【Java学习笔记】java.lang包学习

1.特性——不用import  
2.String  
String x = "abc"; <=> String x= new String("abc"); 
因为public final class java.lang.String; 
而String x="The number " + y;中，在JAVA中不管是什么变量或者对象，在对String进行加和时都转化为String。 
3.Annotation  
注解（Annotation） 为我们在代码中添加信息提供了一种形式化的方法，是我们可以在稍后某个时刻方便地使用这些数据（通过解析注解来使用这些数据）。注解的语法比较简单，除了@符号的使用以外，它基本上与java的固有语法一致，java内置了三种注解，定义在java.lang包中。 
      @Override  表示当前方法是覆盖父类的方法。 
      @Deprecated  表示当前元素是不赞成使用的。 
      @SuppressWarnings 表示关闭一些不当的编译器警告信息。 
# import java.lang.annotation.Documented;  
# import java.lang.annotation.Inherited;  
# import java.lang.annotation.Retention;  
# import java.lang.annotation.Target;  
# import java.lang.annotation.ElementType;  
# import java.lang.annotation.RetentionPolicy;  
# /* 
#  * 元注解@Target,@Retention,@Documented,@Inherited 
#  *  
#  *     @Target 表示该注解用于什么地方，可能的 ElemenetType 参数包括： 
#  *         ElemenetType.CONSTRUCTOR 构造器声明 
#  *         ElemenetType.FIELD 域声明（包括 enum 实例） 
#  *         ElemenetType.LOCAL_VARIABLE 局部变量声明 
#  *         ElemenetType.METHOD 方法声明 
#  *         ElemenetType.PACKAGE 包声明 
#  *         ElemenetType.PARAMETER 参数声明 
#  *         ElemenetType.TYPE 类，接口（包括注解类型）或enum声明 
#  *          
#  *     @Retention 表示在什么级别保存该注解信息。可选的 RetentionPolicy 参数包括： 
#  *         RetentionPolicy.SOURCE 注解将被编译器丢弃 
#  *         RetentionPolicy.CLASS 注解在class文件中可用，但会被VM丢弃 
#  *         RetentionPolicy.RUNTIME VM将在运行期也保留注释，因此可以通过反射机制读取注解的信息。 
#  *          
#  *     @Documented 将此注解包含在 javadoc 中 
#  *      
#  *     @Inherited 允许子类继承父类中的注解 
#  *    
#  */  
下面是一个使用注解 和 解析注解的实例 
package Test_annotation; 
import java.lang.reflect.Method; 
public class Test_1 { 
 /* 
  * 被注解的三个方法 
  */ 
 @Test(id = 1, description = "hello method_1") 
 public void method_1() { 
 } 
 @Test(id = 2) 
 public void method_2() { 
 } 
 @Test(id = 3, description = "last method") 
 public void method_3() { 
 } 
 /* 
  * 解析注解，将Test_1类 所有被注解方法的信息打印出来 
  */ 
 public static void main(String[] args) { 
  Method[] methods = Test_1.class.getDeclaredMethods(); 
  for (Method method : methods) { 
   /* 
    * 判断方法中是否有指定注解类型的注解 
    */ 
   boolean hasAnnotation = method.isAnnotationPresent(Test.class); 
   if (hasAnnotation) { 
    /* 
     * 根据注解类型返回方法的指定类型注解 
     */ 
    Test annotation = method.getAnnotation(Test.class); 
    System.out.println("Test( method = " + method.getName() 
      + " , id = " + annotation.id() + " , description = " 
      + annotation.description() + " )"); 
   } 
  } 
 } 
} 
输出结果如下： 
    Test( method = method_1 , id = 1 , description = hello method_1 ) 
    Test( method = method_2 , id = 2 , description = no description ) 
    Test( method = method_3 , id = 3 , description = last method ) 
4.instrument  
使用 Instrumentation，开发者可以构建一个独立于应用程序的代理程序（Agent），用来监测和协助运行在 JVM 上的程序，甚至能够替换和修改某些类的定义。有了这样的功能，开发者就可以实现更为灵活的运行时虚拟机监控和 Java 类操作了，这样的特性实际上提供了一种虚拟机级别支持的 AOP 实现方式，使得开发者无需对 JDK 做任何升级和改动，就可以实现某些 AOP 的功能了。在 Java SE 5 中，Instrument 要求在运行前利用命令行参数或者系统参数来设置代理类，在实际的运行之中，虚拟机在初始化之时（在绝大多数的 Java 类库被载入之前），instrumentation 的设置已经启动，并在虚拟机中设置了回调函数，检测特定类的加载情况，并完成实际工作。但是在实际的很多的情况下，我们没有办法在虚拟机启动之时就为其设定代理，这样实际上限制了 instrument 的应用。而 Java SE 6 的新特性改变了这种情况，通过 Java Tool API 中的 attach 方式，我们可以很方便地在运行过程中动态地设置加载代理类，以达到 instrumentation 的目的。 
举例说明：我们想把如下程序中的6改为7 
public class HelloWorld { 
    public static void main(String arg[]) { 
        System.out.println("The number six is 6"); 
    } 
} 
那么我们要设定一个Agent，这个类就会attach在主程序上了~ 
import java.lang.instrument.Instrumentation; 
public class MySimpleAgent { 
    public static void premain(String agentArgs,Instrumentation inst) { 
        inst.addTransformer(new MySimpleTransformer()); 
    } 
} 
在这个Agent中有一个MySimpleTransformer类派生出对象作为转换器。我们看看如何定义MySimpleTransformer类。 
import java.lang.instrument.ClassFileTransformer; 
import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException; 
import java.security.ProtectionDomain; 
public class MySimpleTransformer implements ClassFileTransformer { 
    public byte[] transform(ClassLoader classloader, 
                            String classname, 
                            Class redefinedclass, 
                            ProtectionDomain protectiondomain, 
                            byte b[]) throws IllegalClassFormatException { 
        if(!classname.endsWith("HelloWorld")) 
            return(null); 
        String line = ""; 
        for(int i=0; i<b.length; i++) { 
            line += Byte.toString(b[i]) + " "; 
            if(line.length() > 60) { 
                System.out.println(line); 
                line = ""; 
            } 
            if(b[i] == (byte)'6') 
                b[i] = (byte)'7'; 
        } 
        System.out.println(line); 
        System.out.println("The number of bytes in HelloWorld: " + b.length); 
        return(b); 
    } 
} 
使用下列命令创建一个JAR包： 
javac *.java 2>&1 | more 
jar -cfm MyAgent.jar agentmantext MySimpleAgent.class MySimpleTransformer.class 
其中的agentmantext的内容如下： 
Premain-Class: MySimpleAgent 
而运行方法则如下： 
java -javaagent:MyAgent.jar HelloWorld 
5.java.lang.ref  
Java 2 平台引入了 java.lang.ref 包，其中包括的类可以让您引用对象，而不将它们留在内存中。这些类还提供了与垃圾收集器（garbage collector）之间有限的交互。 
先“由强到弱”（只的是和垃圾回收器的关系）明确几个基本概念： 
strong references是那种你通常建立的reference，这个reference就是强可及的。这个不会被自动回收。例如：StringBuffer buffer = new StringBuffer();其中这个buffer就是强引用，之所以称为“强”是取决于它如何处理与Garbage Collector的关系的：它是无论如何都不会被回收的。够强的。强引用在某些时候是有个问题的，下边的一个哈希表实例就是很好的说明。而且还有一个问题就是在缓冲上，尤其是诸如图片等大的结构上。我们在内存中开辟一块区域放置图片缓冲，那我们就希望有个指针指向那块区域。此时若是使用强引用则回强迫图片留在内存，当你觉得不需要的时候你需要手动移除，否则就是内存泄漏。 
WeakReference则类似于可有可无的东西。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存，说白了就是一个没那么strong要求垃圾回收器将一个对象保留在内存中。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。常说的Unreachable和弱引用指代的是一个意思。这可能还是说不清楚，那么我举个例子： 
你有一个类叫做Widget，但是由于某种原因它不能通过继承来添加一项功能。当我们想从这个对象中取出一些信息的时候怎么办呢？假设我们需要监视每个Widget的serial Number，但是这个Widget却偏偏没有这个属性，而且还不可继承...这时候我们想到了用HashMaps：serialNumberMap.put(widget, widgetSerialNumber); 
这不就截了嘛~表面上看起来是ok的，但是正是Widget这个Strong Reference产生了问题。当我们设定某个Widget的SerialNumber不需要的时候，那么要从这个映射表中除去这个映射对，否则我们就有了内存泄漏或者是出错（移除了有效的SerialNumber）。这个问题听起来很耳熟，是的，在没有垃圾管理机制的语言中这是个常见问题，在JAVA中我们不用担心。因为我们有WeakReference。我们使用内置的WeakHashMap类，这个类和哈希表HashMap几乎一样，但就是在键key的地方使用了WeakReference，若一个WeakHashMap key成为了垃圾，那么它对应的入口就会自动被移除。这就解决了上述问题~ 
SoftReference则也类似于可有可无的东西。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。弱引用与软引用的区别在于：具有WeakReference的对象拥有更短暂的生命周期。或者说SoftReference比WeakReference对回收它所指的对象不敏感。一个WeakReference对象会在下一轮的垃圾回收中被清理，而SoftReference对象则会保存一段时间。SoftReferences并不会主动要求与WeakReference有什么不同，但是实际上SoftReference对象一般在内存充裕时一般不会被移除，这就是说对于创建缓冲区它们是不错的选择。它兼有了StrongReference和WeakReference的好处，既能停留在内存中，又能在内存不足是去处理，这一切都是自动的！ 
PhantomReference为"虚引用"，顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收，也就是说其get方法任何时间都会返回null。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。其必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用，这是与弱引用和软引用最大的不同。WeakReference是在垃圾回收活动之前将对象入队的，理论上讲这个对象还可以使用finalize()方法使之重生，但是WeakReference仍然是死掉了。PhantomReferences对象是在对象从内存中清除出去的时候才入队的。也就是说当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。它限制了finalize()方法的使用，更安全也更高效。 
我们看看这个包给我们提供了什么类？ 
WeakReference 类 
WeakReference weakref = new WeakReference(ref); 
这样 weakref 就是 ref 指向对象的一个 weak reference。要引用这个 weak reference 指向的对象可以用 get 方法。把对象的 weak reference 放入 Hashtable 或者缓存中，当没有 strong reference 指向他们的时候，对象就可以被垃圾收集器回收了。实际上，有一个 WeakHashMap 就是专门做这个事的。一旦WeakReference使用get方法返回null的时候，它指向的对象已经变成了垃圾，这个weakref对象也没什么用处了。这就需要有一些清理工作了。而ReferenceQueue类就是做这个的，要是你向ReferenceQueue类传递了一个WeakReference的构造方法，那么当引用所指的对象成为垃圾时，这个引用的对象就会被自动插入到这个引用队列中。你可以在一定时间间隔内处理这个队列。 
SoftReference 类 
可用来实现智能缓存（java.lang.ref.SoftReference is a relatively new class, used to implement smart caches.）假定你有一个对象引用，指向一个大数组： 
Object obj = new char[1000000]; 
并且如果可能的话，你打算一直保存这个数组，但是如果内存极其短缺的话，你乐于释放这个数组。你可以使用一个 
soft reference: 
SoftReference ref = new SoftReference(obj); 
Obj是这个soft reference的引用。在以后你用以下的方式检测这个引用： 
if (ref.get() == null)// (referent has been cleared) 
else// (referent has not been cleared) 
如果这个引用已经被清除了，那么垃圾回收器会收回它所使用的空间，并且你缓存的对象也已经消失。需要注意的是，如果这个指示物还有对它的别的引用，那么垃圾回收器将不会清除它。这个方案可以被用来实现各种不同类型的缓存，这些缓存的特点是只要有可能对象就会被一直保存下来，但是如果内存紧张对象就被清除掉。 
注意：软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。 
PhantomReference 类 
略 
举个例子： 
import java.lang.ref.*; 
public class References { 
  public static void main(String[] args) { 
    Object weakObj, phantomObj; 
    Reference ref; 
    WeakReference weakRef; 
    PhantomReference phantomRef; 
    ReferenceQueue weakQueue, phantomQueue; 
    weakObj    = new String("Weak Reference"); 
    phantomObj = new String("Phantom Reference"); 
    weakQueue    = new ReferenceQueue(); 
    phantomQueue = new ReferenceQueue(); 
    weakRef    = new WeakReference(weakObj, weakQueue); 
    phantomRef = new PhantomReference(phantomObj, phantomQueue); 
    // Print referents to prove they exist.  Phantom referents 
    // are inaccessible so we should see a null value. 
    System.out.println("Weak Reference: " + weakRef.get()); 
    System.out.println("Phantom Reference: " + phantomRef.get()); 
    // Clear all strong references 
    weakObj    = null; 
    phantomObj = null; 
    // Invoke garbage collector in hopes that references 
    // will be queued 
    System.gc(); 
    // See if the garbage collector has queued the references 
    System.out.println("Weak Queued: " + weakRef.isEnqueued()); 
    // Try to finalize the phantom references if not already 
    if(!phantomRef.isEnqueued()) { 
      System.out.println("Requestion finalization."); 
      System.runFinalization(); 
    } 
    System.out.println("Phantom Queued: " + phantomRef.isEnqueued()); 
    // Wait until the weak reference is on the queue and remove it 
    try { 
      ref = weakQueue.remove(); 
      // The referent should be null 
      System.out.println("Weak Reference: " + ref.get()); 
      // Wait until the phantom reference is on the queue and remove it 
      ref = phantomQueue.remove(); 
      System.out.println("Phantom Reference: " + ref.get()); 
      // We have to clear the phantom referent even though 
      // get() returns null 
      ref.clear(); 
    } catch(InterruptedException e) { 
      e.printStackTrace(); 
      return; 
    } 
  } 
} 
5.java.lang.reflect  
可以让你从public的方法和变脸中获取信息，称为reflect是因为Java称之为reflective，本来用来设计优化器和调试器的，可以使用getclass()方法得到相关类。getFields()方法使我们能得到其中的一些变量信息。而getMethods()方法则得到类的相关方法信息。getInterfaces()方法可以得到相关接口信息。 
例如： 
import java.lang.reflect.Field; 
public class FieldList { 
    public int x; 
    public double y; 
    public static void main(String arg[]) { 
        FieldList flist = new FieldList(); 
        Class thisClass = flist.getClass(); 
        Field field[] = thisClass.getFields(); 
        for(int i=0; i<field.length; i++) 
            System.out.println(field[i]); 
    } 
} 
------------------------------------- 
import java.lang.reflect.Method; 
public class MethodList { 
    public static void main(String arg[]) { 
        MethodList mlist = new MethodList(); 
        Class mlistClass = mlist.getClass(); 
        Method method[] = mlistClass.getMethods(); 
        for(int i=0; i<method.length; i++) 
            System.out.println(method[i]); 
    } 
    public double sum(int x,float y) { 
        return((double)(x + y)); 
    } 
} 
---------------------------------------- 
import javax.swing.event.ChangeListener; 
import javax.swing.event.ChangeEvent; 
import java.awt.event.ItemListener; 
import java.awt.event.ItemEvent; 
public class InterfaceList implements ChangeListener, ItemListener { 
    public static void main(String arg[]) { 
        InterfaceList ilist = new InterfaceList(); 
        Class thisClass = ilist.getClass(); 
        Class iface[] = thisClass.getInterfaces(); 
        for(int i=0; i<iface.length; i++) 
            System.out.println(iface[i]); 
    } 
    public void stateChanged(ChangeEvent e) { 
    } 
    public void itemStateChanged(ItemEvent e) { 
    } 
} 
---------------------------------- 
import java.lang.reflect.Modifier; 
import java.lang.reflect.Constructor; 
public class ModifierList { 
    public ModifierList() { 
    } 
    public static void main(String arg[]) { 
        ModifierList mlist = new ModifierList(); 
        Class mlistClass = mlist.getClass(); 
        Constructor constructor[] = mlistClass.getConstructors(); 
        int mod = constructor[0].getModifiers(); 
        System.out.println("The constructor is:"); 
        if(Modifier.isAbstract(mod)) 
            System.out.println("abstract"); 
        else 
            System.out.println("not abstract"); 
        if(Modifier.isFinal(mod)) 
            System.out.println("final"); 
        else 
            System.out.println("not final"); 
        if(Modifier.isInterface(mod)) 
            System.out.println("interface"); 
        else 
            System.out.println("not interface"); 
        if(Modifier.isNative(mod)) 
            System.out.println("native"); 
        else 
            System.out.println("not native"); 
        if(Modifier.isPrivate(mod)) 
            System.out.println("private"); 
        else 
            System.out.println("not private"); 
        if(Modifier.isProtected(mod)) 
            System.out.println("protected"); 
        else 
            System.out.println("not protected"); 
        if(Modifier.isPublic(mod)) 
            System.out.println("public"); 
        else 
            System.out.println("not public"); 
        if(Modifier.isStatic(mod)) 
            System.out.println("static"); 
        else 
            System.out.println("not static"); 
        if(Modifier.isStrict(mod)) 
            System.out.println("strict"); 
        else 
            System.out.println("not strict"); 
        if(Modifier.isSynchronized(mod)) 
            System.out.println("synchronized"); 
        else 
            System.out.println("not synchronized"); 
        if(Modifier.isTransient(mod)) 
            System.out.println("transient"); 
        else 
            System.out.println("not transient"); 
        if(Modifier.isVolatile(mod)) 
            System.out.println("volatile"); 
        else 
            System.out.println("not volatile"); 
    } 
} 
-------------------------------------------------- 
6.java.lang.management  
你可以看看JVM是怎么处理内存的。JVM处理内存分为两部分： 
Heap堆，加载类和对象的，这个就是垃圾回收器作用的地方。 
Non-Heap，有些Garbage Collector也作用于此。 
看下边这个例子： 
import java.lang.management.ManagementFactory; 
import java.lang.management.MemoryMXBean; 
import java.lang.management.MemoryUsage; 
public class ShowMemory { 
    static String x; 
    public static void main(String arg[]) { 
        ShowMemory sm = new ShowMemory(); 
        sm.show(); 
        x = ""; 
        for(int i=0; i<1000; i++) 
            x += " string number " + i; 
        sm.show(); 
        x = null; 
        sm.show(); 
        MemoryMXBean mem = ManagementFactory.getMemoryMXBean(); 
        mem.gc(); 
        sm.show(); 
    } 
    void show() { 
        MemoryMXBean mem = ManagementFactory.getMemoryMXBean(); 
        MemoryUsage heap = mem.getHeapMemoryUsage(); 
        System.out.println("Heap committed=" + heap.getCommitted() + 
                            " init=" + heap.getInit() + 
                            " max=" + heap.getMax() + 
                            " used=" + heap.getUsed()); 
    } 
} 
还可以支持你看看系统信息： 
import java.lang.management.ManagementFactory; 
import java.lang.management.OperatingSystemMXBean; 
public class ShowSystem { 
    public static void main(String arg[]) { 
        OperatingSystemMXBean op = ManagementFactory.getOperatingSystemMXBean(); 
        System.out.println("Architecture: " + op.getArch()); 
        System.out.println("Processors: " + op.getAvailableProcessors()); 
        System.out.println("System name: " + op.getName()); 
        System.out.println("System version: " + op.getVersion()); 
        System.out.println("Last minute load: " + op.getSystemLoadAverage()); 
    } 
} 
还可以知道编译信息、类加载信息、JVM的信息、线程信息。