective-C,Swift,Kotlin都属于此类。

* 解释型编程语言

使用特定的解释器对源代码进行逐行解释并立即执行的的语言。缺点是因为每次执行都需进行编译，运行效率低，而且不能脱离解释器独立运行，优点是可以跨平台运行，只要在特定平台上提供特定的解释器就行了。JavaScript，Ruby，Python都属于此类。

* 伪编译型语言

编译时只编译成中间代码，将中间代码和解释器一起打包成可执行文件。然后执行时使用解释器将中间代码解析成二进制代码。Visual Basic属于此类。

Java是通过javac编译器将源代码编译成跟平台无关的字节码（也就是.class文件），然后由不同平台上的 JVM（Java虚拟机）对字节码解释执行，在一些Java虚拟机的实现中，还会将字节码转换为特定系统的机器码，提高执行效率。Java语言不属于上面的任何一类，因为目前的高级语言较为复杂，已经不能简单地以编译型编程语言，解释型编程语言，伪编译型语言进行划分了。

在Java中使用访问控制符修饰成员变量，方法，构造方法时

| 访问范围 | private | default | protected | public |

| -------------- | ------- | ------- | --------- | ------ |

| 本类中 | 允许 | 允许 | 允许 | 允许 |

| 同一包中 | | 允许 | 允许 | 允许 |

| 其他包中的子类 | | | 允许 | 允许 |

| 其他包中 | | | | 允许 |

private 允许在类中访问。

default 允许在类中，同一包中访问。

protected 允许在类中，同一包中，其他包中的子类 访问。

public 只允许在类中，同一包中，其他包中的子类中，其他地方中访问。

##### 注意事项:

如果某个类Father一个方法A是没有使用访问修饰符，那么子类Son如果是在其他包中，不能调用这个方法A。但是如果方法A是使用protected修饰的，那么在子类中可以调用。(但是不能是使用父类去调用，就是不能在子类中去创建父类对象，然后用父类对象去调用。)

具体可以看看下面这个例子：

```java

package com.one;

public class Father {

void defalutTest() {}

protected void protectedMothod() {}

}

package com.two;

import com.one.Father;

public class Son extends Father {

public static void main(String[] args) {

Father father = new Father();

father.protectedMothod()//位置1.这句代码会报错，因为即便是protected修饰的方法，在其他包中的子类中，也不能用父类去调用，只能按位置2或者位置4那样去调用

Son son = new Son();

son.protectedMothod();//位置2

}

void someMethod() {

this.defaultMethod();//位置3.这句代码会报错，因为默认的方法不允许在其他包中的子类调用的

this.protectedMothod();//位置4.可以调用成功

}

}

```

```java

public class Test {

String str;

public Test(String str) {

this.str = str;

}

}

```

1.如果没有自定义构造器，系统会提供一个默认的无参数构造器。如果提供了自定义的构造器，系统就不会提供默认的无参数构造器。(也就是不能直接调用new Test()来创建一个对象了，除非自己自己自定义一个无参数构造器)。

2.在上面的代码中，其实在构造器Test(String str)调用之前，系统已经分配好空间，创建一个对象，然后执行构造器Test(String str)方法对对象进行初始化，然后返回。

3.构造器一般使用public修饰符修饰，也可以使用protected，private来限制访问。

4.构造器重载，指的是一个类可以有多个构造器，多个构造器的参数列表不同。

内部类分为静态内部类和非静态内部类。静态内部类是与外部类相关的，而非静态内部类外部类的实例对象相关的。

##### 静态内部类

静态内部类一般使用public static修饰，也可以使用private static使用，那样只能在外部内内部使用。在外部类以外的地方使用静态类时，需要带上外部类的包名，例如创建一个静态内部类对象：

```java

OutClass.InnerClass object = new OutClass.InnerClass();

```

##### 非静态内部类

非静态内部类是跟外部类的实例对象对象绑定在一起的。外部类一般是由两种访问修饰符default（只能包内访问），public（所有位置可以访问）。而非静态内部类又private，default，protected，public四种访问修饰符。因为必须跟外部类的实例对象对象绑定在一起，所有非静态内部类不能有静态方法，静态成员变量，静态初始化块，在外面创建一个非静态内部类对象：

```java

OutClass out = new OutClass();

OutClass.InnerClass object = out.new InnerClass();

```

Java中的注解其实是继承于annotation接口的一个接口，根据@Retention修饰的作用范围，注解可以是作用于源码层面，字节码文件层面，运行时层面。

```

```

根据@Retention的值，注解主要分为编译时扫描和运行时扫描，例如@Override注解是作用于源码层面的，只是在编译时，编译器会去检验method是否是真正重写了父类的某个方法。

```

public void method() {

}

@Target(ElementType.METHOD)

@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)

public @interface Override {

}

```

除了几个JDK自带的注解以外，通常情况下，我们使用的注解都是运行时注解，在运行时，JVM在运行时会针对注解生成一个动态代理类，通过反射获取注解时，实际上返回的是Java运行时生成的动态代理对象$Proxy1，而Proxy类就是我们注解（接口）的具体实现类。