Java面试集锦(一)之Java基础

  • 作者: 凯哥Java
  • 面试宝典
  • 时间:2020-08-05 09:08
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简介 Java基础什么是Java内存模型前面介绍过了计算机内存模型,这是解决多线程场景下并发问题的一个重要规范。那么具体的实现是如何的呢,不同的编程语言,在实现上可能有所不同。我们知道,Java程序是需要运行在Java虚拟机上面的,Java内存模型(JavaMemoryModel,JMM)就是一种符合内存模型规范的,屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异的,保证了Java程序在各种平台下对内存的访问都能保证

Java基础

什么是Java内存模型

前面介绍过了计算机内存模型,这是解决多线程场景下并发问题的一个重要规范。那么具体的实现是如何的呢,不同的编程语言,在实现上可能有所不同。

我们知道,Java程序是需要运行在Java虚拟机上面的,Java内存模型(Java Memory Model ,JMM)就是一种符合内存模型规范的,屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异的,保证了Java程序在各种平台下对内存的访问都能保证效果一致的机制及规范。

Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中,每条线程还有自己的工作内存,线程的工作内存中保存了该线程中是用到的变量的主内存副本拷贝,线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行,而不能直接读写主内存。不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量的传递均需要自己的工作内存和主存之间进行数据同步进行。

而JMM就作用于工作内存和主存之间数据同步过程。他规定了如何做数据同步以及什么时候做数据同步。

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这里面提到的主内存和工作内存,读者可以简单的类比成计算机内存模型中的主存和缓存的概念。特别需要注意的是,主内存和工作内存与JVM内存结构中的Java堆、栈、方法区等并不是同一个层次的内存划分,无法直接类比。《深入理解Java虚拟机》中认为,如果一定要勉强对应起来的话,从变量、主内存、工作内存的定义来看,主内存主要对应于Java堆中的对象实例数据部分。工作内存则对应于虚拟机栈中的部分区域。

所以,再来总结下,JMM是一种规范,目的是解决由于多线程通过共享内存进行通信时,存在的本地内存数据不一致、编译器会对代码指令重排序、处理器会对代码乱序执行等带来的问题。

Java内存模型的实现

了解Java多线程的朋友都知道,在Java中提供了一系列和并发处理相关的关键字,比如volatile、synchronized、final、concurrent包等。其实这些就是Java内存模型封装了底层的实现后提供给程序员使用的一些关键字。

在开发多线程的代码的时候,我们可以直接使用synchronized等关键字来控制并发,从来就不需要关心底层的编译器优化、缓存一致性等问题。所以,Java内存模型,除了定义了一套规范,还提供了一系列原语,封装了底层实现后,供开发者直接使用。

本文并不准备把所有的关键字逐一介绍其用法,因为关于各个关键字的用法,网上有很多资料。读者可以自行学习。本文还有一个重点要介绍的就是,我们前面提到,并发编程要解决原子性、有序性和一致性的问题,我们就再来看下,在Java中,分别使用什么方式来保证。

原子性

在Java中,为了保证原子性,提供了两个高级的字节码指令monitorenter和monitorexit。在synchronized的实现原理文章中,介绍过,这两个字节码,在Java中对应的关键字就是synchronized。

因此,在Java中可以使用synchronized来保证方法和代码块内的操作是原子性的。

可见性

Java内存模型是通过在变量修改后将新值同步回主内存,在变量读取前从主内存刷新变量值的这种依赖主内存作为传递媒介的方式来实现的。

Java中的volatile关键字提供了一个功能,那就是被其修饰的变量在被修改后可以立即同步到主内存,被其修饰的变量在每次是用之前都从主内存刷新。因此,可以使用volatile来保证多线程操作时变量的可见性。

除了volatile,Java中的synchronized和final两个关键字也可以实现可见性。只不过实现方式不同,这里不再展开了。

有序性

在Java中,可以使用synchronized和volatile来保证多线程之间操作的有序性。实现方式有所区别:

volatile关键字会禁止指令重排。synchronized关键字保证同一时刻只允许一条线程操作。

好了,这里简单的介绍完了Java并发编程中解决原子性、可见性以及有序性可以使用的关键字。读者可能发现了,好像synchronized关键字是万能的,他可以同时满足以上三种特性,这其实也是很多人滥用synchronized的原因。

但是synchronized是比较影响性能的,虽然编译器提供了很多锁优化技术,但是也不建议过度使用。

1. java事件机制包括三个部分

1、事件。一般继承自java.util.EventObject类,封装了事件源对象及跟事件相关的信息。
2、事件监听器。实现java.util.EventListener接口,注册在事件源上,当事件源的属性或状态改变时,取得相应的监听器调用其内部的回调方法。
3、事件源。事件发生的地方,由于事件源的某项属性或状态发生了改变(比如BUTTON被单击、TEXTBOX的值发生改变等等)导致某项事件发生。换句话说就是生成了相应的事件对象。因为事件监听器要注册在事件源上,所以事件源类中应该要有盛装监听器的容器(List,Set等等)。

2. Java的8种基本数据类型的内存占用字节数和取值范围

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3. 包装类型

包装类型是对基本数据类型不足之处的补充。
基本数据类型的传递方式是值传递,而包装类型是引用传递,同时提供了很多数据类型间转换的方法。
Java1.5 以后可以自动装箱和拆箱。

6. int 和 Integer 有什么区别

1、Integer是int的包装类,int则是java的一种基本数据类型
2、Integer变量必须实例化后才能使用,而int变量不需要
3、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
4、Integer的默认值是null,int的默认值是0

5.Java和C++的区别?

  1. 都是面向对象的语言,都支持封装、继承和多态

  2. Java 不提供指针来直接访问内存,程序内存更加安全

  3. Java 的类是单继承的,C++ 支持多重继承;虽然 Java 的类不可以多继承,但是接口可以多继承。

  4. Java 有自动内存管理机制,不需要程序员手动释放无用内存

8. == 和 equals()区别

== : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即,判断两个对象是不是同一个对象(基本数据类型==比较的是值,引用数据类型==比较的是内存地址)。
equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况:
情况1:类没有覆盖 equals() 方法。则通过 equals() 比较该类的两个对象时,等价于通过“==”比较这两个对象。
情况2:类覆盖了 equals() 方法。一般,我们都覆盖 equals() 方法来比较两个对象的内容是否相等;若它们的内容相等,则返回 true (即,认为这两个对象相等)。

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。

9. 面向对象的特征有哪些方面

Java 的四大特性总结如下:
封装:把对象的属性和行为(数据)封装为一个独立的整体,并尽可能隐藏对象的内部实现细节;
继承:一种代码重用机制;
多态:分离了做什么和怎么做,从另一个角度将接口和实现分离开来,消除类型之间的耦合关系;表现形式:重载与重写;
抽象:对继承的另一种表述;表现形式:接口(契约)与抽象类(模板)。
一、封装
利用抽象数据类型将数据和基于数据的操作封装在一起,使其构成一个不可分割的独立实体。数据被保护在抽象数据类型的内部,尽可能地隐藏内部的细节,只保留一些对外接口使之与外部发生联系。用户无需知道对象内部的细节,但可以通过对象对外提供的接口来访问该对象。
优点:
减少耦合:可以独立地开发、测试、优化、使用、理解和修改
减轻维护的负担:可以更容易被程序员理解,并且在调试的时候可以不影响其他模块
有效地调节性能:可以通过剖析确定哪些模块影响了系统的性能
提高软件的可重用性
降低了构建大型系统的风险:即使整个系统不可用,但是这些独立的模块却有可能是可用的
二、继承
继承实现了 IS-A 关系,继承应该遵循里氏替换原则,子类对象必须能够替换掉所有父类对象。
三、多态
多态分为编译时多态和运行时多态。编译时多态主要指方法的重载,运行时多态指程序中定义的对象引用所指向的具体类型在运行期间才确定。
运行时多态有三个条件:
继承
覆盖(重写)
向上转型

6.String,StringBuffer与StringBuilder的区别

可变性
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。
StringBuilder 与 StringBuffer 的构造方法都是调用父类构造方法也就是 AbstractStringBuilder 实现的,大家可以自行查阅源码。

AbstractStringBuilder.java


abstract class AbstractStringBuilder implements AppendableCharSequence {
char[] value;
int count;
AbstractStringBuilder() {
}
AbstractStringBuilder(int capacity) {
value = new char[capacity];
}

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风险。
对于三者使用的总结:
1. 操作少量的数据: 适用String
2. 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用StringBuilder
3. 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用StringBuffer

13. 静态变量和实例变量区别

  1. 在语法定义上的区别:静态变量前要加static关键字,而实例变量前则不加。

  2. 在程序运行时的区别:实例变量属于某个对象的属性,必须创建了实例对象,其中的实例变量才会被分配空间,才能使用这个实例变量。

  3. 静态变量不属于某个实例对象,而是属于类,所以也称为类变量,只要程序加载了类的字节码,不用创建任何实例对象,静态变量就会被分配空间,静态变量就可以被使用了。总之,实例变量必须创建对象后才可以通过这个对象来使用,静态变量则可以直接使用类名来引用

14. final,finally,finalize的区别。

final用于声明属性,方法和类分别表示属性不可变,方法不可覆盖,类不可继承。
finally是异常处理语句结构的一部分,表示总是执行。
finalize是Object类的一个方法在垃圾收集器执行的时候会调用被回收对象的此方法

什么是类,什么是对象

  1. 类就是具备某些共同特征的实体的集合,它是一种抽象的数据类型,它是对所具有相同特征实体的抽象。在面向对象的程序设计语言中,类是对一类“事物”的属性与行为的抽象。

  2. 对象就是一个真实世界中的实体,对象与实体是一一对应关系的,意思就是现实世界的每一个实体都是一个对象,所以对象是一个具体的概念。
    类是对象的集合,对象是类的实例;对象是通过new className产生的,用来调用类的方法;类的构造方法 .。

8.重写和重载的区别( Override和Overload的含义以及区别)

重载: 发生在同一个类中,方法名必须相同,参数类型不同、个数不同、顺序不同,方法返回值和访问修饰符可以不同,发生在编译时。   
重写: 发生在父子类中,方法名、参数列表必须相同,返回值范围小于等于父类,抛出的异常范围小于等于父类,访问修饰符范围大于等于父类;如果父类方法访问修饰符为 private 则子类就不能重写该方法。

方法重写只能在子类中重写一次,而方法的重载可以重载多次

15. 抽象类和接口区别

(1)抽象类可以有构造方法,接口中不能有构造方法。
(2)抽象类中可以有普通成员变量,接口中没有普通成员变量
(3)抽象类中可以包含静态方法,接口中不能包含静态方法
(4) 一个类可以实现多个接口,但只能继承一个抽象类。
(5)接口可以被多重实现,抽象类只能被单一继承
(6)如果抽象类实现接口,则可以把接口中方法映射到抽象类中作为抽象方法而不必实现,而在抽象类的子类中实现接口中方法

接口和抽象类的相同点:

(1) 都可以被继承
(2) 都不能被实例化
(3) 都可以包含方法声明
(4) 派生类必须实现未实现的方法

17. 为什么java中在重写equals()方法后必须对hashCode()方法进行重写

重写equals但不重写HashCode会出现的问题

  在使用Set时,若向其加入两个相同(equals返回为true)的对象,由于hashCode函数没有进行重写,那么这两个对象的hashCode值必然不同,它们很有可能被分散到不同的桶中,容易造成重复对象的存在。

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18. Object方法

1.clone方法
保护方法,实现对象的浅复制,只有实现了Cloneable接口才可以调用该方法,否则抛出CloneNotSupportedException异常。
2.getClass方法
final方法,获得运行时类型。
3.toString方法
该方法用得比较多,一般子类都有覆盖。
4.finalize方法
该方法用于释放资源。因为无法确定该方法什么时候被调用,很少使用。
5.equals方法
该方法是非常重要的一个方法。一般equals和==是不一样的,但是在Object中两者是一样的。子类一般都要重写这个方法。
6.hashCode方法
该方法用于哈希查找,重写了equals方法一般都要重写hashCode方法。这个方法在一些具有哈希功能的Collection中用到。
一般必须满足obj1.equals(obj2)==true。可以推出obj1.hash- Code()==obj2.hashCode(),但是hashCode相等不一定就满足equals。不过为了提高效率,应该尽量使上面两个条件接近等价。
7.wait方法
wait方法就是使当前线程等待该对象的锁,当前线程必须是该对象的拥有者,也就是具有该对象的锁。wait()方法一直等待,直到获得锁或者被中断。wait(long timeout)设定一个超时间隔,如果在规定时间内没有获得锁就返回。
调用该方法后当前线程进入睡眠状态,直到以下事件发生。
(1)其他线程调用了该对象的notify方法。
(2)其他线程调用了该对象的notifyAll方法。
(3)其他线程调用了interrupt中断该线程。
(4)时间间隔到了。
此时该线程就可以被调度了,如果是被中断的话就抛出一个InterruptedException异常。
8.notify方法
该方法唤醒在该对象上等待的某个线程。
9.notifyAll方法
该方法唤醒在该对象上等待的所有线程。

19. switch支持的数据类型

基本数据类型:byte, short, char, int
包装数据类型:Byte, Short, Character, Integer
枚举类型:Enum
字符串类型:String(Jdk 7+ 开始支持)

20. 内部类

  内部类指的是在一个类的内部所定义的类,类名不需要和源文件名相同。在Java中,内部类是一个编译时的概念,一旦编译成功,内部类和外部类就会成为两个完全不同的类,共有四种类型:
成员内部类:成员内部类是外围类的一个成员,是依附于外围类的,所以,只有先创建了外围类对象才能够创建内部类对象。也正是由于这个原因,成员内部类也不能含有 static 的变量和方法;
静态内部类:静态内部类,就是修饰为static的内部类,该内部类对象不依赖于外部类对象,就是说我们可以直接创建内部类对象,但其只可以直接访问外部类的所有静态成员和静态方法;
局部内部类:局部内部类和成员内部类一样被编译,只是它的作用域发生了改变,它只能在该方法和属性中被使用,出了该方法和属性就会失效;
匿名内部类:定义匿名内部类的前提是,内部类必须要继承一个类或者实现接口,格式为 new 父类或者接口(){定义子类的内容(如函数等)}。也就是说,匿名内部类最终提供给我们的是一个 匿名子类的对象。


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