# Java 快速参考

*OOP、集合、Stream、异常处理精要*

> Source: Oracle Java Documentation (docs.oracle.com/javase) · MIT

## 基础

### Hello World

```
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello, World!");
    }
}
```

### 编译与运行

```
javac Main.java      # compile
java Main             # run
java Main.java        # single-file (Java 11+)
```

### 命名约定

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `ClassName` | 类和接口用 PascalCase |
| `methodName` | 方法和变量用 camelCase |
| `CONSTANT_NAME` | 常量用 UPPER_SNAKE |
| `com.example.pkg` | 包名用小写反向域名 |

## 数据类型

### 基本类型

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `byte` | 8 位有符号（-128 到 127） |
| `short` | 16 位有符号 |
| `int` | 32 位有符号（默认整数） |
| `long` | 64 位有符号（后缀 `L`） |
| `float` | 32 位 IEEE-754（后缀 `f`） |
| `double` | 64 位 IEEE-754（默认小数） |
| `boolean` | `true` / `false` |
| `char` | 16 位 Unicode 字符 |

### 字符串

```
String s = "hello";
String joined = s + " world";      // concatenation
int len = s.length();
String sub = s.substring(0, 3);    // "hel"
boolean eq = s.equals("hello");    // content equality
```

### 类型转换

```
int i = (int) 3.14;               // narrowing cast
double d = i;                      // widening (auto)
int n = Integer.parseInt("42");    // string to int
String s = String.valueOf(42);     // int to string
```

### 数组

```
int[] nums = {1, 2, 3};
String[] names = new String[5];
int[][] matrix = new int[3][4];
Arrays.sort(nums);
```

## 控制流

### If / Else

```
if (x > 0) {
    System.out.println("positive");
} else if (x == 0) {
    System.out.println("zero");
} else {
    System.out.println("negative");
}
```

### Switch

```
// Traditional
switch (day) {
    case "Mon": doWork(); break;
    case "Sat": case "Sun": rest(); break;
    default: routine();
}
// Switch expression (Java 14+)
String type = switch (day) {
    case "Sat", "Sun" -> "weekend";
    default -> "weekday";
};
```

### 循环

```
for (int i = 0; i < 10; i++) { }
for (String s : list) { }         // enhanced for
while (condition) { }
do { } while (condition);
```

## 方法

### 定义

```
public static int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
```

### 可变参数与重载

```
static int sum(int... nums) {
    int total = 0;
    for (int n : nums) total += n;
    return total;
}
// sum(1, 2)  sum(1, 2, 3)  both work
```

### 访问修饰符

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `public` | 任何地方可访问 |
| `protected` | 同包 + 子类 |
| `(default)` | 仅同包（无关键字） |
| `private` | 仅同类 |

## 类与对象

### 类定义

```
public class User {
    private String name;
    private int age;
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() { return name; }
}
```

### Record（Java 16+）

```
public record Point(double x, double y) {
    // auto: constructor, getters, equals, hashCode, toString
    public double distance() {
        return Math.sqrt(x * x + y * y);
    }
}
```

### static 与 final

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `static` | 属于类而非实例 |
| `final field` | 初始化后不可再赋值 |
| `final method` | 不可被重写 |
| `final class` | 不可被继承 |

## 继承

### extends

```
public class Animal {
    public void speak() { System.out.println("..."); }
}
public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void speak() { System.out.println("Woof!"); }
}
```

### 抽象类

```
public abstract class Shape {
    abstract double area();
    public void describe() {
        System.out.println("Area: " + area());
    }
}
```

### 关键概念

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `super` | 调用父类构造器或方法 |
| `@Override` | 编译时重写检查 |
| `instanceof` | 运行时类型检查 |
| `sealed (17+)` | 限制可继承的类 |

## 接口

### 定义

```
public interface Printable {
    void print();                    // abstract
    default String format() {        // default method
        return toString();
    }
    static Printable of(String s) {  // static method
        return () -> System.out.println(s);
    }
}
```

### 实现

```
public class Report implements Printable, Serializable {
    @Override
    public void print() {
        System.out.println("Report");
    }
}
```

### 函数式接口

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `Runnable` | `() -> void` |
| `Supplier<T>` | `() -> T` |
| `Consumer<T>` | `T -> void` |
| `Function<T,R>` | `T -> R` |
| `Predicate<T>` | `T -> boolean` |
| `Comparator<T>` | `(T, T) -> int` |

## 集合

### List

```
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("a");
list.get(0);                  // "a"
list.size();                  // 1
List<String> immutable = List.of("a", "b", "c");
```

### Map

```
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("key", 42);
map.getOrDefault("key", 0);   // 42
map.containsKey("key");       // true
map.forEach((k, v) -> { });
```

### Set

```
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("a");
set.contains("a");            // true
Set<String> immutable = Set.of("a", "b", "c");
```

### 常用实现

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `ArrayList` | 可变数组，随机访问快 |
| `LinkedList` | 双向链表，插入/删除快 |
| `HashMap` | 哈希表，O(1) get/put |
| `TreeMap` | 按键排序，O(log n) |
| `HashSet` | 唯一元素，O(1) 查找 |
| `LinkedHashMap` | 保持插入顺序的 HashMap |

## 异常处理

### Try / Catch / Finally

```
try {
    int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
    System.err.println(e.getMessage());
} finally {
    // always executes
}
```

### Try-with-Resources

```
try (var reader = new BufferedReader(new FileReader(path))) {
    String line = reader.readLine();
}   // auto-closes reader
```

### 异常层级

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `Throwable` | 所有错误和异常的根 |
| `Error` | 严重问题（OutOfMemoryError） |
| `Exception` | 受检异常（必须处理） |
| `RuntimeException` | 非受检异常（NullPointer、IndexOutOfBounds） |

### 自定义异常

```
public class AppException extends Exception {
    public AppException(String msg) { super(msg); }
    public AppException(String msg, Throwable cause) {
        super(msg, cause);
    }
}
```

## Stream 与 Lambda

### Lambda 语法

```
Comparator<String> byLen = (a, b) -> a.length() - b.length();
Runnable task = () -> System.out.println("run");
Function<String, Integer> len = String::length;  // method ref
```

### Stream 管道

```
List<String> result = names.stream()
    .filter(n -> n.length() > 3)
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted()
    .collect(Collectors.toList());
```

### 常用 Stream 操作

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `.filter(pred)` | 保留满足断言的元素 |
| `.map(func)` | 转换每个元素 |
| `.flatMap(func)` | 映射并展平嵌套 Stream |
| `.sorted()` | 排序（自然序或 Comparator） |
| `.distinct()` | 去重 |
| `.limit(n)` | 取前 n 个元素 |
| `.collect()` | 终止：收集到集合 |
| `.forEach()` | 终止：对每个元素执行操作 |
| `.reduce()` | 终止：合并为单个值 |
| `.count()` | 终止：统计元素数量 |

## 泛型

### 泛型类与方法

```
public class Box<T> {
    private T value;
    public Box(T value) { this.value = value; }
    public T get() { return value; }
}
public static <T> List<T> listOf(T... items) {
    return List.of(items);
}
```

### 有界类型与通配符

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `<T extends Number>` | T 必须是 Number 或其子类 |
| `<T extends A & B>` | 多界（类 + 接口） |
| `<?>` | 未知类型（只读） |
| `<? extends T>` | 上界通配符（生产者） |
| `<? super T>` | 下界通配符（消费者） |

## Optional 与现代 Java

### Optional

```
Optional<String> opt = Optional.ofNullable(getValue());
String result = opt.orElse("default");
opt.ifPresent(v -> System.out.println(v));
String upper = opt.map(String::toUpperCase).orElse("");
```

### 文本块（Java 15+）

```
String json = """
        { "name": "Alice", "age": 30 }
        """;
```

### 实用新特性

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `var (10+)` | 局部变量类型推断 |
| `record (16+)` | 不可变数据载体类 |
| `sealed (17+)` | 受限类层级 |
| `pattern matching (21+)` | `instanceof` 带自动转型 |
| `virtual threads (21+)` | 轻量线程（`Thread.ofVirtual()`） |