有备而来——Java基础面试题全总结

前言

• 主要是在 javaGuide 以及 CYC2018 的基础上做了修改以及补充
• 阅读本文前建议先阅读《Java基础知识点总结》，形成知识体系后再看面试题会有不一样的感悟。
• ⭐️内容较多，点赞收藏不迷路 ⭐️

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在学习一个新的事物时，要始终思考四个问题：

• 为什么存在（解决了什么问题）

• 基本原理

• 使用场景

• 和其它技术的对比

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面向对象特性介绍、与C++区别

• Java 是纯粹的面向对象语言，所有的对象都继承自 java.lang.Object，C++ 为了兼容 C 即支持面向对象也支持面向过程。
• Java 通过虚拟机从而实现跨平台特性，但是 C++ 依赖于特定的平台。
• Java 没有指针，它的引用可以理解为安全指针，而 C++ 具有和 C 一样的指针。
• Java 支持自动垃圾回收，而 C++ 需要手动回收。
• Java 不支持多重继承，只能通过实现多个接口来达到相同目的，而 C++ 支持多重继承。
• Java 不支持操作符重载，虽然可以对两个 String 对象执行加法运算，但是这是语言内置支持的操作，不属于操作符重载，而 C++ 可以。
• Java 的 goto 是保留字，但是不可用，C++ 可以使用 goto。

面向对象和面向过程的区别

• 面向过程 ：面向过程性能比面向对象高。 因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较消耗资源，所以当性能是最重要的考量因素的时候，比如单片机、嵌入式开发、Linux/Unix 等一般采用面向过程开发。但是，面向过程没有面向对象易维护、易复用、易扩展。
• 面向对象 ：面向对象易维护、易复用、易扩展。 因为面向对象有封装、继承、多态性的特性，所以可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活、更加易于维护。但是，面向对象性能比面向过程低。
• 面向过程也需要分配内存，计算内存偏移量，Java 性能差的主要原因并不是因为它是面向对象语言，而是 Java 是半编译语言，最终的执行代码并不是可以直接被 CPU 执行的二进制机械码。
• 而面向过程语言大多都是直接编译成机械码在电脑上执行，并且其它一些面向过程的脚本语言性能也并不一定比 Java 好。

Java 语言有哪些特点

1. 简单易学；
2. 面向对象（封装，继承，多态）；
3. 平台无关性（ Java 虚拟机实现平台无关性）；
4. 可靠性；
5. 安全性；
6. 支持多线程（ C++ 语言没有内置的多线程机制，因此必须调用操作系统的多线程功能来进行多线程程序设计，而 Java 语言却提供了多线程支持）；
7. 支持网络编程并且很方便（ Java 语言诞生本身就是为简化网络编程设计的，因此 Java 语言不仅支持网络编程而且很方便）；
8. 编译与解释并存；

简要说说 JVM JDK JRE

• Java 虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果，这一点使 Java 实现了平台无关性。
• JDK 是 Java Development Kit，它是功能齐全的 Java SDK。它拥有 JRE 所拥有的一切，还有编译器（javac）和工具（如 javadoc 和 jdb）。它能够创建和编译程序。
• JRE 是 Java 运行时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合，包括 Java 虚拟机（JVM），Java 类库，java 命令和其他的一些基础构件。但是，它不能用于创建新程序。

什么是字节码？字节码的好处

在 Java 中，JVM 可以理解的代码就叫做字节码（即扩展名为 .class 的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。Java 语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以 Java 程序运行时比较高效，而且，由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

Java从源代码到运行

Oracle JDK 和 OpenJDK 的对比

1. OpenJDK 是一个参考模型并且是完全开源的，而 Oracle JDK 是 OpenJDK 的一个实现，并不是完全开源的；
2. Oracle JDK 比 OpenJDK 更稳定。OpenJDK 和 Oracle JDK 的代码几乎相同，但 Oracle JDK 有更多的类和一些错误修复。因此，如果您想开发企业/商业软件，我建议您选择 Oracle JDK，因为它经过了彻底的测试和稳定。某些情况下，有些人提到在使用 OpenJDK 可能会遇到了许多应用程序崩溃的问题，但是，只需切换到 Oracle JDK 就可以解决问题；
3. 在响应性和 JVM 性能方面，Oracle JDK 与 OpenJDK 相比提供了更好的性能；
4. Oracle JDK 不会为即将发布的版本提供长期支持，用户每次都必须通过更新到最新版本获得支持来获取最新版本；
5. Oracle JDK 根据二进制代码许可协议获得许可，而 OpenJDK 根据 GPL v2 许可获得许可。

什么是 Java 程序的主类 应用程序和小程序的主类有何不同?

一个程序中可以有多个类，但只能有一个类是主类。在 Java 应用程序中，这个主类是指包含 main（）方法的类。而在 Java 小程序中，这个主类是一个继承自系统类 JApplet 或 Applet 的子类。应用程序的主类不一定要求是 public 类，但小程序的主类要求必须是 public 类。主类是 Java 程序执行的入口点。

简单说应用程序是从主线程启动(也就是 main() 方法)。applet 小程序没有 main() 方法，主要是嵌在浏览器页面上运行(调用init()或者run()来启动)，嵌入浏览器这点跟 flash 的小游戏类似。

字符型常量和字符串常量的区别?

1. 形式上: 字符常量是单引号引起的一个字符; 字符串常量是双引号引起的若干个字符
2. 含义上: 字符常量相当于一个整型值( ASCII 值),可以参加表达式运算; 字符串常量代表一个地址值(该字符串在内存中存放位置)
3. 占内存大小 字符常量只占 2 个字节; 字符串常量占若干个字节 (注意： char 在 Java 中占两个字节)

重载和重写的区别

• 重载：存在于同一个类中，指一个方法与已经存在的方法名称上相同，但是参数类型、个数、顺序至少有一个不同。返回值不同，其它都相同不算是重载。

• 重写：存在于继承体系中，指子类实现了一个与父类在方法声明上完全相同的一个方法。

  为了满足里式替换原则，重写有以下三个限制：

  • 子类方法的访问权限必须大于等于父类方法；
  • 子类方法的返回类型必须是父类方法返回类型或为其子类型。
  • 子类方法抛出的异常类型必须是父类抛出异常类型或为其子类型。

  使用 @Override 注解，可以让编译器帮忙检查是否满足上面的三个限制条件。

  在调用一个方法时，先从本类中查找看是否有对应的方法，如果没有再到父类中查看，看是否从父类继承来。否则就要对参数进行转型，转成父类之后看是否有对应的方法。总的来说，方法调用的优先级为：

  • this.func(this)
  • super.func(this)
  • this.func(super)
  • super.func(super)

面向对象三大特征

1. 封装

   封装是指把一个对象的状态信息（也就是属性）隐藏在对象内部，不允许外部对象直接访问对象的内部信息。但是可以提供一些可以被外界访问的方法来操作属性。比如 get() /set()。

2. 继承

   • 作用：继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以用父类的功能，但不能选择性地继承父类。

   • 使用场景：通过使用继承，可以快速地创建新的类，可以提高代码的重用，程序的可维护性，节省大量创建新类的时间 ，提高我们的开发效率。

3. 多态：表示一个对象具有多种的状态。具体表现为父类的引用指向子类的实例。

   • 对象类型和引用类型之间具有继承（类）/实现（接口）的关系；
   • 对象类型不可变，引用类型可变；
   • 方法具有多态性，属性不具有多态性；
   • 引用类型变量发出的方法调用的到底是哪个类中的方法，必须在程序运行期间才能确定；
   • 多态不能调用“只在子类存在但在父类不存在”的方法；
   • 如果子类重写了父类的方法，真正执行的是子类覆盖的方法，如果子类没有覆盖父类的方法，执行的是父类的方法。

String, StringBuffer and StringBuilder

1. 可变性

• String 不可变，使用 private final byte[] value
• StringBuffer 和 StringBuilder 可变，使用 char[] value

2. 线程安全

• String 不可变，因此是线程安全的
• StringBuilder 不是线程安全的
• StringBuffer 是线程安全的，内部使用 synchronized 进行同步

• String 每次改变时都是创建新的对象，然后将指针指向新的对象。StringBuffer 是对自身进行操作。

3. 使用场景

• 如果需要一个不可变的稳定字符串 String
• 如果需要可变，且需要在单线程下运行 StringBuilder
• 如果在多线程下，且需要可变 StringBuffer

4. String 不可变

• 使用场景：
  • 做 hash 的键值
  • String Pool 的需要
  • 网络参数
  • 线程安全

5. String Pool

• 基本原理：在 Java 堆中的一个特殊块，保存着所有字符串字面量，以及使用 intern() 方法放入的对象。

6. new String(“abc”)

• “abc” 属于字符串字面量，因此编译时期会在 String Pool 中创建一个字符串对象，指向这个 “abc” 字符串字面量；
• 而使用 new 的方式会在堆中创建一个字符串对象。

7. String 构造函数

可以看到，在将一个字符串对象作为另一个字符串对象的构造函数参数时，并不会完全复制 value 数组内容，而是都会指向同一个 value 数组。

public String(String original) {
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}

自动拆箱装箱

基本类型都有对应的包装类型，基本类型与其对应的包装类型之间的赋值使用自动装箱与拆箱完成。

Integer x = 2;     // 装箱 调用了 Integer.valueOf(2)
int y = x;         // 拆箱 调用了 X.intValue()

当 "=="运算符的两个操作数都是 包装器类型的引用，则是比较指向的是否是同一个对象，而如果其中有一个操作数是表达式（即包含算术运算）则比较的是数值（即会触发自动拆箱的过程）。

在一个静态方法里调用一个非静态成员为什么是非法的？

new 创建对象时，静态方法首先被加载到方法区，然后再在堆中创建对象。

在一个类的静态成员中去访问非静态成员之所以会出错是因为在类的非静态成员不存在的时候静态成员就已经存在了，访问一个内存中不存在的东西当然会出错。

如果静态方法能调用动态方法的话，那如果别人通过类名调用静态方法时实例对象可能并不存在，但是方法内又调用了对象的方法，由于对象不存在，所以动态方法也不存在，程序肯定报错，所以java直接在编译阶段检查这种错误，避免运行时异常。

在 Java 中定义⼀个不做事且没有参数的构造方法的作用

Java 程序在执行子类的构造方法之前，如果没有用 super()来调用父类特定的构造方法，则会调用父类中“没有参数的构造方法”。因此，如果父类中只定义了有参数的构造方法，而在子类的构造方法中又没有用 super()来调用父类中特定的构造方法，则编译时将发生错误，因为 Java 程序在父类中找不到没有参数的构造方法可供执行。解决办法是在父类里加上一个不做事且没有参数的构造方法。

接口和抽象类的区别是什么？

1. 抽象类

抽象类和抽象方法都使用 abstract 关键字进行声明。如果一个类中包含抽象方法，那么这个类必须声明为抽象类。

抽象类更适合是一个约定关系，表示实现此抽象的类都具有共同的特性。

抽象类和普通类最大的区别是，抽象类不能被实例化，只能被继承。

2. 接口

接口是抽象类的延伸，在 Java 8 之前，它可以看成是一个完全抽象的类，也就是说它不能有任何的方法实现。

接口类更像一个规范，表示实现此类的都要有这些行为与特征。

从 Java 8 开始，接口也可以拥有默认的方法实现，这是因为不支持默认方法的接口的维护成本太高了。在 Java 8 之前，如果一个接口想要添加新的方法，那么要修改所有实现了该接口的类，让它们都实现新增的方法。

接口的成员（字段 + 方法）默认都是 public 的，并且不允许定义为 private 或者 protected。

接口的字段默认都是 static 和 final 的。

3. 比较

• 从设计层面上看，抽象类提供了一种 IS-A 关系，需要满足里式替换原则，即子类对象必须能够替换掉所有父类对象。而接口更像是一种 LIKE-A 关系，它只是提供一种方法实现契约，并不要求接口和实现接口的类具有 IS-A 关系。
• 从使用上来看，一个类可以实现多个接口，但是不能继承多个抽象类。
• 接口的字段只能是 static 和 final 类型的，而抽象类的字段没有这种限制。
• 接口的成员只能是 public 的，而抽象类的成员可以有多种访问权限。

4. 使用选择

使用接口：

• 需要让不相关的类都实现一个方法，例如不相关的类都可以实现 Compareable 接口中的 compareTo() 方法；
• 需要使用多重继承。

使用抽象类：

• 需要在几个相关的类中共享代码。
• 需要能控制继承来的成员的访问权限，而不是都为 public。
• 需要继承非静态和非常量字段。

在很多情况下，接口优先于抽象类。因为接口没有抽象类严格的类层次结构要求，可以灵活地为一个类添加行为。并且从 Java 8 开始，接口也可以有默认的方法实现，使得修改接口的成本也变的很低。

成员变量与局部变量的区别有哪些？

1. 语法形式上看:成员变量是属于类的，而局部变量是在方法中定义的变量或是方法的参数；成员变量可以被 public,private,static 等修饰符所修饰，而局部变量不能被访问控制修饰符及 static 所修饰；但是，成员变量和局部变量都能被 final 所修饰。
2. 从变量在内存中的存储方式来看:如果成员变量是使用static修饰的，那么这个成员变量是属于类的，如果没有使用static修饰，这个成员变量是属于实例的。而对象存在于堆内存，局部变量则存在于栈内存。
3. 从变量在内存中的生存时间上看:成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在，而局部变量随着方法的调用而自动消失。
4. 成员变量如果没有被赋初值:则会自动以类型的默认值而赋值（一种情况例外:被 final 修饰的成员变量也必须显式地赋值），而局部变量则不会自动赋值。

一个类的构造方法的作用是什么? 若一个类没有声明构造方法，该程序能正确执行吗? 为什么?

主要作用是完成对类对象的初始化工作。可以执行。因为一个类即使没有声明构造方法也会有默认的不带参数的构造方法。如果我们自己添加了类的构造方法（无论是否有参），Java 就不会再添加默认的无参数的构造方法了。

构造方法有哪些特性？

1. 名字与类名相同。
2. 没有返回值，但不能用 void 声明构造函数。
3. 生成类的对象时自动执行，无需调用。

静态方法和实例方法有何不同

1. 在外部调用静态方法时，可以使用"类名.方法名"的方式，也可以使用"对象名.方法名"的方式。而实例方法只有后面这种方式。也就是说，调用静态方法可以无需创建对象。
2. 静态方法在访问本类的成员时，只允许访问静态成员（即静态成员变量和静态方法），而不允许访问实例成员变量和实例方法；实例方法则无此限制。

对象的相等与指向他们的引用相等,两者有什么不同?

对象的相等，比的是内存中存放的内容是否相等。而引用相等，比较的是他们指向的内存地址是否相等。

== 与 equals

== : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即，判断两个对象是不是同一个对象(基本数据类型比较的是值，引用数据类型比较的是内存地址)。

equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况：

• 情况 1：类没有覆盖 equals() 方法。则通过 equals() 比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象。
• 情况 2：类覆盖了 equals() 方法。一般，我们都覆盖 equals() 方法来比较两个对象的内容是否相等；若它们的内容相等，则返回 true (即，认为这两个对象相等)。

为什么重写 equals 时必须重写 hashCode 方法

• 什么是 hashcode()

  hashCode() 的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个 int 整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode() 定义在 JDK 的 Object.java 中，这就意味着 Java 中的任何类都包含有 hashCode() 函数。

  散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码！（可以快速找到所需要的对象）。

• hashcode（）有什么用

  • HashSet如何工作

    当你把对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashcode 值来判断对象加入的位置，同时也会与该位置其他已经加入的对象的 hashcode 值作比较，如果没有相符的 hashcode，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashcode 值的对象，这时会调用 equals()方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会重新散列到其他位置。这样我们就大大减少了 equals 的次数，相应就大大提高了执行速度。

  • hashcode()作用

    获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个 int 整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode()在散列表中才有用，在其它情况下没用。在散列表中 hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置。

  • hashCode（）与 equals（）的相关规定

    1. 如果两个对象相等，则 hashcode 一定也是相同的
    2. 两个对象相等,对两个对象分别调用 equals 方法都返回 true
    3. 两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的
    4. 因此，equals 方法被覆盖过，则 hashCode 方法也必须被覆盖
    5. hashCode() 的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写 hashCode()，则该 class 的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）

简述线程、程序、进程的基本概念。以及他们之间关系是什么?

线程与进程相似，但线程是一个比进程更小的执行单位。一个进程在其执行的过程中可以产生多个线程。与进程不同的是同类的多个线程共享同一块内存空间和一组系统资源，所以系统在产生一个线程，或是在各个线程之间作切换工作时，负担要比进程小得多，也正因为如此，线程也被称为轻量级进程。

程序是含有指令和数据的文件，被存储在磁盘或其他的数据存储设备中，也就是说程序是静态的代码。

进程是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位，因此进程是动态的。系统运行一个程序即是一个进程从创建，运行到消亡的过程。简单来说，一个进程就是一个执行中的程序，它在计算机中一个指令接着一个指令地执行着，同时，每个进程还占有某些系统资源如 CPU 时间，内存空间，文件，输入输出设备的使用权等等。换句话说，当程序在执行时，将会被操作系统载入内存中。 线程是进程划分成的更小的运行单位。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的，而各线程则不一定，因为同一进程中的线程极有可能会相互影响。从另一角度来说，进程属于操作系统的范畴，主要是同一段时间内，可以同时执行一个以上的程序，而线程则是在同一程序内几乎同时执行一个以上的程序段。

线程有哪些基本状态?

Java 线程在运行的生命周期中的指定时刻只可能处于下面 6 种不同状态的其中一个状态

线程在生命周期中并不是固定处于某一个状态而是随着代码的执行在不同状态之间切换。Java 线程状态变迁如下图所示

由上图可以看出：

线程创建之后它将处于 NEW（新建） 状态，调用 start() 方法后开始运行，线程这时候处于 READY（可运行） 状态。可运行状态的线程获得了 cpu 时间片（timeslice）后就处于 RUNNING（运行） 状态。

当线程执行 wait()方法之后，线程进入 WAITING（等待） 状态。进入等待状态的线程需要依靠其他线程的通知才能够返回到运行状态，而 TIME_WAITING(超时等待) 状态相当于在等待状态的基础上增加了超时限制，比如通过 sleep（long millis）方法或 wait（long millis）方法可以将 Java 线程置于 TIMED WAITING 状态。当超时时间到达后 Java 线程将会返回到 RUNNABLE 状态。当线程调用同步方法时，在没有获取到锁的情况下，线程将会进入到 BLOCKED（阻塞） 状态。线程在执行 Runnable 的run()方法之后将会进入到 TERMINATED（终止） 状态。

异常处理体系

Throwable 可以用来表示任何可以作为异常抛出的类，分为两种： Error 和 Exception。其中 Error 用来表示 JVM 无法处理的错误，Exception 分为两种：

• 受检异常 ：需要用 try…catch… 语句捕获并进行处理，并且可以从异常中恢复；
• 非受检异常 ：是程序运行时错误，例如除 0 会引发 Arithmetic Exception，此时程序崩溃并且无法恢复。

异常处理

• try 块： 用于捕获异常。其后可接零个或多个 catch 块，如果没有 catch 块，则必须跟一个 finally 块。
• catch 块： 用于处理 try 捕获到的异常。
• finally 块： 无论是否捕获或处理异常，finally 块里的语句都会被执行。当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时，finally 语句块将在方法返回之前被执行。

在以下 4 种特殊情况下，finally 块不会被执行：

1. 在 finally 语句块第一行发生了异常。 因为在其他行，finally 块还是会得到执行
2. 在前面的代码中用了 System.exit(int) 已退出程序。 exit 是带参函数 ；若该语句在异常语句之后，finally 会执行
3. 程序所在的线程死亡。
4. 关闭 CPU。

当 try 语句和 finally 语句中都有 return 语句时，在方法返回之前，finally 语句的内容将被执行，并且 finally 语句的返回值将会覆盖原始的返回值。如下：

public class Test {
    public static int f(int value) {
        try {
            return value * value;
        } finally {
            if (value == 2) {
                return 0;
            }
        }
    }
}

如果调用 f(2)，返回值将是 0，因为 finally 语句的返回值覆盖了 try 语句块的返回值。

获取用键盘输入常用的两种方法

方法 1：通过 Scanner

Scanner input = new Scanner(System.in);
String s  = input.nextLine();
input.close();

方法 2：通过 BufferedReader

BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String s = input.readLine();

说说泛型

• 什么是泛型：

  泛型的英文是 generics，generic 的意思是通用,而翻译成中文，泛应该意为广泛，型是类型。所以泛型就是能广泛适用的类型。

  但泛型还有一种较为准确的说法就是为了参数化类型，或者说可以将类型当作参数传递给一个类或者是方法。

• 泛型的原理：

  Java编译器生成的字节码是不包涵泛型信息的，泛型类型信息将在编译处理是被擦除，这个过程即类型擦除。泛型擦除可以简单的理解为将泛型java代码转换为普通java代码，只不过编译器更直接点，将泛型java代码直接转换成普通java字节码。
  类型擦除的主要过程如下：
  1）将所有的泛型参数用其最左边界（最顶级的父类型）类型替换。
  2）移除所有的类型参数。

• 泛型的作用

  1. 与普通的 Object 代替一切类型这样简单粗暴而言，泛型使得数据的类别可以像参数一样由外部传递进来。它提供了一种扩展能力。它更符合面向抽象开发的软件编程宗旨。
  2. 当具体的类型确定后，泛型又提供了一种类型检测的机制，只有相匹配的数据才能正常的赋值，否则编译器就不通过。所以说，它是一种类型安全检测机制，一定程度上提高了软件的安全性防止出现低级的失误。
  3. 泛型提高了程序代码的可读性，不必要等到运行的时候才去强制转换，在定义或者实例化阶段，因为 Cache这个类型显化的效果，程序员能够一目了然猜测出代码要操作的数据类型。

如何在一个类型的集合中添加多种类型的数据

• 使用反射

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

• 在编译成 .class 文件时， list 的类型会被擦除掉

Class<?> clz = list.getClass();

• 使用反射绑定，获取 list 的 class 对象

Method method = clz.getMethod("add", Object.class);

• 获得特定方法，Object.class 可换成想要的类型，如 String 等。

method.invoke(list, "haha");

method.invoke(list, 'd');

method.invoke(list, true);

method.invoke(list, 1000000L);

• 使用 invoke() 赋值

内存泄漏，内存溢出

内存泄漏：分配出去的内存不再使用，但是无法回收。

内存溢出：程序在申请内存时，没有足够的内存空间供其使用。

static关键字和final关键字使用情况，一个类不能被继承，除了final关键字之外，还有什么方法（从构造函数考虑）？

使用 private 权限的构造函数，在单例模式中通常这样使用

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
        // .......//
    }

    public Singleton getInstance() {

        if (instance == null)
            instance = new Singleton();
        return instance;
    }

}

Singleton instance = Singleton.getInstance();

• 单例模式的作用：

  很多时候，我们只需要一个对象就可以了，不希望用户来构造对象，比如线程池，驱动，显示器等。如果把构造函数私有，那么很多程序都可以得到其实例，将会带来混乱。

  考虑如下情形，我们有一个工具类Utils，里面含有很多静态函数或者静态变量，由于静态的原因，我们完全可以通过类名来访问，这样，我们就没有必要实例化它们，所以我们可以将其构造函数设置为私有，这样就防止用户滥用。
  在Java的工具类中，有很多就是利用这种方法。

说说反射

每个类都有一个 Class 对象，包含了与类有关的信息。当编译一个新类时，会产生一个同名的 .class 文件，该文件内容保存着 Class 对象。

类加载相当于 Class 对象的加载，类在第一次使用时才动态加载到 JVM 中。也可以使用 Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver") 这种方式来控制类的加载，该方法会返回一个 Class 对象。

反射可以提供运行时的类信息，并且这个类可以在运行时才加载进来，甚至在编译时期该类的 .class 不存在也可以加载进来。

Class 和 java.lang.reflect 一起对反射提供了支持，java.lang.reflect 类库主要包含了以下三个类：

• Field ：可以使用 get() 和 set() 方法读取和修改 Field 对象关联的字段；
• Method ：可以使用 invoke() 方法调用与 Method 对象关联的方法；
• Constructor ：可以用 Constructor 的 newInstance() 创建新的对象。

反射的优点：

• 可扩展性 ：应用程序可以利用全限定名创建可扩展对象的实例，来使用来自外部的用户自定义类。
• 类浏览器和可视化开发环境 ：一个类浏览器需要可以枚举类的成员。可视化开发环境（如 IDE）可以从利用反射中可用的类型信息中受益，以帮助程序员编写正确的代码。
• 调试器和测试工具 ： 调试器需要能够检查一个类里的私有成员。测试工具可以利用反射来自动地调用类里定义的可被发现的 API 定义，以确保一组测试中有较高的代码覆盖率。

反射的缺点：

尽管反射非常强大，但也不能滥用。如果一个功能可以不用反射完成，那么最好就不用。在我们使用反射技术时，下面几条内容应该牢记于心。

• 性能开销 ：反射涉及了动态类型的解析，所以 JVM 无法对这些代码进行优化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。我们应该避免在经常被执行的代码或对性能要求很高的程序中使用反射。
• 安全限制 ：使用反射技术要求程序必须在一个没有安全限制的环境中运行。如果一个程序必须在有安全限制的环境中运行，如 Applet，那么这就是个问题了。
• 内部暴露 ：由于反射允许代码执行一些在正常情况下不被允许的操作（比如访问私有的属性和方法），所以使用反射可能会导致意料之外的副作用，这可能导致代码功能失调并破坏可移植性。反射代码破坏了抽象性，因此当平台发生改变的时候，代码的行为就有可能也随着变化。

应用场景

在我们平时的项目开发过程中，基本上很少会直接使用到反射机制，但这不能说明反射机制没有用，实际上有很多设计、开发都与反射机制有关，例如模块化的开发，通过反射去调用对应的字节码；动态代理设计模式也采用了反射机制，还有我们日常使用的 Spring／Hibernate 等框架也大量使用到了反射机制。

举例：

1. 我们在使用 JDBC 连接数据库时使用 Class.forName()通过反射加载数据库的驱动程序；
2. Spring 框架的 IOC（动态加载管理 Bean）创建对象以及 AOP（动态代理）功能都和反射有联系；
3. 动态配置实例的属性；

关于序列化和反序列化

含义、意义、使用场景

序列化：将对象写入到IO流中
反序列化：从IO流中恢复对象
意义：序列化机制允许将实现序列化的Java对象转换位字节序列，这些字节序列可以保存在磁盘上，或通过网络传输，以达到以后恢复成原来的对象。序列化机制使得对象可以脱离程序的运行而独立存在。
使用场景：所有可在网络上传输的对象都必须是可序列化的，比如RMI（remote method invoke,即远程方法调用），传入的参数或返回的对象都是可序列化的，否则会出错；所有需要保存到磁盘的java对象都必须是可序列化的。通常建议：程序创建的每个JavaBean类都实现Serializeable接口。

序列化有两个接口：

• Serializable
• Externalizable

Serializable

• 序列化

1. 创建一个ObjectOutputStream输出流；

2. 调用ObjectOutputStream对象的writeObject输出可序列化对象。

• 反序列化

1. 创建一个ObjectInputStream输入流；
2. 调用ObjectInputStream对象的readObject()得到序列化的对象。

反序列化并不会调用构造方法。反序列的对象是由JVM自己生成的对象，不通过构造方法生成。

序列化算法

1. 所有保存到磁盘的对象都有一个序列化编码号

2. 当程序试图序列化一个对象时，会先检查此对象是否已经序列化过，只有此对象从未（在此虚拟机）被序列化过，才会将此对象序列化为字节序列输出。

3. 如果此对象已经序列化过，则直接输出编号即可。

serialVersionUID

private static final long serialVersionUID 的序列化版本号，只有版本号相同，即使更改了序列化属性，对象也可以正确被反序列化回来。

随着项目的升级，class文件也会升级，序列化可以保证升级前后的兼容性。

什么情况下需要修改serialVersionUID呢？分三种情况。

如果只是修改了方法，反序列化不容影响，则无需修改版本号；
如果只是修改了静态变量，瞬态变量（transient修饰的变量），反序列化不受影响，无需修改版本号；
如果修改了非瞬态变量，则可能导致反序列化失败。如果新类中实例变量的类型与序列化时类的类型不一致，则会反序列化失败，这时候需要更改serialVersionUID。如果只是新增了实例变量，则反序列化回来新增的是默认值；如果减少了实例变量，反序列化时会忽略掉减少的实例变量。

总结

所有需要网络传输的对象都需要实现序列化接口，通过建议所有的javaBean都实现Serializable接口。

对象的类名、实例变量（包括基本类型，数组，对其他对象的引用）都会被序列化；方法、类变量、transient实例变量都不会被序列化。

如果想让某个变量不被序列化，使用transient修饰。使用transient修饰的属性，java序列化时，会忽略掉此字段，所以反序列化出的对象，被transient修饰的属性是默认值。对于引用类型，值是null；基本类型，值是0；boolean类型，值是false。

序列化对象的引用类型成员变量，也必须是可序列化的，否则，会报错。

• 以下 Teacher 实现了序列化接口，但 Person 没有，所以在进行反序列化时会报错

Teacher teacher = new Teacher("雷利", person);

反序列化时必须有序列化对象的class文件。

当通过文件、网络来读取序列化后的对象时，必须按照实际写入的顺序读取。

单例类序列化，需要重写readResolve()方法；否则会破坏单例原则。

同一对象序列化多次，只有第一次序列化为二进制流，以后都只是保存序列化编号，不会重复序列化。

建议所有可序列化的类加上serialVersionUID 版本号，方便项目升级。如果版本号不一致，会导致反序列化失败。

toString()

返回的是一个地址，所以需要使用时必须重写。

clone()

一个类必须实现 Cloneable 接口，然后重写 clone() 方法，否则会报错。

浅拷贝

拷贝对象和原始对象的引用类型引用同一个对象。

深拷贝

拷贝对象和原始对象的引用类型引用不同对象。

拷贝最优方案

使用拷贝构造函数或者拷贝工厂来拷贝一个对象。

Java中的泛型是什么 ? 使用泛型的好处是什么?

拥有Java1.4或更早版本的开发背景的人都知道，在集合中存储对象并在使用前进行类型转换是多么的不方便。泛型防止了那种情况的发生。它提供了编译期的类型安全，确保你只能把正确类型的对象放入集合中，避免了在运行时出现ClassCastException。

Java的泛型是如何工作的 ? 什么是类型擦除 ?

泛型是通过类型擦除来实现的，编译器在编译时擦除了所有类型相关的信息，所以在运行时不存在任何类型相关的信息。例如List在运行时仅用一个List来表示。这样做的目的，是确保能和Java 5之前的版本开发二进制类库进行兼容。你无法在运行时访问到类型参数，因为编译器已经把泛型类型转换成了原始类型。

什么是泛型中的限定通配符和非限定通配符 ?

限定通配符对类型进行了限制。有两种限定通配符，一种是它通过确保类型必须是T的子类来设定类型的上界，另一种是它通过确保类型必须是T的父类来设定类型的下界。泛型类型必须用限定内的类型来进行初始化，否则会导致编译错误。另一方面表示了非限定通配符，因为可以用任意类型来替代。

List和List 之间有什么区别 ?

这两个List的声明都是限定通配符的例子，List可以接受任何继承自T的类型的List，而List可以接受任何T的父类构成的List。例如List可以接受List或List。

何编写一个泛型方法，让它能接受泛型参数并返回泛型类型?

使用T, E or K,V等被广泛认可的类型占位符。最简单的情况下，一个泛型方法可能会像这样:

​ public V put(K key, V value) {

​ return cache.put(key, value);

​ }

编写一段泛型程序来实现LRU缓存?

• 设定最大缓存空间 MAX_ENTRIES 为 3；
• 使用 LinkedHashMap 的构造函数将 accessOrder 设置为 true，开启 LRU 顺序；
• 覆盖 removeEldestEntry() 方法实现，在节点多于 MAX_ENTRIES 就会将最近最久未使用的数据移除。

class LRUCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {
    private static final int MAX_ENTRIES = 3;

    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        return size() > MAX_ENTRIES;
    }

    LRUCache() {
        super(MAX_ENTRIES, 0.75f, true);
    }
}Copy to clipboardErrorCopied
public static void main(String[] args) {
    LRUCache<Integer, String> cache = new LRUCache<>();
    cache.put(1, "a");
    cache.put(2, "b");
    cache.put(3, "c");
    cache.get(1);
    cache.put(4, "d");
    System.out.println(cache.keySet());
}

[3, 1, 4]

你可以把List传递给一个接受List参数的方法吗

不可以。List可以存储任何类型的对象包括String, Integer等等，而List却只能用来存储Strings。

创建泛型数组

E[] array= (E[]) new Object[length];

如何阻止Java中的类型未检查的警告?

List<String> rawList = new ArrayList();//warning

Set<Lark> exaltation = new HashSet<>();//correct

2020.5.21

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ErrorCopied
public static void main(String[] args) {
LRUCache cache = new LRUCache<>();
cache.put(1, “a”);
cache.put(2, “b”);
cache.put(3, “c”);
cache.get(1);
cache.put(4, “d”);
System.out.println(cache.keySet());
}

```html
[3, 1, 4]

你可以把List传递给一个接受List参数的方法吗

不可以。List可以存储任何类型的对象包括String, Integer等等，而List却只能用来存储Strings。

创建泛型数组

E[] array= (E[]) new Object[length];

如何阻止Java中的类型未检查的警告?

List<String> rawList = new ArrayList();//warning

Set<Lark> exaltation = new HashSet<>();//correct

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