Java面试题之基础篇
文章目录
- 一：谈谈你对面向对象的理解
- 二：JDK、JRE、JVM三者区别和联系
- 三：==和equals比较
- 四：hashCode与equals
- 五：final
- 六：String、StringBuffer、StringBuilder
- 七：重载与重写的区别？
- 八：接口和抽象类的区别
- 九：List和Set的区别
- 十：ArrayList和LinkedList区别
- 十一：HashMap和HashTable的区别及其底层实现
- 十二：ConcurrentHashMap原理，jdk7和jdk8版本的区别
- 十三：什么是字节码？采用字节码的好处是什么？
- 十四：Java中的异常体系
- 十五：Java类加载器
- 十六：双亲委托模型
- 十七：GC如何判断对象可以被回收
一：谈谈你对面向对象的理解
什么是面向对象？
对比面向过程，是两种不同的处理问题的角度。
面向过程更注重事情的每一个步骤及顺序，面向对象更注重事情有哪些参与者（对象）、及各自需要做什么。
比如：洗衣机洗衣服
面向过程会将任务拆解成一系列的步骤（函数），1、打开洗衣机----->2、放衣服----->3、放洗衣粉----->4、清洗----->5、烘干
面向对象会拆出人和洗衣机两个对象：
人：打开洗衣机 放衣服 放洗衣粉
洗衣机：清洗 烘干
从以上例子能看出，面向过程比较直接高效，而面向对象更易于复用、扩展和维护。
面向对象
封装：封装的意义，在于明确标识出允许外部使用的所有成员函数和数据项
内部细节对外部调用透明，外部调用无需修改或者关心内部实现
1、javabean的属性私有，提供get、set对外访问，因为属性的赋值或者获取逻辑只能由javabean本身决定，而不能由外部胡乱修改。
private String name;
public void setName(String name){
this.name = "CSDN_" + name;
}
//该name有自己的命名规则，明显不能由外部直接赋值
2、orm框架
操作数据库，我们不需要关心链接是如何建立的、sql是如何执行的，只需要引入mybatis，调方法即可
继承：继承基类的方法，并做出自己的改变和/或扩展
子类共性的方法或者属性直接使用父类的，而不需要自己再定义，只需扩展自己个性化的
多态：基于对象所属类的不同，外部对同一个方法的调用，实际执行的逻辑不同。
继承，方法重写，父类引用指向子类对象
父类类型 变量名 = new 子类对象 ;
变量名.方法名();
无法调用子类特有的功能
二：JDK、JRE、JVM三者区别和联系
JDK：
Java Develpment Kit java 开发工具
JRE：
Java Runtime Environment java运行时环境
JVM：
java Virtual Machine java 虚拟机
三：==和equals比较
对比的是栈中的值，基本数据类型是变量值，引用类型是堆中内存对象的地址。
equals：object中默认也是采用比较，通常会重写。
Object
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
String
public boolean equals(Object anObject) {
if (this == anObject) {
return true;
}
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String)anObject;
int n = value.length;
if (n == anotherString.value.length) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
while (n-- != 0) {
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
return true;
}
}
return false;
}
上述代码可以看出，String类中被复写的equals()方法其实是比较两个字符串的内容。
public class StringDemo {
public static void main(String args[]) {
String str1 = "Hello";
String str2 = new String("Hello");
String str3 = str2; // 引用传递
System.out.println(str1 == str2); // false
System.out.println(str1 == str3); // false
System.out.println(str2 == str3); // true
System.out.println(str1.equals(str2)); // true
System.out.println(str1.equals(str3)); // true
System.out.println(str2.equals(str3)); // true
}
}
四：hashCode与equals
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，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：
以“HashSet如何检查重复”为例子来说明为什么要有hashCode：
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，看该位置是否有值，如果没有、HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有值，这时会调用equals（）方法来检查两个对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会重新散列到其他位置。这样就大大减少了equals的次数，相应就大大提高了执行速度。
- 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）
五：final
最终的
- 修饰类：表示类不可被继承。
- 修饰方法：表示方法不可被子类覆盖，但是可以重载。
- 修饰变量：表示变量一旦被赋值就不可以更改它的值。
（1）修饰成员变量 - 如果final修饰的是类变量，只能在静态初始化块中指定初始值或者声明该类变量时指定初始值。
- 如果final修饰的是成员变量，可以在非静态初始化块、声明该变量或者构造器中执行初始值。
（2）修饰局部变量
系统不会为局部变量进行初始化，局部变量必须由程序员显示初始化。因此使用final修饰局部变量时，即可以在定义时指定默认值（后面的代码不能对变量再赋值），也可以不指定默认值，而在后面的代码中对final变量赋初值（仅一次）
public class FinalVar {
final static int a = 0;//再声明的时候就需要赋值 或者静态代码块赋值
/**
static{
a = 0;
}
*/
final int b = 0;//再声明的时候就需要赋值 或者代码块中赋值 或者构造器赋值
/*{
b = 0;
}*/
public static void main(String[] args) {
final int localA; //局部变量只声明没有初始化，不会报错,与final无关。
localA = 0;//在使用之前一定要赋值
//localA = 1; 但是不允许第二次赋值
}
}
（3）修饰基本类型数据和引用类型数据
- 如果是基本数据类型的变量，则其数值一旦在初始化之后便不能更改；
- 如果是引用类型的变量，则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。但是引用的值是可变的。
为什么局部内部类和匿名内部类只能访问局部final变量？
编译之后会生成两个class文件，Test.class Test1.class
public class Test {
public static void main(String[] args) {
}
//局部final变量a,b
public void test(final int b) {//jdk8在这里做了优化, 不用写,语法糖，但实际上也是有
的，也不能修改
final int a = 10;
//匿名内部类
new Thread(){
public void run() {
System.out.println(a);
System.out.println(b);
};
}.start();
}
}
class OutClass {
private int age = 12;
public void outPrint(final int x) {
class InClass {
public void InPrint() {
System.out.println(x);
System.out.println(age);
}
}
new InClass().InPrint();
}
}
首先需要知道的一点是: 内部类和外部类是处于同一个级别的，内部类不会因为定义在方法中就会随着方法的执行完毕就被销毁。
这里就会产生问题：当外部类的方法结束时，局部变量就会被销毁了，但是内部类对象可能还存在(只有没有人再引用它时，才会死亡)。这里就出现了一个矛盾：内部类对象访问了一个不存在的变量。为了解决这个问题，就将局部变量复制了一份作为内部类的成员变量，这样当局部变量死亡后，内部类仍可以访问它，实际访问的是局部变量的"copy"。这样就好像延长了局部变量的生命周期。
将局部变量复制为内部类的成员变量时，必须保证这两个变量是一样的，也就是如果我们在内部类中修改了成员变量，方法中的局部变量也得跟着改变，怎么解决问题呢？
就将局部变量设置为final，对它初始化后，我就不让你再去修改这个变量，就保证了内部类的成员变量和方法的局部变量的一致性。这实际上也是一种妥协。使得局部变量与内部类内建立的拷贝保持一致。
六：String、StringBuffer、StringBuilder
String是final修饰的，不可变，每次操作都会产生新的String对象
StringBuffer和StringBuilder都是在原对象上操作
StringBuffer是线程安全的，StringBuilder线程不安全的
StringBuffer方法都是synchronized修饰的
性能：StringBuilder > StringBuffer > String
场景：经常需要改变字符串内容时使用后面两个
优先使用StringBuilder，多线程使用共享变量时使用StringBuffer
七：重载与重写的区别？
重载：发生在同一个类种，方法名必须相同，参数类型不同、个数不同、顺序不同，方法返回值和访问修饰符可以不同，发生在编译时。
重写：发生在父子类中，方法名和参数列表必须相同，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则子类不能重写该方法。
public int add(int a,String b)
public String add(int a,String b)
//编译报错
八：接口和抽象类的区别
- 抽象类可以存在普通成员函数，而接口中只能存在public abstract 方法。
- 抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的。
- 抽象类只能继承一个，接口可以实现多个。
接口的设计目的，是对类的行为进行约束（更准确的说是一种“有”约束，因为接口不能规定类不可以有什么行为），也就是提供一种机制，可以强制要求不同的类具有相同的行为。它只约束了行为的有无，但不对如何实现行为进行限制。
而抽象类的设计目的，是代码复用。当不同的类具有某些相同的行为(记为行为集合A)，且其中一部分行为的实现方式一致时（A的非真子集，记为B），可以让这些类都派生于一个抽象类。在这个抽象类中实现了B，避免让所有的子类来实现B，这就达到了代码复用的目的。而A减B的部分，留给各个子类自己实现。正是因为A-B在这里没有实现，所以抽象类不允许实例化出来（否则当调用到A-B时，无法执行）。
抽象类是对类本质的抽象，表达的是 is a 的关系，比如： BMW is a Car 。抽象类包含并实现子类的通用特性，将子类存在差异化的特性进行抽象，交由子类去实现。
而接口是对行为的抽象，表达的是 like a 的关系。比如： Bird like a Aircraft （像飞行器一样可以飞），但其本质上 is a Bird 。接口的核心是定义行为，即实现类可以做什么，至于实现类主体是谁、是如何实现的，接口并不关心。
使用场景：当你关注一个事物的本质的时候，用抽象类；当你关注一个操作的时候，用接口。
抽象类的功能要远超过接口，但是，定义抽象类的代价高。因为高级语言来说（从实际设计上来说也是）每个类只能继承一个类。在这个类中，你必须继承或编写出其所有子类的所有共性。虽然接口在功能上会弱化许多，但是它只是针对一个动作的描述。而且你可以在一个类中同时实现多个接口。在设计阶段会降低难度
九：List和Set的区别
- List：有序，按对象进入的顺序保存对象，可重复，允许多个Null元素对象，可以使用Iterator取出所有元素，再逐一遍历，还可以使用get(int index)获取指定下标的元素。
- Set：无序，不可重复，最多允许有一个Null元素对象，取元素时只能用Iterator接口取得所有元素，再逐一遍历各个元素。
十：ArrayList和LinkedList区别
- ArrayList：基于动态数组，连续内存存储，适合下标访问（随机访问），扩容机制：因为数组长度固定，超出长度存数据时需要新建数组，然后将老数组的数据拷贝到新数组，如果不是尾部插入数据还会涉及到元素的移动（往后复制一份，插入新元素），使用尾插法并指定初始容量可以极大提升性能、甚至超过linkedList（需要创建大量的node对象）
- LinkedList：基于链表，可以存储在分散的内存中，适合做数据插入及删除操作，不适合查询：需要逐一遍历。
遍历LinkedList必须使用iterator不能使用for循环，因为每次for循环体内通过get(i)取得某一元素时都需要对list重新进行遍历，性能消耗极大。
另外不要试图使用indexOf等返回元素索引，并利用其进行遍历，使用indexlOf对list进行了遍历，当结果为空时会遍历整个列表。
十一：HashMap和HashTable的区别及其底层实现
- 区别 ：
（1）HashMap方法没有synchronized修饰，线程非安全，HashTable线程安全；
（2）HashMap允许key和value为null，而HashTable不允许 - 底层实现：数组+链表实现
jdk8开始链表高度到8、数组长度超过64，链表转变为红黑树，元素以内部类Node节点存在
- 计算key的hash值，二次hash然后对数组长度取模，对应到数组下标，
- 如果没有产生hash冲突(下标位置没有元素)，则直接创建Node存入数组，
- 如果产生hash冲突，先进行equal比较，相同则取代该元素，不同，则判断链表高度插入链表，链表高度达到8，并且数组长度到64则转变为红黑树，长度低于6则将红黑树转回链表
- key为null，存在下标0的位置
十二：ConcurrentHashMap原理，jdk7和jdk8版本的区别
jdk7：
数据结构：ReentrantLock+Segment+HashEntry，一个Segment中包含一个HashEntry数组，每个HashEntry又是一个链表结构。
元素查询：二次hash，第一次Hash定位到Segment，第二次Hash定位到元素所在的链表的头部。
锁：Segment分段锁 Segment继承了ReentrantLock，锁定操作的Segment，其他Segment不受影响，并发度为segment个数，可以通过构造函数指定，数组扩容不会影响其他的segment。
get方法无需加锁，volatile保证。
jdk8：
数据结构：synchronized+CAS+Node+红黑树，Node的val和next都用volatile修饰，保证可见性。
查找，替换，赋值操作都使用CAS。
锁：锁链表的head节点，不影响其他元素的读写，锁粒度更细，效率更高，扩容时，阻塞所有的读写操作、并发扩容。
读操作无锁：
Node的val和next使用volatile修饰，读写线程对该变量互相可见。
数组用volatile修饰，保证扩容时被读线程感知。
十三：什么是字节码？采用字节码的好处是什么？
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的机器。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（即扩展名为 .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。这也就是解释了Java的编译与解释并存的特点。
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。
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。
十四：Java中的异常体系
Java中的所有异常都来自顶级父类Throwable。
Throwable下有两个子类Exception和Error。
Error是程序无法处理的错误，一旦出现这个错误，则程序将被迫停止运行。
Exception不会导致程序停止，又分为两个部分RunTimeException运行时异常和CheckedException检查异常。
RunTimeException常常发生在程序运行过程中，会导致程序当前线程执行失败。CheckedException常常发生在程序编译过程中，会导致程序编译不通过。
十五：Java类加载器
JDK自带有三个类加载器：BootStrapClassLoader、ExtClassLoader、AppClassLoader。
BootStrapClassLoader是ExtClassLoader的父类加载器，默认负责加载%JAVA_HOME%lib下的jar包和class文件。
ExtClassLoader是AppClassLoader的父类加载器，负责加载%JAVA_HOME%/lib/ext文件夹下的jar包和class类。
AppClassLoader是自定义类加载器的父类，负责加载classpath下的类文件。系统类加载器，线程上下文加载器
继承ClassLoader实现自定义类加载器
十六：双亲委托模型
双亲委派模型的好处：
- 主要是为了安全性，避免用户自己编写的类动态替换 Java的一些核心类，比如 String。
- 同时也避免了类的重复加载，因为 JVM中区分不同类，不仅仅是根据类名，相同的 class文件被不同的 ClassLoader加载就是不同的两个类。
十七：GC如何判断对象可以被回收
- 引用计数法：每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时可以回收，
- 可达性分析法：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，那么虚拟机就判断是可回收对象。
引用计数法，可能会出现A 引用了 B，B 又引用了 A，这时候就算他们都不再使用了，但因为相互引用 计数器=1 永远无法被回收。
GC Roots的对象有：
- 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
- 方法区中类静态属性引用的对象
- 方法区中常量引用的对象
- 本地方法栈中JNI(即一般说的Native方法)引用的对象
可达性算法中的不可达对象并不是立即死亡的，对象拥有一次自我拯救的机会。对象被系统宣告死亡至少要经历两次标记过程：第一次是经过可达性分析发现没有与GC Roots相连接的引用链，第二次是在由虚拟机自动建立的Finalizer队列中判断是否需要执行finalize()方法。
当对象变成(GC Roots)不可达时，GC会判断该对象是否覆盖了finalize方法，若未覆盖，则直接将其回收。否则，若对象未执行过finalize方法，将其放入F-Queue队列，由一低优先级线程执行该队列中对象的finalize方法。执行finalize方法完毕后，GC会再次判断该对象是否可达，若不可达，则进行回收，否则，对象“复活”。
每个对象只能触发一次finalize()方法。
由于finalize()方法运行代价高昂，不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序，不推荐大家使用，建议遗忘它。