JAVA面试八股整理——基础部分

JAVA

基础

JVM JDK JRE

JVM java虚拟机，针对不同的系统，使用相同的字节码会给出相同结果。一次编译，随处可运行

JDK Java SDK 提供给开发者使用，创建和编译Java程序。包含了JRE，同时包含了其它工具（java 源码的编译器 javac 等）

JRE Java运行环境，包含JVM和基础类库

编译相关

字节码

JVM可以理解的代码叫字节码（.class文件），只面向虚拟机，解决了传统解释性语言效率低的问题，又保留了解释性语言可移植的特点。

JIT编译器

.class - > 机器码，首先加载字节码文件，然后解释器逐行解释执行，如果代码块经常被调用（热点代码），JIT在第一次编译后将机器码保存下来，下次直接使用。

根据二八定律，消耗大部分资源的只有一小部分代码（热点代码），即JIT需要编译的部分。JIT需要预热，达到一定时间和调用频率才会触发JIT分层

AOT

直接将字节码编译成机器码，避免预热。但不能根据程序运行情况进一步优化。代码经常更新的话每次都需要重新编译。

编译与解释并存

编译：将源代码一次性翻译成可被该平台执行的机器码（C++）开发慢，执行快

解释：一句一句的将代码解释（interpret）为机器代码后再执行（Python）开发快，执行慢

Java程序要先经过编译，生成字节码，再由Java解释器执行

数据类型&变量

基本数据类型、包装类型

基本数据类型

整数型：byte short int long

浮点数：float double

字符：char

布尔：boolean

包装类型（引用类型）

包装类型可用于泛型，基本类型不行

基本数据类型的局部变量存放于虚拟机栈的局部变量表，成员变量放在堆中；包装类型属于对象类型，放在堆

基本数据类型占用空间小

包装类型不赋值时为null，基本数据类型有默认值

基本数据类型 == 比较真值，包装类型 == 比较地址；整型包装类型之间的比较用 equals

包装类型的缓存

整型（-128~127）、布尔、字符默认创建了缓存数据，如 Integer i1 = 40; 直接使用了缓存中的对象

自动装箱、拆箱

装箱：基本类型->引用类型

拆箱：引用类型->基本类型

• Integer i = 10 等价于 Integer i = Integer.valueOf(10)
• int n = i 等价于 int n = i.intValue()

浮点数计算 及 BigDecimal

精度丢失：无限循环的小数储存在计算机会被截断，没办法用二进制精确表示

浮点数之间的等值判断，基本数据类型不能用 == 来比较，包装数据类型不能用 equals 来判断
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BigDecimal 可以实现对浮点数运算不丢精度

BigInteger

超过long：BigInteger内部用int[]储存任意大小的整型数据

静态变量

static 被类的所有实例共享，所有对象共享同一份静态变量，节省内存。通常静态变量会被final修饰成常量。

字符常量&字符串常量

字符常量相当于一个整型值（ASCII），可以参加运算；字符串常量表示一个地址（字符串在内存中的位置）

char占两个字节

方法

面向对象三大特性：封装、继承、多态

静态方法

静态方法不能调用非静态成员：静态方法属于类，类加载时分配内存，可通过类名直接访问；非静态成员属于对象，实例化后才能存在。

调用可以使用 类名.方法名 和对象.方法名

只允许访问静态成员

重载&重写

重载：一个方法根据输入不同，处理不同。参数类型、个数、顺序不同，返回值，修饰符可以不同

重写：子类继承父类相同方法，覆盖父类方法。参数列表相同，返回值、抛出异常范围应该小于等于父类，访问修饰符范围大于等于父类（两同两小一大）

可变参数只能作为最后一个参数，重载优先匹配固定参数

面向对象

基础

面向过程：过程拆解成一个个方法

面向对象：抽象出对象，用对象执行方法

对象

实例和引用

new 创建对象实例（对象实例在堆内存），对象引用（在栈内存）指向实例

气球和绳子：一个实例可有多个引用

对象相等

对象相等：内存中内容相等

引用相等：指向的内存地址相等

构造方法

没有声明构造方法也可执行（默认无参构造）

不能重写（overwrite），但能重载（overload）

三大特征

封装

对象的状态信息隐藏在内部，不允许外部直接访问对象内部信息，提供方法给外界。

继承

子类可以增加新的数据或功能，也可以用父类的，但不能选择性继承。

• 子类能拥有父类对象的私有属性和方法，但无法访问

多态

父类的引用指向子类的实例

Animal animal1 = new Dog();
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对象类型和引用类型间有继承（类）/实现（接口）关系

多态不能调用“只存在于子类不存在于父类”的方法

接口&抽象类

共同点

• 不能被实例化
• 可以包含抽象方法
• 都可以使用默认方法（default，实现类没有提供自己的实现，将使用接口中的默认实现方法）

区别

• 接口主要对类的行为约束；抽象类强调所属关系
• 一个类只能继承一个类，但可以实现多个接口
• 接口中的成员变量只能是 public static final 类型的；抽象类成员变量默认default，可以在子类重新定义赋值

深拷贝&浅拷贝

浅拷贝：堆上创建一个新对象，原对象内部是引用对象的话，会直接复制内部对象的地址，即共用一个内部对象

实现Cloneable接口，调用父类Object的clone方法

深拷贝：完全复制整个对象，包括内部对象

序列化和反序列化

public class DeepCopy {
    public static void main(String[] args) {

    }

    // 泛型类型参数必须实现 Serializable 接口
    public static <T extends Serializable> T deepClone(T obj) throws IOException, ClassNotFoundException {
        // 对象写入字节流。序列化
        // 对象写入字节数组
        ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
        // 对象序列化写入outputStream
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(outputStream);
        // 将对象obj写入outputStream
        objectOutputStream.writeObject(obj);
        
        // 从字节流读取对象，反序列化
        ByteArrayInputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(outputStream.toByteArray());
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(inputStream);
        return (T) objectInputStream.readObject();
    }
}

class User implements Serializable {
    String name;
    Address address;

    public User(String name, Address address) {
        this.name = name;
        this.address = address;
    }
}

class Address {
    String province;
    String city;

    public Address(String province, String city) {
        this.province = province;
        this.city = city;
    }
}
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Object

Object常见方法

hashCode: 返回对象的哈希码;
equals: 比较两对象地址是否相等（String重写了该方法）
clone: 浅拷贝
toString: 
wait: 暂停线程
notify、notifyAll: 唤醒线程
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== equals

== 对于基本类型比较值，对于引用类型，比较地址（本质也是比较值，但引用类型变量存的地址）

equals 等价于 == ，但一般会重写，来比较属性相等

hashCode

获取哈希码，确定对象在哈希表中的索引位置

与equals

hashcode和equal都是比较对象是否相等，但hashcode效率更高。HashSet对比时，同样的哈希码下再用equals。

两个对象hashcode相等，不一定对象相等（哈希码算法可能重复）

重写equals必须重写hashCode

两对象equals相等时，hashcode一定相等，不然使用hashmap会出现问题（无法正确找到对象）

如果不重写hashcode，equals按属性值比较，hashcode按地址比较

String

String、StringBuffer、StringBuilder

String不可变，故线程安全，每次改变都会生成一个新的String对象。String中使用final修饰的字符数组来保存字符串。

StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类，提供了修改字符串的方法，如 append

StringBuffer 对方法加了同步锁，线程安全；StringBuilder线程不安全

• StringBuffer StringBuilder类似，代表可变字符序列
• String不可变，效率低，复用率高（池中存在就不用再创建），需要大量修改的话不用String
• StringBuffer 效率高，线程安全
• StringBuilder 效率最高，线程不安全

字符串拼接

字符串 + 实际上是通过StringBuilder调用append方法实现，String的for循环拼接每次循环创建一个StringBuilder，不如直接用StringBuilder拼接效率高。

字符串常量池

JVM为字符串开辟的区域，避免重复创建

// 在堆中创建字符串对象”ab“
// 将字符串对象”ab“的引用保存在字符串常量池中
String aa = "ab";
// 直接返回字符串常量池中字符串对象”ab“的引用
String bb = "ab";
System.out.println(aa==bb);// true
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intern

String.intern 将指定字符串对象的引用保存在字符串常量池，若已保存，直接返回该引用

异常

exception error

exception：程序本身可以处理的异常，可以通过catch捕获

error：程序无法处理的错误，JVM一般会选择线程终止。内存溢出、虚拟机异常等

checked unchecked

checked：没有被catch或throws处理的话没法通过编译，如IO异常

unchecked：不接受检查也可以正常通过编译，由于逻辑错误或环境错误引起，如算术错误、空指针

try

try-catch-finally

finally不一定会运行，如：CPU关闭、线程死亡

泛型

使用方式

泛型类

public class Generic{
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泛型接口

public interface Generator<T> {
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泛型方法

 public static < E > void printArray( E[] inputArray )
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项目用到

自定义一个与CommonResult 接口，接口中的方法 getData() 中使用类型参数 T 来动态指定结果的数据类型。

public interface CommonResult {
    boolean isSuccess();
    String getMessage();
    T getData();
}
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工具类

反射

可以在运行时分析类以及执行类中方法，通过反射可以获取任意一个类的所有属性和方法，并调用

原理

反射通过编译后的字节码（class）文件找到其中的信息

应用

在动态代理中，invoke函数中使用反射类Method来调用指定方法

注解也用到了反射，@Value注解就读取到配置文件中的值

优缺点

优点：让代码更灵活，为框架开箱即用的功能提供便利

缺点：安全问题，性能略差

获取class对象

class对象将一个类的信息告诉程序

1. 知道具体类：

Class alunbarClass = TargetObject.class;
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2. 传入类的全路径 Class.forName

Class alunbarClass1 = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject");
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3. 通过对象实例 instance.getClass

TargetObject o = new TargetObject();
Class alunbarClass2 = o.getClass();
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注解

常用

@Override
 // 覆盖父类方法
@Deprecated
// 标注内容不再被建议使用
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解析方法

注解解析后才会被使用

• 编译器直接扫描：编译时扫描注解并处理，如override
• 运行期间通过反射处理：如spring中注解

SPI

服务者提供给框架的使用者的接口，运行时动态加载框架。

将服务的接口与具体实现类解耦。

按照规定将要暴露对外使用的具体实现类在固定文件中声明，框架在运行时扫描并加载实现类。

API&SPI

API：实现方提供接口和实现，我们调用接口

SPI：调用方确定接口规则，厂商根据规则实现

优缺点

优点：接口设计灵活

缺点：需要遍历加载所有实现类，效率低

序列化反序列化

序列化：将数据结构或对象转换成二进制字节流

反序列化：将二进制字节流转成数据结构或对象

目的：通过网络传输对象，或储存

属于计算机网络的应用层

序列化协议

JDK自带

不想被序列化：transient修饰

不推荐原因

• 不支持跨语言
• 序列化后体积大，传输性能差
• 安全问题

Hessian

RPC协议，dubbo2.x默认启用序列化协议

JSON

简单易用，性能低

集合

服务者提供给框架的使用者的接口，运行时动态加载框架。

将服务的接口与具体实现类解耦。

按照规定将要暴露对外使用的具体实现类在固定文件中声明，框架在运行时扫描并加载实现类。

API&SPI

API：实现方提供接口和实现，我们调用接口

SPI：调用方确定接口规则，厂商根据规则实现

优缺点

优点：接口设计灵活

缺点：需要遍历加载所有实现类，效率低

序列化反序列化

序列化：将数据结构或对象转换成二进制字节流

反序列化：将二进制字节流转成数据结构或对象

目的：通过网络传输对象，或储存

属于计算机网络的应用层

序列化协议

JDK自带

不想被序列化：transient修饰

不推荐原因

• 不支持跨语言
• 序列化后体积大，传输性能差
• 安全问题

Hessian

RPC协议，dubbo2.x默认启用序列化协议

JSON

简单易用，性能低