内容简介

Java专家撰写，力求透彻讲解每个知识点，逐步建立编程知识图谱。本书以Java语言为例，由基础概念入手，到背后实现原理与逻辑，再到应用实践，融会贯通。

全书共六大部分，其要点如下。

第一部分（第1～2章）讲解计算机程序的基本执行流程与元素，以及数据背后的二进制表示，帮读者掌握编程的基本概念。

第二部分（第3～7章）讲解面向对象的编程原理与逻辑，涉及类、继承与多态、接口与抽象类、异常与常用基础类，让读者透彻了解Java的重要基础——面向对象。

第三部分（第8～12章）介绍泛型与容器及其数据结构和算法，涵盖泛型、列表和队列、各种Map和Set、堆与优先级队列等。

第四部分（第13～14章）介绍文件处理。涵盖文件的基本概念、二进制文件和字节流、文本文件和字符流、文件和目录操作，以及文件处理的一些高级技术，包括常见文件类型的处理、随机读写文件、内存映射文件、标准序列化机制，以及Jackson序列化。

第五部分（第15～20章）介绍并发，包括线程的传统基础知识和Java并发包。传统基础知识包括线程的基本概念与基本的同步、协作和中断机制；Java并发包涵盖原子变量、显式锁、显式条件、并发容器、异步任务执行服务、同步和协作工具类。

第六部分（第21～26章）介绍动态和声明式编程编程思路、API与技巧，涵盖反射、注解、动态代理、类加载机制、正则表达式、Java 8引入的函数式编程等。

这本书和别的书有什么不同？

简单来说，其他书大多教你怎么用，而这本书帮助你透彻理解，从基本概念到高层框架，剖析实现原理与JDK源代码，融合专业理论与应用实践，使你透彻理解Java编程的实现原理和思维逻辑，融会贯通。具体来说：

1）对于每个编程概念，不仅介绍了语法和用法，还分析了为什么要有这个概念，实现原理是什么，背后的思维逻辑是什么；

2）对于Java的主要API（如Java基础类、各种容器类、文件、并发包等），不仅介绍了用法、示例和应用，还剖析了大量JDK源代码，解释了其内部实现机制；

3）对于实践中常用的系统程序和框架，如键值数据库、消息队列、序列化框架、DI(依赖注入)容器、AOP(面向切面编程)框架、热部署、模板引擎等，本书利用基本API演示了其基本实现原理；

4）本书不仅注重实现原理，同样重视实用性，介绍了很多实践中常用的技术，包含了不少实际开发中积累的经验和教训，使读者可以少走一些弯路；

5）本书虽然是Java语言描述，但以更为通用的编程逻辑为主，融入了很多通用的编程相关知识，如二进制、编码、数据结构和算法、设计模式、操作系统、编程思维等；

6）本书高度注重表述，尽力站在读者的角度，循序渐进、简洁透彻、通俗易懂。

作品目录

Contents 目录
读者评论
前言
第一部分　编程基础与二进制
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
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
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
11.2.3　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
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　InputStreamReader/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
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
16.2　显式锁473
16.3　显式条件483
第17章　并发容器490
17.1　写时复制的List和Set490
17.2　ConcurrentHashMap493
17.3　基于跳表的Map和Set498
17.4　并发队列501
第18章　异步任务执行服务505
18.1　基本概念和原理505
18.2　线程池513
18.3　定时任务的那些陷阱518
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CyclicBarrier533
19.5　理解ThreadLocal535
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
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
23.3　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
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
26.2　函数式数据处理：基本用法637
26.3　函数式数据处理：强大方便的收集器647
26.4　组合式异步编程658
26.5　Java 8的日期和时间API668
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作者简介

马俊昌

邻家科技CTO和联合创始人,北京理工大学博士。曾就职于IBM，从事中间件、云计算架构和开发工作，在万普世纪负责移动广告平台大数据分析和算法优化工作。2014年联合创立邻家科技，主要产品“到位APP”是一个到家生活服务平台。十多年来，一直从事Java编程，积累了比较丰富的经验。平时喜欢读书，研究技术与创新，乐于分享编程心得，欢迎关注我的微信公众号“老马说编程”，和你一起探索编程本质。

精彩摘录

这个变量和数组类似的,都有两块内存.一块存放实际内容,一块存放实际内容的位置.声明变量本身只会分配存放位置的内存空间,这块空间没有指向任何内容.这种变量和数组变量本身不存储任何数据,只是存储实际内容的位置.他们都被称为引用类型变量.

——引自章节：第二章类的基础

正所谓，道生一，一生二，二生三，三生万物，如果将二进制表示和运算看作一，将基本数据类型看作二，基本数据类型形成的类看作三，那么，类的组合以及下章介绍的继承则使得三生万物。

——引自章节：3.2　类的组合61