Java基础面试知识点精选

阿福聊编程

1. JAVA语言基础

1.1 JVM、JRE和JDK的关系

JVM

Java Virtual Machine是Java虚拟机,是运行Java字节码的虚拟机,在JVM中不同的平台有自己的虚拟机,因此Java语言可以实现跨平台。

什么是字节码?采用字节码最大的好处是什么?

字节码: Java源代码经过虚拟机编译器编译后产生的文件(即扩展为.class的文件)通俗的讲就是JVM可以理解的代码叫做字节码,它不面向任何特定的处理器,只面向虚拟机。

**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。

Java程序从源代码到运行的过程:
WechatIMG171.png

强调一点的是,.class文件-->可执行的机器码,在这一步,JVM类加载器首先加载字节码文件,然后通过解释器逐行解释执行,这只方式的执行速度相对比较慢,而且有些方法和代码块是经常需要被调用的,所以后面引进了JIT属于运行时编译,而JIT属于运行时编译,当JIT编译器完成第一次编译后,就会将字节码对应的机器码保存下来,下一次直接可以使用,而我们知道机器码的运行效率高于Java解释器的,这也解释了我们为什么经常会说Java是编译和解释共存的语言。

JRE
Java的运行环境,包括Java虚拟机,Java类库,Java命令和其他的一些基础组件,但时不鞥创建新程序,如果想要运行一个开发好的Java程序,计算机中只需要安装JRE即可。

JDK
它是功能齐全的Java SDK,它包含JRE,还有编译器(javac)和工具(javadoc和jdb),它能够创建和编译程序。

JDK和JRE的区别

  • JDK:Java Development Kit 的简称,java 开发工具包,提供了 java 的开发环境和运行环境。
  • JRE:Java Runtime Environment 的简称,java 运行环境,为 java 的运行提供了所需环境。

具体来说 JDK 其实包含了 JRE,同时还包含了编译 java 源码的编译器 javac,还包含了很多 java 程序调试和分析的工具。简单来说:如果你需要运行 java 程序,只需安装 JRE 就可以了,如果你需要编写 java 程序,需要安装 JDK。

JVM&JRE&JDK关系图

WechatIMG172.png

1.2 什么是自动装箱和自动拆箱

自动装箱就是自动将基本数据类型转换为包装器类型;拆箱就是自动将包装器类型转换为基本数据类型。 比如:把int转化成Integer,double转化成Double,等等。反之就是自动拆箱。

  • 基本数据类型: boolean,char,byte,short,int,long,float,double
  • 包装类型: Boolean,Character,Byte,Short,Integer,Long,Float,Double
//自动装箱
Integer total = 99;
//自动拆箱
int totalprim = total;

综上所述,装箱就是自动将基本数据类型转换为包装器类型;拆箱就是自动将包装器类型转换为基本数据类型。

谈谈 int和Integer的区别

  • Integer是int的包装类,int则是java的一种基本数据类型
  • Integer变量必须实例化后才能使用,而int变量不需要
  • Integer实际是对象的引用,当new一个Integer时,实际上是生成一个指针指向此对象;而int则是直接存储数据值
  • Integer的默认值是null,int的默认值是0

延伸:

关于Integer和int的比较

由于Integer变量实际上是对一个Integer对象的引用,所以两个通过new生成的Integer变量永远是不相等的(因为new生成的是两个对象,其内存地址不同)。

Integer i = new Integer(100);
Integer j = new Integer(100);
System.out.print(i == j); //false

Integer变量和int变量比较时,只要两个变量的值是相等的,则结果为true(因为包装类Integer和基本数据类型int比较时,java会自动拆包装为int,然后进行比较,实际上就变为两个int变量的比较)

Integer i = new Integer(100);
int j = 100;
System.out.print(i == j); //true

非new生成的Integer变量和new Integer()生成的变量比较时,结果为false。(因为非new生成的Integer变量指向的是java常量池中的对象,而new Integer()生成的变量指向堆中新建的对象,两者在内存中的地址不同)

Integer i = new Integer(100);
Integer j = 100;
System.out.print(i == j); //false

对于两个非new生成的Integer对象,进行比较时,如果两个变量的值在区间-128到127之间,则比较结果为true,如果两个变量的值不在此区间,则比较结果为false

Integer i = 100;
Integer j = 100;
System.out.print(i == j); //true
Integer i = 128;
Integer j = 128;
System.out.print(i == j); //false

对于第4条的原因: java在编译Integer i = 100 ;时,会翻译成为Integer i = Integer.valueOf(100);,而java API中对Integer类型的valueOf的定义如下:

public static Integer valueOf(int i){
    assert IntegerCache.high >= 127;
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high){
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    }
    return new Integer(i);
}

java对于-128到127之间的数,会进行缓存,Integer i = 127时,会将127进行缓存,下次再写Integer j = 127时,就会直接从缓存中取,就不会new了。

详细参考:[深入剖析Java中的装箱和拆箱]()

1.3 Java面向对象编程三大特性(封装、继承、多态)

封装:隐藏对象的属性和实现细节,仅对外提供公共访问方式,将变化隔离,便于使用,提高复用性和安全性。即封装就是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。

对于Java类而言:封装的是自己的属性和方法,所以它是不需要依赖其他对象就可以完成自己的操作,封装有几点好处:

  • 良好的封装能够减少耦合。
  • 类内部的结构可以自由修改。
  • 可以对成员进行更精确的控制。
  • 隐藏信息,实现细节。

继承

继承是从已有类得到继承信息创建新类的过程,提供继承信息的类称为父类,得到继承信息的类称为子类。同时通过使用继承我们能够非常方便地复用以

前的代码,能够大大的提高开发的效率。

使用继承的时候记住三点:

  • 子类拥有父类非private的属性和方法。
  • 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。
  • 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。即父类或接口定义的引用变量

可以指向子类或具体实现类的实例对象。提高了程序的拓展性。

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)。

基于继承实现的多态

  • 基于继承的实现机制主要表现在父类和继承该父类的一个或多个子类对某些方法的重写,多个子类对同一方法的重写可以表现出不同的行为。
  • 基于继承实现的多态可以总结如下:对于引用子类的父类类型,在处理该引用时,它适用于继承该父类的所有子类,子类对象的不同,对方法的实现也
    就不同,执行相同动作产生的行为也就不同。
  • 如果父类是抽象类,那么子类必须要实现父类中所有的抽象方法,这样该父类所有的子类一定存在统一的对外接口,但其内部的具体实现可以各异。这
    样我们就可以使用顶层类提供的统一接口来处理该层次的方法。
    基于接口实现的多态
  • 继承是通过重写父类的同一方法的几个不同子类来体现的,那么就可就是通过实现接口并覆盖接口中同一方法的几不同的类体现的。
  • 在接口的多态中,指向接口的引用必须是指定这实现了该接口的一个类的实例程序,在运行时,根据对象引用的实际类型来执行对应的方法。
  • 继承都是单继承,只能为一组相关的类提供一致的服务接口。但是接口可以是多继承多实现,它能够利用一组相关或者不相关的接口进行组合与扩充,
    能够对外提供一致的服务接口。所以它相对于继承来说有更好的灵活性。

多态的实现条件继承、重写、向上转型

  • 继承:在多态中必须存在有继承关系的子类和父类。
  • 重写:子类对父类中某些方法进行重新定义,在调用这些方法时就会调用子类的方法。
  • 向上转型:在多态中需要将子类的引用赋给父类对象,只有这样该引用才能够具备技能调用父类的方法和子类的方法。
    只有满足了上述三个条件,我们才能够在同一个继承结构中使用统一的逻辑实现代码处理不同的对象,从而达到执行不同的行为。

综上所述:

子类Child继承父类Father,我们可以编写一个指向子类的父类类型引用,该引用既可以处理父类,Father对象,也可以处理子类Child对象,当相同的

消息发送给子类或者父类对象时,该对象就会根据自己所属的引用而执行不同的行为,这就是多态。即多态性就是相同的消息使得不同的类做出不同的响应。

1.4 重载和重写的区别

  • 重载:发生在同一个类中,方法名相同参数列表不同(参数类型不同、个数不同、顺序不同),与方法返回值和访问修饰符无关,即重载的方法不能根据返回类型进行区分
  • 重写:发生在父子类中,方法名、参数列表必须相同,返回值小于等于父类,抛出的异常小于等于父类,访问修饰符大于等于父类(里氏代换原则);如果父类方法访问修饰符为private则子类中就不是重写。

1.5 Java 创建对象的四种方式

  • 使用new创建对象 使用new关键字创建对象应该是最常见的一种方式,但我们应该知道,使用new创建对象会增加耦合度。无论使用什么框架,都要减少new的使用以降低耦合度。
  • 使用反射的机制创建对象 使用Class类的newInstance方法
  • 采用clone clone时,需要已经有一个分配了内存的源对象,创建新对象时,首先应该分配一个和源对象一样大的内存空间。要调用clone方法需要实现Cloneable接口
  • 采用序列化机制 使用序列化时,要实现实现Serializable接口,将一个对象序列化到磁盘上,而采用反序列化可以将磁盘上的对象信息转化到内存中。

1.6 equals和==区别

对于==

  • 基本数据类型(也称原始数据类型) :byte,short,char,int,long,float,double,boolean。则直接比较其存储的"值"是否相等。
  • 引用数据类型(String,Date):当他们用(==)进行比较的时候,比较的是他们在内存中的存放地址(确切的说,是堆内存地址)。

注:对于第二种类型,除非是同一个new出来的对象,他们的比较后的结果为true,否则比较后结果为false。因为每new一次,都会重新开辟堆内存空间。

equals

  • equals方法是基类Object中的方法,因此对于所有的继承于Object的类都会有该方法。在Object类中,equals方法是用来比较两个对象的引用是否相等,即是否指向同一个对象。
  • 但是在java中很多类重写equals方法,比如 String、Integer ,Date 等把它变成了值比较,所以一般情况下 equals 比较的是值是否相等。

说明:

  • String中的equals方法是被重写过的,因为object的equals方法是比较的对象的内存地址,而String的equals方法比较的是对象的值。
  • 当创建String类型的对象时,虚拟机会在常量池中查找有没有已经存在的值和要创建的值相同的对象,如果有就把它赋给当前引用。如果没有就在常量池中重新创建一个String对象。

hashCode 与 equals

两个对象的 hashCode() 相同,则 equals() 也一定为 true,对吗?

hashCode和equals方法的关系

面试官可能会问你:“你重写过 hashcode 和 equals 么,为什么重写equals时必须重写hashCode方法?”

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,这就意味着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

我们以“HashSet 如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode

当你把对象加入 HashSet 时,HashSet 会先计算对象的 hashcode 值来判断对象加入的位置,同时也会与其他已经加入的对象的 hashcode 值作比较,如果没有相符的hashcode,HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashcode 值的对象,这时会调用 equals()方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。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。(摘自我的Java启蒙书《Head first java》第二版)。这样我们就大大减少了 equals 的次数,相应就大大提高了执行速度。

hashCode()与equals()的相关规定

  • 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)

详细参考:Java中hashCode() 和 equals()的问题解答

1.7 String、StringBuffer和StringBuilder的区别

可变形

简单的来说: String 类中使用 final 关键字修饰字符数组来保存字符串,private final char value[],所以 String 对象是不可变的。

而 StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类,在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串char[]value 但是没有用

final 关键字修 饰,所以这两种对象都是可变的。

线程安全性

String 中的对象是不可变的,也就可以理解为常量,线程安全。AbstractStringBuilder 是 StringBuilder 与 StringBuffer 的公共父类,定义了一些字符串的

基本操作,如 expandCapacity、 append、insert、indexOf 等公共方法。StringBuffer 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步 锁,所以是线程安全

的。StringBuilder 并没有对方法进行加同步锁,所以是非线程安全的。

性能

每次对 String 类型进行改变的时候,都会生成一个新的 String 对象,然后将指针指向新的 String 对象。StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行

操作,而不是生成新的对象并改变对象 引用。相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%\~15% 左右的性能提升, 但却要冒多线程

不安全的⻛险。

对于三者使用的总结:

  • 操作少量的数据: 适用 String
  • 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuilder
  • 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuffer

String Pool

字符串常量池(String Pool)保存着所有字符串字面量(literal strings),这些字面量在编译时期就确定。不仅如此,还可以使用 String 的 intern() 方法在运行过程中将字符串添加到 String Pool 中。

当一个字符串调用 intern() 方法时,如果 String Pool 中已经存在一个字符串和该字符串值相等(使用 equals() 方法进行确定),那么就会返回 String Pool 中字符串的引用;否则,就会在 String Pool 中添加一个新的字符串,并返回这个新字符串的引用。

下面示例中,s1 和 s2 采用 new String() 的方式新建了两个不同字符串,而 s3 和 s4 是通过 s1.intern() 方法取得一个字符串引用。intern() 首先把 s1 引用的字符串放到 String Pool 中,然后返回这个字符串引用。因此 s3 和 s4 引用的是同一个字符串。

String s1 = new String("aaa");
String s2 = new String("aaa");
System.out.println(s1 == s2);           // false
String s3 = s1.intern();
String s4 = s1.intern();
System.out.println(s3 == s4);           // true

如果是采用 "bbb" 这种字面量的形式创建字符串,会自动地将字符串放入 String Pool 中。

String s5 = "bbb";
String s6 = "bbb";
System.out.println(s5 == s6);  // true

在 Java 7 之前,String Pool 被放在运行时常量池中,它属于永久代。而在 Java 7后,String Pool 被移到堆中。这是因为永久代的空间有限,在大量使用字符串的场景下会导致 OutOfMemoryError 错误

String str="i"与 String str=new String("i")一样吗?

不一样,因为内存的分配方式不一样。String str="i"的方式,java 虚拟机会将其分配到常量池中;而 String str=new String("i") 则会被分到堆内存中。

详细解析参考: 深入理解Java中的String

1.8 接口和抽象类有什么区别?

相同点

  • 接口和抽象类都不能实例化
  • 都位于继承的顶端,用于被其他实现或继承
  • 都包含抽象方法,其子类都必须覆写这些抽象方法

不同点

参数抽象类接口
声明抽象类使用abstract关键字声明接口使用interface关键字声明
实现子类使用extends关键字来继承抽象类。如果子类不是抽象类的话,它需要提供抽象类中所有声明的方法的实现子类使用implements关键字来实现接口。它需要提供接口中所有声明的方法的实现
构造器抽象类可以有构造器接口不能有构造器
访问修饰符抽象类中的方法可以是任意访问修饰符接口方法默认修饰符是public。并且不允许定义为 private 或者 protected
多继承一个类最多只能继承一个抽象类一个类可以实现多个接口
字段声明抽象类的字段声明可以是任意的接口的字段默认都是 static 和 final 的

备注:Java8中接口中引入默认方法和静态方法,以此来减少抽象类和接口之间的差异。

现在,我们可以为接口提供默认实现的方法了,并且不用强制子类来实现它。

接口和抽象类各有优缺点,在接口和抽象类的选择上,必须遵守这样一个原则:

  • 行为模型应该总是通过接口而不是抽象类定义,所以通常是优先选用接口,尽量少用抽象类。
  • 选择抽象类的时候通常是如下情况:需要定义子类的行为,又要为子类提供通用的功能。

普通类和抽象类有哪些区别

  • 普通类不能包含抽象方法,抽象类可以包含抽象方法。
  • 抽象类不能直接实例化,普通类可以直接实例化。

抽象类能使用 final 修饰吗?

不能,定义抽象类就是让其他类继承的,如果定义为 final 该类就不能被继承,这样彼此就会产生矛盾,所以 final 不能修饰抽象类

1.9 static和final区别

Static

  • 修饰变量:静态变量随着类加载时被完成初始,内存中只有一个,且jvm只会为它分配一次内存,所有类共存静态变量。
  • 修饰方法:在类加载的时候就存在,不依赖任何实例static方法必须实现,不能用abstract修饰。
  • 修饰代码块:在类加载之后就会执行代码块的内容。

final

  • 修饰变量:
  • * 编译器常量:类加载的过程完成初始化,编译后带入到任何计算式中,只能是基本类型。
    * 运行时常量:基本数据类型或引用数据类型,引用不可变,但引用的对象内容可变。
  • 修饰方法:不能被继承,不能被子类修改。
  • 修饰类:不能被继承
  • 修饰形参:final形参不可变。

final的好处

  • final关键字提高了性能。JVM和Java应用都会缓存final变量。
  • final变量可以安全的在多线程环境下进行共享,而不需要额外的同步开销。
  • 使用final关键字,JVM会对方法、变量及类进行优化。

static方法是否可以覆盖?

static方法不能被覆盖,因为方法覆盖是基于运行时动态绑定的,而static方法是编译时静态绑定的。static方法跟类的任何实例都不相关,所以概念上不适用。

finalize用途

答:垃圾回收器(garbage colector)决定回收某对象时,就会运行该对象的finalize()方法 但是在Java中很不幸,如果内存总是充足的,那么垃圾回收可能永远不会进行,也就是说filalize()可能永远不被执行,显然指望它做收尾工作是靠不住的。 那么finalize()究竟是做什么的呢?它最主要的用途是回收特殊渠道申请的内存。Java程序有垃圾回收器,所以一般情况下内存问题不用程序员操心。但有一种JNI(Java Native Interface)调用non-Java程序(C或C++),finalize()的工作就是回收这部分的内存。

finally

finally 一定会被执行,如果 finally 里有 return 语句,则覆盖 try/catch 里的 return , 比较爱考的是 finally 里没有 return 语句,这时虽然 finally 里对 return 的值进行了修改,但 return 的值并不改变这种情况

finally代码块和finalize()方法有什么区别?

无论是否抛出异常,finally代码块都会执行,它主要是用来释放应用占用的资源。finalize()方法是Object类的一个protected方法,它是在对象被垃圾回收之前由Java虚拟机来调用的。

1.10 父子类的加载顺序?

类的加载顺序。

  • (1) 父类静态代码块(包括静态初始化块,静态属性,但不包括静态方法)
  • (2) 子类静态代码块(包括静态初始化块,静态属性,但不包括静态方法 )
  • (3) 父类非静态代码块( 包括非静态初始化块,非静态属性 )
  • (4) 父类构造函数
  • (5) 子类非静态代码块 ( 包括非静态初始化块,非静态属性 )
  • (6) 子类构造函数

详细解析参考:Java中的父子类的执行顺序到底是怎么一回事?

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