java基础面试题
0. 思维导图
1. JDK、JRE、JVM三者区别和联系♥
- 分别解释（区别）：
- jdk：java开发工具包，包含了jre和一堆开发工具，比如javac/java等。
- jre：java运行环境，包含jvm和java核心类库
- jvm：java虚拟机，把字节码文件解释成具体平台的机器指令执行。
- 联系：
- JVM不能单独解释字节码文件，解释字节码文件的时候需要调用解释所需要的类库lib。在JDK下面的jre目录里面有两个文件夹bin和lib,在这里可以认为bin里的就是jvm，lib中则是jvm工作所需要的类库，而jvm和lib合起来就称为jre。
2. 基本数据类型和引用数据类型的区别♥
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存储位置的不同
- 对于在方法中声明的变量，如果是基本数据类型，那么变量名和值都是存放在栈中，如果是引用数据类型，变量名存放在栈中，而指向的对象是存放在堆中。
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传递方式的不同
- 调用方法时，如果传递的参数是基本数据类型，那么就是按数值传递，如果传递的参数是引用数据类型，那么就是按引用传递，但是也不是说引用数据类型是引用传递，在java中只有值传递。
3. 8种基本数据类型、字节大小♥
- byte：占用1个字节
- short：占用2个字节
- int：占用4个字节
- long：占用8个字节
- float：占用4个字节
- double：占用8个字节
- char：占用2个字节
- boolean：占用大小取决于java虚拟机
4. 访问修饰符权限♥
public > protected > default > private
- private：在同一个类内可见。
- 默认：在同一个包的类可见
- protected：对同一个包的类和不同的子类可见
- public：对所有类可见
5. java中方法的参数传递机制♥♥
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参数传递机制包括两种：值传递和引用传递
- 值传递是指在调用函数的时候传递的是实际参数的值，那么在函数中对它进行修改，不会影响到实际参数
- 引用传递是指在调用函数的时候传递的是实际参数的地址，那么在函数中对它进行修改，会影响到实际参数
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但是在java中只有值传递参数
- 为什么这样说呢？都知道数据类型分为两大类，基本数据类型和引用数据类型
- 如果参数是基本数据类型，那么传过来的就是这个参数的一个副本，如果在函数中改变了副本的值明显不会改变原始的值。
- 如果参数是引用数据类型，那么传过来的就是这个引用参数的一个副本，这个副本存放的是参数的地址。在函数中仅仅是改变了地址中的值，那么原始的值会改变，但是地址仍然没有改变。
- 为什么这样说呢？都知道数据类型分为两大类，基本数据类型和引用数据类型
6. final关键字
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final有三种用法：修饰类、变量和方法。
- 修饰类的时候，表示它不可以被继承
- 修饰变量的时候，表示它不能被修改（对于基本数据类型，就是值不能被修改，对于引用数据类型，就是引用不能被修改）
- 修饰方法的时候，表示它不能再子类中被重写
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补充题：final、finally、finalize的区别是什么？
- finally作为异常处理的一部分，通常放在try…catch的后面，附带一个语句块用来表示这个语句最终一定被执行，可以将释放外部资源的代码写在finally块中
- finalize是Object类中的一个方法，在垃圾回收器准备释放对象占用的内存时，首先会调用对象的finalize()方法，做一些清理的工作
7. static关键字的作用是什么♥
- static有四种用法：修饰成员变量、成员方法、代码块和内部类。
- 修饰成员变量的时候，就是将其变为类的成员，可以用类.变量的方式使用，如果有数据需要被共享给所有对象使用时，可以使用static修饰。
- 修饰成员方法的时候，就是将其变为类的方法，可以用类.方法的方式调用，static方法中不能使用this和super关键字，只能访问本类中的静态变量和静态方法。
- 修饰代码块的时候，在类被加载的时候，就会被执行，并且只会执行一次。
- 修饰内部类的时候，在静态内部类中，无法直接访问外部类的非静态变量和非静态方法，如果要访问的话，必须new一个外部类对象，使用new出来的对象来访问，但是可以直接访问外部类的静态变量和静态方法。
8. compareble和comparator区别
- 思想：Comparable是内部比较器，而Comparator是外部比较器；解释一下的话，如果一个类本身实现了Comparable接口（只有一个方法compareTo），就说明它本身支持排序，使用的时候调用Collections.sort或者Arrays.sort；如果本身没有实现Comparable接口，那么可以通过外部比较器Comparator（比如实现compare方法）来进行排序，使用的时候也是一样，但是要传入外部比较器对象。
- 使用场景：实现Comparable接口的方式比实现Comparator接口的耦合度要高一些。（如果要修改比较算法，那么comparable还需要在实现类中修改，而comparator不需要在实现类中修改）
9. Object 类有哪些方法♥
- equals方法：比较两个对象是否相等
- hasCode：返回对象的哈希码值
- toString方法：返回对象的字符串表示
- clone：实现对象的浅拷贝
- finalize方法：用于释放资源
- getClass方法：获取当前对象所属的字节码文件对象
10. java的深拷贝和浅拷贝的区别♥♥♥
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对于基本类型，深拷贝和浅拷贝都是一样的，都是对原始数据的复制，修改原始数据，不会对复制数据产生影响。两者的区别，在于对引用类型的复制
- 对于浅拷贝，只会复制引用，没有复制指向的对象，所以对原始对象的修改，会对复制对象产生影响；
- 对于深拷贝，它是复制该引用指向的对象，所以修改原始对象，不会对复制对象产生影响；
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实现方式：继承Cloneable接口，重写clone方法，因为Object中的clone方法是浅拷贝，所以对于浅拷贝实现就是在clone方法中直接调用super.clone()就可以了；对于深拷贝，一般需要调用强制类型转换操作；
11. java中==和equials的区别♥♥♥
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对于基本数据类型，==比较的是对应的值，对于引用数据类型，==比较的是地址值。
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equals方法如果未被重写，其作用和==一致，但是通常会重写该方法，比如String类型，equals方法可以用来比较变量值
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补充题1：为什么要重写equals方法要重写hashcode方法
- 因为hashcode中有一个规定：如果两个对象相等，那么他们的hashcode值一定相等，如果只重写了equals方法，那么当两个对象的属性值相等的时候会返回true，但是显然如果没有重写hashcode方法，hashcode值明显不一样，这样就会和规定产生矛盾。
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补充题2：为什么有equals方法还需要hashcode方法
- 他们通常是在集合插入元素时配合使用的，在插入对象的时候，先调用该对象的hashcode方法，得到哈希码值，如果table中不存在该哈希码值，那么直接插入，但是如果table中存在哈希码值，就会继续调用equals方法，判断两个对象是否真的相同，相同的就不存，不相同就存进去。
12. String、StringBuffer、StringBuilder的区别♥♥♥
- String类采用final修饰的字符数组来保存字符串，属于不可变类，一旦修改了String的值，就会产生新的String对象
- StringBuilder类采用无final修饰的字符数组来保存字符串，属于可变类，修改值的时候，直接在元对象上进行操作
- StringBuffer类和StringBuilder类基本一样，唯一的不同就是StringBuffer中的方法都是用synchronized修饰的，因此是线程安全的。
- 应用场景：如果需要经常修改字符串，就使用StringBuffer和StringBuilder，优先选择StringBuilder，效率最高，但是多线程使用共享变量的时候，优先选择StringBuffer，保证线程安全。
13. 简述面向对象三大特征♥♥
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给出定义：
- 它和面向过程，是两种不同的处理问题的角度。面向过程更关注事情的每一个步骤和顺序，而面向对象更关注事情有哪些参与者，也就是对象，以及各自需要做什么。
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举例：
- 比如对于洗衣机洗衣服这件事，面向过程会将任务拆解成一系列的步骤，打开洗衣机->放衣服->放洗衣粉->启动洗衣机->清洗->烘干；那么面向对象会拆成人和洗衣机两个对象，人要做的事情：打开洗衣机，放衣服，放洗衣粉，启动洗衣机，而洗衣机需要做的事情：清洗。
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总结例子：
- 从这个例子可以看出，面向过程比较直接，而面向对象更具有复用性，扩展性，但是性能开销更大。
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三大特性：
- 封装：把自己的属性和方法让可信的类或对象操作，对不可信的隐藏。比如用private修饰成员变量就是一种封装，这样让外面的对象不能直接访问对象的成员变量。
- 作用：隐藏了类的内部实现机制，对外界而言，它的内部细节是隐藏的，暴露给外界的只是它的访问方法。
- 继承：就是从已有的类中派生出新的类，新的类可以使用已有的类的属性和方法，并且还能扩展新的属性和方法
- 多态：就是一个父类能够引用不同的子类
- 三个条件：继承、方法重写，父类引用指向子类对象
- 缺点：父类引用无法调用子类特有的功能
- 封装：把自己的属性和方法让可信的类或对象操作，对不可信的隐藏。比如用private修饰成员变量就是一种封装，这样让外面的对象不能直接访问对象的成员变量。
14. java中方法重载和重写的区别♥
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定义：
- 重载：就是让类以统一的方式处理不同类型数据的一种手段，调用方法时通过传递给它们的 不同个数和类型的参数来决定具体使用哪个方法，重载是一个类中多态性的一种表现。
- 重写：当子类需要修改父类的一些方法进行扩展时，这样的操作就称为重写。
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区别：
- 重载发生在同一个类中，而重写发生在有继承关系的子类中
- 重载的方法参数列表不同（包括参数顺序、个数、类型），而重写的方法参数列表（包括参数顺序、个数、类型）相同
- 重载的方法返回值类型和访问修饰符都没有限制，而重写子类方法的返回值类型必须和父类相同，对于访问修饰符，子类的访问访问要大于父类的访问范围
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扩展：
- 对于重载而言，在方法调用之前，就已经确定所要调用的方法，也叫做静态绑定（早绑定）编译
- 对于多态而言，在方法调用时，才会确定所要调用的具体方法，也叫做动态绑定运行。
15. 抽象类和接口的区别♥
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区别：
- 抽象类既可以定义抽象方法，也可以定义普通成员方法；而接口中只能定义抽象方法
- 抽象类中的成员变量可以时各种类型的，而接口中的成员变脸只能是public static final常量类型的
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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。
16. 集合之间的继承关系♥♥
- 集合分为单列集合Collection接口和双列集合Map接口
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Collection接口又包括List和Set子接口，List可以存放重复的元素，Set不能存放重复的元素
- List接口有两个实现类，分别是ArrayList和LinkedList，ArrayList底层是数组，LinkedList底层是链表
- Set接口有两个实现类，分别是HashSet和TreeSet，HashSet是无序的，TreeSet是有序的
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Map接口有两个实现类，分别是HashMap和TreeMap，HashMap是无序的，TreeMap是有序的
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17. ArrayList和LinkedList区别♥♥
- ArrayList是基于动态数组（动态数组实际上是新建一个新的符合要求大小的数组）的数据结构，而LinkedList是基于链表的数据结构
- ArrayList存储元素在内存空间是连续的，而LinkedList存储元素在内存空间是不连续的
- ArrayList适合随机访问（下标的方式），不适合插入删除操作，因为这样会移动大量的元素，而LinkedList不适合随机访问，适合插入和删除操作。
18. ArrayList扩容过程♥♥
- 当我们创建ArrayList对象，调用空参构造方法的时候，首先初始化的数组带大小为0，第一次添加元素的时候，会将数组的长度扩充为10，当添加的元素超过10个的时候，首先会扩容到15，一次类推，每次扩容为原来长度的1.5倍，最大能扩容的长度为Integer.MAX_VALUE
- 源码： int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
19. HashMap底层实现♥♥♥
- 在jdk1.8之前，hashmap由数组+链表数据结构组成，在jdk1.8之后hashmap由数组+链表+红黑树数据结构组成；当我们创建hashmap对象的时候，jdk1.8之前会创建一个长度为16的Entry数组，jdk1.8以后就不是初始化对象的时候创建数组了，而是在第一次put元素的时候，首先调用hashcode方法计算出key的hash值，然后对数组长度取余，计算出向Node数组中存储数据的索引值；如果计算出的索引位置处没有数据，则直接将数据存储到数组中；如果计算出的索引位置处已经有数据了，此时会比较两个key的hash值是否相同，如果相同，底层就会调用equals方法比较两个key的内容是否相等，如果相等，就将后添加的数据的value覆盖之前的value;如果不相同，就继续向下和其他数据的keyhash值比较，如果都不相等，就划出一个节点储存数据；如果链表长度大于阈值8，并且数组长度大于64，则将链表变为红黑树。
20. HashMap扩容过程♥♥♥
- 什么时候需要扩容
- 当hashmap中的元素个数超过数组长度 X 加载因子时，就会进行数组扩容，默认情况下当hashmap中的元素个数超过16 X 0.75=12的时候
- 当hashmap中的其中一个链表的对象个数如果超过了8个，此时如果数组长度还没有达到64，那么hashmap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链表会变为红黑树，节点类型又Node变为TreeNode类型。
21. HashMap中为啥用红黑树不用二叉排序树或者平衡树♥
- 如果使用二叉排序树，极端情况下会形成一条链，那么失去了将链表转换为树结构的意义。
- 在进行插入删除时，红黑树需要更少的旋转次数就可以达到自平衡，因此效率更高，但是在进行查询的时候，由于平衡二叉树的高度严格平衡，因此它的查找效率更高，基于插入删除查找效率的一个综合考虑，hashmap就采用的红黑树数据结构。
22. TreeMap底层实现
- TreeMap底层实现是红黑树，由于红黑树是一种特殊的二叉排序树，所以默认情况下会按照key进行升序排列；由于红黑树的插入、删除、遍历时间复杂度都为O(logN)，所以性能上会低于HashMap。
- 使用场景：如果对map进行插入、删除或查找的操作更频繁，HashMap是更好的选择；如果需要对map按照key值进行有序的输出，TreeMap是更好的选择。
23. HashMap和Hashtable的区别♥
- HashMap方法没有synchronized修饰，线程不安全，而HashTable线程安全
- HashMap允许key和value为null，而HashTable不允许
- HashMap的初始化容量为16，而HashTable的初始化容量为11；HashMap扩容时是当前容量翻倍，HashTable扩容时时容量翻倍-1
24. Hashtable怎么保证线程安全的♥
- HashTable底层在只要和数据交互的方法上面都加上了synchronized关键字，来保证线程安全的。当一个线程调用该方法时，就会拿到锁对象，当其他线程也来调用此方法时，会进入阻塞状态，知道当前线程执行完该方法才会释放这把锁。
25. ConcurrentHashMap原理♥♥♥
- concurrentHashMap主要是解决了hashMap线程不安全的问题，我主要说一下concurrentHashMap是如何保证线程安全的，在jdk1.8的时候【锁粒度就是每个元素】，底层是数组+链表+红黑树，首先根据key计算数组对应的下标，如果下标没有元素，就利用CAS来保证线程安全，如果有元素，那么采用的是synchronize同步锁的方式来保证线程安全。
26. java反射机制♥♥♥
- 反射让我们在代码运行的时候，可以知道任意一个类有哪些属性和方法，并且能够调用任意一个类的属性和方法，这种动态获取信息以及动态调用方法或属性的功能就称为反射机制。
- 获取Class对象有三种方式：【在运行期间，一个类只有一个Class对象产生】
- Object类中的getClass方法
- 类名.class
- Class.forName(“带包名的类路径”)
- 获取类的所有构造方法：Class对象.getDeclaredConstructors()
- 获取类的所有成员变量：Class对象.getDeclaredFields()
- 获取类的所有成员方法：Class对象.getDeclaredMethods()
27. 异常体系♥♥
28. 常见的IO模型♥
29. 设计模式♥
30. 一致性hash算法♥♥
