Java基础知识面试题汇总

Java概述部分

什么是Java

Java是一门面向对象编程语言，不仅吸收了C++语言的各种优点，还摒弃了C++里难以理解的多继承、指针等概念，因此Java语言具有功能强大和简单易用两个特征。Java语言作为静态面向对象编程语言的代表，极好地实现了面向对象理论，允许程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程 。

jdk1.5之后的三大版本

• Java SE（J2SE，Java 2 Platform Standard Edition，标准版）
  Java SE 以前称为 J2SE。它允许开发和部署在桌面、服务器、嵌入式环境和实时环境中使用的 Java 应用程序。Java SE 包含了支持 Java Web 服务开发的类，并为Java EE和Java ME提供基础。
• Java EE（J2EE，Java 2 Platform Enterprise Edition，企业版）
  Java EE 以前称为 J2EE。企业版本帮助开发和部署可移植、健壮、可伸缩且安全的服务器端Java 应用程序。Java EE 是在 Java SE 的基础上构建的，它提供 Web 服务、组件模型、管理和通信 API，可以用来实现企业级的面向服务体系结构（service-oriented architecture，SOA）和 Web2.0应用程序。2018年2月，Eclipse 宣布正式将 JavaEE 更名为 JakartaEE
• Java ME（J2ME，Java 2 Platform Micro Edition，微型版）
  Java ME 以前称为 J2ME。Java ME 为在移动设备和嵌入式设备（比如手机、PDA、电视机顶盒和打印机）上运行的应用程序提供一个健壮且灵活的环境。Java ME 包括灵活的用户界面、健壮的安全模型、许多内置的网络协议以及对可以动态下载的连网和离线应用程序的丰富支持。基于 Java ME 规范的应用程序只需编写一次，就可以用于许多设备，而且可以利用每个设备的本机功能。

JVM、JRE和JDK的关系

JVM

Java Virtual Machine : 是Java虚拟机，Java程序需要运行在虚拟机上，不同的平台有自己的虚拟机，因此Java语言可以实现跨平台。

JRE

Java Runtime Environment : 包括Java虚拟机和Java程序所需的核心类库等。核心类库主要是java.lang包：包含了运行Java程序必不可少的系统类，如基本数据类型、基本数学函数、字符串处理、线程、异常处理类等，系统缺省加载这个包

如果想要运行一个开发好的Java程序，计算机中只需要安装JRE即可。

JDK

Java Development Kit : 是提供给Java开发人员使用的，其中包含了Java的开发工具，也包括了JRE。所以安装了JDK，就无需再单独安装JRE了。其中的开发工具：编译工具(javac.exe)，打包工具(jar.exe)等

JVM&JRE&JDK关系图 :

什么是跨平台性？原理是什么

所谓跨平台性，是指java语言编写的程序，一次编译后，可以在多个系统平台上运行。

实现原理：Java程序是通过java虚拟机在系统平台上运行的，只要该系统可以安装相应的java虚拟机，该系统就可以运行java程序。

Java语言有哪些特点

简单易学（Java语言的语法与C语言和C++语言很接近）

面向对象（封装，继承，多态）

平台无关性（Java虚拟机实现平台无关性）

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）

支持多线程（多线程机制使应用程序在同一时间并行执行多项任）

健壮性（Java语言的强类型机制、异常处理、垃圾的自动收集等）

安全性

什么是字节码？采用字节码的最大好处是什么?

字节码：Java源代码经过虚拟机编译器编译后产生的文件（即扩展为.class的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。

采用字节码的好处：

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，由于字节码并不专对一种特定的机器，因此，Java程序无须重新编译便可在多种不同的计算机上运行。

先看下java中的编译器和解释器：

Java中引入了虚拟机的概念，即在机器和编译程序之间加入了一层抽象的虚拟机器。这台虚拟的机器在任何平台上都提供给编译程序一个的共同的接口。编译程序只需要面向虚拟机，生成虚拟机能够理解的代码，然后由解释器来将虚拟机代码转换为特定系统的机器码执行。**在Java中，这种供虚拟机理解的代码叫做字节码（即扩展为.class的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。**每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机是相同的。Java源程序经过编译器编译后变成字节码，字节码由虚拟机解释执行，虚拟机将每一条要执行的字节码送给解释器，解释器将其翻译成特定机器上的机器码，然后在特定的机器上运行，这就是上面提到的Java的特点的编译与解释并存的解释。

Java源代码---->编译器---->jvm可执行的Java字节码(即虚拟指令)---->jvm---->jvm中解释器----->机器可执行的二进制机器码---->程序运行。

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。

Java和C++的区别

我知道很多人没学过C++，但是面试官就是没事喜欢拿咱们Java和C++比呀！没办法！！！就算没学过C++，也要记下来！

• 都是面向对象的语言，都支持封装、继承和多态
• Java不提供指针来直接访问内存，程序内存更加安全
• Java的类是单继承的，C++支持多重继承；虽然Java的类不可以多继承，但是接口可以多继承。
• Java有自动内存管理机制，不需要程序员手动释放无用内存

Oracle JDK 和 OpenJDK 的对比

• Oracle JDK版本将每三年发布一次，而OpenJDK版本每三个月发布一次；

• 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；

• 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；

• 在响应性和JVM性能方面，Oracle JDK与OpenJDK相比提供了更好的性能；

• 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；

• 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。

Java基础语法部分

Java有哪些数据类型

定义：Java语言是强类型语言，对于每一种数据都定义了明确的具体的数据类型，在内存中分配了不同大小的内存空间。

基本数据类型

整数类型(byte,short,int,long)
浮点类型(float,double)
字符型(char)
布尔型(boolean)

引用数据类型

类(class)
接口(interface)
数组([])

Java基本数据类型图 :

switch 是否能作用在 byte 上，是否能作用在 long 上，是否能作用在 String 上

在 Java 5 以前，switch(expr)中，expr 只能是 byte、short、char、int

从 Java5 开始，Java 中引入了枚举类型，expr 也可以是 enum 类型

从 Java 7 开始，expr 还可以是字符串（String），但是长整型（long）在目前所有的版本中都是不可以的

用最有效率的方法计算 2 乘以 8

2 << 3（左移 3 位相当于乘以 2 的 3 次方，右移 3 位相当于除以 2 的 3 次方）。

Math.round(11.5) 等于多少？Math.round(-11.5)等于多少

Math.round(11.5)的返回值是 12，Math.round(-11.5)的返回值是-11。四舍五入的原理是在参数上加 0.5 然后进行下取整。

float f=3.4;是否正确

不正确。3.4 是双精度数，将双精度型（double）赋值给浮点型（float）属于下转型（down-casting，也称为窄化）会造成精度损失，因此需要强制类型转换 :

float f =(float)3.4;
float f =3.4F;

short s1 = 1; s1 = s1 + 1;有错吗?short s1 = 1; s1 += 1;有错吗

对于 short s1 = 1; s1 = s1 + 1;由于 1 是 int 类型，因此 s1+1 运算结果也是 int型，需要强制转换类型才能赋值给 short 型。

而 short s1 = 1; s1 += 1;可以正确编译，因为 s1+= 1;相当于 s1 = (short(s1 + 1);其中有隐含的强制类型转换。

Java语言采用何种编码方案？有何特点？

Java语言采用Unicode编码标准，Unicode（标准码），它为每个字符制订了一个唯一的数值，因此在任何的语言，平台，程序都可以放心的使用。

访问修饰符 public,private,protected,以及不写（默认）时的区别

定义：Java中，可以使用访问修饰符来保护对类、变量、方法和构造方法的访问。Java 支持 4 种不同的访问权限。

• private : 在同一类内可见。使用对象：变量、方法。 注意：不能修饰类（外部类）
• default (即缺省，什么也不写，不使用任何关键字）: 在同一包内可见，不使用任何修饰符。使用对象：类、接口、变量、方法。
• protected : 对同一包内的类和所有子类可见。使用对象：变量、方法。 注意：不能修饰类（外部类）。
• public : 对所有类可见。使用对象：类、接口、变量、方法

**访问修饰符图 : **

&和&&的区别

&运算符有两种用法：(1) 按位与 (2) 逻辑与

&&运算符是短路与运算。逻辑与跟短路与的差别是非常巨大的，虽然二者都要求运算符左右两端的布尔值都是true 整个表达式的值才是 true。&&之所以称为短路运算，是因为如果&&左边的表达式的值是 false，右边的表达式会被直接短路掉，不会进行运算。

注意：逻辑或运算符（|）和短路或运算符（||）的差别也是如此

Java 有没有 goto

goto 是 Java 中的保留字，在目前版本的 Java 中没有使用。

final 有什么用？

用于修饰类、属性和方法；

• 被final修饰的类不可以被继承
• 被final修饰的方法不可以被重写
• 被final修饰的变量不可以被改变，被final修饰不可变的是变量的引用，而不是引用指向的内容，引用指向的内容是可以改变的

final finally finalize区别

• final可以修饰类、变量、方法，修饰类表示该类不能被继承、修饰方法表示该方法不能被重写、修饰变量表
  示该变量是一个常量不能被重新赋值。
• finally一般作用在try-catch代码块中，在处理异常的时候，通常我们将一定要执行的代码方法finally代码块
  中，表示不管是否出现异常，该代码块都会执行，一般用来存放一些关闭资源的代码。
• finalize是一个方法，属于Object类的一个方法，而Object类是所有类的父类，该方法一般由垃圾回收器来调
  用，当我们调用System.gc() 方法的时候，由垃圾回收器调用finalize()，回收垃圾，一个对象是否可回收的
  最后判断。

this关键字的用法

this是自身的一个对象，代表对象本身，可以理解为：指向对象本身的一个指针。

this的用法在java中大体可以分为3种：

1. 普通的直接引用，this相当于是指向当前对象本身。

2. 形参与成员名字重名，用this来区分：

public Person(String name, int age) {
     
    this.name = name;
    this.age = age;
}

3. 引用本类的构造函数

class Person{
     
    private String name;
    private int age;
    
    public Person() {
     
    }
 
    public Person(String name) {
     
        this.name = name;
    }
    public Person(String name, int age) {
     
        this(name);
        this.age = age;
    }
}

super关键字的用法

super可以理解为是指向自己超（父）类对象的一个指针，而这个超类指的是离自己最近的一个父类。

super也有三种用法：

1. 普通的直接引用,与this类似，super相当于是指向当前对象的父类的引用，这样就可以用super.xxx来引用父类的成员。

2. 子类中的成员变量或方法与父类中的成员变量或方法同名时，用super进行区分

class Person{
     
    protected String name;
 
    public Person(String name) {
     
        this.name = name;
    }
}
 
class Student extends Person{
     
    private String name;
 
    public Student(String name, String name1) {
     
        super(name);
        this.name = name1;
    }
 
    public void getInfo(){
     
        System.out.println(this.name);      //Child
        System.out.println(super.name);     //Father
    }
 
}

public class Test {
     
    public static void main(String[] args) {
     
       Student s1 = new Student("Father","Child");
       s1.getInfo();
 
    }
}

3. 引用父类构造函数

this与super的区别

• super:它引用当前对象的直接父类中的成员（用来访问直接父类中被隐藏的父类中成员数据或函数，基类与派生类中有相同成员定义时如：super.变量名 super.成员函数据名（实参）
• this：它代表当前对象名（在程序中易产生二义性之处，应使用this来指明当前对象；如果函数的形参与类中的成员数据同名，这时需用this来指明成员变量名）
• super() 和 this()类似,区别是，super()在子类中调用父类的构造方法，this()在本类内调用本类的其它构造方法。
• super() 和 this()均需放在构造方法内第一行。尽管可以用this调用一个构造器，但却不能调用两个。
• this和super不能同时出现在一个构造函数里面，因为this必然会调用其它的构造函数，其它的构造函数必然也会有super语句的存在，所以在同一个构造函数里面有相同的语句，就失去了语句的意义，编译器也不会通过。
• this() 和 super()都指的是对象，所以，均不可以在static环境中使用。包括：static变量,static方法，static语句块。
  从本质上讲，this是一个指向本对象的指针, 然而super是一个Java关键字。

static存在的主要意义

static的主要意义是在于创建独立于具体对象的域变量或者方法。以致于即使没有创建对象，也能使用属性和调用方法！

static关键字还有一个比较关键的作用就是 用来形成静态代码块以优化程序性能。static块可以置于类中的任何地方，类中可以有多个static块。在类初次被加载的时候，会按照static块的顺序来执行每个static块，并且只会执行一次。

为什么说static块可以用来优化程序性能，是因为它的特性:只会在类加载的时候执行一次。因此，很多时候会将一些只需要进行一次的初始化操作都放在static代码块中进行。

static的独特之处

1、被static修饰的变量或者方法是独立于该类的任何对象，也就是说，这些变量和方法不属于任何一个实例对象，而是被类的实例对象所共享。

怎么理解 “被类的实例对象所共享” 这句话呢？就是说，一个类的静态成员，它是属于大伙的【大伙指的是这个类的多个对象实例，我们都知道一个类可以创建多个实例！】，所有的类对象共享的，不像成员变量是自个的【自个指的是这个类的单个实例对象】…我觉得我已经讲的很通俗了，你明白了咩？

2、在该类被第一次加载的时候，就会去加载被static修饰的部分，而且只在类第一次使用时加载并进行初始化，注意这是第一次用就要初始化，后面根据需要是可以再次赋值的。

3、static变量值在类加载的时候分配空间，以后创建类对象的时候不会重新分配。赋值的话，是可以任意赋值的！

4、被static修饰的变量或者方法是优先于对象存在的，也就是说当一个类加载完毕之后，即便没有创建对象，也可以去访问。

static应用场景

因为static是被类的实例对象所共享，因此如果某个成员变量是被所有对象所共享的，那么这个成员变量就应该定义为静态变量。

因此比较常见的static应用场景有：

1、修饰成员变量

2、修饰成员方法

3、静态代码块

4、修饰类【只能修饰内部类也就是静态内部类】

5、静态导包

static注意事项

1、静态只能访问静态。

2、非静态既可以访问非静态的，也可以访问静态的。

break ,continue ,return 的区别及作用

• break 跳出总上一层循环，不再执行循环(结束当前的循环体)

• continue 跳出本次循环，继续执行下次循环(结束正在执行的循环 进入下一个循环条件)

• return 程序返回，不再执行下面的代码(结束当前的方法 直接返回)

在 Java 中，如何跳出当前的多重嵌套循环

在Java中，要想跳出多重循环，可以在外面的循环语句前定义一个标号，然后在里层循环体的代码中使用带有标号的break 语句，即可跳出外层循环。例如：

public static void main(String[] args) {
     
    ok:
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
     
        for (int j = 0; j < 10; j++) {
     
            System.out.println("i=" + i + ",j=" + j);
            if (j == 5) {
     
                break ok;
            }

        }
    }
}

面向对象部分

面向对象和面向过程的区别

面向过程：

优点：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;比如单片机、嵌入式开发、Linux/Unix等一般采用面向过程开发，性能是最重要的因素。

缺点：没有面向对象易维护、易复用、易扩展

面向对象：

优点：易维护、易复用、易扩展，由于面向对象有封装、继承、多态性的特性，可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活、更加易于维护

缺点：性能比面向过程低

面向过程是具体化的，流程化的，解决一个问题，你需要一步一步的分析，一步一步的实现。

面向对象是模型化的，你只需抽象出一个类，这是一个封闭的盒子，在这里你拥有数据也拥有解决问题的方法。需要什么功能直接使用就可以了，不必去一步一步的实现，至于这个功能是如何实现的，管我们什么事？我们会用就可以了。

面向对象的底层其实还是面向过程，把面向过程抽象成类，然后封装，方便我们使用的就是面向对象了。

☆面向对象三大特性(important!)

封装

封装把一个对象的属性私有化，同时提供一些可以被外界访问的属性的方法，如果属性不想被外界访问，我们大可不必提供方法给外界访问。但是如果一个类没有提供给外界访问的方法，那么这个类也没有什么意义了。

继承

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。通过使用继承我们能够非常方便地复用以前的代码。

关于继承如下 3 点请记住：

1. 子类拥有父类非 private 的属性和方法。
2. 子类可以拥有自己属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
3. 子类可以用自己的方式实现父类的方法。（重写父类的方法）。

多态(父类引用指向子类的对象)

所谓多态就是指程序中定义的引用变量所指向的具体类型和通过该引用变量发出的方法调用在编译时并不确定，而是在程序运行期间才确定，即一个引用变量到底会指向哪个类的实例对象，该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法，必须在由程序运行期间才能决定。

在Java中有两种形式可以实现多态：继承（多个子类对同一方法的重写）和接口（实现接口并覆盖接口中同一方法）。

方法重载（overload）实现的是编译时的多态性（也称为前绑定），而方法重写（override）实现的是运行时的多态性（也称为后绑定）

什么是多态机制？Java语言是如何实现多态的？

所谓多态就是指程序中定义的引用变量所指向的具体类型和通过该引用变量发出的方法调用在编译时并不确定，而是在程序运行期间才确定，即一个引用变量倒底会指向哪个类的实例对象，该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法，必须在由程序运行期间才能决定。

因为在程序运行时才确定具体的类，这样，不用修改源程序代码，就可以让引用变量绑定到各种不同的类实现上，从而导致该引用调用的具体方法随之改变，即不修改程序代码就可以改变程序运行时所绑定的具体代码，让程序可以选择多个运行状态，这就是多态性。

多态分为编译时多态和运行时多态。其中编辑时多态是静态的，主要是指方法的重载，它是根据参数列表的不同来区分不同的函数，通过编辑之后会变成两个不同的函数，在运行时谈不上多态。而运行时多态是动态的，它是通过动态绑定来实现的，也就是我们所说的多态性。

多态的实现

Java实现多态有三个必要条件：继承、重写、向上转型。

• 继承：在多态中必须存在有继承关系的子类和父类。

• 重写：子类对父类中某些方法进行重新定义，在调用这些方法时就会调用子类的方法。

• 向上转型：在多态中需要将子类的引用赋给父类对象，只有这样该引用才能够具备技能调用父类的方法和子类的方法。

只有满足了上述三个条件，我们才能够在同一个继承结构中使用统一的逻辑实现代码处理不同的对象，从而达到执行不同的行为。

对于Java而言，它多态的实现机制遵循一个原则：当超类对象引用变量引用子类对象时，被引用对象的类型而不是引用变量的类型决定了调用谁的成员方法，但是这个被调用的方法必须是在超类中定义过的，也就是说被子类覆盖的方法。

向下转型问题

子类类型 变量名 = (子类类型)父类类型的变量

注意 : 我们在进行向下转型的时候,很容易出现类型转换异常的问题,此时我们可以使用运算符instanceof来判断某一对象是否属于某一个类

格式 : boolean b = 变量名 instanceof 类名

面向对象五大基本原则是什么（可选）

单一职责原则SRP(Single Responsibility Principle)

类的功能要单一，不能包罗万象，跟杂货铺似的。

开放封闭原则OCP(Open－Close Principle)

一个模块对于拓展是开放的，对于修改是封闭的，想要增加功能热烈欢迎，想要修改，哼，一万个不乐意。

里式替换原则LSP(the Liskov Substitution Principle LSP)

子类可以替换父类出现在父类能够出现的任何地方。比如你能代表你爸去你姥姥家干活。哈哈~~

依赖倒置原则DIP(the Dependency Inversion Principle DIP)

高层次的模块不应该依赖于低层次的模块，他们都应该依赖于抽象。抽象不应该依赖于具体实现，具体实现应该依赖于抽象。就是你出国要说你是中国人，而不能说你是哪个村子的。比如说中国人是抽象的，下面有具体的xx省，xx市，xx县。你要依赖的抽象是中国人，而不是你是xx村的。

接口分离原则ISP(the Interface Segregation Principle ISP)

设计时采用多个与特定客户类有关的接口比采用一个通用的接口要好。就比如一个手机拥有打电话，看视频，玩游戏等功能，把这几个功能拆分成不同的接口，比在一个接口里要好的多。

抽象类和接口的对比

抽象类是用来捕捉子类的通用特性的。接口是抽象方法的集合。

从设计层面来说，抽象类是对类的抽象，是一种模板设计，接口是行为的抽象，是一种行为的规范。

相同点 :

• 接口和抽象类都不能实例化
• 都位于继承的顶端，用于被其他实现或继承
• 都包含抽象方法，其子类都必须覆写这些抽象方法

不同点 :

参数	抽象类	接口
声明	抽象类使用abstract关键字声明	接口使用interface关键字声明
实现	子类使用extends关键字来继承抽象类。如果子类不是抽象类的话，它需要提供抽象类中所有声明的方法的实现	抽象类中所有声明的方法的实现
构造器	抽象类可以有构造器	接口不能有构造器
访问修饰符	抽象类中的方法可以是任意访问修饰符	接口方法默认修饰符是public。并且不允许定义为 private 或者 protected
多继承	一个类最多只能继承一个抽象类	一个类可以实现多个接口
字段声明	抽象类的字段声明可以是任意的	接口的字段默认都是 static 和 final 的

备注：

Java8中接口中引入默认方法和静态方法，以此来减少抽象类和接口之间的差异。

现在，我们可以为接口提供默认实现的方法了，并且不用强制子类来实现它。

接口和抽象类各有优缺点，在接口和抽象类的选择上，必须遵守这样一个原则：

行为模型应该总是通过接口而不是抽象类定义，所以通常是优先选用接口，尽量少用抽象类。

选择抽象类的时候通常是如下情况：需要定义子类的行为，又要为子类提供通用的功能。

普通类和抽象类有哪些区别？

• 普通类不能包含抽象方法，抽象类可以包含抽象方法。
• 抽象类不能直接实例化，普通类可以直接实例化。

抽象类能使用 final 修饰吗？

不能，定义抽象类就是让其他类继承的，如果定义为 final 该类就不能被继承，这样彼此就会产生矛盾，所以 final 不能修饰抽象类

成员变量与局部变量的区别有哪些

变量：在程序执行的过程中，在某个范围内其值可以发生改变的量。从本质上讲，变量其实是内存中的一小块区域

成员变量：方法外部，类内部定义的变量

局部变量：类的方法中的变量。

作用域

• 成员变量：针对整个类有效。
• 局部变量：只在某个范围内有效。(一般指的就是方法,语句体内)

存储位置

• 成员变量：随着对象的创建而存在，随着对象的消失而消失，存储在堆内存中。
• 局部变量：在方法被调用，或者语句被执行的时候存在，存储在栈内存中。当方法调用完，或者语句结束后，就自动释放。

生命周期

• 成员变量：随着对象的创建而存在，随着对象的消失而消失
• 局部变量：当方法调用完，或者语句结束后，就自动释放。

初始值

• 成员变量：有默认初始值。

• 局部变量：没有默认初始值，使用前必须赋值。

使用原则

• 在使用变量时需要遵循的原则为：就近原则
• 首先在局部范围找，有就使用；接着在成员位置找。

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。

在调用子类构造方法之前会先调用父类没有参数的构造方法，其目的是？

帮助子类做初始化工作。

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，改程序能正确执行吗？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。

构造方法有哪些特性？

• 名字与类名相同；

• 没有返回值，但不能用void声明构造函数；

• 生成类的对象时自动执行，无需调用。

静态变量和实例变量区别

• 静态变量： 静态变量由于不属于任何实例对象，属于类的，所以在内存中只会有一份，在类的加载过程中，JVM只为静态变量分配一次内存空间。

• 实例变量： 每次创建对象，都会为每个对象分配成员变量内存空间，实例变量是属于实例对象的，在内存中，创建几次对象，就有几份成员变量。

静态变量与普通变量区别

static变量也称作静态变量，静态变量和非静态变量的区别是：静态变量被所有的对象所共享，在内存中只有一个副本，它当且仅当在类初次加载时会被初始化。而非静态变量是对象所拥有的，在创建对象的时候被初始化，存在多个副本，各个对象拥有的副本互不影响。

还有一点就是static成员变量的初始化顺序按照定义的顺序进行初始化。

静态方法和实例方法有何不同？

静态方法和实例方法的区别主要体现在两个方面：

• 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。
• 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

在一个静态方法内调用一个非静态成员为什么是非法的？

由于静态方法可以不通过对象进行调用，因此在静态方法里，不能调用其他非静态变量，也不可以访问非静态变量成员。

什么是方法的返回值？返回值的作用是什么？

方法的返回值是指我们获取到的某个方法体中的代码执行后产生的结果！（前提是该方法可能产生结果）。返回值的作用:接收出结果，使得它可以用于其他的操作！

什么是内部类？

在Java中，可以将一个类的定义放在另外一个类的定义内部，这就是内部类。内部类本身就是类的一个属性，与其他属性定义方式一致。

内部类的分类有哪些

内部类可以分为四种：成员内部类、局部内部类、匿名内部类和静态内部类。

静态内部类

定义在类内部的静态类，就是静态内部类。

public class Outer {
     
    private static int radius = 1;
    static class StaticInner {
     
        public void visit() {
     
            System.out.println("visit outer static  variable:" + radius);
        }
    }
}

静态内部类可以访问外部类所有的静态变量，而不可访问外部类的非静态变量；静态内部类的创建方式，new 外部类.静态内部类()，如下：

Outer.StaticInner inner = new Outer.StaticInner();
inner.visit();

成员内部类

定义在类内部，成员位置上的非静态类，就是成员内部类。

public class Outer {
     
    private static  int radius = 1;
    private int count =2;
     class Inner {
     
        public void visit() {
     
            System.out.println("visit outer static  variable:" + radius);
            System.out.println("visit outer   variable:" + count);
        }
    }
}

成员内部类可以访问外部类所有的变量和方法，包括静态和非静态，私有和公有。成员内部类依赖于外部类的实例，它的创建方式外部类实例.new 内部类()，如下：

Outer outer = new Outer();
Outer.Inner inner = outer.new Inner();
inner.visit();

局部内部类

定义在方法中的内部类，就是局部内部类。

public class Outer {
     

    private  int out_a = 1;
    private static int STATIC_b = 2;

    public void testFunctionClass(){
     
        int inner_c =3;
        class Inner {
     
            private void fun(){
     
                System.out.println(out_a);
                System.out.println(STATIC_b);
                System.out.println(inner_c);
            }
        }
        Inner  inner = new Inner();
        inner.fun();
    }
    public static void testStaticFunctionClass(){
     
        int d =3;
        class Inner {
     
            private void fun(){
     
                // System.out.println(out_a); 编译错误，定义在静态方法中的局部类不可以访问外部类的实例变量
                System.out.println(STATIC_b);
                System.out.println(d);
            }
        }
        Inner  inner = new Inner();
        inner.fun();
    }
}

定义在实例方法中的局部类可以访问外部类的所有变量和方法，定义在静态方法中的局部类只能访问外部类的静态变量和方法。局部内部类的创建方式，在对应方法内，new 内部类()，如下：

 public static void testStaticFunctionClass(){
     
    class Inner {
     
    }
    Inner  inner = new Inner();
 }

匿名内部类(important!)

匿名内部类就是没有名字的内部类，日常开发中使用的比较多。

public class Outer {
     

    private void test(final int i) {
     
        new Service() {
     
            public void method() {
     
                for (int j = 0; j < i; j++) {
     
                    System.out.println("匿名内部类" );
                }
            }
        }.method();
    }
 }

 //匿名内部类必须继承或实现一个已有的接口 
 interface Service{
     
    void method();
}

除了没有名字，匿名内部类还有以下特点：

• 匿名内部类必须继承一个抽象类或者实现一个接口。
• 匿名内部类不能定义任何静态成员和静态方法。
• 当所在的方法的形参需要被匿名内部类使用时，必须声明为 final。
• 匿名内部类不能是抽象的，它必须要实现继承的类或者实现的接口的所有抽象方法。

匿名内部类的创建方式 :

new 类/接口{
      
  //匿名内部类实现部分
}

内部类的优点

我们为什么要使用内部类呢？因为它有以下优点：

• 一个内部类对象可以访问创建它的外部类对象的内容，包括私有数据！
• 内部类不为同一包的其他类所见，具有很好的封装性；
• 内部类有效实现了“多重继承”，优化 java 单继承的缺陷。
• 匿名内部类可以很方便的定义回调。

内部类有哪些应用场景

• 一些多算法场合
• 解决一些非面向对象的语句块。
• 适当使用内部类，使得代码更加灵活和富有扩展性。
• 当某个类除了它的外部类，不再被其他的类使用时。

局部内部类和匿名内部类访问局部变量的时候，为什么变量必须要加上final？

局部内部类和匿名内部类访问局部变量的时候，为什么变量必须要加上final呢？它内部原理是什么呢？

public class Outer {
     

    void outMethod(){
     
        final int a =10;
        class Inner {
     
            void innerMethod(){
     
                System.out.println(a);
            }

        }
    }
}

以上例子，为什么要加final呢？是因为生命周期不一致， 局部变量直接存储在栈中，当方法执行结束后，非final的局部变量就被销毁。而局部内部类对局部变量的引用依然存在，如果局部内部类要调用局部变量时，就会出错。加了final，可以确保局部内部类使用的变量与外层的局部变量区分开，解决了这个问题。

内部类相关，看程序说出运行结果

public class Outer {
     
    private int age = 12;

    class Inner {
     
        private int age = 13;
        public void print() {
     
            int age = 14;
            System.out.println("局部变量：" + age);
            System.out.println("内部类变量：" + this.age);
            System.out.println("外部类变量：" + Outer.this.age);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
     
        Outer.Inner in = new Outer().new Inner();
        in.print();
    }

}

运行结果：

局部变量：14
内部类变量：13
外部类变量：12

构造器（constructor）是否可被重写（override）

构造器不能被继承，因此不能被重写，但可以被重载。

重载（Overload）和重写（Override）的区别。重载的方法能否根据返回类型进行区分？

方法的重载和重写都是实现多态的方式，区别在于前者实现的是编译时的多态性，而后者实现的是运行时的多态性。

• 重载：发生在同一个类中，方法名相同参数列表不同（参数类型不同、个数不同、顺序不同），与方法返回值和访问修饰符无关，即重载的方法不能根据返回类型进行区分

• 重写：发生在父子类中，方法名、参数列表必须相同，返回值小于等于父类，抛出的异常小于等于父类，访问修饰符大于等于父类（里氏代换原则）；如果父类方法访问修饰符为private则子类中就不是重写。

== 和 equals 的区别是什么

== : 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() 方法来两个对象的内容相等；若它们的内容相等，则返回 true (即，认为这两个对象相等)。

public class test1 {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        String a = new String("ab"); // a 为一个引用
        String b = new String("ab"); // b为另一个引用,对象的内容一样
        String aa = "ab"; // 放在常量池中
        String bb = "ab"; // 从常量池中查找
        if (aa == bb) // true
            System.out.println("aa==bb");
        if (a == b) // false，非同一对象
            System.out.println("a==b");
        if (a.equals(b)) // true
            System.out.println("aEQb");
        if (42 == 42.0) {
      // true
            System.out.println("true");
        }
    }
}

说明：

String中的equals方法是被重写过的，因为object的equals方法是比较的对象的内存地址，而String的equals方法比较的是对象的值。
当创建String类型的对象时，虚拟机会在常量池中查找有没有已经存在的值和要创建的值相同的对象，如果有就把它赋给当前引用。如果没有就在常量池中重新创建一个String对象。

hashCode 与 equals (重要)

HashSet如何检查重复

两个对象的 hashCode() 相同，则 equals() 也一定为 true，对吗？

hashCode和equals方法的关系

面试官可能会问你：“你重写过 hashcode 和 equals 么，为什么重写equals时必须重写hashCode方法？”

hashCode()介绍

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）

为什么要有 hashCode

我们以“HashSet 如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode：

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。（摘自我的Java启蒙书《Head first java》第二版）。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()与equals()的相关规定

• 如果两个对象相等，则hashcode一定也是相同的

• 两个对象相等，对两个对象分别调用equals方法都返回true

• 两个对象有相同的hashcode值，它们也不一定是相等的

因此，equals 方法被覆盖过，则 hashCode 方法也必须被覆盖

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）

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。

当一个对象被当作参数传递到一个方法后，此方法可改变这个对象的属性，并可返回变化后的结果，那么这里到底是值传递还是引用传递

是值传递。Java 语言的方法调用只支持参数的值传递。当一个对象实例作为一个参数被传递到方法中时，参数的值就是对该对象的引用。对象的属性可以在被调用过程中被改变，但对对象引用的改变是不会影响到调用者的

为什么 Java 中只有值传递

首先回顾一下在程序设计语言中有关将参数传递给方法（或函数）的一些专业术语。按值调用(call by value)表示方法接收的是调用者提供的值，而按引用调用（call by reference)表示方法接收的是调用者提供的变量地址。一个方法可以修改传递引用所对应的变量值，而不能修改传递值调用所对应的变量值。 它用来描述各种程序设计语言（不只是Java)中方法参数传递方式。

Java程序设计语言总是采用按值调用。也就是说，方法得到的是所有参数值的一个拷贝，也就是说，方法不能修改传递给它的任何参数变量的内容。=

下面通过 3 个例子来给大家说明

例子1 :

public static void main(String[] args) {
     
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;

    swap(num1, num2);

    System.out.println("num1 = " + num1);
    System.out.println("num2 = " + num2);
}

public static void swap(int a, int b) {
     
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;

    System.out.println("a = " + a);
    System.out.println("b = " + b);
}

结果 :

a = 20
b = 10
num1 = 10
num2 = 20

解析 :

在swap方法中，a、b的值进行交换，并不会影响到 num1、num2。因为，a、b中的值，只是从 num1、num2 的复制过来的。也就是说，a、b相当于num1、num2 的副本，副本的内容无论怎么修改，都不会影响到原件本身。

通过上面例子，我们已经知道了一个方法不能修改一个基本数据类型的参数，而对象引用作为参数就不一样，请看 例子2

例子2 :

public static void main(String[] args) {
     
    int[] arr = {
      1, 2, 3, 4, 5 };
    System.out.println(arr[0]);
    change(arr);
    System.out.println(arr[0]);
}

public static void change(int[] array) {
     
    // 将数组的第一个元素变为0
    array[0] = 0;
}

结果 :

1
0

解析 :

array 被初始化 arr 的拷贝也就是一个对象的引用，也就是说 array 和 arr 指向的时同一个数组对象。 因此，外部对引用对象的改变会反映到所对应的对象上。

通过 例子2 我们已经看到，实现一个改变对象参数状态的方法并不是一件难事。理由很简单，方法得到的是对象引用的拷贝，对象引用及其他的拷贝同时引用同一个对象。

很多程序设计语言（特别是，C++和Pascal)提供了两种参数传递的方式：值调用和引用调用。有些程序员（甚至本书的作者）认为Java程序设计语言对对象采用的是引用调用，实际上，这种理解是不对的。由于这种误解具有一定的普遍性，所以下面给出一个反例来详细地阐述一下这个问题。

例子3 :

public class Test {
     

    public static void main(String[] args) {
     
        // TODO Auto-generated method stub
        Student s1 = new Student("小张");
        Student s2 = new Student("小李");
        Test.swap(s1, s2);
        System.out.println("s1:" + s1.getName());
        System.out.println("s2:" + s2.getName());
    }

    public static void swap(Student x, Student y) {
     
        Student temp = x;
        x = y;
        y = temp;
        System.out.println("x:" + x.getName());
        System.out.println("y:" + y.getName());
    }
}

结果 :

x:小李
y:小张
s1:小张
s2:小李

解析 :

交换之前 :

交换之后 ：

通过上面两张图可以很清晰的看出： 方法并没有改变存储在变量 s1 和 s2 中的对象引用。swap方法的参数x和y被初始化为两个对象引用的拷贝，这个方法交换的是这两个拷贝

总结

Java程序设计语言对对象采用的不是引用调用，实际上，对象引用是按值传递的。

下面再总结一下Java中方法参数的使用情况：

• 一个方法不能修改一个基本数据类型的参数（即数值型或布尔型》
• 一个方法可以改变一个对象参数的状态。
• 一个方法不能让对象参数引用一个新的对象。

值传递和引用传递有什么区别

• 值传递：指的是在方法调用时，传递的参数是按值的拷贝传递，传递的是值的拷贝，也就是说传递后就互不相关了。

• 引用传递：指的是在方法调用时，传递的参数是按引用进行传递，其实传递的引用的地址，也就是变量所对应的内存空间的地址。传递的是值的引用，也就是说传递前和传递后都指向同一个引用（也就是同一个内存空间）。

JDK 中常用的包有哪些

• java.lang：这个是系统的基础类；

• java.io：这里面是所有输入输出有关的类，比如文件操作等；

• java.nio：为了完善 io 包中的功能，提高 io 包中性能而写的一个新包；

• java.net：这里面是与网络有关的类；

• java.util：这个是系统辅助类，特别是集合类；

• java.sql：这个是数据库操作的类。

import java和javax有什么区别

刚开始的时候 JavaAPI 所必需的包是 java 开头的包，javax 当时只是扩展 API 包来说使用。然而随着时间的推移，javax 逐渐的扩展成为 Java API 的组成部分。但是，将扩展从 javax 包移动到 java 包将是太麻烦了，最终会破坏一堆现有的代码。因此，最终决定 javax 包将成为标准API的一部分。

所以，实际上java和javax没有区别。这都是一个名字。

JavaIO流的划分

• 我们按照流的流向进行划分 : 可以分为输入流和输出流
• 按照操作单元进行划分 : 可以划分为字节流和字符流
• 按照流的角色进行划分 : 可以分为节点流和处理流

java的流共涉及40多个类,这些类看上去很杂乱,但实际上很有规律,而且彼此之间存在着十分紧密的联系,JavaIO流的40多个类都是从如下四个抽象类基类中派生出来的:

• InputStream/Reader: 所有的输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流。
• OutputStream/Writer: 所有输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

按照操作对象分类结构图 :

BIO,NIO,AIO 有什么区别?

简答

• BIO：Block IO 同步阻塞式 IO，就是我们平常使用的传统 IO，它的特点是模式简单使用方便，并发处理能力低。
• NIO：Non IO 同步非阻塞 IO，是传统 IO 的升级，客户端和服务器端通过 Channel（通道）通讯，实现了多路复用。
• AIO：Asynchronous IO 是 NIO 的升级，也叫 NIO2，实现了异步非堵塞 IO ，异步 IO 的操作基于事件和回调机制。

详细回答

• BIO (Blocking I/O): 同步阻塞I/O模式，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。在活动连接数不是特别高（小于单机1000）的情况下，这种模型是比较不错的，可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单，也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗，可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是，当面对十万甚至百万级连接的时候，传统的 BIO 模型是无能为力的。因此，我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。
• NIO (New I/O): NIO是一种同步非阻塞的I/O模型，在Java 1.4 中引入了NIO框架，对应 java.nio 包，提供了 Channel , Selector，Buffer等抽象。NIO中的N可以理解为Non-blocking，不单纯是New。它支持面向缓冲的，基于通道的I/O操作方法。 NIO提供了与传统BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样，比较简单，但是性能和可靠性都不好；非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序，可以使用同步阻塞I/O来提升开发速率和更好的维护性；对于高负载、高并发的（网络）应用，应使用 NIO 的非阻塞模式来开发.
• AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的IO模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。AIO 是异步IO的缩写，虽然 NIO 在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说，我们的业务线程是在 IO 操作准备好时，得到通知，接着就由这个线程自行进行 IO 操作，IO操作本身是同步的。查阅网上相关资料，我发现就目前来说 AIO 的应用还不是很广泛，Netty 之前也尝试使用过 AIO，不过又放弃了。

Files的常用方法都有哪些？

• Files. exists()：检测文件路径是否存在.
• Files. createFile()：创建文件。
• Files. createDirectory()：创建文件夹。
• Files. delete()：删除一个文件或目录。
• Files. copy()：复制文件。
• Files. move()：移动文件。
• Files. size()：查看文件个数。
• Files. read()：读取文件。
• Files. write()：写入文件。

什么是反射？

反射是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 Java 语言的反射机制。

哪里用到反射机制？

1. JDBC中，利用反射动态加载了数据库驱动程序。
2. Web服务器中利用反射调用了Sevlet的服务方法。
3. Eclispe等开发工具利用反射动态刨析对象的类型与结构，动态提示对象的属性和方法。
4. 很多框架都用到反射机制，注入属性，调用方法，如Spring。

Java获取反射的三种方法

1. 通过new对象实现反射机制

2. 通过路径实现反射机制

3. 通过类名实现反射机制

public class Student {
     
    private int id;
    String name;
    protected boolean sex;
    public float score;
}

public class Get {
     
    //获取反射机制三种方式
    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
     
        //方式一(通过建立对象)
        Student stu = new Student();
        Class classobj1 = stu.getClass();
        System.out.println(classobj1.getName());
        //方式二（所在通过路径-相对路径）
        Class classobj2 = Class.forName("com.feng.pojo.Student");
        System.out.println(classobj2.getName());
        //方式三（通过类名）
        Class classobj3 = Student.class;
        System.out.println(classobj3.getName());
    }
}

什么叫对象序列化，什么是反序列化，实现对象序列化需要做哪些工作？

1. 对象序列化，将对象中的数据编码为字节序列的过程。

2. 反序列化；将对象的编码字节重新反向解码为对象的过程。

3. JAVA提供了API实现了对象的序列化和反序列化的功能，使用这些API时需要遵守如下约定：

   • 被序列化的对象类型需要实现序列化接口，此接口是标志接口，没有声明任何的抽象方法，JAVA编译器识别这个接口，自动的为这个添加序列化和反序列化方法。

   • 为了保持序列化过程的稳定，建议在类中添加序列化版本号。

   • 不想让字段放在硬盘上就加transient

4. 以下情况需要使用 Java 序列化：

   • 想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候；
   • 想用套接字在网络上传送对象的时候；
   • 想通过RMI（远程方法调用）传输对象的时候。

反射机制的优缺点？

1. 优点：可以动态执行，在运行期间根据业务功能动态执行方法、访问属性，最大限度发挥了java的灵活性。
2. 缺点：对性能有影响，这类操作总是慢于直接执行java代码,可以通过减少代码的检测来提高运行的速度。

动态代理是什么？有哪些应用？

1. 动态代理是运行时动态生成代理类。
2. 动态代理的应用有 Spring AOP数据查询、测试框架的后端 mock、rpc，Java注解对象获取等。

java反射机制的作用

1. 在运行时判断任意一个对象所属的类

2. 在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法

3. 在运行时任意调用一个对象的方法

4. 在运行时构造任意一个类的对象

Java序列化和反序列化的定义

java序列化就是将java对象转换为字节序列的过程; 而java反序列化就是指把字节序列恢复成java对象的过程

为什么需要序列化和反序列化?

我们知道，当两个进程进行远程通信时，可以相互发送各种类型的数据，包括文本、图片、音频、视频等， 而这些数据都会以二进制序列的形式在网络上传送。

那么当两个Java进程进行通信时，能否实现进程间的对象传送呢？答案是可以的。如何做到呢？这就需要Java序列化与反序列化了。换句话说，一方面，发送方需要把这个Java对象转换为字节序列，然后在网络上传送；另一方面，接收方需要从字节序列中恢复出Java对象。

当我们明晰了为什么需要Java序列化和反序列化后，我们很自然地会想Java序列化的好处。

其好处一是实现了数据的持久化，通过序列化可以把数据永久地保存到硬盘上（通常存放在文件里），

其好处二是利用序列化实现远程通信，即在网络上传送对象的字节序列。

java如何实现序列化和反序列化

(1) 使用JDK库中自带的序列化API,例如:

java.io.ObjectOutputStream：表示对象输出流

它的writeObject(Object obj)方法可以对参数指定的obj对象进行序列化，把得到的字节序列写到一个目标输出流中。

java.io.ObjectInputStream：表示对象输入流

它的readObject()方法源输入流中读取字节序列，再把它们反序列化成为一个对象，并将其返回。

(2) 实现序列化的要求

只有实现了Serializable或者Externalizable接口的类的对象才能被序列化,否则会抛出异常

(3) 实现Java对象序列化和反序列化的方法

假定一个Student类，它的对象需要序列化，可以有如下三种方法：

方法一：若Student类仅仅实现了Serializable接口，则可以按照以下方式进行序列化和反序列化

ObjectOutputStream采用默认的序列化方式，对Student对象的非transient的实例变量进行序列化。

ObjcetInputStream采用默认的反序列化方式，对对Student对象的非transient的实例变量进行反序列化。

方法二：若Student类仅仅实现了Serializable接口，并且还定义了readObject(ObjectInputStream in)和writeObject(ObjectOutputSteam out)，则采用以下方式进行序列化与反序列化。

ObjectOutputStream调用Student对象的writeObject(ObjectOutputStream out)的方法进行序列化。

ObjectInputStream会调用Student对象的readObject(ObjectInputStream in)的方法进行反序列化。

方法三：若Student类实现了Externalnalizable接口，且Student类必须实现readExternal(ObjectInput in)和writeExternal(ObjectOutput out)方法，则按照以下方式进行序列化与反序列化。

ObjectOutputStream调用Student对象的writeExternal(ObjectOutput out))的方法进行序列化。

ObjectInputStream会调用Student对象的readExternal(ObjectInput in)的方法进行反序列化

(4) JDK库中序列化的步骤

步骤一 ：创建一个对象输出流，它可以包装一个其它类型的目标输出流，如文件输出流：

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new fileOutputStream(“D:/objectfile.obj”));

步骤二 : 通过对象输出流的writeObject()方法写对象

out.writeObject(“Hello”);

out.writeObject(new Date());

(5) JDK库中反序列化的步骤

5）JDK类库中反序列化的步骤

步骤一：创建一个对象输入流，它可以包装一个其它类型输入流，如文件输入流：

ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new fileInputStream(“D:/objectfile.obj”));

步骤二：通过对象输出流的readObject()方法读取对象：

String obj1 = (String)in.readObject();

Date obj2 = (Date)in.readObject();

我们通过代码实现一个对象(Student类)的序列化和反序列化的过程

public class Student implements Serializable {
     
    private String name;
    private Integer age;
    private String address;

    public Student() {
     

    }

    public Student(String name, Integer age, String address) {
     
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.address = address;
    }

    public String getName() {
     
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
     
        this.name = name;
    }

    public Integer getAge() {
     
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
     
        this.age = age;
    }

    public String getAddress() {
     
        return address;
    }

    public void setAddress(String address) {
     
        this.address = address;
    }

    @Override
    public String toString() {
     
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", address='" + address + '\'' +
                '}';
    }
}

测试序列化和反序列代码

public class TestStudent {
     

    public static void main(String[] args) {
     
        Student student = new Student("feng", 26, "天上人间");
        File file = new File("D:\\test\\123.txt");
        try{
     
            file.createNewFile();
        }catch (Exception e) {
     
            e.printStackTrace();
        }

        try {
     
            //进行Student对象的序列化
            FileOutputStream os = new FileOutputStream(file);
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
            oos.writeObject(student);
            oos.flush();
            oos.close();
            os.close();

            //进行Student对象的反序列化
            FileInputStream is = new FileInputStream(file);
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
            Student stu = (Student)ois.readObject();
            System.out.println(stu.getName());
            System.out.println(stu.getAge());
            System.out.println(stu.getAddress());
            ois.close();
            is.close();
        }catch (Exception e) {
     
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

测试结果

feng
26
天上人间
    
并且本地的123.txt文件中写出对象的字节序列数据

集合框架部分

List集合

Java中的List分为以下几种 :

• Arraylist： Object数组
• Vector： Object数组
• LinkedList： 双向循环链表(JDK1.7以后就是无循环的链表)

ArrayList和LinkedList的异同

• 1. 是否保证线程安全： ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全!!!；
• 2. 底层数据结构： Arraylist 底层使用的是Object数组(动态数组)；LinkedList 底层使用的是双向循环链表数据结构；
• 3. 插入和删除是否受元素位置的影响： ① ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如：执行add(E e)方法的时候， ArrayList 会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾，这种情况时间复杂度就是O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话（add(int index, E element)）时间复杂度就为 O(n-i)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。 ② LinkedList 采用链表存储，所以插入，删除元素时间复杂度不受元素位置的影响，都是近似 O(1),而数组为近似 O(n)。
• 4. 是否支持快速随机访问： LinkedList 不支持高效的随机元素访问，而ArrayList 实现了RandmoAccess 接口，所以有随机访问功能。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。
• 5. 内存空间占用： ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

补充知识点:

双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表，如下图所示，同时下图也是LinkedList 底层使用的是双向循环链表数据结构。

ArrayList 与 Vector 区别

• ArrayList是线程不安全的
• Vector是线程安全的,即该类的所有方法都是同步的.可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。

注意 : 由于Vetor的性能比较低,故我们现在很少使用Vetor!

ArrayList是如何扩容的?

第一次扩容是10,以后每一次扩容为原容量的1.5倍

ArrayList频繁扩容会导致性能下降,我们应该如何处理

如果对于集合的数据容量知晓的话,我们可以在开始创建集合的时候指定容量进行创建!!!

ArrayList是线程安全的吗?

ArrayList不是线程安全的!

public class CollectionTask implements Runnable{
     
    //共享一个ArrayList集合
    private List<String> list;

    public CollectionTask(List<String> list) {
     
        this.list = list;
    }

    @Override
    public void run() {
     
        try{
     
            Thread.sleep(1000);
        }catch (InterruptedException e) {
     
            e.printStackTrace();
        }
        list.add(Thread.currentThread().getName());
    }
}

测试类 :

@Test
public void test01() throws InterruptedException {
     
    //创建集合
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    //创建线程任务
    CollectionTask ct = new CollectionTask(list);
    //开启50条线程
    for (int i = 0; i < 50; i++) {
     
        new Thread(ct).start();
    }

    Thread.sleep(1000);

    //遍历集合
    for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
     
        System.out.println(list.get(i));
    }

}
//输出结果:
null
null
null
Thread-43
Thread-44
Thread-50
Thread-49
Thread-33
Thread-19
Thread-7
Thread-20
Thread-25
Thread-21
Thread-45
Thread-41
null
null
Thread-46
...
因为多条线程在同一位置进行数据的添加,导致更改了集合的长度,那么就会造成数据的覆盖,而集合某些位置又不存在数据,所以为默认值null    

解决方案 :

• 使用synchronized加锁

@Test
public void test01() throws InterruptedException {
     
    //创建集合
    List<String> list = new ArrayList<>();
    //使用集合工具类进行加锁操作,保证其线程安全性
    list = Collections.synchronizedList(list);
    //创建线程任务
    CollectionTask ct = new CollectionTask(list);
    //开启50条线程
    for (int i = 0; i < 50; i++) {
     
        new Thread(ct).start();
    }

    Thread.sleep(1000);

    //遍历集合
    for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
     
        System.out.println(list.get(i));
    }
}

如何赋值某一个ArrayList到另一个ArrayList中去?

• 使用clone()方法
• 使用ArrayList的构造方法
• 使用addAll()方法

已知成员变量集合存储N名用户名称,在多线程的环境下,使用迭代器在读取集合数据的同时,如何保证还可以正常地写入数据到集合中去?

CollectionThread类 :

public class CollectionThread implements Runnable{
     
    private static ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

    static {
     
        list.add("Jack");
        list.add("Tom");
        list.add("Bob");
        list.add("Mary");
    }


    @Override
    public void run() {
     
        for (String value : list) {
     
            System.out.println(value);
            list.add("tuotuo");
        }
    }
}

测试类 :

@Test
public void test() {
     
    CollectionThread ct = new CollectionThread();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
     
        new Thread(ct).start();
    }

}

测试报错 :

Exception in thread "Thread-2" Exception in thread "Thread-5" Exception in thread "Thread-3" Exception in thread "Thread-1" Exception in thread "Thread-4" Exception in thread "Thread-6" Exception in thread "Thread-7" Exception in thread "Thread-8" Exception in thread "Thread-9" Exception in thread "Thread-10" java.util
    ...

解决方案 :

• 使用读写分离集合 CopyOnWriteArrayList

public class CollectionThread implements Runnable{
     
    //private static ArrayList list = new ArrayList<>();
    private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

    static {
     
        list.add("Jack");
        list.add("Tom");
        list.add("Bob");
        list.add("Mary");
    }


    @Override
    public void run() {
     
        for (String value : list) {
     
            System.out.println(value);
            list.add("tuotuo");
        }
    }
}

自定义ArrayList集合:

package com.feng.arraylist.myarraylist;

/**
 * Created by FengBin on 2021/6/6 15:23
 * 自定义ArrayList-----简单版本
 * 直接选择继承ArrayList,可以使用ArrayList的所有方法
 * 
 * 自定义ArrayList-----复杂版本
 * 如下所示
 */
public class MyArrayList<E> {
     
    //定义一个数组:用来存储集合的元素
    private Object[] elementData;
    //定义一个变量,记录数组的大小
    private int size;
    //定义一个空数组,用于在创建集合对象的时候,给elementData进行初始化
    private Object[] emptyArray = {
     };
    //定义一个常量,用来记录集合的容量
    private final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    //构造方法
    public MyArrayList() {
     
        //空参构造时,不进行第一次扩容
        elementData = emptyArray;
    }

    //定义添加元素的方法 add()
    public boolean add(E e) {
     
        //TODO 判断是否需要进行扩容
        grow();
        //将元素添加至集合
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }


    //简单扩容的方法
    private void grow() {
     
        if (elementData == emptyArray) {
     
            //说明是空数组,进行第一次扩容
            elementData = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
        }

        //核心算法 : 扩容为原容量的1.5倍
        //如果size == 集合存储元素数组的长度,就需要进行扩容
        if (size == elementData.length) {
     
            //先记录原来的容量
            int oldCapacity = elementData.length;
            //进行扩容,使用位操作
            int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
            //创建一个新的数组
            Object[] obj = new Object[newCapacity];
            //将原数组的元素拷贝到新数组中
            System.arraycopy(elementData,0,obj,0,elementData.length);
            //注意 : 这里还需要将新数组的地址赋值给elementData
            elementData = obj;
        }
    }

    //转换方法 toString()
    public String toString() {
     
        //对集合先进行判断,如何集合为空,则返回[]
        if (size == 0) {
     
            return "[]";
        }
        //创建StringBuilder
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("[");
        for (int i = 0; i < size; i++) {
     
            if (i == size - 1) {
     
                //除了添加元素,还要添加"]"
                sb.append(elementData[i]).append("]");
            }else {
     
                sb.append(elementData[i]).append(",").append(" ");
            }
        }
        //最后将sb的所有数据转成一个字符串返回
        return sb.toString();
    }

    //修改方法
    public E set(int index, E element) {
     
        //TODO 对修改的索引下标进行判断
        checkIndex(index);
        //将index索引位置的值取出来
        E value = (E) elementData[index];
        //修改元素的值
        elementData[index] = element;
        //返回旧值
        return value;
    }

    //校验索引的方法
    private void checkIndex(int index) {
     
        if (index < 0 || index >= size) {
     
            throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界异常!");
        }
    }

    //删除方法
    public E remove(int index) {
     
        //校验索引
        checkIndex(index);
        //取出元素
        E value = (E) elementData[index];
        //计算出需要移动的位置
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0) {
     
            System.arraycopy(elementData,index + 1,elementData,index,numMoved);
        }
        //把最后一个位置上的元素置为null
        elementData[--size] = null;
        return value;
    }

    //根据索引获取元素
    public E get(int index) {
     
        checkIndex(index);
        return (E) elementData[index];
    }

    //获取集合的长度
    public int size() {
     
        return this.size;
    }

    //判断集合是否为空
    public boolean isEmpty() {
     
        return this.size == 0;
    }
}

测试自定义集合代码 :

public class TestMyArrayList {
     
    public static void main(String[] args) {
     
        MyArrayList<String> list = new MyArrayList<>();
        list.add("feng");
        list.add("bin");
        list.add("love");
        list.add("tmx");
        System.out.println("此时集合的长度: " + list.size());

        //进行修改和删除操作
        list.set(2,"big love");
        list.remove(1);
        System.out.println(list.toString());

    }
}

输出结果 :

此时集合的长度: 4
[feng, big love, tmx]

Set集合

Java中的Set分为以下几种 :

• HashSet（无序，唯一）: 基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素
• LinkedHashSet： LinkedHashSet 继承于 HashSet，并且其内部是通过 LinkedHashMap 来实现的。有点类似于我们之前说的LinkedHashMap 其内部是基于 Hashmap 实现一样，不过还是有一点点区别的。
• TreeSet（有序，唯一）： 红黑树(自平衡的排序二叉树。)

Map集合

Java中的Map分为以下几种 :

• HashMap： JDK1.8之前HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的（“拉链法”解决冲突）.JDK1.8以后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）,并且数组的长度大于64时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间.
• LinkedHashMap: LinkedHashMap 继承自 HashMap，所以它的底层仍然是基于拉链式散列结构,即由数组和链表或红黑树组成。另外，LinkedHashMap 在上面结构的基础上，增加了一条双向链表，使得上面的结构可以保持键值对的插入顺序。同时通过对链表进行相应的操作，实现了访问顺序相关逻辑。
• HashTable: 数组+链表组成的，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的
• TreeMap: 红黑树（自平衡的排序二叉树）

什么是哈希表，哈希表如何解决哈希冲突的？

概念：

哈希表（散列表），是根据键值key进行直接访问的数据结构。

哈希表通过将关键码值映射到表中的特定位置来访问记录，以加快查找速度。映射函数被称为散列函数，存放记录的数组被称为散列表。
哈希表把key值通过一个固定的哈希算法转换成一个整型数字，然后将该数字对数组长度取余，结果作为数组的下标，将值存到以该数字为下标的数字空间(链表或者红黑树)里。
哈希表的优点是处理数据的复杂度平均都是O(1)，效率很高。

解决哈希冲突的方式:

在哈希表的实现过程中，如果俩个值经过函数处理后的key值相同，即要存储在散列表的同一位置，此时就会引起冲突。

开放地址法:

如果发生哈希冲突,则将该key值存储到其他位置,必定有一个位置能够存储这个key值

常见的开放地址计算法 : fi(key) = (f(key)+di) MOD m (di=1,2,3,……,m-1)

再哈希法:

设置多个哈希函数,当发生冲突时,调用其他哈希函数

**链地址法: **

基本思想是给每一个节点建立一个next指针域,当发生哈希冲突时,将next域指向另一个哈希表的单向链表,然后将冲突的值存放在单向链表中,被分配在同一个索引上的多个节点就使用这些单向链表连接起来.

建立公共溢出区:

哈希表分为基本表和溢出表两部分，凡是和基本表发生冲突的元素，一律填入溢出表

HashMap的底层实现原理

JDK1.8之前

JDK1.8 之前 HashMap 由 数组+链表 组成的（“链表散列” 即数组和链表的结合体），数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的（HashMap 采用 “拉链法也就是链地址法” 解决冲突），如果定位到的数组位置不含链表（当前 entry 的 next 指向 null ）,那么对于查找，添加等操作很快，仅需一次寻址即可；如果定位到的数组包含链表，对于添加操作，其时间复杂度依然为 O(1)，因为最新的 Entry 会插入链表头部，急需要简单改变引用链即可，而对于查找操作来讲，此时就需要遍历链表，然后通过 key 对象的 equals 方法逐一比对查找.

所谓  “拉链法” 就是将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组，数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突，则将冲突的值加到链表中即可。

JDK1.8之后

相比于之前的版本， JDK1.8之后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）,并且数组的长度大于64(该条件常常被忽略)时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

TreeMap、TreeSet以及JDK1.8之后的HashMap底层都用到了红黑树。红黑树就是为了解决二叉查找树的缺陷，因为二叉查找树在某些情况下会退化成一个线性结构。

JDK8中HashMap的各种方法的实现过程

put方法的实现过程

1）先通过hash值计算出key映射到哪个桶；
2）如果桶上没有碰撞冲突，则直接插入；
3）如果出现碰撞冲突了，则需要处理冲突：
	a:如果该桶使用红黑树处理冲突，则调用红黑树的方法插入数据；
	b:否则采用传统的链式方法插入。如果链的长度达到临界值，则把链转变为红黑树；
4）如果桶中存在重复的键，则为该键替换新值value；
5）如果size大于阈值threshold，则进行扩容；

get方法的实现过程

第一步: 根据key生成hashcode
第二步: 如果数组为空，则直接返回空
第三步: 如果数组不为空，则利用hashcode和数组长度通过逻辑与操作算出key所对应的数组下标i
第四步: 如果数组的第i个位置上没有元素，则直接返回空
第五步: 如果数组的第i个位值上的元素的key等于get方法所传进来的key，则返回该元素，并获取该元素的value
第六步: 如果不等于则判断该元素还有没有下一个元素:
	如果没有，返回空
	如果有则判断该元素的类型是链表结点还是红黑树结点
		如果是链表则遍历链表
		如果是红黑树则遍历红黑树
	找到即返回元素，没找到的则返回空

JDK7和JDK8的HashMap的不同点

• JDK8中使用了红黑树
• JDK7中链表的插入使用的头插法（扩容转移元素的时候也是使用的头插法，头插法速度更快，无需遍历链表，但是在多线程扩容的情况下使用头插法会出现循环链表的问题，导致CPU飙升），JDK8中链表使用的尾插法（JDK8中反正要去计算链表当前结点的个数，反正要遍历的链表的，所以直接使用尾插法）
• JDK7的Hash算法比JDK8中的更复杂，Hash算法越复杂，生成的hashcode则更散列，那么hashmap中的元素则更散列，更散列则hashmap的查询性能更好，JDK7中没有红黑树，所以只能优化Hash算法使得元素更散列，而JDK8中增加了红黑树，查询性能得到了保障，所以可以简化一下Hash算法，毕竟Hash算法越复杂就越消耗CPU
• 扩容的过程中JDK7中有可能会重新对key进行哈希（重新Hash跟哈希种子有关系），而JDK8中没有这部分逻辑
• JDK8中扩容的条件和JDK7中不一样，除开判断size是否大于阈值之外，JDK7中还判断了tab[i]是否为空，不为空的时候才会进行扩容，而JDK8中则没有该条件了
• JDK8中还多了一个API：putIfAbsent(key,value)
• JDK7和JDK8扩容过程中转移元素的逻辑不一样，JDK7是每次转移一个元素，JDK8是先算出来当前位置上哪些元素在新数组的低位上，哪些在新数组的高位上，然后在一次性转移

HashMap 和 Hashtable 的区别

1. 线程是否安全： HashMap 是非线程安全的，HashTable 是线程安全的；HashTable 内部的方法基本都经过 synchronized 修饰。（如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧！）；

2. 效率： 因为线程安全的问题，HashMap 要比 HashTable 效率高一点。另外，HashTable 基本被淘汰，不要在代码中使用它；

3. 对Null key 和Null value的支持： HashMap 中，null 可以作为键，这样的键只有一个，可以有一个或多个键所对应的值为 null。。但是在 HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null，直接抛出 NullPointerException。

4. 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 ： ①创建时如果不指定容量初始值，Hashtable 默认的初始大小为11，之后每次扩充，容量变为原来的2n+1。HashMap 默认的初始化大小为16。之后每次扩充，容量变为原来的2倍。②创建时如果给定了容量初始值，那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小，而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小。也就是说 HashMap 总是使用2的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是2的幂次方。

5. 底层数据结构： JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。

6. 迭代器方式: HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException，但迭代器本身的remove()方法移除元素则不会抛出ConcurrentModificationException异常。但这并不是一个一定发生的行为，要看JVM。这条同样也是Enumeration和Iterator的区别。

扩展问题 : fail-fast和fail-safe迭代器的区别？

区别：fail-safe允许在遍历的过程中对容器中的数据进行修改，而fail-fast则不允许。

fail-fast : 直接在容器上进行遍历，在遍历过程中，一旦发现容器中的数据被修改了，会立刻抛出ConcurrentModificationException异常导致遍历失败。常见的的使用fail-fast方式遍历的容器有HashMap和ArrayList等。

fail-safe : 这种遍历基于容器的一个克隆。因此，对容器内容的修改不影响遍历。常见的的使用fail-safe方式遍历的容器有ConcerrentHashMap和CopyOnWriteArrayList等。

HashMap的长度为什么是2的幂次方

为了能让 HashMap 存取高效，尽量较少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀，每个链表/红黑树长度大致相同。这个实现就是把数据存到哪个链表/红黑树中的算法。

这个算法应该如何设计呢？

我们首先可能会想到采用%取余的操作来实现。但是，重点来了：“取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作（也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方；）。” 并且 采用二进制位操作 &，相对于%能够提高运算效率，这就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

HashSet和HashMap的区别

HashMap	HashSet
实现了Map接口	实现了Set接口
存储键值对	仅仅存储对象
调用put方法向map中添加元素	调用add方法向Set中添加元素
HashMap使用键(Key)计算HashCode的值	HashSet使用成员对象来计算HashCode的值
HashMap相对于HashSet较快,因为它是使用唯一的键来获取对象的	HashSet相较于HashMap速度较慢

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别主要体现在实现线程安全的方式不同。

• 底层数据结构： JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底层采用 分段的数组+链表 实现，JDK1.8 采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样，数组+链表/红黑二叉树。Hashtable 和 JDK1.8 之前的 HashMap 的底层数据结构类似都是采用 数组+链表 的形式，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的；
• 实现线程安全的方式（重要）： ① 在JDK1.7的时候，ConcurrentHashMap（分段锁） 对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，每一把锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提高并发访问率。（默认分配16个Segment，比Hashtable效率提高16倍。） 到了 JDK1.8 的时候已经摒弃了Segment的概念，而是直接用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现，并发控制使用 synchronized 和 CAS 来操作。（JDK1.6以后 对 synchronized锁做了很多优化） 整个看起来就像是优化过且线程安全的 HashMap，虽然在JDK1.8中还能看到 Segment 的数据结构，但是已经简化了属性，只是为了兼容旧版本；② Hashtable(同一把锁) :使用 synchronized 来保证线程安全，效率非常低下。当一个线程访问同步方法时，其他线程也访问同步方法，可能会进入阻塞或轮询状态，如使用 put 添加元素，另一个线程不能使用 put 添加元素，也不能使用 get，竞争会越来越激烈效率越低。

下图为HashTable,ConcurrentHashMap不同JDK版本线程安全的底层实现图:

​ HashTable全表锁结构图

​ ConcurrentHashMap-JDK1.7版本分段锁结构图

​ ConcurrentHashMap-JDK1.8版本分段锁结构图

ConcurrentHashMap线程安全的具体实现方式/底层具体实现

JDK1.7版本:

首先将数据分为一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。

ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成。

Segment 实现了 ReentrantLock,所以 Segment 是一种可重入锁，扮演锁的角色。HashEntry 用于存储键值对数据。

static class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {
     
}

一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组。Segment 的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组，每个 HashEntry 是一个链表结构的元素，每个 Segment 守护着一个HashEntry数组里的元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment的锁。

JDK1.8版本:

ConcurrentHashMap取消了Segment分段锁，采用CAS和synchronized来保证并发安全。数据结构跟HashMap1.8的结构类似，数组+链表/红黑二叉树。

synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要hash不冲突，就不会产生并发，效率又提升N倍。

JDK7中的ConcurrentHashMap是怎么保证并发安全的？(详细版本)

主要利用Unsafe操作+ReentrantLock+分段思想

主要使用了Unsafe操作中的：

1. compareAndSwapObject：通过cas的方式修改对象的属性
2. putOrderedObject：并发安全的给数组的某个位置赋值
3. getObjectVolatile：并发安全的获取数组某个位置的元素

分段思想是为了提高ConcurrentHashMap的并发量，分段数越高则支持的最大并发量越高，程序员可以通过concurrencyLevel参数来指定并发量。ConcurrentHashMap的内部类Segment就是用来表示某一个段的。每一个Segment就是一个小型的HashMap的，当调用ConcurrentHashMap的put方法是，最终会调用到Segment的put方法，而Segment类继承了ReentrantLock，所以Segment自带可重入锁，当调用到Segment的put方法时，会先利用可重入锁加锁，加锁成功后再将待插入的key,value插入到小型HashMap中，插入完成后解锁。

JDK7中的ConcurrentHashMap的put底层原理

ConcurrentHashMap底层是由两层嵌套数组来实现的：

1. ConcurrentHashMap对象中有一个属性segments，类型为Segment[];
2. Segment对象中有一个属性table，类型为HashEntry[];

第一步: 当调用ConcurrentHashMap的put方法时，先根据key计算出对应的Segment[]的数组下标j，确定好当前key,value应该插入到哪个Segment对象中，如果segments[j]为空，则利用自旋锁的方式在j位置生成一个Segment对象。
第二步: 然后调用Segment对象的put方法。Segment对象的put方法会先加锁，然后也根据key计算出对应的HashEntry[]的数组下标i，然后将key,value封装为HashEntry对象放入该位置，此过程和JDK7的HashMap的put方法一样，然后解锁。在加锁的过程中逻辑比较复杂，先通过自旋加锁，如果超过一定次数就会直接阻塞等等加锁。

JDK8中的ConcurrentHashMap是怎么保证并发安全的？(详细版本)

主要利用Unsafe操作+synchronized关键字

Unsafe操作的使用仍然和JDK7中的类似，主要负责并发安全的修改对象的属性或数组某个位置的值。

synchronized主要负责在需要操作某个位置时进行加锁（该位置不为空），比如向某个位置的链表进行插入结点，向某个位置的红黑树插入结点。

JDK8中其实仍然有分段锁的思想，只不过JDK7中段数是可以控制的，而JDK8中是数组的每一个位置都有一把锁。

JDK8中的ConcurrentHashMap的put底层原理

第一步: 首先根据key计算对应的数组下标i，如果该位置没有元素，则通过自旋的方法去向该位置赋值。
第二步: 如果该位置有元素，则synchronized会加锁
第三步: 加锁成功之后，在判断该元素的类型
		如果是链表节点则进行添加节点到链表中
		如果是红黑树则添加节点到红黑树
第四步: 添加成功后，判断是否需要进行红黑树化

HashMap和ConcurrentHashMap的区别

通过上面对两者的介绍,这里总结一下两个的区别(以JDK8版本分析)

• HashMap是线程不安全的,ConcurrentHashMap是线程安全的(抛弃了JDK原有的 Segment 分段锁，而采用了 CAS + synchronized 来保证并发安全性)

补充 : CAS问题

概述:

CAS（Compare-and-Swap），即比较并替换，是一种实现并发算法时常用到的技术，Java并发包中的很多类都使用了CAS技术.

CAS需要有3个操作数：内存地址V，旧的预期值A，即将要更新的目标值B

CAS指令执行时，当且仅当内存地址V的值与预期值A相等时，将内存地址V的值修改为B，否则就什么都不做。整个比较并替换的操作是一个原子操作

CAS是标准的乐观锁的实现,它是调用 **JNI（Java Native Interface）**的代码实现的，比如，在 Windows 系统 CAS 就是借助 C 语言来调用 CPU 底层指令实现的

CAS的缺点:

CAS虽然能够高效的解决原子操作(要么全部执行,要么不执行)问题,但是同样存在以下问题:

• 循环时间长开销大(一般是配合无限循环进行使用的)

• 只能保证一个变量的原子操作

• 带来典型的ABA问题

ABA问题以及解决方式

CAS 的使用流程通常如下：

1）首先从地址 V 读取值 A；

2）根据 A 计算目标值 B；

3）通过 CAS 以原子的方式将地址 V 中的值从 A 修改为 B

此时如果如果在如果说我们在第一步读取的值是A,并且在第三步将值修改为B,就能保证它的值在第一步和第三步之间没有被其他线程修改过吗 ? 答案显然是不能保证,如果在这段期间它的值曾经被改成了B，后来又被改回为A，那CAS操作就会误认为它从来没有被改变过。这个漏洞称为CAS操作的“ABA”问题.

如何解决?

Java并发包为了解决这个问题，提供了一个带有标记的原子引用类“AtomicStampedReference”，它可以通过控制变量值的版本来保证CAS的正确性。因此，在使用CAS前要考虑清楚“ABA”问题是否会影响程序并发的正确性，如果需要解决ABA问题，改用传统的互斥同步可能会比原子类更高效。

String相关API

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形值(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 字符常量只占一个字节 字符串常量占若干个字节(至少一个字符结束标志)

什么是字符串常量池？

字符串常量池位于堆内存(JDK8版本以后)中，专门用来存储字符串常量，可以提高内存的使用率，避免开辟多块空间存储相同的字符串，在创建字符串时 JVM 会首先检查字符串常量池，如果该字符串已经存在池中，则返回它的引用，如果不存在，则实例化一个字符串放到池中，并返回其引用。

String 是最基本的数据类型吗

不是。Java 中的基本数据类型只有 8 个 ：byte、short、int、long、float、double、char、boolean；除了基本类型（primitive type），剩下的都是引用类型（referencetype），Java 5 以后引入的枚举类型也算是一种比较特殊的引用类型。

这是很基础的东西，但是很多初学者却容易忽视，Java 的 8 种基本数据类型中不包括 String，基本数据类型中用来描述文本数据的是 char，但是它只能表示单个字符，比如 ‘a’,‘好’ 之类的，如果要描述一段文本，就需要用多个 char 类型的变量，也就是一个 char 类型数组，比如“你好” 就是长度为2的数组 char[] chars = {‘你’,‘好’};

但是使用数组过于麻烦，所以就有了 String，String 底层就是一个 char 类型的数组，只是使用的时候开发者不需要直接操作底层数组，用更加简便的方式即可完成对字符串的使用。

String有哪些特性

• 不变性：String 是只读字符串，是一个典型的 immutable 对象，对它进行任何操作，其实都是创建一个新的对象，再把引用指向该对象。不变模式的主要作用在于当一个对象需要被多线程共享并频繁访问时，可以保证数据的一致性。

• 常量池优化：String 对象创建之后，会在字符串常量池中进行缓存，如果下次创建同样的对象时，会直接返回缓存的引用。

• final：使用 final 来定义 String 类，表示 String 类不能被继承，提高了系统的安全性。

String为什么是不可变的吗？

简单来说就是String类利用了final修饰的char类型数组存储字符，源码如下图所以：

/** The value is used for character storage. */
private final char value[];

String真的是不可变的吗？

我觉得如果别人问这个问题的话，回答不可变就可以了。 下面只是给大家看两个有代表性的例子：

1) String不可变但是不代表引用不可以变

String str = "Hello";
str = str + " World";
System.out.println("str=" + str);

结果 :

str=Hello World

解析：

实际上，原来String的内容是不变的，只是str由原来指向"Hello"的内存地址转为指向"Hello World"的内存地址而已，也就是说多开辟了一块内存区域给"Hello World"字符串。

2) 通过反射是可以修改所谓的“不可变”对象

// 创建字符串"Hello World"， 并赋给引用s
String s = "Hello World";

System.out.println("s = " + s); // Hello World

// 获取String类中的value字段
Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");

// 改变value属性的访问权限
valueFieldOfString.setAccessible(true);

// 获取s对象上的value属性的值
char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s);

// 改变value所引用的数组中的第5个字符
value[5] = '_';

System.out.println("s = " + s); // Hello_World

结果 :

s = Hello World
s = Hello_World

解析 :

用反射可以访问私有成员， 然后反射出String对象中的value属性， 进而改变通过获得的value引用改变数组的结构。但是一般我们不会这么做，这里只是简单提一下有这个东西。

是否可以继承 String 类?

String 类是 final 类，不可以被继承。

String str="i"与 String str=new String(“i”)一样吗？

不一样，因为内存的分配方式不一样。

String str="i"的方式，java 虚拟机会将其分配到常量池中；

而 String str=new String(“i”) 则会被分到堆内存中。

String s = new String(“xyz”);创建了几个字符串对象

两个对象，一个是静态区的"xyz"，一个是用new创建在堆上的对象。

String str1 = "hello"; //str1指向静态区
String str2 = new String("hello");  //str2指向堆上的对象
String str3 = "hello";
String str4 = new String("hello");
System.out.println(str1.equals(str2)); //true
System.out.println(str2.equals(str4)); //true
System.out.println(str1 == str3); //true
System.out.println(str1 == str2); //false
System.out.println(str2 == str4); //false
System.out.println(str2 == "hello"); //false
str2 = str1;
System.out.println(str2 == "hello"); //true

如何将字符串反转？

使用 StringBuilder 或者 stringBuffer 的 reverse() 方法。

// StringBuffer reverse
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
stringBuffer. append("abcdefg");
System. out. println(stringBuffer. reverse()); // gfedcba
// StringBuilder reverse
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
stringBuilder. append("abcdefg");
System. out. println(stringBuilder. reverse()); // gfedcba

数组有没有 length()方法？String 有没有 length()方法

数组没有 length()方法 ，有 length 的属性。String 有 length()方法。JavaScript中，获得字符串的长度是通过 length 属性得到的，这一点容易和 Java 混淆。

String 类的常用方法都有哪些？

• indexOf()：返回指定字符的索引。
• charAt()：返回指定索引处的字符。
• replace()：字符串替换。
• trim()：去除字符串两端空白。
• split()：分割字符串，返回一个分割后的字符串数组。
• getBytes()：返回字符串的 byte 类型数组。
• length()：返回字符串长度。
• toLowerCase()：将字符串转成小写字母。
• toUpperCase()：将字符串转成大写字符。
• substring()：截取字符串。
• equals()：字符串比较。

在使用 HashMap 的时候，用 String 做 key 有什么好处？

HashMap 内部实现是通过 key 的 hashcode 来确定 value 的存储位置，因为字符串是不可变的，所以当创建字符串时，它的 hashcode 被缓存下来，不需要再次计算，所以相比于其他对象更快。

String和StringBuffer、StringBuilder的区别是什么？String为什么是不可变的

可变性

String类中使用字符数组保存字符串，private　final　char　value[]，所以string对象是不可变的。StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串，char[] value，这两种对象都是可变的。

线程安全性

String中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，线程安全。AbstractStringBuilder是StringBuilder与StringBuffer的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity、append、insert、indexOf等公共方法。StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。StringBuilder并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

性能

每次对String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的String对象，然后将指针指向新的String 对象。StringBuffer每次都会对StringBuffer对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用StirngBuilder 相比使用StringBuffer 仅能获得10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

对于三者使用的总结

如果要操作少量的数据用 = String

单线程操作字符串缓冲区 下操作大量数据 = StringBuilder

多线程操作字符串缓冲区 下操作大量数据 = StringBuffer

包装类相关

自动装箱与拆箱

装箱：将基本类型用它们对应的引用类型包装起来；

拆箱：将包装类型转换为基本数据类型；

int 和 Integer 有什么区别

Java 是一个近乎纯洁的面向对象编程语言，但是为了编程的方便还是引入了基本数据类型，但是为了能够将这些基本数据类型当成对象操作，Java 为每一个基本数据类型都引入了对应的包装类型（wrapper class），int 的包装类就是 Integer，从 Java 5 开始引入了自动装箱/拆箱机制，使得二者可以相互转换。

Java 为每个原始类型提供了包装类型：

原始类型: boolean，char，byte，short，int，long，float，double

包装类型：Boolean，Character，Byte，Short，Integer，Long，Float，Double

Integer a= 127 与 Integer b = 127相等吗

• 对于对象引用类型：==比较的是对象的内存地址。
• 对于基本数据类型：==比较的是值。

如果整型字面量的值在-128到127之间，那么自动装箱时不会new新的Integer对象，而是直接引用常量池中的Integer对象，超过范围 a1==b1的结果是false

public static void main(String[] args) {
     
    Integer a = new Integer(3);
    Integer b = 3;  // 将3自动装箱成Integer类型
    int c = 3;
    System.out.println(a == b); // false 两个引用没有引用同一对象
    System.out.println(a == c); // true a自动拆箱成int类型再和c比较
    System.out.println(b == c); // true

    Integer a1 = 128;
    Integer b1 = 128;
    System.out.println(a1 == b1); // false,超过了-128到127的范围

    Integer a2 = 127;
    Integer b2 = 127;
    System.out.println(a2 == b2); // true
}