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JDK框架简析--java.lang包中的基础类库、基础数据类型
题记
JDK。Java Development Kit。
我们必须先认识到,JDK不过,不过一套Java基础类库而已,是Sun公司开发的基础类库,仅此而已,JDK本身和我们自行书写总结的类库,从技术含量来说。还是在一个层级上,它们都是须要被编译成字节码。在JRE中执行的,JDK编译后的结果就是jre/lib下的rt.jar,我们学习使用它的目的是加深对Java的理解,提高我们的Java编码水平。
本系列全部文章基于的JDK版本号都是1.7.16。
源代码下载地址:https://jdk7.java.net/source.html
本节内容
在本节中,简析java.lang包所包括的基础类库。当我们新写一个class时,这个package里面的class都是被默认导入的,所以我们不用写import java.lang.Integer这种代码,我们依旧使用Integer这个类。当然。假设你显示写了import java.lang.Integer也没有问题,只是,何必多此一举呢
Object
默认全部的类都继承自Object。Object没有Property,仅仅有Method,其方法大都是native方法(也就是用其它更高效语言,通常是c实现好了的),
Object没有实现clone(),实现了hashCode(),哈希就是对象实例化后在堆内存的地址。用“==”比較两个对象,实际就是比較的内存地址是否是一个。也就是hashCode()是否相等,
默认情况下,对象的equals()方法和==符号是一样的,都是比較内存地址,可是有些对象重写了equals()方法,比方String,使其达到比較内容是否同样的效果
另外两个方法wait()和notify()是和多线程编程相关的,多线程里面synchronized实际就是加锁,默认是用this当锁,当然也能够用不论什么对象当锁。wait()上锁,线程堵塞,notify()开锁。收到这个通知的线程执行。下面代码演示样例:
class Test implements Runnable { private String name; private Object prev; private Object self; public Test(String name,Object prev,Object self) { this.name=name; this.prev = prev; this.self = self; } @Override public void run() { int count = 2; while(count>0) { synchronized(prev) { synchronized(self) { System.out.println(name+":"+count); count--; self.notify(); //self解锁 } try { prev.wait(); //prev上锁 } catch(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } public static void main(String[] args) throws Exception { Object a = new Object(); Object b = new Object(); Object c = new Object(); Test ta = new Test("A",c,a); Test tb = new Test("B",a,b); Test tc = new Test("C",b,c); new Thread(ta).start(); Thread.sleep(10); new Thread(tb).start(); Thread.sleep(10); new Thread(tc).start(); } }
以上代码将顺序输出:A:2、B:2、C:2、A:1、B:1、C:1 。
Object类占用内存大小计算:http://m.blog.csdn.net/blog/aaa1117a8w5s6d/8254922
Java怎样实现Swap功能:http://segmentfault.com/q/1010000000332606
构造函数和内部类
构造函数不能继承,是默认调用的。假设不显示用super指明的话,默然是调用的父类中没有參数的构造函数。
class P { public P() {System.out.println("P");} public P(String name) {System.out.println("P" + name);} } class S extends P { public S(String name) { super("pname"); //只是不指定的话。默认是调用的父类的没有參数的构造函数 System.out.println("name"); } }
关于内部类。在应用编程中较少用到,可是JDK源代码中大量使用,比方Map.Entry。ConcurrentHashMap,ReentrantLock等,enum本身也会被编译成static final修饰的内部类。
关于内部类的很多其它内容,能够參阅这篇文章:http://android.blog.51cto.com/268543/384844/
Class和反射类
Java程序在执行时每一个类都会相应一个Class对象。能够从Class对象中得到与类相关的信息,Class对象存储在方法区(又名Non-Heap,永久代),当我们执行Java程序时,假设载入的jar包许多,大于指定的永久代内存大小时,则会报出PermGen错误,就是Class对象的总计大小,超过永久代内存的缘故。
Class类很实用,在我们做类型转换时常常常使用到。比方曾经用Thrift框架时,常常须要在Model类型的对象:Thrift对象和Java对象之间进行转换,须要手工书写大量模式化代码,于是,就写了个对象转换的工具,在Thrift对象和Java对象的Property名字一致的情况下。能够使用这个工具直接转换,当中大量使用了Class里面的方法和java.lang.reflect包的内容。
关于Calss类。方法众多,不详述。
以下附上这个Thrift工具的代码。
import java.lang.reflect.Field; import java.lang.reflect.ParameterizedType; import java.lang.reflect.Type; import java.text.ParseException; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.ArrayList; import java.util.Date; import java.util.List; /** * Thrift前缀的对象和不含Thrift前缀的对象相互转换. * 參考: * http://blog.csdn.net/it___ladeng/article/details/7026524 * http://www.cnblogs.com/jqyp/archive/2012/03/29/2423112.html * http://www.cnblogs.com/bingoidea/archive/2009/06/21/1507889.html * http://java.ccidnet.com/art/3539/20070924/1222147_1.html * http://blog.csdn.net/justinavril/article/details/2873664 */ public class ThriftUtil { public static final Integer THRIFT_PORT = 9177; /** * Thrift生成的类的实例和项目原来的类的实例相关转换并赋值 * 1.类的属性的名字必须全然同样 * 2.当前支持的类型仅包含:byte,short,int,long,double,String,Date,List * 3.假设有Specified列,则此列为true才赋值。否则,不为NULL就赋值 * @param sourceObject * @param targetClass * @param toThrift:true代表把JavaObject转换成ThriftObject,false代表把ThriftObject转换成JavaObject。ThriftObject中含有Specified列 * @return */ public static Object convert(Object sourceObject,Class<?> targetClass,Boolean toThrift) { if(sourceObject==null) { return null; } //对于简单类型。不进行转换,直接返回 if(sourceObject.getClass().getName().startsWith("java.lang")) { return sourceObject; } Class<?> sourceClass = sourceObject.getClass(); Field[] sourceFields = sourceClass.getDeclaredFields(); Object targetObject = null; try { targetObject = targetClass.newInstance(); } catch (InstantiationException e1) { e1.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e1) { e1.printStackTrace(); }; if(targetObject==null) { return null; } for(Field sourceField:sourceFields) { try { //转换时过滤掉Thrift框架自己主动生成的对象 if(sourceField.getType().getName().startsWith("org.apache.thrift") ||sourceField.getName().substring(0,2).equals("__") ||("schemes,metaDataMap,serialVersionUID".indexOf(sourceField.getName())!=-1) ||(sourceField.getName().indexOf("_Fields")!=-1) ||(sourceField.getName().indexOf("Specified")!=-1) ) { continue; } //处理以DotNet敏感字符命名的属性。比方operator String sourceFieldName = sourceField.getName(); if(sourceFieldName.equals("operator")) { sourceFieldName = "_operator"; } else { if(sourceFieldName.equals("_operator")) { sourceFieldName = "operator"; } } //找出目标对象中同名的属性 Field targetField = targetClass.getDeclaredField(sourceFieldName); sourceField.setAccessible(true); targetField.setAccessible(true); String sourceFieldSimpleName = sourceField.getType().getSimpleName().toLowerCase().replace("integer", "int"); String targetFieldSimpleName = targetField.getType().getSimpleName().toLowerCase().replace("integer", "int"); //假设两个对象同名的属性的类型全然一致:Boolean,String,以及5种数字类型:byte,short,int,long,double,以及List if(targetFieldSimpleName.equals(sourceFieldSimpleName)) { //对于简单类型,直接赋值 if("boolean,string,byte,short,int,long,double".indexOf(sourceFieldSimpleName)!=-1) { Object o = sourceField.get(sourceObject); if(o != null) { targetField.set(targetObject, o); //处理Specified列,或者依据Specified列对数值对象赋NULL值 try { if(toThrift) { Field targetSpecifiedField = targetClass.getDeclaredField(sourceFieldName+"Specified"); if(targetSpecifiedField != null) { targetSpecifiedField.setAccessible(true); targetSpecifiedField.set(targetObject, true); } } else { Field sourceSpecifiedField = sourceClass.getDeclaredField(sourceFieldName+"Specified"); if(sourceSpecifiedField != null && "B,S,B,I,L,D".indexOf(targetField.getType().getSimpleName().substring(0,1))!=-1 ) { sourceSpecifiedField.setAccessible(true); if(sourceSpecifiedField.getBoolean(sourceObject)==false) { targetField.set(targetObject, null); } } } } catch (NoSuchFieldException e) { //吃掉NoSuchFieldException。达到效果:假设Specified列不存在。则全部的列都赋值 } } continue; } //对于List if(sourceFieldSimpleName.equals("list")) { @SuppressWarnings("unchecked") List<Object> sourceSubObjs = (ArrayList<Object>)sourceField.get(sourceObject); @SuppressWarnings("unchecked") List<Object> targetSubObjs = (ArrayList<Object>)targetField.get(targetObject); //关键的地方。假设是List类型,得到其Generic的类型 Type targetType = targetField.getGenericType(); //假设是泛型參数的类型 if(targetType instanceof ParameterizedType) { ParameterizedType pt = (ParameterizedType) targetType; //得到泛型里的class类型对象。 Class<?> c = (Class<?>)pt.getActualTypeArguments()[0]; if(sourceSubObjs!=null) { if(targetSubObjs==null) { targetSubObjs = new ArrayList<Object>(); } for(Object obj:sourceSubObjs) { targetSubObjs.add(convert(obj,c,toThrift)); } targetField.set(targetObject, targetSubObjs); } } continue; } } //转换成Thrift自己主动生成的类:Thrift没有日期类型,我们统一要求日期格式化成yyyy-MM-dd HH:mm:ss形式 if(toThrift) { if(sourceFieldSimpleName.equals("date")&&targetFieldSimpleName.equals("string")) { Date d = (Date)sourceField.get(sourceObject); if(d!=null) { SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); targetField.set(targetObject,sdf.format(d)); } continue; } } else { if(sourceFieldSimpleName.equals("string")&&targetFieldSimpleName.equals("date")) { String s = (String)sourceField.get(sourceObject); if(s!=null) { SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"); targetField.set(targetObject,sdf.parse(s)); } continue; } } //对于其它自己定义对象 targetField.set(targetObject, convert(sourceField.get(sourceObject),targetField.getType(),toThrift)); } catch (SecurityException e) { e.printStackTrace(); } catch (NoSuchFieldException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalArgumentException e) { e.printStackTrace(); } catch (IllegalAccessException e) { e.printStackTrace(); } catch (ParseException e) { e.printStackTrace(); } } return targetObject; } }
ClassLoader
类装载器是用来把类(class)装载进JVM的。JVM规范定义了两种类型的类装载器:启动内装载器 (bootstrap) 和用户自己定义装载器 (user-defined class loader) 。
JVM在执行时会产生三个ClassLoader:Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader和App ClassLoader.。
Bootstrap是用C++编写的,我们在Java中看不到它。是null。是JVM自带的类装载器,用来装载核心类库,如java.lang.*等。
AppClassLoader 的 Parent 是ExtClassLoader ,而 ExtClassLoader 的 Parent 为 Bootstrap ClassLoader 。
Java 提供了抽象类 ClassLoader ,全部用户自己定义类装载器都实例化自 ClassLoader 的子类。
System Class Loader 是一个特殊的用户自己定义类装载器,由 JVM 的实现者提供,在编程者不特别指定装载器的情况下默认装载用户类 。系统类装载器能够通过ClassLoader.getSystemClassLoader() 方法得到。
代码演演示样例如以下:
class ClassLoaderTest { public static void main(String[] args) throws Exception{ Class c; ClassLoader cl; cl = ClassLoader.getSystemClassLoader(); System.out.println(cl); while(cl != null) { cl = cl.getParent(); System.out.println(cl); } c = Class.forName("java.lang.Object"); cl = c.getClassLoader(); System.out.println("java.lang.Object‘s loader is " + cl); c = Class.forName("ClassLoaderTest"); cl = c.getClassLoader(); System.out.println("ClassLoaderTest‘s loader is " + cl); } }
八种基本数据类型
类类型 | 原生类型(primitive) | 代表意义 |
Boolean | boolean | 布尔 |
Character | char | 单个Unicode字符,占用两个字节,比如‘a‘,‘中‘。范围0-65535 |
Byte | byte | 8位有符号整型 |
Short | short | 16位有符号整型 |
Integer | int | 32位有符号整型 |
Long | long | 64位有符号整型 |
Float | float | 单精度浮点 |
Double | double | 双精度浮点 |
了解到数据类型。就要了解一点编码(数字在计算机中的01编码)的知识,计算机是用01表示全部类型的,第一位是符号位,0+1-,java中得整型都是有符号的。
对于数字,定义了原码、反码和补码。
正数的原码、反码和补码都是一样的。负数的反码是除符号位之外,全部位取反,补码是反码+1,以Byte类型为例:
能表示的数字范围是-128~127,总计256个数。对于0~127,表示为:0000000~01111111,即0~2^7-1。对于负数。-128~-1,表演示样例如以下:
-127~-1,其原码分别为11111111~10000001,换算成补码是10000001~11111111,然后10000000代表-128,-128仅仅有补码,没有原码和反码。
补码的设计目的:
使符号位能与有效值部分一起參加运算,从而简化运算规则。
补码机器数中的符号位,并非强加上去的,是数据本身的自然组成部分。能够正常地參与运算。
使减法运算转换为加法运算,进一步简化计算机中运算器的线路设计。
反码是原码与补码转换的一个中间过渡,使用较少。
全部这些转换都是在计算机的最底层进行的,而在我们使用的汇编、c等其它高级语言中使用的都是原码。
除此之外。JDK原码还常常使用>>、>>>运算符,>>是有符号移位。高位补符号位。右移。>>>是无符号移为,高位补0,右移。
关于数据类型的内存存储。例如以下描写叙述一下:
原生类型,比方int i = 3,不论是变量,还是值,都是存储在栈中的。
类类型。比方Integer i = 300,则变量是存储在栈中,对象是存储在堆中的一个对象,既然Integer是这样。那么Integer a = 300。Integer b = 300。请问 a == b。是否成立?
答案是:不成立的,由于两个对象的内存地址不同了。
既然这样,那么Integer a = 1,Integer b = 1。请问a == b。是否成立?
答案是:成立的。这事实上是Java的一个坑。我们能够看Integer对于int进行封箱操作的源代码,例如以下:
public static Integer valueOf(int i) { if(i >= -128 && i<= IntegerCache.high) return IntegerCache.cache[i+128]; else return new Integer(i); }
由此可见,对于128之内的数字。是进行了Cache存储的 。所以在堆中的内存地址是一样的,所以成立。
在编程中。能够对于数字前面加0x表示16进制数,加0表示8进制数。默认是10进制数。在数字的后面添加L表示long类型,默认是整型。对于浮点数,在后面添加F表示float类型,模式是double型。
对于类型转换,比方int i=(int)1.5,会直接把小数后面的部分去掉。对于数学函数Math.round()、Math.ceil()、Math.floor(),能够把数字想象成0为水平线,负数在水平线下,正数在水平线上,ceil是转换成天花板,floor是转换成地板。round()是四舍五入,等于+0.5之后求floor。
String
String a = "abc",String b = "abc"。a == b是成立的。这是String的编译时优化,对于字符串常量。在内存中仅仅存一份(JDK6是存储在“方法区”的“执行时常量区”,JDK7是存储在堆中);
我们对于String进一步分析:
String a = "a" + "b" + "c"。String b = "abc",a == b依旧是成立的。原理同上;
String t = "a"。String a = t + "b" + "c"。String b = "abc"。则a == b是不成立的,由于对于变量,编译器无法进行编译时优化;可是a.intern() == b是成立的,由于当调用intern()方法时,是到执行时常量池中找值相对的对象。找到了b。所以a.intern() == b。
final String t = "a",String a = t + "b" + "c",String b = "abc",则a == b是成立的。由于final是不能够又一次赋值的,编译器能够进行编译时优化;
对于String s = a + b这种操作,每次操作,都会在堆中开辟一块内存空间。所以对于频繁大量的字符操作,性能低。所以对于大量字符操作。推荐使用的StringBuffer和StringBuilder。当中StringBuffer是线程安全的,StringBuilder是1.5版本号新加的。是非线程安全的。
实现36进制加法。及字符串替换代码演示
public class RadixAndReplace { public static void main(String[] args) { //1.36进制加法(不同意使用字符串总体转换为10进制再相加的办法,所以仅仅能按位加) System.out.println(add("ZZ","ZZZ")); System.out.println(add("3A","2")); //2.替换字符串(考虑替换之后符合要求的情况,仅仅用一次循环) System.out.println(replace("acbd")); System.out.println(replace("abcd")); } //36进制加法 public static String add(String s1,String s2) { int l1 = s1.length(),l2 = s2.length(); int maxLength = l1 > l2 ? l1 : l2; int carrybit = 0; //进位 StringBuilder sb = new StringBuilder(); for(int i = 0 ; i < maxLength ; i++) { int r1 = i < l1 ? convertToNumber(s1.charAt(s1.length()-1-i)) : 0; int r2 = i < l2 ? convertToNumber(s2.charAt(s2.length()-1-i)) : 0; String r = convertToString(r1 + r2 + carrybit); carrybit = r.length() == 2 ? 1 : 0; sb.append(r.charAt(r.length()-1)); } if(carrybit == 1) { sb.append("1"); } return sb.reverse().toString(); } //把字符(A-Z代表10-36,a-z代表37-72) private static int convertToNumber(char ch) { int num = 0; if(ch >= ‘A‘ && ch <= ‘Z‘) num = ch - ‘A‘ + 10; else if(ch >= ‘a‘ && ch <= ‘z‘) num = ch - ‘a‘ + 36; else num = ch - ‘0‘; return num; } //转换数字为36进制的字符串表示 //A的ASCII码是65,a的ASCII码是97 private static String convertToString(int n) { if(n >= 0 && n <= 9) { return String.valueOf(n); } if(n >= 10 && n <= 35) { return String.valueOf((char)(n-10+65)); } if(n >= 36 && n <= 71) { return "1" + convertToString(n-36); } return "0"; } //替换字符串“ac”。“b”,考虑b在ac中间的情况 public static String replace(String str) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); Boolean flag = false; //连续推断标志位 for(int i = 0; i < str.length(); i++) { char c = str.charAt(i); if(c == ‘b‘) continue; if(c == ‘a‘) { flag = true; continue; } if(c == ‘c‘ && flag) { flag = false; continue; } if(flag) { sb.append(‘a‘).append(c); } else { sb.append(c); } } return sb.toString(); } }
异常和错误
Exception和Error都继承自Throwable对象。Exception分为两类,RuntimeException(执行时异常,unchecked)和一般异常(checked),Error是比較严重的错误。也是unchecked。
简单地讲,checked是必须用try/catch 或者throw处理的,能够在运行过程中恢复的,比方java.io.FileNotFoundException;而unchecked异常则是不须要try/catch处理的,比方java.lang.NullPointerException。
在比較流行的语言中,Java是唯一支持checked异常。要求我们必须进行处理的语言,这有利有弊。
关于异常类、错误类,在JDK中定义了非常多。用来描写叙述我们的代码可能遇到的各种类型的错误,这里不一一整理描写叙述。
UnsupportedOperationException
举个样例。例如以下:
在其它语言(比方C#)。假设一个类中,某些方法还没有完毕,可是须要提供一个名字给别人调用。我们能够先对这种方法加行代码throw new Exception("xxx");
刚用Java时,我们可能也想仅仅是给一行代码throw new Exception。这是不合理的。由于:对于非RuntimeException,必须try/catch,或者在方法名后面添加throws Exception(这导致调用这种方法的地方都要try/catch,或者throws,是不合理的);所以,对于这个功能,我们正确的做法是:throws new UnsupportedOperationException("xxx")。这个是执行时异常,unchecked。
Runtime
java.lang包里有非常多执行时环境相关的类,能够查看执行时环境的各种信息,比方内存、锁、安全、垃圾回收等等。见过例如以下钩子代码,在JVM关闭时。执行一些不好在程序计算过程中进行的资源释放工作。例如以下:
public class MongoHook { static void addCloseHook(){ Runtime.getRuntime().addShutdownHook( new Thread(){ @Override public void run() { MongoDBConn.destoryAllForHook() ; } }) ; } }
关于这个推出钩子,实际是java.lang包种的下面3个类配合完毕的:Runtime、Shutdown、ApplicationShutdownHooks。
多线程
Thread、Runnable、ThreadLocal等。关于多线程的很多其它知识。能够參阅。
接口
Clonable:生命式接口
Comparable:对象比較,泛型类
Appendable:
CharSequence:统一的字符串仅仅读接口,共同拥有4个方法,length()、charAt()、subSequence()、toString()。
Readable:
Iterable:迭代器
注解类
主要在java.lang.annotation包中,注解类用@interface来进行定义。注解类的作用范围能够是方法、属性、包等,作用失效能够是Source、Runtime、Class。
比方Override就是一个注解类。用来标记实现接口中定义的类,其源代码例如以下;
package java.lang; import java.lang.annotation.*; @Target(ElementType.METHOD) @Retention(RetentionPolicy.SOURCE) public @interface Override { }
注解本身不做不论什么事情,仅仅是像xml文件一样起到配置作用。注解代表的是某种业务意义。spring中@Resource注解简单解析:首先解析类的全部属性,推断属性上面是否存在这个注解,假设存在这个注解。再依据搜索规则来取得这个bean,然后通过反射注入。
注解有例如以下规则:
1)全部的注解类都隐式继承于 java.lang.annotation.Annotation,注解不同意显式继承于其它的接口。
2)注解不能直接干扰程序代码的执行,不管添加或删除注解。代码都可以正常执行。
Java语言解释器会忽略这些注解,而由第三方工具负责对注解进行处理。
3)注解的成员以无入參、无抛出异常的方式声明;能够通过default为成员指定一个默认值;成员类型是受限的,合法的类型包含primitive及其封装类、String、Class、enums、注解类型,以及上述类型的数组类型;注解类能够没有成员,没有成员的注解称为标识注解。解释程序以标识注解存在与否进行对应的处理。
代码演示样例1:
package com.cl.search.utils; import java.lang.annotation.*; import java.lang.reflect.*; public class MyAnnotationTest { public static void main(String[] args) { Test test = Container.getBean(); test.loginTest(); } } @Documented @Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE, ElementType.FIELD}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @interface AnnotationTest { public String nation() default ""; } interface IUser { public void login(); } class ChineseUserImpl implements IUser { @Override public void login() { System.err.println("用户登录!"); } } class EnglishUserImpl implements IUser { @Override public void login() { System.err.println("User Login。"); } } @AnnotationTest class Test { private IUser userdao; public IUser getUserdao() { return userdao; } @AnnotationTest(nation = "EnglishUserImpl") public void setUserdao(IUser userdao) { this.userdao = userdao; } public void loginTest() { userdao.login(); } } class Container { public static Test getBean() { Test test = new Test(); if (Test.class.isAnnotationPresent(AnnotationTest.class)) { Method[] methods = Test.class.getDeclaredMethods(); for (Method method : methods) { System.out.println(method); if (method.isAnnotationPresent(AnnotationTest.class)) { AnnotationTest annotest = method.getAnnotation(AnnotationTest.class); System.out.println("AnnotationTest(field=" + method.getName() + ",nation=" + annotest.nation() + ")"); IUser userdao; try { userdao = (IUser) Class.forName("com.cl.search.utils." + annotest.nation()).newInstance(); test.setUserdao(userdao); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } } } } else { System.out.println("没有注解标记!
"); } return test; } }
java.lang.ref包
java.lang.ref 是 Java 类库中比較特殊的一个包。它提供了与 Java 垃圾回收器密切相关的引用类。
这篇IBMproject师写的文章非常好:深入探讨 java.lang.ref 包。
java.lang.AutoCloseable接口
在Java7中,引入了一个新特性try-with-resource。即在try中的代码,其资源会自己主动释放,不用手工运行资源释放操作。
要求跟在try后面的资源必须实现AutoCloseable接口。否则会报变异错误,代码示比例如以下:
class CustomResource implements AutoCloseable { @Override public void close() throws Exception { System.out.println("进行资源释放操作!"); } public static void main(String[] args) throws Exception { try(CustomResource r = new CustomResource()) { System.out.println("使用资源!"); } } }
JDK框架简析--java.lang包中的基础类库、基础数据类型