Java基础面试总结

Unstoppable_hu
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switch 是否能作用在 byte/long/String 上？

  • Java5 以前 switch(expr)中，expr 只能是 byte、short、char、int。

  • 从 Java 5 开始，Java 中引入了枚举类型， expr 也可以是 enum 类型。

  • 从 Java 7 开始，expr 还可以是字符串(String)，但是长整型(long)在目前所有的版本中都是不可以的。

13.用最有效率的方法计算 2 乘以 8？

2 << 3。位运算，数字的二进制位左移三位相当于乘以 2 的三次方。

面向对象特性

  • 封装

    封装把⼀个对象的属性私有化，同时提供⼀些可以被外界访问的属性的⽅法。

  • 继承

    继承是使⽤已存在的类的定义作为基础创建新的类，新类的定义可以增加新的属性或新的方法，也可以继承父类的属性和方法。通过继承可以很方便地进行代码复用。

关于继承有以下三个要点：

  1. ⼦类拥有⽗类对象所有的属性和⽅法（包括私有属性和私有⽅法），但是⽗类中的私有属性和⽅法⼦类是⽆法访问，只是拥有。
  2. ⼦类可以拥有⾃⼰属性和⽅法，即⼦类可以对⽗类进⾏扩展。
  3. ⼦类可以⽤⾃⼰的⽅式实现⽗类的⽅法。

  • 多态

    所谓多态就是指程序中定义的引⽤变量所指向的具体类型和通过该引⽤变量发出的⽅法调⽤在编程时并不确定，⽽是在程序运⾏期间才确定，即⼀个引⽤变量到底会指向哪个类的实例对象，该引⽤变量发出的⽅法调⽤到底是哪个类中实现的⽅法，必须在由程序运⾏期间才能决定。

    在 Java 中有两种形式可以实现多态：继承（多个⼦类对同⼀⽅法的重写）和接⼝（实现接⼝并覆盖接⼝中同⼀⽅法）。

重载（overload）和重写（override）的区别？

方法的重载和重写都是实现多态的方式，区别在于前者实现的是编译时的多态性，而后者实现的是运行时的多态性。

  • 重载发生在一个类中，同名的方法如果有不同的参数列表（参数类型不同、参数个数不同或者二者都不同）则视为重载；
  • 重写发生在子类与父类之间，重写要求子类被重写方法与父类被重写方法有相同的返回类型，比父类被重写方法更好访问，不能比父类被重写方法声明更多的异常（里氏代换原则）。

方法重载的规则：

  1. 方法名一致，参数列表中参数的顺序，类型，个数不同。
  2. 重载与方法的返回值无关，存在于父类和子类，同类中。
  3. 可以抛出不同的异常，可以有不同修饰符。

访问修饰符

image.png

抽象类(abstract class)和接口(interface)有什么区别？

  1. 接⼝的⽅法默认是 public ，所有⽅法在接⼝中不能有实现(Java 8 开始接⼝⽅法可以有默认实现），⽽抽象类可以有⾮抽象的⽅法。
  2. 接⼝中除了 static 、 final 变量，不能有其他变量，⽽抽象类中则不⼀定。
  3. ⼀个类可以实现多个接⼝，但只能实现⼀个抽象类。接⼝⾃⼰本身可以通过 extends 关键字扩展多个接⼝。
  4. 接⼝⽅法默认修饰符是 public ，抽象⽅法可以有 public 、 protected 和 default 这些修饰符（抽象⽅法就是为了被重写所以不能使⽤ private 关键字修饰！）。
  5. 从设计层⾯来说，抽象是对类的抽象，是⼀种模板设计，⽽接⼝是对⾏为的抽象，是⼀种⾏为的规范。
  1. 在 JDK8 中，接⼝也可以定义静态⽅法，可以直接⽤接⼝名调⽤。实现类和实现是不可以调⽤的。如果同时实现两个接⼝，接⼝中定义了⼀样的默认⽅法，则必须重写，不然会报错。
  2. jdk9 的接⼝被允许定义私有⽅法 。

总结⼀下 jdk7~jdk9 Java 中接⼝的变化：

  1. 在 jdk 7 或更早版本中，接⼝⾥⾯只能有常量变量和抽象⽅法。这些接⼝⽅法必须由选择实现接⼝的类实现。
  2. jdk 8 的时候接⼝可以有默认⽅法和静态⽅法功能。
  3. jdk 9 在接⼝中引⼊了私有⽅法和私有静态⽅法。

final、finally、finalize 的区别？

  • final 用于修饰变量、方法和类：final 修饰的类不可被继承；修饰的方法不可被重写；修饰的变量不可变。
  • finally 作为异常处理的一部分，它只能在 try/catch 语句中，并且附带一个语句块表示这段语句最终一定被执行（无论是否抛出异常），经常被用在需要释放资源的情况下，System.exit (0) 可以阻断 finally 执行。
  • finalize 是在 java.lang.Object 里定义的方法，也就是说每一个对象都有这么个方法，这个方法在 gc 启动，该对象被回收的时候被调用。

深拷贝和浅拷贝?

  • 浅拷贝：仅拷贝被拷贝对象的成员变量的值，也就是基本数据类型变量的值，和引用数据类型变量的地址值，而对于引用类型变量指向的堆中的对象不会拷贝。
  • 深拷贝：完全拷贝一个对象，拷贝被拷贝对象的成员变量的值，堆中的对象也会拷贝一份。

例如现在有一个 order 对象，里面有一个 products 列表，它的浅拷贝和深拷贝的示意图：

浅拷贝和深拷贝示意图

浅拷贝和深拷贝示意图

因此深拷贝是安全的，浅拷贝的话如果有引用类型，那么拷贝后对象，引用类型变量修改，会影响原对象。

浅拷贝如何实现呢？

Object 类提供的 clone()方法可以非常简单地实现对象的浅拷贝。

深拷贝如何实现呢？

  • 重写克隆方法：重写克隆方法，引用类型变量单独克隆，这里可能会涉及多层递归。
  • 序列化：可以先将原对象序列化，再反序列化成拷贝对象。

Java 创建对象有哪几种方式？

Java 中有以下四种创建对象的方式:

Java创建对象的四种方式

Java创建对象的四种方式

  • new 创建新对象
  • 通过反射机制
  • 采用 clone 机制
  • 通过序列化机制

前两者都需要显式地调用构造方法。对于 clone 机制,需要注意浅拷贝和深拷贝的区别，对于序列化机制需要明确其实现原理，在 Java 中序列化可以通过实现 Externalizable 或者 Serializable 来实现。

String 和 StringBuilder、StringBuffer 的区别？

  • String：String 的值被创建后不能修改，任何对 String 的修改都会引发新的 String 对象的生成。
  • StringBuffer：跟 String 类似，但是值可以被修改，使用 synchronized 来保证线程安全。
  • StringBuilder：StringBuffer 的非线程安全版本，性能上更高一些。

Integer a= 127，Integer b = 127；Integer c= 128，Integer d = 128；，相等吗?

答案是 a 和 b 相等，c 和 d 不相等。

  • 对于基本数据类型==比较的值
  • 对于引用数据类型==比较的是地址

Integer a= 127 这种赋值，是用到了 Integer 自动装箱的机制。自动装箱的时候会去缓存池里取 Integer 对象，没有取到才会创建新的对象。

String 怎么转成 Integer 的？原理？

PS:这道题印象中在一些面经中出场过几次。

String 转成 Integer，主要有两个方法：

  • Integer.parseInt(String s)
  • Integer.valueOf(String s)

不管哪一种，最终还是会调用 Integer 类内中的parseInt(String s, int radix)方法。

Object 类的常见方法?

Object 类是一个特殊的类，是所有类的父类，也就是说所有类都可以调用它的方法。它主要提供了以下 11 个方法，大概可以分为六类：

Object类的方法

Object类的方法

对象比较：

  • public native int hashCode() ：native 方法，用于返回对象的哈希码，主要使用在哈希表中，比如 JDK 中的 HashMap。
  • public boolean equals(Object obj)：用于比较 2 个对象的内存地址是否相等，String 类对该方法进行了重写用户比较字符串的值是否相等。

对象拷贝：

  • protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException：naitive 方法，用于创建并返回当前对象的一份拷贝。一般情况下，对于任何对象 x，表达式 x.clone() != x 为 true，x.clone().getClass() == x.getClass() 为 true。Object 本身没有实现 Cloneable 接口，所以不重写 clone 方法并且进行调用的话会发生 CloneNotSupportedException 异常。

对象转字符串：

  • public String toString()：返回类的名字@实例的哈希码的 16 进制的字符串。建议 Object 所有的子类都重写这个方法。

多线程调度：

  • public final native void notify()：native 方法，并且不能重写。唤醒一个在此对象监视器上等待的线程(监视器相当于就是锁的概念)。如果有多个线程在等待只会任意唤醒一个。
  • public final native void notifyAll()：native 方法，并且不能重写。跟 notify 一样，唯一的区别就是会唤醒在此对象监视器上等待的所有线程，而不是一个线程。
  • public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException：native 方法，并且不能重写。暂停线程的执行。注意：sleep 方法没有释放锁，而 wait 方法释放了锁 。timeout 是等待时间。
  • public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException：多了 nanos 参数，这个参数表示额外时间（以毫微秒为单位，范围是 0-999999）。 所以超时的时间还需要加上 nanos 毫秒。
  • public final void wait() throws InterruptedException：跟之前的 2 个 wait 方法一样，只不过该方法一直等待，没有超时时间这个概念

反射：

  • public final native Class<?> getClass()：native 方法，用于返回当前运行时对象的 Class 对象，使用了 final 关键字修饰，故不允许子类重写。

垃圾回收：

  • protected void finalize() throws Throwable ：通知垃圾收集器回收对象。

Java 中 IO 流分为几种?

流按照不同的特点，有很多种划分方式。

  • 按照流的流向分，可以分为输入流和输出流；
  • 按照操作单元划分，可以划分为字节流和字符流；
  • 按照流的角色划分为节点流和处理流

Java Io 流共涉及 40 多个类，看上去杂乱，其实都存在一定的关联， Java I0 流的 40 多个类都是从如下 4 个抽象类基类中派生出来的。

  • InputStream/Reader: 所有的输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流。
  • OutputStream/Writer: 所有输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

IO-操作方式分类-图片来源参考[2]

BIO、NIO、AIO？

BIO、NIO、AIO

BIO、NIO、AIO

BIO(blocking I/O) ： 就是传统的 IO，同步阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，可以通过连接池机制改善(实现多个客户连接服务器)。

BIO、NIO、AIO

BIO、NIO、AIO

BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4 以前的唯一选择，程序简单易理解。

NIO ：全称 java non-blocking IO，是指 JDK 提供的新 API。从 JDK1.4 开始，Java 提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为 NIO(即 New IO)。

NIO 是同步非阻塞的，服务器端用一个线程处理多个连接，客户端发送的连接请求会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有 IO 请求就进行处理：

NIO线程

NIO线程

NIO 的数据是面向缓冲区 Buffer的，必须从 Buffer 中读取或写入。

所以完整的 NIO 示意图：

NIO完整示意图

NIO完整示意图

可以看出，NIO 的运行机制：

  • 每个 Channel 对应一个 Buffer。
  • Selector 对应一个线程，一个线程对应多个 Channel。
  • Selector 会根据不同的事件，在各个通道上切换。
  • Buffer 是内存块，底层是数据。

AIO：JDK 7 引入了 Asynchronous I/O，是异步不阻塞的 IO。在进行 I/O 编程中，常用到两种模式：Reactor 和 Proactor。Java 的 NIO 就是 Reactor，当有事件触发时，服务器端得到通知，进行相应的处理，完成后才通知服务端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

序列化

下面是序列化和反序列化常见应用场景：

  • 对象在进行网络传输（比如远程方法调用 RPC 的时候）之前需要先被序列化，接收到序列化的对象之后需要再进行反序列化；
  • 将对象存储到文件之前需要进行序列化，将对象从文件中读取出来需要进行反序列化；
  • 将对象存储到数据库（如 Redis）之前需要用到序列化，将对象从缓存数据库中读取出来需要反序列化；
  • 将对象存储到内存之前需要进行序列化，从内存中读取出来之后需要进行反序列化。

JDK自带序列化

JDK 自带的序列化，只需实现 java.io.Serializable接口即可。

Kryo序列化

/**
 * Kryo serialization class, Kryo serialization efficiency is very high, but only compatible with Java language
 *
 * @author shuang.kou
 * @createTime 2020年05月13日 19:29:00
 */
@Slf4j
public class KryoSerializer implements Serializer {

    /**
     * Because Kryo is not thread safe. So, use ThreadLocal to store Kryo objects
     */
    private final ThreadLocal<Kryo> kryoThreadLocal = ThreadLocal.withInitial(() -> {
        Kryo kryo = new Kryo();
        kryo.register(RpcResponse.class);
        kryo.register(RpcRequest.class);
        return kryo;
    });

    @Override
    public byte[] serialize(Object obj) {
        try (ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
             Output output = new Output(byteArrayOutputStream)) {
            Kryo kryo = kryoThreadLocal.get();
            // Object->byte:将对象序列化为byte数组
            kryo.writeObject(output, obj);
            kryoThreadLocal.remove();
            return output.toBytes();
        } catch (Exception e) {
            throw new SerializeException("Serialization failed");
        }
    }

    @Override
    public <T> T deserialize(byte[] bytes, Class<T> clazz) {
        try (ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
             Input input = new Input(byteArrayInputStream)) {
            Kryo kryo = kryoThreadLocal.get();
            // byte->Object:从byte数组中反序列化出对象
            Object o = kryo.readObject(input, clazz);
            kryoThreadLocal.remove();
            return clazz.cast(o);
        } catch (Exception e) {
            throw new SerializeException("Deserialization failed");
        }
    }

}

Java 序列化不包含静态变量？：序列化的时候是不包含静态变量的。

如果有些变量不想序列化，怎么办？：对于不想进行序列化的变量，使用transient关键字修饰。

Java 序列化方式有很多，常见的有三种：

Java常见序列化方式

Java常见序列化方式

  • Java 对象序列化 ：Java 原生序列化方法即通过 Java 原生流(InputStream 和 OutputStream 之间的转化)的方式进行转化，一般是对象输出流 ObjectOutputStream和对象输入流ObjectInputStream。
  • Json 序列化：这个可能是我们最常用的序列化方式，Json 序列化的选择很多，一般会使用 jackson 包，通过 ObjectMapper 类来进行一些操作，比如将对象转化为 byte 数组或者将 json 串转化为对象。
  • ProtoBuff 序列化：ProtocolBuffer 是一种轻便高效的结构化数据存储格式，ProtoBuff 序列化对象可以很大程度上将其压缩，可以大大减少数据传输大小，提高系统性能

反射

image.png

反射的原理？

我们都知道 Java 程序的执行分为编译和运行两步，编译之后会生成字节码(.class)文件，JVM 进行类加载的时候，会加载字节码文件，将类型相关的所有信息加载进方法区，反射就是去获取这些信息，然后进行各种操作。

Lambda 表达式了解多少？

Lambda 表达式本质上是一段匿名内部类，也可以是一段可以传递的代码。

比如我们以前使用 Runnable 创建并运行线程：

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Thread is running before Java8!");
            }
        }).start();

这是通过内部类的方式来重写 run 方法，使用 Lambda 表达式，还可以更加简洁：

new Thread( () -> System.out.println("Thread is running since Java8!") ).start();

当然不是每个接口都可以缩写成 Lambda 表达式。只有那些函数式接口（Functional Interface）才能缩写成 Lambda 表示式。

所谓函数式接口（Functional Interface）就是只包含一个抽象方法的声明。针对该接口类型的所有 Lambda 表达式都会与这个抽象方法匹配。

Stream流

image.png

泛型和通配符

泛型一般有三种使用方式:泛型类、泛型接口、泛型方法。

1.泛型类：

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{

    private T key;

    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){
        return key;
    }
}

//实例化泛型类
Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);

2.泛型接口：

public interface Generator<T> {
    public T method();
}

//实现泛型接口，不指定类型
class GeneratorImpl<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T method() {
        return null;
    }
}

//实现泛型接口，指定类型
class GeneratorImpl<T> implements Generator<String>{
    @Override
    public String method() {
        return "hello";
    }
}

3.泛型方法：

   public static < E > void printArray( E[] inputArray )
   {
         for ( E element : inputArray ){
            System.out.printf( "%s ", element );
         }
         System.out.println();
    }


// 创建不同类型数组：Integer, Double 和 Character
Integer[] intArray = { 1, 2, 3 };
String[] stringArray = { "Hello", "World" };
printArray( intArray  );
printArray( stringArray  );

通配符

通常情况下，T，E，K，V，？是这样约定的：

  • ？表示不确定的 java 类型
  • T (type) 表示具体的一个java类型
  • K V (key value) 分别代表java键值中的Key Value
  • E (element) 代表Element

上界通配符 < ? extends E>

上届：用 extends 关键字声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的子类。

在类型参数中使用 extends 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的子类

下界通配符 < ? super E>

下界: 用 super 进行声明，表示参数化的类型可能是所指定的类型，或者是此类型的父类型，直至 Object

在类型参数中使用 super 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的父类。

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