# Java
###### tags: `software` `開發`
[Spring Boot](/jhcHVQ4uT9WdieYtprPQdQ)

## 1. Java Terms
`Java` OOP語言、Exception處理框架、自動GC、JVM移植能力、隱藏指標、網路應用起家
`JavaBean` 只是一種**符合特殊規範的class**
`SpringBean` 由Spring管的**JavaBean**
`Spring` 一種擁有**IoC/AOP**特性的框架
`JDBC` 一種API，用來**連接DB**、執行SQL
`ApplicationContext` 載入configuration (使Spring可以開始管beans)
`JRE` `JDK` JRE提供跑Java程式**運行需要的環境**; JDK除了提供環境，還提供**開發工具**
`OOP` 繼承、封裝、多型 (**泡麵範例**)
`Spring IoC Container` 就是ApplicationContext
`public` `protected` `無` `private` **存取權限層級**從 同project>僅子類>同package>僅getter/setter
`JPA` 一套基於ORM的規範
`final` 太監，要初始化雞雞，然後無法被extend/implement
`static` 讓成員從『一般物件成員』變成『類別成員』
`enum` 一組常數(constants)
`package` used to group related classes

## Terms details
### `enum`
Enums are often used in `switch`

enum Level {
  LOW,
  MEDIUM,
  HIGH
}

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Level myVar = Level.MEDIUM;

    switch(myVar) {
      case LOW:
        System.out.println("Low level");
        break;
      case MEDIUM:
         System.out.println("Medium level");
        break;
      case HIGH:
        System.out.println("High level");
        break;
    }
  }
}

### `static`
/static跟non-static的差異？載入記憶體的時機。
/程式剛載入還沒執行的時候，static的方法已經載入記憶體且隨時可以被呼叫
/而一般變數的成員(non-static)還沒被初始化，還沒在記憶體中佔有空間，直白一點說就是根本還不存在。
#### when to use it?
> 如果您正在編寫實用程序類並且它們不應該被更改。
> 如果該方法沒有使用任何實例變量。
> 如果任何操作不依賴於實例創建。
> 如果有一些代碼可以很容易地被所有實例方法共享，則將該代碼提取到靜態方法中。
> 如果您確定方法的定義永遠不會被更改或覆蓋。因為靜態方法不能被覆蓋。
> ex1. call new Util().method(arg) -> Util.method(arg) or method(arg)
> ex2. ：您確實希望 String 類有一個 removeSpecialChars() method 但他不存在，那你可以創建一個xxxUtil class 並調用 removeSpecialChars(s) 而不是 s.removeSpecialChars()

package com.dbs.ccd.util;

import java.util.*;

public class CollectionUtil {

    public static String appendStringWithoutDuplicateAsc(String oriCommaSeparatedString, String newInputString) {
        List<String> strList = Arrays.asList(oriCommaSeparatedString.split(","));
        Set<String> strSet = new HashSet<>(strList);
        strSet.add(newInputString);

        // Ascending order
        Set<String> sortedDisclaimerTermSet = new TreeSet<String>(strSet);

        // from Set to Comma Separated String
        String newCommaSeparatedString = String.join(",", sortedDisclaimerTermSet);
        return newCommaSeparatedString;
    }
}

import static com.dbs.ccd.util.CollectionUtil.appendStringWithoutDuplicateAsc;

public class xxxController {
	String newDisclaimersTerm 
		= appendStringWithoutDuplicateAsc(disclimerTermOri, reqBody.getDisclaimerTerm());
}


### `JavaBean`
只是一種`規範`(只要符合規範的class，就可以稱它為JavaBean)
> 規範有3項：
> 1. 使用`getters/setters` methods (所以屬性都要設為`private`)
> 2. 一個`public`的no-argument constructor
> 3. Implements Serializable (非序列化物件就不成儲存狀態)

@Entity
public class Employee implements Serializable{

   @Id
   private int id;
   private String name;   
   private int salary;

   public Employee() {}
   public Employee(String name, int salary) {
      this.name = name;
      this.salary = salary;
   }
    
   public int getId() {
      return id;
   }
   public void setId( int id ) {
      this.id = id;
   }
   //name, salary 略...
}

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### `SpringBean`
即JavaBean，只是由 Spring IoC Container 來管理。
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### `JPA`
[ref: Spring Data JPA - Reference Documentation](https://docs.spring.io/spring-data/jpa/docs/current/reference/html/#jpa.query-methods.query-creation)

即Java持久化api，是**一種基於ORM的規範**。
它和創建Java 類一樣簡單，沒有任何的約束和限制，只需要使用 javax.persistence.Entity進行註釋 @Entity

@Entity /*指定當前類是持久化實體類*/
class Employee {
}

**持久化**
通常是指將易丟失的**數據傳輸到不易丟失的介質上**，從而實現數據的長期保存。

**ORM**
對象關係映射。主要實現**對象到關係數據庫數據的映射**。當實現一個應用程序時（不使用O/R Mapping），我們可能會寫特別多數據訪問層的代碼(CRUD)，而這些代碼都是**餘冗的**。而使用ORM則會大大**減少重複性代碼**。
常見的 ORM 框架：Mybatis、Hibernate、JPA

JPA和Hibernate的關係就像JDBC和JDBC驅動的關係，JPA是規範，Hibernate除了作爲ORM框架之外，它也是一種JPA實現。

**常用註解說明**
* @Entity ：指定當前類是持久化實體類，不能省略
* @Table
* 作用：指定實體類和表之間的對應關係，可以省略
* 默認：表名=類名(省略後)
* 屬性： name：指定數據庫表的名稱
* @Id ：指定當前字段是主鍵。不能省略
* @GeneratedValue
* 作用：指定主鍵的生成方式。。
* 屬性： strategy ：指定主鍵生成策略。
* @Column
* 作用：指定實體類屬性和數據庫表之間的對應關係

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### `JDBC`
一種API，用來連接DB、執行SQL
下載JDBC Driver jar + import 即可使用
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### `ApplicationContext`
載入configuration (使Spring可以開始管beans)

@SpringBootApplication
public class Application implements CommandLineRunner {

    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
    }

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {

        System.out.println(applicationContext.getDisplayName());
        System.out.println(applicationContext.getId());

        MyBean myBean = applicationContext.getBean(MyBean.class);
        System.out.println(myBean.getApplicationId());
    }
}

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### `JRE` `JDK`
* JRE(Java Runtime Enviroment) 是 Java 的运行环境。面向 Java 程序的使用者，而不是开发者。如果你仅下载并安装了 JRE，那么你的系统只能运行 Java 程序。JRE 是运行 Java 程序所必须环境的集合，包含 JVM 标准实现及 Java 核心类库。它不包含开发工具(编译器、调试器等)。
* JDK(Java Development Kit) 又称 J2SDK(Java2 Software Development Kit)，是 Java 开发工具包，它提供了 Java 的开发环境(提供了编译器 javac 等工具
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### `Java`語言特性
[ref](https://caterpillar.gitbooks.io/javase6tutorial/content/c1_2.html)
* 1.物件導向的(Object-oriented)
可以讓您設計出可重用的元件，或者是直接使用別人所撰寫好的 Java 元件，並使開發出來的軟體更具彈性且容易維護。
* 2.堅固的
相較於C++，沒有了指標(Pointer)，程式比較不會崩掉。
* 3.安全的
1.多了自動垃圾回收(GC)，不用擔心資源回收問題;
2.有Exception處理架構，讓開發人員可以掌握程式中各種突發的例外狀況。(也有synchronized同步鎖、final等處理機制)

public void doAction(......) {
    try {
        xxx.doBusiness();
    } catch(Exception e) {
        return false;
    }
}

* 4.網路的（Network-savvy）
Java本身就是由網路誕生的，許多功能與應用都與網路相關，例如，WebSocket, JSP/Servlet。
* 5.易移植性的
有JVM（Java Virtual Machine），就可以在任何系統上運行Java程式。
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### 修飾子 `public` `protected` `無` `private`
public - 任何人都可以存取 (**project**內的任何人)
protected - 僅該**子類**可存取(保護孩子)
(no modifier，預設) - **package**權限 (同package內的，都可存取)
private - 僅讓人用**getter/setter**存取
權限大小: public > protected > (no modifier) > private

public int value = 1;
protected int value = 2;
int value = 3;
private int value = 4;

| | 同一類別 | 同套件 | 不同套件的子類 | 不同套件且非子類 |
| ---------------- |:--------:|:------:|:--------------:|:----------------:|
| **public** | ● | ● | ● | ● |
| **protected** | ● | ● | ● | |
| **(no modifer)** | ● | ● | | |
| **private** | ● | | | |

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### 補充：面向過程 vs 面向對象

#### 概念
* 他們都是解決實際問題的一種**思想**，不該局限於語言，彼此也不相對。解決複雜問題，宏觀上，可以透過面向對象將事物之間**複雜關係拆解、分類**；但具體到**微觀操作**上，我們仍使用面向流程
* **面向過程**(線性思維)，求的是**效能和速度** (因此C適合，因為它是系統級別語言)；
**面向對象**(抽象化思惟)，求的是解決**軟體結構**難題 (C++,Java適合，因為有封裝/繼承/多型)
#### 優缺
* 面向過程-優點：較高性能(因面向對象需要實例化，會耗能)。因此單片機mcu開發、硬體圖形渲染、算法封裝適合應用於此
* 面向過程-缺點：復用性低、**維護難**、難以多線程
* 面向對象-優點：易復用、易維護(可讀性高、低耦合)、易擴展
* 面向對象-缺點：程序處理效率較低、碰到瓶頸可能就要重構

#### 面向對象優點範例
見上圖大象笑話，面向對象具下列優點
1. 現實映射：面向對象更符合計算機對客觀世界的映射。冰箱、大象都是現實中存在的對象
2. 易復用：如果換成要把河馬放進冰箱，只要添加一個河馬類，然後復用原來的冰箱，即可快速實現
3. 低耦合：冰箱、大象、冷笑話系統分別實現自己的功能，對外僅提供接口，把實現封裝到內部

#### QA
* 問題：有沒有意識到自己是在面向對象還是在面向過程

## 2. 物件導向元素 — 封裝、繼承、多型
「物件導向」（object-oriented）總是會提供及：物件、抽象、封裝、繼承、多型
* 封裝(Encapsulation)：醬包跟麵的工作都在泡麵工廠做完了，我們 **只要拿來泡就好**
* 繼承(Inheritance)：我們可以買了泡麵之後，再自己 **加蛋加料**
* 多型(Polymorphism)：一樣是泡麵，**實作**出來的口味都不一樣 (我們只要先定義泡麵裡面要有麵、醬料包、湯調味包就好，至於**哪種麵、醬、湯，先不要寫明**)

### 封裝
一個class的定義，我們稱之為「封裝」，封裝的目的之一是定義物件的「介面」（interface），另一個目的在於隱藏操作的細節

開發者可以將一個class封裝，讓它變成JAR檔(也就是Library)工人使用。

pulic class Light { 
    private int _brightness; 
    public void on() {} 
    public void off() {} 
    public void adjustBrightness() {} 
    
    //get set 方法
}

### 繼承

pulic class ColorLight extends Light { 
    // 新的操作
    public void changleColor() {}
}

### 多型
* **#抽象類別 #延展性佳**
* 斜線代表抽象類別、抽象方法
* 多型可透過 **「介面」或「抽象類別」** 實現(抽象類是對一類**事物的抽象**，接口是對**方法的抽象**)

最有可能碰到的例子就是資料庫連線。例如說，我們可以讓 MySqlDBConnect 和 MongoDBConnect 都繼承 DBConnect，但各自保有對應不同資料庫的實作。如果一來，DBConnect 就獲得了用不同方法連線到不同資料庫的擴展，得到了對應狀況靈活使用的彈性。同時，使用 DBConnect 物件的其他物件也可以不用管現在的 DBConnect 連線是哪個子類別來工作的，只要知道能夠連線並取得資料就好，也達到了以封裝降低耦合的要求。

#### 多型example
Ref:https://www.youtube.com/watch?v=FkgLc5gFPAU&ab_channel=%E6%B0%B4%E7%90%83%E6%BD%98

##### 未使用多型
> 1. **#擴展性差** #可讀性差 #維護性差
> 2. 擴展性差：若要多加一隻狐狸、一隻猩猩呢？>要改很多地方程式碼，且容易動到原有程式碼
> 3. Class: Animal, Main

//直接定義**具體**類別"動物"
public class Animal {
    public static final int CAT=0;
    public static final int DOG=1;
    **public static final int FOX=2;**

    private String name;
    private int type;
    
    public Animal(String name, int type) {
        this.name = name;
        this.type = type;
    }
    
    public String getName() { return name; };
    public String setName() { return name; };
    public String getType() { return type; };
    public String setType() { return type; };
} 

public class Main{
    public static void main(String[] argv){
        
        //實作貓、狗類別(未用多型方法)
        Aniaml[] animals = new Animal[]{
            new Animal("貓",Animal.CAT), new Animal("狗",Animal.DOG), **new Animal("狐狸",Animal.FOX)** };
        
        for (Animal animal : animals) {
            System.out.print(animal.getName() + ":");
            **switch (animal.getType()){**
            case Animal.CAT:
                System.out.println("喵喵");
                break;
            case Animal.DOG:
                System.out.println("汪汪");
                break;
            **case Animal.FOX:
                System.out.println("狐狸叫");
                break; **
            }
        }
    }
}

> 貓:喵喵
> 狗:汪汪
> 狐狸:狐狸叫

##### 使用多型
> 1. **#擴展性佳** #可讀性佳 #維護性佳
> 2. Class: **Cat,Dog,Fox, (abstract)Animal**, Main

//定義抽象類別"動物"
public **abstract** class Animal {
    private String name;
    
    public Animal(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    //抽象方法:就是不具體寫出方法要做甚麼，只寫出有這個方法而已
    //動物會說話，但沒寫會怎麼說話
    public abstract void talk();
    
    //動物會吃飯，但沒寫會怎麼吃飯
    public abstract void eat();
    
    //動物會交配，但沒寫會怎麼交配
    public abstract void mating(Animal animal);
    
} 

//要擴展動物聊天室(加一支新的物種"狐狸")
public class Fox extends Animal{
    public Fox(String name){
        super(name);
    }
    
    @Override
    public void talk(){
        //寫出"狐狸"具體如何說話
        System.out.print("狐狸叫");
    };
    
    @Override
    public void eat(){
        //寫出"狐狸"具體如何吃飯
        System.out.print("雜食");
    };
    
    @Override
    public void mating(Animal animal){
        //寫出"狐狸"具體如何交配
    };
}

public class Main{
    public static void main(String[] argv){
        
        //實作貓、狗類別(用多型方法)
        Aniaml[] animals = new Animal[]{ new Cat("貓"), new Dog("狗"), **new Fox("狐狸")** };
        
        for (Animal animal : animals) {
            System.out.print(animal.getName() + ":");
            animal.talk();
        }
    }
}

> 貓:喵喵
> 狗:汪汪
> 狐狸:狐狸叫

#### 多型example2

Step1.建立
* Player抽象類別、AI抽象類別；
* Human實體類別、奇/偶AI實體類別；
* 終極密碼實體類別；
Player
HumanPlayer
AI
EvenAI
GuessGame
Main
Result:

## 3. 框架：Spring, SpringMVC, SpringBoot
### Spring
Spring是J2EE(企業級Java)最流行的開發框架。
目的：解決企業應用開發的複雜性
功能：使用基本的JavaBean代替EJB，並提供了更多的企業應用功能
Spring是一個輕量級控制反轉(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架。
spring框架解決了程式設計師在Java開發中長期存在的兩個痛點，那就是bean管理和統一切面，而spring的IOC和AOP恰好解決了這兩個問題。

### SpringMVC
實現最高效的web開發

### SpringBoot
Spring framework is something that we need to **manually change almost all configurations**, while Spring Boot **already provides us with zero or limited configuration standalone applications**.

## Java

### 載入jar
Buile Path完產生至libraryReference底下才算有載入

### 記憶體洩漏
如果是局部變量 離開作用域 就自然消失 不必設null 成員變量 作用域為整個類體內 設null為上策

LinkedList用完最好要clear(); StringBuilder用完最好setLength(0);

每次某個物件A不用之後，就讓它 s1=null; s2=null;

### 其他
* **運行jar時加入JVM參數**
Syntax: java [Options] -jar [jarfile] [Command Line Arguments]
Example: java **-Xms256m -Xmx512m** -jar filename.jar
> -Xms256m = 設定初始化堆記憶體大小為256MB，預設為0
> -Xmx512m = 設定JVM最大可用記憶體空間為512MB，預設為256MB

* **指定外部設定檔：**
直接讀取input參數(arg[0])

* **取得當前工作目錄：**

String WorkDir = System.getProperty("user.dir"));

* **指定log4j.properties目錄：**

* **取得file所在目錄：**

logger.logInfo(configFile.toString().substring(0, configFile.toString().lastIndexOf(File.separator)));

* Log4j -logError
如果用 logError的方法，那只是由"INFO"變ERROR。

### 常見面試題
[Java] 程式從原始碼到執行?
:::spoiler ans


.java
-(JDK中javac編譯)->
.class
-(JVM)->
機器可執行二進制

開發
1.開發環境開發、除錯 (Eclipse)
2.把專案打包成jar或war
3.放入web容器 (Tomcat, JBoss)

:::

___
[Java] static vs final?
:::spoiler ans

> static: 省記憶體空間
static variable:所有引用都會指向這一個地址而不會重新分配記憶體
static method:虛擬機器優先載入
static class:可以直接通過類來呼叫而不需new

class Student{  
     int rollno;  
     String name;  
     static String college="NTUST";  
}  

:::
___
[Java] Abstract class vs Interface?

Abstract class
> 像 **汽車骨架**
> **提供部分或完全抽象** (彈性擁有abstract或non-abstract的資料成員或方法)
> 只能 *extend* **一個抽象類**
:::info
* 不可直接實例化，**需先被繼承**
* **可以有方法本體**，也可以只定義方法原型
* 若有abstract method，繼承時**必須實作抽象方法**
:::
Interface
> 像 **週邊附加系統** (GPS/音響附加/空調)
> 僅提供 **完全抽象** (只能擁有abstract資料成員或方法)
> 可以 implements **多個介面**
:::info
* 內部變數不管如何宣告，編譯後 **皆是public static final**
* 只能定義方法原型，**不能有方法本體**
* 只要implements了，每個**方法都要實作**
:::

**Abstract Example**

abstract class Bell{
    protected String sound;
	
    Bell(){
        this.sound = "ting";
    }
    
    //Abstract Method
    abstract public void ring();
    
    //Non-Abstract Methods
    public void increaseVolume(){
        System.out.println("Increasing Volume");
    }
	
    public void decreaseVolume(){
        System.out.println("Decreasing Volume");
    }
}

class SchoolBell extends Bell{
    @Override
    public void ring(){
        System.out.println("Ringing the School bell: " + sound);
    }
}

class ChruchBell extends Bell{
    @Override
    public void ring(){
        System.out.println("Ringing the Chruch bell: " + sound);
    }
}

public class AbstractClassDemo{
    public static void main(String[] args){
        SchoolBell sb = new SchoolBell();
        ChruchBell cb = new ChruchBell();
		
        //Using the overridden methods
        sb.ring();
        cb.ring();
        
        //Using the non-abstract methods of Bell class
        sb.increaseVolume();
        cb.decreaseVolume();
    }
}

/* output:
 * Ringing the School bell: ting
 * Ringing the Chruch Bell: ting
 * Increasing Volume
 * Decreasing Volume
 * /

**Interface Example**
相較於Abstract Class不強制全部實現(不強制的method)，Interface要求強制實現increaseVolume,decreaseVolume，不論是否需要

interface Bell{
    String sound = "ting";
    //only abstract methods allowed in interface
    public void ring();	
    public void increaseVolume();
    public void decreaseVolume();
}

class SchoolBell implements Bell{
    public void ring(){	
        System.out.println("Ringing the School bell: " + sound);
    }
    
    @Override
    public void increaseVolume(){
        System.out.println("Increasing Volume of School Bell");
    }
	
    @Override
    public void decreaseVolume(){
        System.out.println("Decreasing Volume of School Bell");
    }
}

class ChruchBell implements Bell{
    public void ring(){	
        System.out.println("Ringing the Chruch bell: " + sound);
    }
    
    @Override
    public void increaseVolume(){
        System.out.println("Increasing Volume of Chruch Bell");
    }
	
    @Override
    public void decreaseVolume(){
        System.out.println("Decreasing Volume of Chruch Bell");
    }
}

public class InterfaceDemo{
    public static void main(String[] args){
        SchoolBell sb = new SchoolBell();
        ChruchBell cb = new ChruchBell();
		
        //Using the overridden methods
        sb.ring();
        cb.ring();
		
        sb.increaseVolume();
        cb.decreaseVolume();
    }
}

/* output:
 * Ringing the School bell: ting
 * Ringing the Chruch Bell: ting
 * Increasing Volume of School Bell
 * Decreasing Volume of Chruch Bell
 * /

___

[Java] multiple inheritance
:::spoiler ans

Java don't support it:
class Test extends Parent1, Parent2

Java do support: 
class TestClass implements PI1, PI2

:::
___
[Java] HashMap vs HashTable

| | HashMap | HashTable |
| -------- | -------- | -------- |
| 同步(執行序安全) | 不同步(不安全) | 同步(安全) |
| Null keys-values | 允許 | 不允許 |
| 效能 | 快 | 慢 |
| 應用場景 | 單執行序 | 多執行序 |

ConcurrentHashMap 為進階版: 高效、安全

___
[Java] pass-by-value vs pass-by-reference?

Java is pass-by-value

___
[Java] Int vs Integer

Integer 比較占記憶體

___
[Java] Constructor?
`
A Java constructor is special method that is called when an object is instantiated.
`

class Employee {
    private int id;
    private String name;   
    private int salary; 

    public Employee() {}
    public Employee(String name, int salary) {
      this.name = name;
      this.salary = salary;
    }
}

Employee employee = new Employee();
//or
Employee employee = new Employee("Sean",40000);

`
___
[Java] JDK和JRE和JVM的區別?

Java Dev Kit;
Java Runtime Environment;
Java Virtual Machine

___
[Java] 異常處理機制? Error、Exception差別?

用物件導向的方式，把異常**封裝到 java.lang.Throwable類** 裡

> Exception: 可預料狀況 (ioException), 可用catch處理
> Error:正常情況下不會發生 (OutOfMemoryError / StackOverflowError)"

___
[Java] a=a+b與a+=b有什麼區別嗎?

> a+=b 有自動型別轉換; a=a+b沒有
byte a = 127;
byte b = 127;
b = a + b; // 報編譯錯誤:cannot convert from int to byte
b += a; 

## Java 8
### [Lambda](https://hackmd.io/5hsgTEd_QbiFwyIvDqTzFA)
___
### Streams API
> 用以在**Collections** 中做 **批量數據操作**(篩選、排序等)


[ref](https://www.runoob.com/java/java8-streams.html)

#### Intro
* 將要處理的元素集合看作一種流， 流在管道中傳輸， 並且可以在管道的節點上進行處理， 比如篩選， 排序，聚合等。
* 元素流在管道中經過中間操作（intermediate operation）的處理，最後由最終操作(terminal operation)得到前面處理的結果。

#### 優點
* Pipelining , 可以增加效率

#### Stream Operation
* **數據源** 流的來源。可以是集合，數組，I/O channel， 產生器generator 等。
* **聚合操作** 類似SQL語句一樣的操作， 比如filter, map, reduce, find, match, sorted等。

#### Streams Vs Collections
* Stream does not store elements
* Stream is functional in nature
* The elements of a stream are only visited once
* Parallelizable

### Type Annotations
> Type Annotations tell analyzers what to look for.

#### Lists of Type Annotations
@NonNull – The compiler can determine cases where a code path might receive a null value, without ever having to debug a NullPointerException.

@ReadOnly – The compiler will flag any attempt to change the object. This is similar to Collections.unmodifiableList, but more general and verified at compile time.

@Regex – Provides compile-time verification that a String intended to be used as a regular expression is a properly formatted regular expression.

@Tainted and @Untainted – Identity types of data that should not be used together, such as remote user input being used in system commands, or sensitive information in log streams.

@m – Units of measure ensures that numbers used for measuring objects are used and compared correctly, or have undergone the proper unit conversion.

#### Examples
@NonNull List<String> A non-null list of Strings.

List<@NonNull String> A list of non-null Strings.

@Regex String validation = "(Java|JDK) [7,8]" Compile time validation that this String is a valid regular expression.