1.Java面试题—基础知识、面向对象、【容器】、IO & 【设计模式】、泛型 & 异常 & 反射 & 注解、快速排序

一、Java 基础知识

• JavaGuide(Java学习&面试指南)
• Java后端真实面试题大全(有详细答案)–高频/真题

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1、Java基础

JDK 和 JRE 有什么区别？

• JDK：包含 JRE，提供了 Java 的 程序开发工具包，用于 编写、编译 和 运行 Java 代码。
• JRE：提供了 Java 的 运行环境，主要包括 Java 虚拟机、Java 基础类库。

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Java 和 C++ 的区别？

• Java 没有指针，C++ 有指针。
• Java 自动回收 垃圾内存，C++ 手动 释放内存。
• Java 只能 单继承，C++ 允许 多继承。

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Java 语言有那些特点？

• 面向对象
• 平台无关性
• 自动垃圾回收

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Java8 相比于之前版本有哪些新的特性？

JDK各版本新特性

• Lambda表达式
• 方法引用
• Stream流

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2、数据类型

Java中的 基础类型 有哪些?

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基础类型有 8 种：

• 整数类型: byte(8位), short(16位), int(32位), long(64位)
• 浮点类型: float(32位), double(64位)
• 逻辑类型: boolean(8位)
• 文本类型: char(16位)

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• 一个字节(byte) => 8个二进制位 (bit–比特)
• String 不是 基本数据类型，而是一个 类(class)。

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自动装箱与拆箱的作用？原理是什么？

• 作用：自动完成 基本数据类型 与 包装类 的转换。
• 原理：以 Integer 为例，装箱 的时候会自动调用 Integer.valueOf() 方法。

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为什么 基本类型 需要 包装类？

• 基本类型 不能在 泛型 、集合 中使用。
• 基本类型 不符合 面向对象思维。

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[了解] 包装类型的缓存机制了解么？

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• Java 包装类 利用 缓存机制 来 提升性能。
• Byte、Short、Integer、Long 默认创建了 [-128,127] 内数据的相应 包装类型 的 缓存数据。

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Java 中如何进行 整型大数字 运算？

java的大数字运算

• BigInteger: 整型大数字 运算。
• BigDecimal: 浮点数大数字 运算。
• 原理：BigInteger 内部使用 int[] 数组来存储任意大小的 整型数据。

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针对浮点型数据运算出现的误差的问题，怎么解决 (Bigdecimal)？

BigDecimal为何能解决浮点数运算时精度丢失问题

• 使用 Bigdecimal 进行 浮点型数据 运算。
• 原理：将 浮点型数据 扩大 N倍 让它转换成 BigInteger 类型 数据，并记录 小数点位置 即可。

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为什么浮点数运算的时候会 丢失精度？

计算机在表示一个数字时，宽度 是有限的，例如 无限循环的小数 在计算机中存储时，只能被 截断，所以就会导致 小数精度损失。

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3、String【重要】

String 为什么是不可变的？

String 内部是一个 char数组，并且被 private、final修饰，因此 创建后不可改变，不可以继承。

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String、StringBuilder、StringBuffer 的区别？

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• String 创建的是不可变的对象，每次操作都会生成新的 String 对象。
• StringBuffer、StringBuilder 可以在原有对象的基础上进行操作。
• String、StringBuffer 是线程安全的，而 StringBuilder 是非线程安全的。
• StringBuilder 的性能高于 StringBuffer。

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String、StringBuilder、StringBuffer 使用场景？

对于三者使用的总结：

• String：操作 少量数据。
• StringBuilder：单线程 操作 大量数据。
• StringBuffer：多线程 操作 大量数据。

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字符串拼接 用 “+” 还是 StringBuilder?

• 基本 没有区别。通过 + 拼接字符串，实际上也是转换为 StringBuilder 实现的，拼接完成后再转换为 String 对象 。
• 但是在 循环体 使用 + 拼接字符串，会创建很多个 StringBuilder 对象，应该避免。

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字符串常量池 的作用了解吗？

字符串常量池 是 JVM 针对 字符串 (String类) 专门开辟的一块区域，可以避免 重复创建字符串，从而 提升性能 和 减少内存消耗。

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4、方法 & 关键字

Java中到底是 值传递 还是 引用传递？

为什么说Java中只有值传递?

Java 中是 值传递 的，只不过当参数是 对象 时，值的内容 是 对象的地址。

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final 关键字有什么作用？

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• final修饰变量: 该 变量 在 初始化 后 不可更改。(常量)
• final修饰方法: 该 类 的 继承类 不能 修改 此方法。
• final修饰类: 该类 不可被继承。该类所有 成员方法 都将被 隐式修饰 为 final 方法。

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static 关键字有什么作用？

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static 修饰的东西被我们称为 类成员，它会随着 类的加载 而 加载，比如：静态变量、静态方法、静态代码块。

• static修饰 变量: 即 静态变量，属于 类的变量，不依赖于任何对象就可以进行访问。仅当 类初次加载时 会被 初始化。
• static修饰 方法: 即 静态方法，属于 类的方法，不依赖于任何对象就可以进行访问。
• static修饰 代码块: 即 静态代码块, 可以 优化程序性能。类初次加载时，会执行每个 static静态代码块。
• 静态导包：采用 static 导入包后，可以直接使用 方法名 调用类的方法，就好像是该类自己的方法一样使用即可。

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super() 和 this() 的区别？

super()和this() 的区别？

• 相同之处：super() 和 this() 都必须在构造方法的第一行，且不能同时出现。
• 查找范围不同：super() 只能查找 父类，而 this() 会先查找 本类，如果找不到则会去 父类 中查找。

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静态方法 和 非静态方法 之间的可调用关系是怎样的？

静态方法与非静态方法的相互调用

• 非静态方法 可以调用 静态方法。
• 静态方法 不可以调用 非静态方法。

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• 静态方法 是属于 类 的，在 类加载 的时候就会 分配内存。
• 非静态方法 是属于 对象 的，只有在 对象实例化 之后才存在。

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二、面向对象

1、面向对象基础

如何理解面向对象编程？

Java三大特性：封装，继承与多态

面向对象编程 三大特性 – 封装、继承、多态：

• 封装：万物皆对象，任何事物都可以在 代码 中用 类 表示，将事物拥有的 属性 和 行为 隐藏起来。
• 继承：从 父类 中派生出 子类，子类 能吸收 父类 的所有 属性 和 行为，并能扩展 新的能力。
• 多态：通过将 子类的对象 作为 父类的对象 实现 多态。

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面向对象 和 面向过程 的区别？

• 面向过程：分析出 解决问题 所需要的 方法，然后一步一步 执行这些 方法。
• 面向对象：会先 抽象 出 对象，然后用 对象执行方法 的方式解决问题。

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重载 和 重写 有什么区别？

• 重载 发生在本类，重写 发生在 父类与子类 之间；
• 重载 是 方法名 相同，参数列表 必须不同，返回值 可以不同。
• 重写 是 方法名 相同， 参数列表 必须相同。

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抽象类 和 普通类 有哪些区别？

• 抽象类 不能直接 实例化，只能被 继承。
• 抽象类 可以包含 抽象方法 (不需要实现方法体)，且 继承者 必须实现 抽象方法。

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接口(interface) 和 抽象类 有什么区别？

抽象类和接口有什么区别
接口中成员 (变量&方法) 的特点

• 子类 通过 implements 实现 接口，子类 通过 extends 继承 抽象类。
• 一个类可以实现多个 接口，但只能继承一个 抽象类。
• 接口 中的方法都是 抽象的，抽象类 中可以 具体实现方法(非抽象)。
• 抽象类的方法 可以用 public、protected 修饰 。接口方法 只能用 public 修饰符。

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注：接口 只能 继承接口，而不是 实现接口 。

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为什么要使用克隆？

• 克隆 会创建一个 副本对象，对 副本对象 进行操作不会影响 原来的对象。
• clone() 默认是 浅拷贝。

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深拷贝 和 浅拷贝 区别了解吗？什么是 引用拷贝？

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• 浅拷贝：浅拷贝 会在堆上创建一个 新的对象，但是 浅拷贝 会共用 内部对象。
• 深拷贝：深拷贝会 完全复制整个对象，包括 内部对象。
  

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2、Object

Object 类的常见方法有哪些？

• equals()：用于比较 对象 的 内存地址 是否相等。String类 中用于比较 字符串的值 是否相等。
• hashCode()：用于返回对象的 哈希码。
• wait()：暂停 线程 的执行。
• notify()：唤醒一个在此对象监视器上等待的 线程。
• clone()：用于 拷贝对象。

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== 和 equals() 的区别是什么？

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• == 对于 基本类型 来说是 值比较，对于 对象 来说是比较的是 内存地址；
• equals() 比较的是 内存地址，但是对于 String类 来说是 值比较。
  【equals() 内部就是 ==，但是 String类 重写了 equals() 方法】

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hashCode() 有什么用？

• hashCode() ：获取 对象 的 哈希码。
• hashCode() 可以通过 哈希吗 来 初步判断 对象 是否相等。
  【需要通过 equal() 进一步判断 是否真的相等】

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3、序列化

什么是 序列化？什么情况下需要序列化？

• 序列化：将 Java对象 转换成 字节流 的过程。
• 反序列化：将 字节流 转换成 Java对象 的过程。

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当 Java对象 需要 在网络上传输 或者 持久化存储 时，就需要对 Java对象 进行序列化 处理。

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哪些 变量 不会被 序列化？

• 静态变量：static 关键字 修饰的 变量，不属于任何 对象，不会被 序列化。
• 瞬态变量：transient 关键字 修饰的 变量，不会被 序列化。

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三、容器

1、容器基础

Java容器 都有哪些？

Java 中 Set(集合), List(列表) 与 Map(映射) 的区别: 查看详情

• List集合: 有序、可重复 的集合；
• Set集合: 无序、不可重复 的集合；
• Map集合: 键值对集合。Key 不可重复，Value 可重复；
  

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Collection 和 Collections 有什么区别？

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• Collection 是 集合 的顶层 接口(interface)。
• Collections 类是 Java 中集合的 工具类, 包括 sort()、reverse() 等方法。

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2、List【重要】

数组(Array) 和 ArrayList 有何区别？

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• 数组 容量是 固定 的; ArrayList 容量大小可 自动调整。
• 数组 可存储 基本类型 和 对象; ArrayList 只能存储 对象。
• ArrayList 可以使用 泛型 来确保 类型安全，Array 则不可以。

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ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么?

• ArrrayList 基于 数组, 支持 随机访问。
• LinkedList 基于 双向循环链表，不支持 随机访问。
• ArrayList 的 查询效率 很高；LinkedList 的 插入、删除效率 很高。

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项目中一般不会使用 LinkedList，一般都可以使用 ArrayList 代替 LinkedList，并且通常性能会更好！

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谈一下 ArrayList扩容机制 的扩容机制？

Java–ArrayList扩容的原理

类	初始大小	加载因子	扩容倍数
ArrayList	10	1	1.5倍
Vector	10	1	2倍

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ArrayList 和 Vector 的主要区别是什么？

• 线程安全：Vector 是 线程安全 的，ArrayList 不是 线程安全 的。
• 性能：Vector 因为方法都是 同步 的，所以 效率不高。

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Vector、HashTable、synchronizedMap、StringBuffer 如何实现线程安全的？

Java高并发综合

• 通过 synchronized 关键字修饰每个方法。
• 缺点：因为方法都是 同步 的，所以 效率不高。

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3、Map【重要】

简介一下 HashMap？

• HashMap 是一种基于 Map接口 实现的 哈希表 数据结构，主要用来存放 key-value 键值对。

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HashMap 和 Hashtable 有什么区别？

Java–HashMap保证线程安全的方法

• 线程安全：HashMap 是 线程不安全的。Hashtable 是 线程安全 的。
• 使用效率：HashMap 要比 Hashtable 效率高一点。
  【Hashtable 基本被 淘汰 了，不要在代码中使用 HashTable】

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HashTable 和 ConcurrentHashMap 有什么区别？

Java–HashMap保证线程安全的方法

• Hashtable 使用 synchronized 修饰 get/put方法，性能很差。
• ConcurrentHashMap 每次只给一个 桶 (数组项) 加锁，性能很好。

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HashMap 和 TreeMap 有什么区别？

HashMap,TreeMap,LinkedHashMap的区别

• HashMap：底层是 数组 + 链表 + 红黑树，基本可以达到 常数时间 的性能。
• TreeMap：底层是 红黑树，默认按 key 升序排序，也可以根据 key 进行 搜索。

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HashMap原理 - 说一下 HashMap 的数据结构？

HashMap原理技术知识整理

• HashMap 底层存储结构 初始 为 链表散列: (数组 + 链表) 的结构 (链地址法 解决 哈希冲突)。
• 链表长度大于8 且 数组长度大于等于64, 该链表会转为 红黑树 来 提高查询效率。

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HashMap原理 - 为什么加载因子为 0.75？

目的尽量取得 提高空间利用率 和 减少查询成本 的平衡。

• 加载因子: 决定了 HashMap 的 扩容阀值，如果 数组长度 是 16，那么扩容阈值为 16 * 0.75=12，也就存储 12 个 元素 的时候 扩容。
• 设为0.75的依据: 用 0.75 作为 加载因子，每个碰撞位置的 链表长度 超过 ８ 个概率非常低，小于 千万分之一。

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注：HasmMap 扩容时, 会重新进行重新 Hash分配，并且会遍历 Hash表 中所有的元素，是非常耗时的。在编写程序中，要尽量避免 resize.

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HashMap原理 - HashMap 何时扩容？

Java–HashMap扩容的原理

HashMap 扩容的条件：

• 初次使用 时容量为 0，会进行 扩容，设置初始容量为 16。
• 触发 加载因子，会进行 扩容。
• 链表长度大于8，且 数组长度<64，会进行 扩容。

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注：扩容 都是针对 数组长度 而言的，而不是 HashMap容量。

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HashMap原理 - 谈一下 HashMap 扩容的原理？

扩容的原理： 判断 旧数组容量 是否已经达到最大 (2^30)了

• 若达到最大值，则修改 数组大小 为 Integer的最大值 (2^31-1)，以后就不会再进行扩容。
• 若没达到，则修改 数组大小 为原来的 2倍。
• 注：数组是无法自动扩容的，所以HashMap 扩容的本质是创建一个 新的数组 装填元素。

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HashMap原理 - 链表中结点数大于8时，会发生什么事 | 扩容 和 转换为红黑树？

Java–HashMap扩容的原理

当 链表深度 过大时(长度>8), 查询效率变低，需要 扩容 或 转换为红黑树：

• 链表长度大于8，且 数组长度<64 会进行 扩容。
• 链表长度大于8，且 数组长度>=于64，会转化为 红黑树，来 提高查询效率。

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HashMap原理 - 红黑树 的原理了解吗？

红黑树（RB-tree）比AVL树的优势在哪？

• 红黑树 是一种特殊的 平衡二叉树。 用 非严格的平衡 在 增删节点 时候的 降低旋转次数，任何 不平衡 都会在 三次旋转 之内解决。
• 红黑树 中不仅有 自旋 操作，还有 变色 操作，因此能够降低 旋转次数。

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四、IO & 设计模式

1、IO

Java 中 IO 流分为几种? | 字节流 与 字符流的区别？

Java–IO–字节流与字符流的区别

两种：字节流 和 字符流。

• 字节流 按 8 位传输以 字节 为单位输入输出数据。
  【适用场景：图片、音频。Java 相关类：InputStream、OutputStream】
• 字符流 按 16 位传输以 字符 为单位输入输出数据。
  【适用场景：文本文件。Java 相关类：Reader、Writer】

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其中：

• InputStream / Reader: 所有的 输入流 的基类。
• OutputStream / Writer: 所有 输出流 的基类。

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什么是 字节缓冲流？

• 缓冲流：将数据加载至 缓冲区，一次性 读取/写入 多个字节，可以避免 频繁的 IO 操作，提高流的 传输效率。
• 字节缓冲输入流：采用 装饰器模式 来增强 InputStream 对象的功能，即 BufferedInputStream。
• BufferedInputStream 内部维护了一个 缓冲区，这个 缓冲区 实际就是一个 字节数组。

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BIO、NIO、AIO 有什么区别？

Java–BIO、NIO、AIO–区别/使用/实例

• BIO：同步阻塞 IO: 并发处理能力低。
• NIO：同步非阻塞 IO: 提供 非阻塞、面向缓冲、基于通道 (Channel ) 的 I/O，实现了 IO多路复用。
  【适用于 数目多、时间短 的 IO操作，例如：聊天服务器】
• AIO：异步非阻塞 IO。

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注：当 连接数较少、并发程度较低 时，NIO 的性能并不一定优于 BIO 。

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简单介绍一下 NIO？

Java NIO 核心知识总结

NIO 提供 非阻塞、面向缓冲、基于通道 (Channel ) 的 I/O，使用 少量线程 处理 多个连接，大大提高了 并发能力。NIO 的 核心组件：

• Buffer (缓冲区)：NIO 读写数据 都是通过 缓冲区 进行操作的。读操作 将 Channel 中的 数据 填充到 Buffer 中，写操作 相反。类似于 BIO 中的 缓冲流。
• Channel (通道)：Channel 是一个 双向的 的 数据传输通道。
• Selector (选择器)：允许 一个线程 处理 多个 Channel，Selector 是基于 事件驱动 的 I/O 多路复用模型。
  

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2、设计模式【重要】

说几个常用的设计模式？

常用的设计模式汇总，超详细！

• 单例模式: 一个应用程序中，某个类的 实例对象 只能有一个。
• 装饰器模式: 对已有的业务逻辑 进一步的封装，使其增加额外的功能。【依赖继承实现, 不断加料】
• 适配器模式: 把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口。(创建一个中间类来解决无法调用的问题)
• 观察者模式: 目标对象 发生变化时，会通知 观察者，观察者 从而作出相应 任务。

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单例模式的写法？

单例模式Java实战–6种写法

饿汉式：

• 支持多线程
• 不支持懒加载
• 性能很高

静态内部类 (推荐)：

• 支持多线程：Classloder机制 保证 实例初始化 时只有 一个线程。
• 支持懒加载
• 性能很高

public class Singleton {
	// 内部类也是私有的
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    // 构造方法一定是 私有的
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

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简单说说 静态代理 和 动态代理 (简单说说 代理模式)？

Java代理模式–静态代理与动态代理的使用 【依赖 接口 实现】

代理模式 的优点:

• 可以隐藏 目标服务 的 具体实现。
• 可以在不修改 目标服务代码 的情况下能够做一些 额外的增强。
  

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静态代理: 代理类 在程序运行前就已经存在。【静态代理案例】

• 缺点: 需要为每个 目标服务 写一个 代理类，代码复杂。

动态代理: 代理类 在程序运行时 动态创建。

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反射的应用：动态代理？

JDK动态代理，步骤如下：

1. 自定义 InvocationHandler 重写 invoke() 方法，invoke() 方法 里调用 目标服务，并 附加一些逻辑。

// 如果不附加逻辑的话，这段代码甚至可以不用任何更改
public class MyInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private final Object target;

    public MyInvocationHandler (Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("正在执行的方法是：" + method.getName());
        Object result = method.invoke(target, args);
        return result;
    }
}

2. 通过 Proxy.newProxyInstance() 方法 创建代理对象。
   【传入什么 对象，生成的就是什么对象的 代理类】

public class JdkProxyFactory {

	// 用于获取代理类的方法
	// 传入什么对象，生成的就是什么对象的 代理类
    public static Object getProxy(Object target) {
    	// 参数2: interfaces: 代理类需要实现哪些接口
    	// 参数3: InvocationHandler: 用于实现 代理类 中的 方法调用。
        return Proxy.newProxyInstance(target.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(),
                new MessageInvocationHandler(target));
    }

	// 测试
    public static void main(String[] args) {
        // 生成代理类
        SmsService smsS ervice = (SmsService)JdkProxyFactory.getProxy(new SmsServiceImpl());
        // 调用代理类方法
        smsService.send("jdk动态代理");
    }
}

五、泛型 & 异常 & IO & 反射 & 注解

1、泛型

Java 中的泛型（两万字超全详解）

什么是泛型？

• 泛型：即 “参数化类型”，即 数据类型 被设置为 一个参数，数据类型 从外部传入。
• 泛型 可以用在 类、接口 和 方法 中，分别被称为 泛型类、泛型接口、泛型方法。

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为什么要使用泛型？

• 泛型 又提供了一种类型 安全检测机制，传入参数 要和 数据类型 匹配，否则 编译器 会报错。
• 泛型 提高了程序代码的可读性，根据代码能够快速知道所要操作的 数据类型。

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2、异常

常见的异常类有哪些？

常见的异常类有哪些？

• NullPointerException：空指针 异常。
• IndexOutOfBoundsException：数组 下角标越界 异常。
• IOException：当发生某种 IO异常 时抛出。
• SQLException：数据库 相关的异常。

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Exception 和 Error 有什么区别？

Throwable 有两个直接的子类: java.lang.Error、java.lang.Exception。

• Error：JVM内部 的严重问题，比如 资源不足 等，无法恢复。
• Exception：通过处理 可以恢复。Exception 可分 Checked Exception 和 Unchecked Exception。
• • Checked Exception：IOException、SQLException 等。
    【这种 异常 必须在程序中 捕获 (catch) 或 抛出 (throws)】
• • Unchecked Exception：NullPointerException、IndexOutOfBoundsException 等。
    【处理 或者 不处理 都可以】

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catch 里 return 了，finally 是否执行？

• 无论是否 捕获异常，finally 块里的语句都会被 执行。
• 当在 try 或 catch 中遇到 return 语句时，finally代码块 都将在 方法返回之前 被执行。

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3、反射

Java反射 (通俗易懂)

谈谈 Java 中的 反射？

Java 的 反射机制 可以获取 任意对象 的 属性 和 方法，可以调用这些 属性 和 方法。

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获取 Class类 的三种方式？

创建实例对象：Person p = new Person()，获取方式：

• Class clazz = p.getClass();
• Class clazz = Person.class;
• Class clazz = Class.forName("类的全路径");【最安全，性能最好】

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使用反射机制的场景有哪些？

• Spring Boot、MyBatis 等框架中都 大量使用 了 反射机制。
• 注解 (@) 的实现也用到了 反射机制。

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4、注解

什么是注解？

Annotation (注解) 可以看作是一种 特殊的注释，主要用于修饰 类、方法 或 变量，提供 特定信息 供程序在 编译 或 运行 时使用。

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注解的解析方法有哪几种？

注解 只有 被解析后 才会 生效，常见的 解析方法 有两种：

• 编译时直接扫描：编译器在 编译代码 的时候扫描对应的 注解 并处理，例如：@Override。
• 运行期通过反射处理：框架中的注解 都是通过 反射 来处理的，例如：@Controller、@Service。

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