Java面试题总结 | Java基础部分2（持续更新）

反射的优缺点

动态获取程序信息以及动态调用对象的功能称为 Java 语言的反射机制。

• 程序运行时，可以通过反射获得任意一个类的Class对象，并通过这个对象查看这个类的信息；
• 程序运行时，可以通过反射创建任意一个类的实例，并访问该实例的成员；
• 程序运行时，可以通过反射机制生成一个类的动态代理类或动态代理对象。

在运行时判断任意一个对象所属的类； 在运行时构造任意一个类的对象；在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和 方法；在运行时调用任意一个对象的方法；生成动态代理。

好处：反射可以让我们的代码更加灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利。

不过，反射让我们在运行时有了分析操作类的能力的同时，也增加了安全问题，比如可以无视泛型参数的安全检查（泛型参数的安全检查发生在编译时）。另外，反射的性能也要稍差点，不过，对于框架来说实际是影响不大的。

BIO、AIO、NIO

同步异步概念

同步和异步关注的是*消息通信机制* (synchronous communication/ asynchronous communication)。同步，就是调用某个东西是，调用方得等待这个调用返回结果才能继续往后执行。异步，和同步相反 当一个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果。而是在调用发出后，被调用者通过状态来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用。

阻塞与非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态. 阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到 结果之后才会返回。 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

BIO

Java BIO： 同步并阻塞 （传统阻塞型），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，如果这个连接不作任何事情会造成不必要的线程开销。

BIO问题分析

1. 每个请求都需要创建独立的线程，与对应的客户端进行数据处理。

2. 当并发数大时，需要 创建大量线程来处理连接 ，系统资源占用较大。

3. 连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则当前线程会一直阻塞在 Read 操作上，造成线程资源浪费。

在客户端连接数量不高的情况下，是没问题的。但是，当面对十万甚至百万级连接的时候，传统的 BIO 模型是无能为力的。因此，我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量

NIO

Java NIO： 同步非阻塞 ，服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接)，即客户端发送的连接请求会被注册到多路复用器上，多路复用器轮询到有 I/O 请求就会进行处理。具体做法是多路复用器轮询到连接有 I/O 请求时才启动一个线程进行处理。 用户进程也需要时不时的询问 IO 操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问。

NIO 和 BIO 对比

1. BIO 以流的方式处理数据，而 NIO 以块的方式处理数据，块 I/O 的效率比流 I/O 高很多。

2. BIO 是阻塞的，而 NIO 是非阻塞的。

3. BIO 基于字节流和字符流进行操作，而 NIO 基于 Channel（通道）和 Buffer（缓冲区）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中

AIO

AIO （异步非阻塞 I/O） 用户进程只需要发起一个 IO 操作然后立即返回，等 IO 操作真正的完成以后，应用程序会得到 IO 操作完成的通知。

总结

BIO、NIO、AIO适用场景分析

1. 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，但程序直观简单易理解。

2. NIO 方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4 开始支持。

3. AIO 方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务 器，充分调用 OS 参与并发操作，编程比较复杂，JDK7 开始支持。

长连接指建立Socket连接后不管是否使用都保持连接，但安全性较差。

设计模式的好处

• 代码重用性 (即：相同功能的代码，不用多次编写)
• 可读性 (即：编程规范性, 便于其他程序员的阅读和理解)
• 可扩展性 (即：当需要增加新的功能时，非常的方便，称为可维护)
• 可靠性 (即：当我们增加新的功能后，对原来的功能没有影响)
• 使程序呈现高内聚，低耦合的特性

设计模式一定是好用的吗

设计模式是用来解决某一特定问题的通用解决方案

过度的设计可能会导致程序变得复杂

Integer.ValueOf和new Integer的区别

• new Integer() 每次都会新建一个对象；
• Integer.valueOf() ：可以将基本类型int转换为包装类型Integer；
  • 在-128-127之间会使用缓存池中的对象，多次调用会取得同一个对象的引用。
  • 大于128的数首先会新建一个对象再去引用

Integer x = new Integer(100);
Integer y = new Integer(100);
System.out.println(x == y);    // false
Integer z = Integer.valueOf(100);
Integer k = Integer.valueOf(100);
System.out.println(z == k);   // true

Integer.parseInt(s)与Integer.valueOf(s)的区别

• Integer.parseInt(s)多次解析同一个字符串得到的int基本类型数据是相等的，可以直接通过“==”进行判断是否相等。
• Integer.valueOf(s)多次解析相同的一个字符串时，得到的是Integer类型的对象，得到的对象有时是同一个对象，有时是不同的对象，要根据把s字符串解析的整数值的大小进行决定：如果s字符串对应的整数值在 -128~ 127之间，则解析出的Integer类型的对象是同一个对象；如果s字符串对应的整数值不在-128~127之间，则解析出的Integer类型的对象不是同一个对象。不管对象是否相等，对象中的value值是相等的。

String是线程安全的吗？

String这个类是被final修饰的,String类的值是保存在value数组中的，并且value数组是被private final修饰的，并且String 类没有提供修改这个字符串的方法。

1、private修饰，表明外部的类是访问不到value的，同时子类也访问不到，当然String类不可能有子类，因为类被final修饰了
2、final修饰，表明value的引用是不会被改变的，而value只会在String的构造函数中被初始化，而且并没有其他方法可以修改value数组中的值，保证了value的引用和值都不会发生变化

所以我们说String类是不可变的。

为什么要有常量池？

常量池是为了避免频繁的创建和销毁对象而影响系统性能，其实现了对象的共享。

新版的变化

Java 9 将 String 的底层实现由 char[] 改成了 byte[]

StringBuffer和StringBuilder的区别

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。

StringBuilder、StringBuffer 在缓冲区上的区别：

StringBuffer 每次获取 toString 都会直接使用缓存区的 toStringCache 值来构造一个字符串。而

StringBuilder 则每次都需要复制一次字符数组，再构造一个字符串。

String、StringBuffer、StringBuilder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风险。

String#equals() 和 Object#equals() 有何区别？

String 中的 equals 方法是被重写过的，比较的是 String 字符串的值是否相等。 Object 的 equals 方法是比较的对象的内存地址。

String不可边的好处

1. 方便了实现字符串常量池

2. String 经常作为参数，String 不可变性可以保证参数不可变

   譬如，数据库的用户名、密码都是以字符串的形式传入来获得数据库的连接，或者在socket编程中，主机名和端口都是以字符串的形式传入。因为字符串是不可变的，所以它的值是不可改变的，否则黑客们可以钻到空子，改变字符串指向的对象的值，造成安全漏洞。

3. 保证了线程的安全

4. 加快字符串处理速度，因为字符串是不可变的，所以在它创建的时候hashcode就被缓存了，不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键，字符串的处理速度要快过其它的键对象。这就是HashMap中的键往往都使用字符串。

List<? super T>和List<? extends T>有什么区别？

参考答案

• ? 是类型通配符，List<?> 可以表示各种泛型List的父类，意思是元素类型未知的List；
• List<? super T> 用于设定类型通配符的下限，此处 ? 代表一个未知的类型，但它必须是T的父类型；
• List<? extends T> 用于设定类型通配符的上限，此处 ? 代表一个未知的类型，但它必须是T的子类型。

扩展阅读

在Java的早期设计中，允许把Integer[]数组赋值给Number[]变量，此时如果试图把一个Double对象保存到该Number[]数组中，编译可以通过，但在运行时抛出ArrayStoreException异常。这显然是一种不安全的设计，因此Java在泛型设计时进行了改进，它不再允许把 List<Integer> 对象赋值给 List<Number> 变量。

数组和泛型有所不同，假设Foo是Bar的一个子类型（子类或者子接口），那么Foo[]依然是Bar[]的子类型，但G<Foo> 不是 G<Bar> 的子类型。Foo[]自动向上转型为Bar[]的方式被称为型变，也就是说，Java的数组支持型变，但Java集合并不支持型变。Java泛型的设计原则是，只要代码在编译时没有出现警告，就不会遇到运行时ClassCastException异常。

Object类里面有哪些常用的方法

wait notifyAll notify getClass hashcode equals clone toString

== 和 equals() 的区别

== 对于基本类型和引用类型的作用效果是不同的：

• 对于基本数据类型来说，== 比较的是值。
• 对于引用数据类型来说，== 比较的是对象的内存地址。

equals() 不能用于判断基本数据类型的变量，只能用来判断两个对象是否相等。equals()方法存在于Object类中，而Object类是所有类的直接或间接父类，因此所有的类都有equals()方法。

equals() 方法存在两种使用情况：

• 类没有重写 equals()方法 ：通过equals()比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象，使用的默认是 Object类equals()方法。
• 类重写了 equals()方法 ：一般我们都重写 equals()方法来比较两个对象中的属性是否相等；若它们的属性相等，则返回 true(即，认为这两个对象相等)。

HashCode和equals

equals如果不重写的话，默认的是“==”，对于引用对象来说比较的是内存地址，在业务中通过比较的是内容是否相等，所以需要重写equals

如果equals相等的话，那么根据java中的规则，对象的hashcode也是相等的

Hashcode方法是返回对象的内存地址映射为hash值,所以如果没有重写hashCode()方法，任何对象的hashCode()方法都是不相等的。

为什么要提供hash和equals两种方法？

这是因为在一些容器（比如 HashMap、HashSet）中，有了 hashCode() 之后，判断元素是否在对应容器中的效率会更高（参考添加元素进HastSet的过程）！

我们在前面也提到了添加元素进HastSet的过程，如果 HashSet 在对比的时候，同样的 hashCode 有多个对象，它会继续使用 equals() 来判断是否真的相同。也就是说 hashCode 帮助我们大大缩小了查找成本。

Java里面的异常类了解吗？

Exception 和Error都是继承于Throwable 类，在Java中只有Throwable类型的实例才能被程序抛出（throw）或者捕获（catch）,它是异常处理机制的基本类型

Error，它表示程序无法处理的错误。例如 Java 虚拟机运行错误（Virtual MachineError）、虚拟机内存不够错误(OutOfMemoryError)、类定义错误（NoClassDefFoundError）等 。会终止JVM的运行

Exception，它表示程序可能捕捉或者程序可以处理的异常。其中异常类 Exception 又分为运行时异常(RuntimeException)和编译时异常。编译时异常就是 ，Java 代码在编译过程中，如果受检查异常没有被 catch或者throws 关键字处理的话，就没办法通过编译。运行时异常就是Java 代码在编译过程中 ，我们即使不处理不受检查异常也可以正常通过编译。比如：NullPointerException(空指针错误)、ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界错误）等

JDK JVM JRE的关系区别

Java 虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言“一次编译，随处可以运行”的关键所在。

JDK是java开发工具包，[Java Development Kit]，包括了Java运行环境（Java Runtime Envirnment），一堆Java工具（javac/java/jdb等）和Java基础的类库（即Java API 包括rt.jar）。

      bin:最主要的是编译器(javac.exe)
      include:java和JVM交互用的头文件
      lib：类库
      jre:java运行环境

JRE（Java Runtime Environment，Java运行环境），包含JVM标准实现及Java核心类库。JRE是Java运行环境，并不是一个开发环境，所以没有包含任何开发工具（如编译器和调试器）

1. JDK 用于开发，JRE 用于运行java程序 ；如果只是运行Java程序，可以只安装JRE，无序安装JDK。
2. JDk包含JRE，JDK 和 JRE 中都包含 JVM。
3. JVM 是 java 编程语言的核心并且具有平台独立性。

Math类的取整函数

• ceil的英文意义是天花板，该方法就表示向上取整，Math.ceil（11.3）的结果为12，Math.ceil(-11.6)的结果为-11；
• floor的英文是地板，该方法就表示向下取整，Math.floor(11.6)的结果是11，Math.floor(-11.4)的结果-12；
• 最难掌握的是round方法，他表示“四舍五入”，算法为Math.floor(x+0.5),即将原来的数字加上0.5后再向下取整，所以，Math.round(11.5)的结果是12，Math.round(-11.5)的结果为-11.

双亲委派机制

双亲委派，就是指调用类加载器的 loadClass 方法时，查找类的规则。

(1) 如果一个类加载器收到了类加载的请求，他首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给

父类加载器去完成;

(2) 如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终到达顶层的启动类加

载器；

(3) 如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；如果父加载器无法完成这个加载任务时，子加载

器才会尝试自己去加载。

总结来说：

(1)查看已加载的类，如果没有，就委派上级，在上级查找。

(2)如果在上级中都没有找到，就在自己类加载器中找

(3)如果在上级中找到，就在上级中进行加载

优点：(1)避免类重复加载；(2)保护程序的安全，防止核心 API 被修改(沙箱安全机制)；使得 Java 类随着它的类加载器一起具有一种带有优先级的层次关系，从而使得基础类得到统一。

Ps: Java 虚拟机是如何判定两个 Java 类是相同的：

(1) 全名要相同

(2) 加载此类的类加载器要一样

只有两者都相同的情况，才认为两个类是相同的。即便是同样的字节代码， 被不同的类加载器加载之后所得到的类，也是不同的。

双亲委派模型是为了保证 Java 核心库的类型安全。所有 Java 应用都至少需要引用 java.lang.Object类，也就是说在运行的时候，java.lang.Object 这个类需要被加载到 Java 虚拟机中。如果这个加载过程由 Java 应用自己的类加载器来完成的话，很可能就存在多个版本的 java.lang.Object 类，而且这些类之间是不兼容的。通过双亲委派模型，对于 Java 核心库的类的加载工作由启动类加载器来统一完成，保证了 Java 应用所使用的都是同一个版本的 Java 核心库的类，是互相兼容的。

自定义加载器如何写

需要继承ClassLoader类或URLClassLoader，并至少重写其中的findClass(String name)方法，若想打破双亲委托机制，需要重写loadClass方法

主要加载：自己指定路径的class文件

抽象类

在java中并不是所有的类都是用来描绘对象的，如果一个类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象，这样的类就是抽象类。

抽象类除了不能实例化对象之外，类的其它功能依然存在，成员变量、成员方法和构造方法的访问方式和普通类一样。

由于抽象类不能实例化对象，所以抽象类必须被继承，才能被使用。也是因为这个原因，通常在设计阶段决定要不要设计抽象类。

父类包含了子类集合的常见的方法，但是由于父类本身是抽象的，所以不能使用这些方法。

抽象类和接口的区别

从设计目的上来说，二者有如下的区别：

**接口体现的是一种规范。对于接口的实现者而言，接口规定了实现者必须向外提供哪些服务；**对于接口的调用者而言，接口规定了调用者可以调用哪些服务，以及如何调用这些服务。当在一个程序中使用接口时，接口是多个模块间的耦合标准；当在多个应用程序之间使用接口时，接口是多个程序之间的通信标准。

抽象类体现的是一种模板式设计。抽象类作为多个子类的抽象父类，可以被当成系统实现过程中的中间产品，这个中间产品已经实现了系统的部分功能，但这个产品依然不能当成最终产品，必须有更进一步的完善，这种完善可能有几种不同方式。

从使用方式上来说，二者有如下的区别：

• 接口里只能包含抽象方法、静态方法、默认方法和私有方法，不能为普通方法提供方法实现；抽象类则完全可以包含普通方法。
• 接口里只能定义静态常量，不能定义普通成员变量；抽象类里则既可以定义普通成员变量，也可以定义静态常量。
• 接口里不包含构造器；抽象类里可以包含构造器，抽象类里的构造器并不是用于创建对象，而是让其子类调用这些构造器来完成属于抽象类的初始化操作。
• 接口里不能包含初始化块；但抽象类则完全可以包含初始化块。
• 一个类最多只能有一个直接父类，包括抽象类；但一个类可以直接实现多个接口，通过实现多个接口可以弥补Java单继承的不足。

总结：接口体现的是一种规范，而抽象类体现的是一种模板设计，从使用方法来看，接口中不能包含普通方法、普通成员变量，构造方法和初始化块，但是在抽象类中都可以包含，其中抽象类的构造方法并不是用于创建对象，而是让其子类调用这些构造器来完成抽象类的初始化操作。一个java类只能继承一个父类，但是可以实现多个接口，这样可以弥补Java单继承的不足

扩展阅读

接口和抽象类很像，它们都具有如下共同的特征：

• 接口和抽象类都不能被实例化，它们都位于继承树的顶端，用于被其他类实现和继承。
• 接口和抽象类都可以包含抽象方法，实现接口或继承抽象类的普通子类都必须实现这些抽象方法。

抽象类和接口的使用场景

抽象类的应用场景一般用于抽取不同事物的共有特性，然后可以用接口实现不同事物的不同行为。遇到需求，先分析不同的对象是否有共同点，比如门，都可以开和关，这个就可以抽取出来定义一个抽象类，而有的门有门铃可以摁，有的门没有，那就将有门铃的对象实现摁门铃这个动作的接口。

IO流

IO（Input Output）用于实现对数据的输入与输出操作，Java把不同的输入/输出源（键盘、文件、网络等）抽象表述为流（Stream）。流是从起源到接收的有序数据，有了它程序就可以采用同一方式访问不同的输入/输出源。

• 按照数据流向，可以将流分为输入流和输出流，其中输入流只能读取数据、不能写入数据，而输出流只能写入数据、不能读取数据。
• 按照数据类型，可以将流分为字节流和字符流，其中字节流操作的数据单元是8位的字节，而字符流操作的数据单元是16位的字符。
• 按照处理功能，可以将流分为节点流和处理流，其中节点流可以直接从/向一个特定的IO设备（磁盘、网络等）读/写数据，也称为低级流，而处理流是对节点流的连接或封装，用于简化数据读/写功能或提高效率，也称为高级流。

final和finally的区别

final 可以用来修饰类、方法、变量，分别有不同的意义，final 修饰的 class 代表不可以继承扩展，final 的变量是不可以修改的，而 final 的方法也是不可以重写的（override）。 finally 是 Java 保证重点代码一定要被执行的一种机制。

泛型

Java 泛型（generics） 是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

泛型一般有三种使用方式: 泛型类、泛型接口、泛型方法。

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;
    }
}

泛型接口：

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

泛型方法

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

使用：

// 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);