【Java面试必备】基础部分常见问题及解答详析(续）

问题5：请简述Java中的String、StringBuilder和StringBuffer类的区别，以及在什么场景下应该选择哪个类？

答案： 在Java中，String、StringBuilder和StringBuffer都是用来处理字符串的类，但它们之间存在一些关键性的区别：

1. String类：

   • String是不可变对象。每次对String对象进行操作（如拼接、替换等）都会创建一个新的String对象。
   • 由于其不可变性，在多线程环境下，共享同一个String对象时无需担心线程安全问题。

2. StringBuilder类：

   • StringBuilder也是用于处理字符串的对象，但它允许动态修改字符串内容，即它是可变对象。
   • 相对于String来说，执行字符串连接操作时性能更高，因为它不会每次都创建新的对象，而是直接在原有对象上修改。
   • StringBuilder在单线程环境下具有更好的性能表现，因为它没有加锁机制，操作起来更高效。

3. StringBuffer类：

   • StringBuffer与StringBuilder类似，也是一个可变的字符序列，支持增删改查等操作。
   • 它与StringBuilder的主要区别在于StringBuffer的所有方法都是线程安全的，所以在多线程环境下进行字符串操作时，应优先考虑使用StringBuffer以避免并发问题。

     在选择使用哪个类时，可以参考以下原则：

• 当需要频繁进行字符串拼接，并且程序运行在单线程环境时，推荐使用StringBuilder以获得更高的性能。

• 当程序涉及多线程并发处理字符串时，为了保证线程安全，应选用StringBuffer。

• 若字符串操作完成后不需要再做修改，并且对内存消耗较为敏感，或者多线程环境下只是读取字符串而非修改，则首选String类

问题6：请简述Java中的final关键字的作用，并给出其在类、方法和变量上的应用示例。

答案： final 关键字在 Java 中用于表示“最终的”或“不可改变”的特性，它可以在类、方法和变量上使用，具有不同的含义：

1. final 类： 当一个类被声明为 final 时，意味着这个类不能被其他类继承。这样做的目的是为了保护类的设计完整性，防止子类破坏原有的设计意图或者导致不希望的行为。

   public final class MyFinalClass {
       // 类体内容...
   }
   
   // 下面的代码将无法编译，因为MyFinalClass被声明为final
   class SubClass extends MyFinalClass {
       // ...
   }

2. final 方法： 如果一个方法被声明为 final，则该方法不能在任何子类中被重写。这意味着无论何时调用此方法，都将执行父类定义的实现。

   public class ParentClass {
       public final void myMethod() {
           System.out.println("Parent method called");
       }
   }
   
   public class ChildClass extends ParentClass {
       // 下面的方法重写尝试将无法通过编译
       @Override
       public void myMethod() {
           System.out.println("Child method called");
       }
   }

3. final 变量：

   • 实例变量（成员变量）：当一个实例变量被声明为 final 时，它的值只能赋一次，一旦赋值后就不能再更改了。这样的变量也被称为常量。

     public class MyClass {
         private final String CONSTANT_VALUE = "This is a constant value";
         
         // 在类的其它方法中，CONSTANT_VALUE不能再重新赋值
     }

   • 局部变量：局部变量也可以被声明为 final，此时它必须在声明时或构造器/方法内初始化，且之后不能再更改。在匿名内部类中，如果引用了外部的局部变量，那么该变量必须是 final 的。

   public class Main {
       public static void main(String[] args) {
           final int num = 10; // 局部final变量
           new Thread(new Runnable() {
               @Override
               public void run() {
                   // 可以访问并使用num，由于num是final的，在匿名内部类中可以直接使用
                   System.out.println(num);
               }
           }).start();
       }
   }

问题7：请简述Java中的四种基本数据类型（整型、浮点型、字符型和布尔型）及其所占用的内存空间大小，并给出它们对应的封装类。

答案： 在Java中，四种基本数据类型分别是：

1. 整型（Integer Types）

   • byte：字节型，占8位（1字节），取值范围为-128到127。
   • short：短整型，占16位（2字节），取值范围为-32,768到32,767。
   • int：整型，占32位（4字节），取值范围约为-2^31到2^31-1（即-2,147,483,648到2,147,483,647）。
   • long：长整型，占64位（8字节），取值范围约为-2^63到2^63-1（即-9,223,372,036,854,775,808到9,223,372,036,854,775,807）。

   对应的封装类分别为：

   • Byte
   • Short
   • Integer
   • Long

2. 浮点型（Floating-Point Types）

   • float：单精度浮点型，占32位（4字节），能够表示的数值范围较小，精确度较低。
   • double：双精度浮点型，占64位（8字节），数值范围和精确度均大于float。

   对应的封装类分别为：

   • Float
   • Double

3. 字符型（Character Type）

   • char：字符型，占16位（2字节），用于存储Unicode编码的字符，取值范围为\u0000到\uffff。

   对应的封装类为：

   • Character

4. 布尔型（Boolean Type）

   • boolean：布尔型，表示逻辑上的真（true）或假（false）。在Java中，boolean类型的变量实际占用的内存空间不是固定的，取决于JVM实现，但通常会按照至少一个字节来处理。

   由于其特殊性，boolean没有对应的封装类。但在Java 8及以上版本中，可以使用java.util.OptionalBoolean作为其近似替代品，但这主要用于流式操作和集合框架中。

问题8：请简述Java中的四种引用类型（强引用、软引用、弱引用和虚引用），并举例说明它们在实际应用中的使用场景。

答案：

1. 强引用（Strong Reference） 强引用是Java中最常见的一种引用，它是我们平常创建对象时所使用的引用类型。只要强引用存在，垃圾回收器就不会回收被引用的对象。即使系统内存不足，JVM宁愿抛出OutOfMemoryError错误也不会回收这种类型的引用。

   示例：

   Object strongRefObject = new Object();

   当强引用strongRefObject不再指向该对象时，可以将其设置为null来释放对对象的引用，以便垃圾回收器能够回收该对象。

2. 软引用（Soft Reference） 软引用是描述一个对象是可有可无的情况，只有当内存空间不足时，才会被垃圾回收器回收。如果此时内存仍然足够，那么这些对象将不会被回收。

   示例：

   SoftReference