面经 | Java 基础 整理

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Java 基础

一、整体观/理论/概念

JDK和JRE的区别

答：jdk是开发工具，给开发者用的；jre是运行时环境，用来运行java程序的；如果你需要编写java程序，需要安装JDK。如果你需要运行java程序，只需要安装JRE就可以了。
JDK包含JRE包含JVM

JDK: Java development kit Java 开发工具
JRE: Java runtime environment Java运行是环境
JDK包含JRE，JRE包含JVM，安装Eclipse你会发现它是运行不起来 是会报错的，只有安装了JDK，配置好了环境变量和path才可以运行成功。

【参考】

• 参考1
• 参考2

Java 为什么可以一次编写、到处运行？

运行过程：Java文件经过编译的.class的字节码文件，Java虚拟机JVM 再把字节码文件翻译成机器码，计算机再执行这个机器码，Java程序就得到运行了。
到处运行：靠的是jvm，不同平台下的jvm是不同的，但他们都能运行这个相同的字节码文件，Java 虚拟机再把这个字节码文件->当前平台下的机器码，java文件就可以实现到处运行。

java运行快吗 是编译还是解释型语言

JVM在执行字节码文件时，是读一行执行一行的，所以是解释型语言；
解释型语言运行得都比较慢。
【参考】

什么是API

其实就是被人写好的可以实现某种特定功能的函数，开发者只需要调用它提供的接口，然后传入它规定的参数，这个函数就会实现相应的功能。

import java 和javax的区别

一开始javax是对JavaAPI的扩展，后来也逐渐把这些扩展移到了java下面，所以现在可以说java包和javax是没有区别的

重写和重载的区别

重写：override 重载：overload
重载： 发生在同一个类中，比如写构造函数的时候一般会写无参构造方法和有参构造方法，方法名必须相同，参数列表不同（类型不同、个数不同、顺序），方法返回值也可以不同。
重写： 发生在父子类中，子类重写父类的方法，方法名、参数列表必须相同（返回值范围小于等于父类，抛出的异常范围小于等于父类，访问修饰符范围大于等于父类）如果父类
方法访问修饰符为 private 则子类就不能重写该方法。

面向对象和面向过程的区别

• 面向过程：性能比较高，不需要实例化，开销比较小；但没有对象易维护、易复用、易扩展
• 面向对象： 易维护、易复用、易扩展，封装、继承、多态可以降低系统的耦合度，使系统更加灵活、更加易于维护； 性能比面向过程低

面向对象的三大特性: 封装 继承 多态

1. 封装：将类的某些属性、信息封装在类的内部，不允许外部直接访问，而是通过类提供的方法来对类内部的信息进行访问或操作。
2. 继承：子类继承父类，是一种is-a的关系，子类继承到父类属性和方法，在父类基础上进行拓展，添加新的属性和方法，也可以重写父类的方法（父类的private属性和方法、构造方法不能被重写）
has-a：用来判断类与成员的关系，即类拥有某种属性或某种方法
3. 多态：对于同一个方法，不同的参数列表、不同的参数类型传进来可以有不同的处理方式，主要体现在继承和重载
继承：在继承的时候，一个父类可能有多个子类，子类A和子类B都重写了父类的同一个方法，但是子类AB的对象在调用这个方法的时候，都会根据当前子类重写的逻辑来处理，这就是多态。（多态也可以通过接口这种形式实现）
重载：在同一个类里，同一个方法名，不同的参数传进来，会有不同的处理方式，这就是重载；
多态的一种体现就是，你只定义了一个方法和一个参数类型，但却可以处理多种形态的参数，这就是多态。
多态比较难理解

向上/向下转型

向上：将子类对象赋值给父类对象（父类引用指向子类对象），在日常开发中我们大量使用向上转型，这样会充分发挥多态的特性
向下：将父类对象赋值给子类对象，这个是否需要强制类型转换，否则会编译报错（编译通过了也不一定能正确执行）

都有常量了为什么还要有枚举？

关键字：enum，调用时和静态常量一样，它能够更好地限定语义和判断每个值的合理性，它把值限定在了这几个值的范围之内，如果超出了这几个值的范围，在编译的时候就会报错，就能更好地检查每个值的合理性。

构造器 Constructor 是否可被 override

不可以

构造方法是什么

对对象进行初始化

一个类没有声明构造方法,该程序能正确执行吗

可以。会默认执行无参构造方法。

构造方法的特性

1.与类名相同，可以有无参和有参构造方法
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。

调用子类构造方法之前，会先调用父类无参构造方法，其目的是?

帮助子类做初始化工作

在Java中定义一个不做事的构造方法的作用

子类的对象在构造之前，如果没有用 super() 来调用父类特定的构造方法，则会先调用父类的无参构造方法。这个时候，如果父类中没有无参构造方法，那编译就会发生错误。

基本数据类型和引用类型的区别

• 基本：8种
• 引用类型：是指由多个值构成的对象

heap和stack的区别

• heap：堆内存，存对象
• stack：栈内存，存方法内的局部变量

Java 反射

Java的反射是Java能够动态获取信息、动态调用对象方法的一种机制。
在运行状态中，对于任何一个类，都能知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能调用它的任意方法和属性

Java的序列化 vs 反序列化

• 序列化：将java对象转换为字节流的过程
• 反序列化：将字节流转换为java对象的过程

什么时候需要序列化

Java对象在以下情况下需要

• 在网络上传输
• 持久化存储

Java 序列化中如果有些字段不想进行序列化 怎么办

对于不想进行序列化的变量，使用 transient 关键字修饰；
当对象被反序列化时，被 transient 修饰的变量值不会被持久化和恢复；
transient 只能修饰变量，不能修饰类和方法

Java和C++的区别

同：都是面向对象的语言，都支持封装、继承和多态
异：

• 指针：Java 不提供指针来直接访问内存
• 继承：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。
• 内存管理：Java 有自动内存管理机制，不需要程序员手动释放无用内存

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一、对象拷贝

什么是克隆

对数据进行拷贝

如何实现对象克隆

实现Clonable接口，实现clone()方法

深拷贝 vs 浅拷贝

• 浅拷贝：只拷贝对象本身，不拷贝对象的引用
• 深拷贝：对象本身+引用

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二、语法

引用传递和值传递

Java只有值传递，
实参：要传递给方法的实际参数，在方法外面
形参：方法名的参数列表，在方法里面
值传递：对形参的修改不会影响到实参的值
引用传递：对形参的修改会影响到实参的值

JVM中划分了好几块内存区域，其中有一个栈空间和一个堆空间，创建的所有对象存放在堆中，基本数据类型和局部变量是存放在栈中的。
当操作对象时，对象是存放在堆中的，我们拿到的只是这个对象的引用，通过对象的引用，就可以操作对象；如果是基本数据类型，那就复制一份值，传递给形参；如果是引用类型，那就将引用赋值一份传递给形参，形参拿到的始终是一个副本，无论如何都无法通过形参改变实参，毕竟形参只是操作的副本而已

为什么Java只有值传递

概念：值传递：对形参的修改不会影响到实参的值；引用传递：对形参的修改会影响到实参的值
原因：实参传递给形参时，形参拿到的始终都是一个副本而不是实参本身，所以无论形参怎么改变都不会影响到实参的值，所以是Java只有值传递

== 和equals的区别

都用用来判断相等的
“==”：判断两个对象的地址是否相等
equals：永远都是比较内容。默认执行 = =；如果重写了就是比较对象的内容，String重写了equals，所以String在用equals的时候比较的是内容。

对象的相等 vs 指向他们的引用相等

• 对象的相等：比较的是内容
• 引用相等：在内存中的地址

两个对象hashCode()相同，equals()一定为true吗

不一定。
hashCode：获取哈希码，由哈希码来确定对象在哈希表中的索引位置（Java的任何类都有hashCode函数）
equals是比较两个对象是否想等的，hashCode相同只能说明它们的哈希码相同，被散列到相同的索引位置，但并不能说明两个对象相等。

排序

Collections.sort 和 Arrays.sort的区别

• Collections.sort默认调用Arrays.sort方法，底层实现都是TimSort实现的（这是jdk1.7新增的，以前是归并排序）
• TimSort算法：对于没有排好序的部分进行排序，然后再合并（就是找到已经排好序数据的子序列，然后对剩余部分排序，然后合并起来）

final

1）变量：
1）基本数据类型：数值初始化了之后不能被修改；
2）引用类型：初始化之后就不能再指向其他对象了
2）类：不可派生类，不能再被继承，final类中的所有成员方法也都被隐式地指定为final方法
3）方法：方法锁定，对于方法所在的类，它的子类是不能够修改这个方法（所有private方法都隐式地指定为final）

不能修饰接口和抽象类 interface abstractClass

static

将类的成员属性和成员变量定义为static时，就意味着将他们声明为静态属性和静态方法，，不用创建对象，直接通过类名就可以调用。
只能修饰变量和方法，被static修饰的成员随着类的加载而加载，生命周期和类一样；
没有被static修饰的变量和方法只能通过创建对象的形式调用（new 类名.方法名的方式），只能以对象的形式存在，被static修饰的成员是优先于对象存在的，静态的方法在调用非静态的成员时，非静态的成员还没有存在，所以不能调用非静态的变量或方法

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。

静态方法和实例方法的区别

• 调用：调用静态方法需要创建对象，用“类名.方法名”的方式；实例方法不需要创建对象
• 静态方法只能访问静态成员变量和静态方法；实例方法则没有限制

内部类

在一个类中定义的类就是内部类，不同的内部类其实就是作用范围不一样
public：类在本程序的任何地方都能使用，不加则代表这个类只能在所处的包下访问，

成员变量和局部变量的区别

概念：成员变量是类的成员变量，局部变量是方法内的局部变量

• 内存：成员变量是对象的一部分，跟对象一起保存在堆中；局部变量保存在栈中
• 生存时间：成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在；局部变量在方法调用完毕后会消失
• 赋值：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；而局部变量则不
  会自动赋值。

如何创建对象

new

对象实体与对象引用的区别

• 对象实体：new了之后存放在堆中的，可以n个引用指向它
• 对象引用：存放在栈中的，是指向某个对象的（指向0或1个对象）

返回值在类的方法里的作用

方法的返回值：执行某个方法后返回的数据
返回值的作用：用于接收某个过程的结果，这个结果可能会被用于其他操作

Stream

2.32 Stream有哪些方法

Stream提供了大量的方法进行聚集操作，
中间方法：中间操作允许流保持打开状态，并允许直接调用后续方法。

• mapToInt()，boxed()
  末端方法：末端方法是对流的最终操作。当对某个Stream执行末端方法后，该流将会被“消耗”且不再可用。
• toArray()，forEach()
  在数组和list做转换的时候，就会用到strem

Math函数常用的方法

min()max()abs()round()pow()exp()
round()：round(-1.5)等于多少——-1

• 正数：正常的四舍五入，到5了就会进一
• 负数：到5了不会进一，超过5了才会进一
  【参考】

BigDecimal对象

1）浮点数的计算

• 直接用float和double会精度丢失，因为计算机底层是二进制运算，而二进制不能精确地表示十进制小数（一般先用float和double，小数点太多了就可以使用BigDecimal）
• 使用BigDecimal对象，BigDecimal是不可变对象，他的操作都不能改变原有对象的值，方法执行完毕不能改变对象的值，如果要获取方法执行的结果，就需要重新赋值（String也是如此）

2）除法除不尽导致的无穷小数问题

• scale参数：运算后保留几位小数
• RoundingMode：计算小数的方式

3)BigDecimal的比较

• equals：比较值和精度，二者完全一样才一样
• 需要使用compareTo方法，比较的值（前面的）更大返回1，更小返回-1，相等返回0

获取键盘输入的方法

• 方法1：创建一个Scanner对象来接收
• 方法2：通过 BufferedReader

System.out用法和要注意的点

1. 控制台输出

• System.out
  • print：输出字符串，不换行
  • println：输出一行字符串，换行
  • printf：格式化输出
• System.err
  关键：加锁

2. 异常输出

• e.printStackTrace：打印堆栈信息，默认调用的是System.err

3. 日志输出
   SLf4j里的simple实现是使用了 System.out 和 System.err实现的

switch 和 if-else的区别

效率不一样

• switch：判断对的时候会对每个case生成一个map表，通过传入的值直接找到对应的map，然后执行相应的case里面的逻辑
• if-else：一行一行对比的，比完一个else了之后再比下一个else
  分支比较多的时候用switch会比较好

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三、Java的数据类型

基本数据类型

有8类，又4类：

• 整型：byte 1字节 / short 2字节 / int 4字节 / long 8字节
• 浮点型：float 4字节 /double 8自己
• 字符型：char 2字节
• 布尔型：boolean 没有明确规定
  String不是基本数据类型

int 类型的数据范围

int 4字节，32位，1 位用来存符号，[- 2³¹, 2³¹-1]

实例变量的默认值

对于8 种数据类型：
byte：0
short：0
int：0
long：0L
float：0.0F
double：0.0
char：‘\u0000’ 空
boolean：false

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四、字符串：String & StringBuilder & StringBuffer

String属于基础数据类型吗？

不属于

Java中操作字符串都有哪些类，它们都有哪些区别

1）可变性

与final关键字有关

• String：是用final关键字来保存字符串的，所以不可变；修改的时候，都会新创建一个String对象，然后再将当前对象的指针指向新的String对象。

• StringBuilder 与StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类， AbstractStringBuilder 没有用 final 关键字修饰，所以这两种对象都是可变的。

2）线程安全

• String：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。
• StringBuilder 没有对公共方法进行加同步锁，线程不安全的。
• StringBuffer 加了同步锁，所以是线程安全的。

3）性能

String < StringBuffer

• String：每次都要创建一个对象，然后再修改指针，最低；
• StringBuffer：加了锁，相比起StringBuilder来说会多出一些操作，所以StringBuilder的性能又比StringBuffer高一些。
  注意：String可以直接=一个字符串，StringBuilder & StringBuffer必须得new

String str = “i”;和String str = new String(“i”);的区别

地址不一样

• String str = “i”：把字符串放在常量池；下次还有String str2 = "i"时，是在常量池中查找，找到了就用指针指向这个字符串常量，他们的地址都是一样的；
• String str = new String(“i”)：new是在JVM堆中创建的
  所以这两个字符串用==判断的时候是不一样，用equals()才相等，所以为了保险起见，一般判断字符串相等都会用equals()

	public static void main(String[] args) {
		String a = "i";
		String aa = new String("i");
		if(a == aa) System.out.println("==");//false
		if(a.equals(aa)) System.out.println("equals");//true
	}

字符串反转

用可变的字符串类，StringBuilder & StringBuffer都可以，然后调用reverse()方法

String类常用的方法

• chartAt():
• equals():
• length():
• replace():
• replaceAll():
• split():
• substring():
• toCharArray():
• toUpperCase():
• toLowerCase():

char和String的区别字符型常量和字符串常量的区别

1）形式：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：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）内存：字符常量只占 2 个字节 字符串常量占若干个字节(至少一个
字符结束标志) (== char 在 Java 中占两个字节==)

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五、抽象类

关键字是abstract

抽象类和接口的区别

接口–Interface 抽象类–Abstract Class
概念：抽象类是对对象的抽象，接口是对动作的抽象；类在实现接口和抽象类的时候用的关键词不一样，接口是implements实现，抽象类是extends；
区别：
1）实例化：接口不能实例化，因为它不是对象，只有对象才能实例化；
抽象类不能被实例化，因为一个抽象类中没有"足够的信息"来描绘一个对象
2）类的实现：类可以实现多个接口，但只能继承自一个抽象类（单继承）

抽象类必须要有抽象方法吗

抽象类可以有具体的方法，不一定都是抽象方法

普通类和抽象类的区别

1）实例化：普通类可以实例化，抽象类不能，因为抽象类中没有"足够的信息"来描绘一个对象
2）继承：都能被继承，继承抽象类的子类必须要重写继承的方法（除非子类也是抽象类）
3）final：接口中的实例变量默认是 final 类型的，而抽象类中则不一定
【参考】

抽象类能用final修饰吗

不能，final不可派生类，抽象类就没有意义了；也不能修饰接口

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六、集合类

概念

集合类的基本接口

Java集合类主要派生自两大集合类：Collection 和 Map，Collection 又派生出 List、Set、Queue三大集合类；Java 所有集合类都是这四个接口的实现。

Collection 和 Collections 的区别

• Collection 是 List、Set、Queue的上级接口
• Collections 是集合类的帮助类，平时用得比较多的是用Collections.sort对list排序

Comparable 和 Comparator 接口是干什么的？列出它们的区别。

• Comparable接口 提供了compareTo()方法，用来给两个对象排序，大于0表示前面的数大，小于0后面的大
• Comparator接口提供了compare() 和 equals() 两个方法，compare()和compareTo()的逻辑是一样的；equals()当两个对象的内容相等时返回true
  

集合类为什么没有实现Clonable和Serializable接口

因为集合类不够具体，克隆和序列化是跟具体的语义和含义相关的

什么是迭代器Iterator

用来对集合类进行遍历的，在遍历的过程中可以对集合类内的元素进行操作

Iterator怎么使用，有什么特点

常用方法：

• next()：获得序列中的下一个元素。
• hasNext()检查序列中是否还有元素。
• remove()将迭代器新返回的元素删除。
  特点：只能单向遍历

Iterator和ListIterator的区别

• Iterator：遍历List、Set；单向
• ListIterator：只能遍历List；双向

如何确保集合不被修改

• 首先，想到final关键字，但集合都是引用类型，使用final关键字了之后还是会被修改
• 调用Collections工具类的unmodifiableList

Java有哪些集合类

List、Set、Queue、Map

List、Map、Set 三个接口，存取元素时，各有什么特点？

首先，List和Set继承自Collection接口，都是单列集合

• List：有序，可重复；list是按照先后顺序存的；取get方法按下表取
• Set：无需，不可重复，set在存的时候，会判断当前元素在集合中是否已经存在了，没存在就添加成功；只能遍历一遍取元素

其次，Map是双列集合，存储的是键值对，key不能重复

• 存：先检查有没有重复的key，没有就添加，有就覆盖
• 取：遍历取

线程安全/不安全的集合类

不安全：大部分不安全ArrayList、LinkList、HashMap、TreeMap、HashSet、TreeSet
安全：Vector、HashTable

自动装箱、自动拆箱

基本数据类型 - 包装类之间的转换 - “箱”-包装类
自动装箱：将基本类型赋值给包装类型，就完成了自动装箱
自动拆箱：将包装类型赋值给基本数据类型，就完成了自动拆箱

为什么要有包装类

包装类是为了更好地面向对象，Java是一种面向对象的语言，但8种数据类型中的任何一种都不是对象，没有对象的特性。为了更好的面向对象，Java 为每一个基本数据类型都定义了一个包装类。

包装类+缓存池

缓存池也叫常量池，是事先存储一些常用数据用于节省空间的一种技术。大部分的包装类型都实现和缓存池。
在自动装箱时，如果基本数据类型的值在缓存的范围内，则不会重新创建对象，而是复用缓存池中实现创建好的对象。
Integer类型默认缓存了[-128, 127]的值，只要是这个范围的值自动装箱，都会返回相同的对象；所以如果是包装类型之间进行判断的话，要用equals()，不能用==，因为不同包装类缓存的范围不一样。
自动装箱：调用了包装类型的valueOf()方法
自动拆箱：调用了xxxValue()方法（如intVaule()）
所以，在创建包装类对象时，要么使用自动装箱的方法，要么使用valueOf()方法，而不要直接new，因为vauleOf()方法利用了缓存，而直接new是直接在堆里创建对象，没有利用缓存。

Integer 和 Double类型要怎么判断相等

（小学刚开始学数学的时候）不同单位的数据是不能直接比较的，如果要比较，必须先进行单位的换算，不同的数据类型之间的比较也要先进行数据类型的转换。
为了不损失精度，一般都是低精度向高精度转换，所以要把Integer 转成 Double，然后再进行比较。

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int 和Integer有什么区别，二者在做 == 运算的时候会有什么结果？过程？

int 基本数据类型，Integer 是包装类；== 是基本数据类型之间的比较，所以Integer 会自动拆箱成int类型，然后再进行比较；返回 true or false。

六-1、List

普通List

List和Set有什么区别？

Set无序，不可重复的集合；
List有序，可以重复的集合。
都由Collections工具类派生的

ArrayList

介绍一下ArrayList的数据结构

实现：ArrayList的底层是用数组来实现的
随机访问：O(1)
首次插入：默认第一次插入元素时创建大小为10的数组，超出限制时会增加50%的容量，并且数据以 System.arraycopy() 复制到新的数组，因此最好能给出数组大小的预估值。
增删：数组末尾效率较高，按下标，需要移动数据，时间复杂度O(n)，影响到性能。

Array和ArrayList的区别

• Array：事先确定好大小；静态；可以包含基本类型和对象类型
• ArrayList：不需要事先确定大小；动态增长；只能包含对象类型，如果要保存基本数据类型的话，就需要用它包装类

ArrayList和LinkedList的区别

底层实现：ArrayList的实现是基于数组，LinkedList的实现是基于双向链表；
时间复杂度：随机访问O(1)；O(N)
插入删除：链表会方便一点，不需要移动
内存：LinkedList比ArrayList更占内存，上一个指针，下一个指针

ArrayList 和 Vector 的区别

同：

• 都继承自List接口，都是有序集合，都是基于数组实现的相当于一种动态数组

异：
ArrayList线程不安全；Vector线程安全（使用了synchronized 方法）

ArrayList，Vector，LinkedList 的存储性能和特性

ArrayList < Vector < inkedList

六-2、Set

Set那么用什么方法来区分重复与否呢

• 不是基本数据类型，所以用equals
• == ：地址；equals：内容

两个对象的内容相等，hashCode一定相等吗？

不一定

• 如果对象要保存在 HashSet 或 HashMap 中，它们的 equals 相等，那么，它们的 hashcode 值就必须相等
• 如果不是，就可以不等

HashSet

HashSet的底层逻辑

HashSet依赖与HashMap，它的值是存在HashMap的key中的，所以key不允许重复。

HashSet是基于HashMap实现的，默认构造函数是构建一个初始容量为16，负载因子为0.75 的HashMap。
它封装了一个 HashMap 对象来存储所有的集合元素，所有放入 HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存，而 HashMap 的 value 则存储了一个 PRESENT，它是一个静态的 Object 对象。

HashSet和TreeSet的区别

• HashSet：无序；基于哈希表、哈希算法的
• TreeSet：有序；用树实现的，时间复杂度是O（logn）

TreeSet

原理

基本原理：TreeMap
最大特点：有序
特殊方法：
celing: 返回>=传入值的最小值
floor: 返回<= 传入值的最大值
higher: 比传入值大的
lower: 比传入值小的
desendingSet: TreeSet倒序
pollFirst: 返回并删除第一个
pollLast: 返回并删除最后一个
使用场景：对调接口返回的数据，按某一维度排序、进行展示或别的消费？？

说一说TreeSet和HashSet的区别

都是派生自Set包装类的，无序、都不能重复；都是线程不安全
区别：TreeSet可以实现排序，按自然顺序存储；HashSet是乱序
存储：TreeSet要自然排序，所以不能为null；HashSet就可以
实现：HashSet底层是采用哈希表实现的，而TreeSet底层是采用红黑树实现的

六-3、Queue

Queue大家族

两个接口 Dueue、BlockingQueue；抽象类 AbstractQueue

Dueue

代表双端队列的能力

• LinkedList：不仅有List的能力，还有Dueue的能力，可以模拟队列进行操作

BlockingQueue

代表阻塞队列的能力，可以用来实现生产者、消费者模型

AbstractQueue

抽象队列，提供了默认的实现

• **PriorityBlockingQueue：是大顶堆、小顶堆的底层实现

常用方法

add() offer() 插入

add()：插入失败，抛异常
offer()：插入失败返回false

element() peek() 获取值

element()：获取失败，抛异常
peek()：获取失败，返回null

remove() poll() 删除

remove()：删除失败，异常
poll()：删除失败，null

“操作失败时：熟悉的单词抛异常，不熟悉的单词返回false”
抛异常：add remove element
返回false：offer poll peek

普通Queue

• 队列的add()和offer()的区别

BlockingQueue

2.30 BlockingQueue 有哪些方法，为什么这样设计

BlockingQueue 提供了4 组不同的方法用于插入、移除以及对队列中的元素进行检查；

2.31 BlockingQueue 是怎么实现的

BlockingQueue是一个接口，它的实现类有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue。它们的区别主要体现在存储结构上或对元素操作上的不同，但是对于put与take操作的原理是类似的。下面以ArrayBlockingQueue为例，来说明BlockingQueue的实现原理。

六-4、Map

1. 普通Map

Map接口有哪些实现类

• HashMap：性能最好，不需要排序时用；线程不安全
• LinkedHashMap：按插入顺序排序
• TreeMap：按key递增排序
• ConcurrentHashMap：线程安全
  如果需要用到线程安全的话，那就可以使用Collections工具把线程不安全的包装成线程安全的。

Map put的过程

首次扩容：先判断数组是否为空，若数组为空则进行第一次扩容（resize）；
计算索引：通过hash算法，计算键值对在数组中的索引–哈希码；
插入数据：
如果当前位置元素为空，则直接插入数据；
如果当前位置元素非空，且key已存在，则直接覆盖其value；
如果当前位置元素非空，且key不存在，则将数据链到链表末端；
若链表长度达到8，则将链表转换成红黑树，并将数据插入树中；
再次扩容：如果数组中元素个数（size）超过threshold，则再次进行扩容操作。

如何得到一个线程安全的Map

1. Collections工具类，将线程不安全的Map包装成线程安全的Map；
2. 使用ConcurrentHashMap
不建议使用Hashtable，虽然Hashtable是线程安全的，但是性能较差。

Map和Set有什么区别？

都是无序、不能重复集合；
Set存的是元素，Map存的元素的键值对，Map的key是一个Set集合，所以key不能重复。

2. HashMap（重点）

HashMap put的过程（1.7 和1.8的区别）

HashMap有哪些特点

• 线程不安全；Key和Value可以为null

JDK7、JDK8实现的HashMap有什么区别

目的：优化查找性能
JDK7：数组+链表，hashCode哈希码冲突，链表太长，查找的时候时间消耗很高，降低了查找的效率，O(n)
JDK8：数组+链表+红黑树，链表长度超过8的时候，采用红黑树存储，O(logn)，查找效率得到优化

HashMap 的底层实现原理

hash算法：取模，
存–put：调用hashCode获取哈希码，进而得到bucket的位置，存到相应链表
取–get：调用hashCode获取哈希码，然后到对应的bucket中查找

HashMap 的扩容机制

1)先扩充数组：
首先：判断是否要扩容，是则按2的n次方扩充，更大的数组能在一定程度上减少碰撞（还有一个说法就是使用位运算代替取模预算(据说提升了5~8倍)）
判断是否要扩容：负载因子，元素个数与数组容量之比

2)链表转红黑树：（检查链表长度转换成红黑树之前，还会先检测当前数组数组是否到达一个阈值（64），如果没有到达这个容量，会放弃转换，先去扩充数组）为了解决碰撞，数组中的元素是单向链表类型。当链表长度到达一个阈值时（7或8），会将链表转换成红黑树提高性能（而当链表长度缩小到另一个阈值时（6），又会将红黑树转换回单向链表提高性能。）

HashMap为什么用红黑树而不用B树？

首先，用红黑树是为了优化查找效率，B树一个节点可以存好多个数据，在数据量不是很多的情况下，数据都会“挤在”一个结点里面，这时候优化的效果并不是特别的好；而且必输一般是用在外存上的，B树的高度就是磁盘存取的次数，磁盘存储本来就慢，就更达不到优化查找效率的效果了。

HashMap hash函数设计思想

HashMap是如何解决哈希冲突的？

拿取模来讲，如果取模的结构都是1，就都会存到对应的单向链表中；
当链表长度到达8时，会将链表转换成红黑树提高查找性能；
而当链表长度缩小到另一个阈值时，又会将红黑树转换回单向链表提高性能。

HashMap的底层结构

• Node数组：Node[] table
  • Node的结构：hash值，K，V，next
• 链表：把哈希值（哈希索引）相同的 K-V 存到同一个链表中
• 红黑树：当链表长度大于8时，会将链表转成红黑树

链表是如何转成红黑树的

• 隐含条件：1）链表的size >= 8；2）table.length >= 64，如果length没有大于64，那会先对table进行扩容（下一次插入的时候再判断是不是能够转成红黑树）
• 结点转换：将Node结点转成TreeNode（新增parent，left，right，red标识）
• 树的转换：每次插入结点的时候都会判断是否符合红黑树的要求，不合符就会旋转，左旋或者右旋（中间的细节可以先不懂那么多）

为什么要用红黑树

**为了提高查找效率，遍历树为O(logn)，链表的遍历为O(n)

• 避免像二叉查找树那样，最差是一个链表；又可以避免像平衡二叉树那样每次插入的时候进行一个大幅度的调整
• 红黑树是平衡二叉树的改造，一种要求不是那么严格平衡二叉树，调整的次数少于平衡二叉树

HashMap 1.7中多线程的死循环的产生

还不是很理解

HashMap和HashTable的区别

1）线程安全：
2）性能：
3）null作为key，value

HashMap和ConcurrentHashMap的区别

HashMap是线程不安全的
ConcurrentMap是线程安全的

ConcurrentHashMap是怎么实现的

JDK7：Segment数组+链表
JDK8：Node数组+链表+红黑树
还有呢

3. LinkedHashMap

使用场景

要求有序

你对LinkedHashMap的理解

内存的存储与插入的顺序保持一致，
使用双向链表来维护key-value对的顺序
需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashMap的性能，但因为它以链表来维护内部顺序，所以在迭代访问Map里的全部元素时将有较好的性能。

LinkedHashMap可以避免对HashMap、Hashtable里的key-value对进行排序（只要插入key-value对时保持顺序即可），同时又可避免使用TreeMap所增加的成本。

请介绍LinkedHashMap的底层原理

1）LinkedHashMap继承于HashMap，很多方法直接继承自HashMap，
2）特点是维持插入顺序，所以维护的是双向链表，HashMap是单向链表

4. TreeMap

2.21 TreeMap的底层逻辑

对key进行排序，升序降序可以自定义Comparator比较器；基于红黑树（Red-Black tree）实现的，时间复杂度是O(logn)。
红黑树的节点是Entry类型的，它包含了红黑树的6个基本组成：key、value、left、right、parent和color。

什么是红黑树

结点为空色或者黑色；红色代表活跃的点；
根叶黑：根只能为黑色，每个叶子结点都是黑色的空结点；
不红红：不能有连续的红色结点
黑路同：从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点；

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七、异常

Throwable异常类

总述

所有的异常类都继承自Throwable，Throwable有两个子类：Error、Exception

• Error：错误，程序无法处理，表示运行应用程序中较严重问题
• Exception：异常，程序可以处理的；Exception有一个RuntimeException，是由Java虚拟机抛出的

常见的异常类

• IO异常 IOException

• 运行时异常 RuntimeException
  1.空指针异常
  2.ClassNotFoundException

Throwable常用方法

• getMessage：返回异常的详细信息
• toString：返回异常的简要信息

throw和throws的方法

• throw：是在方法内抛出的异常，异常由方法内的语句处理；只能抛出一个异常；如果执行了throw语句，那就说明一定出现了异常
• throws：方法声明的后面抛出的异常，异常的处理由该方法的调用者来处理；可以抛出多个异常；可能会出现异常，但不一定发生

异常处理

try-catch-finally

• try：用于捕获异常，里面写的是业务逻辑的代码。（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：用于处理 try 捕获到的异常。

• finally：无论是否捕获或处理异常，finally 块里的语句都会被执行。finally可省略

• 在以下 4 种特殊情况下，finally 块不会被执行：
  1.在 finally 语句块中发生了异常。
  2.在前面的代码中用了 System.exit()退出程序。
  3.程序所在的线程死亡。
  4.关闭 CPU。

try-catch-finally那部分可以省略

finally

如果在catch中return了，finally还会执行吗

当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时，会先执行finally再return。

final、finally、finalize的区别

final

修饰符，修饰类、方法、变量

finally

异常处理的finally块

finalize

动词，方法名，在垃圾回收的时候会用到，如果这个对象没有被引用，那就会对这个对象效用finalize方法，一个对象如果没有被引用的话，那分配给它的内存就会被回收。

【参考】final、finally、finalize的区别

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八、JVM

JVM的结构

JVM包含哪几部分

• 类加载器：
• 运行时数据区：本地方法栈、程序计数器、虚拟机栈、|| 堆、数据区
• 执行引擎
• 本地库接口

执行过程：首先需要准备好编译好的 Java 字节码文件（即class文件），计算机要运行程序需要先通过一定方式（类加载器）将 class 文件加载到内存中（运行时数据区），但是字节码文件是JVM定义的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解释器（执行引擎）将字节码翻译成特定的操作系统指令集交给 CPU 去执行，这个过程中会需要调用到一些不同语言为 Java 提供的接口（例如驱动、地图制作等），这就用到了本地 Native 接口（本地库接口）。

5.6 Java内存分布情况

JVM在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为几个数据区：分别是
本地方法栈、程序计数器、虚拟机栈、|| 堆、数据区

5.4 本地方法栈有什么用

本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别只是
本地方法栈：为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务
虚拟机栈：为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务

5.7 类存放在哪里

方法区和Java堆，它用于存储已被虚拟机加载的类和变量

5.5 没有程序计数器PC会怎样

PC是控制程序跳转的
没有PC，程序不能正常地跳转，进程也不能够进行正常的切换。

5.8 局部变量存放在哪里

栈

5.9 Java代码编译过程

.java -> .class -> (JVM) 机器码

5.11 对象实例化的过程

对象实例化过程，就是执行类构造函数的过程，会根据实例化时是否有参数、有几个参数来匹配构造方法，进而进行实例化。

5.12 元空间在栈内还是栈外

栈外：元空间占用的是本地内存

类加载器

对JVM类加载器的理解

类加载器：

• 功能：把Java类加载到Java虚拟机中
• 分类：启动类加载器，扩展类加载器，应用程序加载器

双亲委派模型

双亲委派模型：要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。
（Java平台通过委派模型去加载类。每个类加载器都有一个父加载器。）
1、当需要加载类时，会优先委派当前所在的类的加载器的父加载器去加载这个类。
2、如果父加载器无法加载到这个类时，再尝试在当前所在的类的加载器中加载这个类。

5.14 双亲委派机制会被破坏吗？

会被破坏，但更具体的我就没有了解得那么多了。

垃圾回收

1. Java的垃圾回收机制

1）发生在哪里

垃圾回收是对对象的回收，对象保存在堆中，所以垃圾回收是发生在堆中的

2）什么时候可以被回收

原先，一块内存分配给了一个对象，但是这个对象在之后就再也没有被引用过了，那这块内存就变成了垃圾，Java虚拟机的一个系统级线程就会自动回收这个内存块。

3）确定一个对象是否可以被回收：

• 引用计数算法：没有使用根集
  该算法使用引用计数器来区分存活对象和不再使用的对象。
  每个对象对应一个引用计数器，初始时置为1；当对象被赋给任意变量时，引用计数器每次加1；当对象出了作用域后(该对象丢弃不再使用)，引用计数器减1，一旦引用计数器为0，对象就满足了垃圾收集的条件。比如for循环里的循环变量i

• 可达性分析算法：GCRoot
  从根对象开始，根据引用关系向下搜索，就是类似于图理论里面，一个对象就是一个结点，边就是引用关系，没有引用关系就没有边；如果根节点到某个点不可达，那就是他们之间没有引用关系，那这个对象就可以被回收。

4）垃圾回收算法

• 标记-清除算法：先标记需要回收的，再把标记的对象删除掉
• 标记-复制算法：将内存容量分成大小相等的两块，但只是用一块，当这一块的内存被用完的时候，对于还存活的对象，就把它复制到另一块内存中，
• 标记-整理：类似内存紧缩，移动
• 分代回收 GC：还不是很了解

2. 分代回收 GC

分为新生代和老年代，回收的都是新生代；老年代最多是15代
更详细的我还需要花一些时间

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IO流

3.1 介绍一下Java中的IO流

IO用于实现对数据的输入与输出操作，Java把不同的输入/输出源抽象表述为Stream，然后就可以重新对数据进行操作。

举例：比如在list和int[]数组互相转换的时候，就会用到stream()；如果是list转为int[]数组…

3.2 怎么用流打开一个大文件

不是直接把数据读入内存，而是分多次读入。

缓冲区：维护了一个缓冲区，通过与缓冲区的交互，减少内存与设备的交互次数。
缓冲区是，缓冲区满了之后才能够读出；当缓冲区为空的时候才能写入。
多次对缓冲区的读出写入，从而实现大文件的读取。

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其他

1.2 Java 文件可以有多个类吗

可以，但最多一个public 修饰，且与文件名相同

1.3 你对Java 访问权限的了解

访问权限的修饰词有三个：public、protected、private；形成四个等级的访问权限：public、default 无修饰词、protected、private。
修饰类：2 种权限：public、default
区别：作用范围在包这个等级，前：任意包下的任意类；后：当前包下的类。
修饰成员变量 / 成员方法：4 种权限
public：任意包的任意成员；default：当前包下的成员；protected：当前类的内部成员；private：只能被内部类的成员访问。

1. 成员变量（全局变量）和局部变量的区别

成员变量可以理解为全局变量，
作用范围：成员变量是整个类之内；局部变量是某个方法的范围内
默认初始值：成员变量无；局部-有