面试篇(Java Guide为主)

创建一个对象用什么运算符?对象实体与对象引用有何不同?

创建对象用new，对象引用指向对象实例。

• 一个对象引用可以指向0 or 1个对象。
• 一个对象可以有N个引用指向它。

对象相等指的是内存中存放的内容是否相等，引用相等一般比较内存地址是否相等

面向对象的三大特点：封装、继承、多态。 封装很好理解，就是把属性隐藏在对象内部，不让外部访问，但是暴露一些set方法之类的间接提供给外部进行访问。

继承页很好理解，就是子类继承父类。

多态是什么意思？

多态就是一个对象有多种状态，具体表现为父类的引用指向子类的实例。

接口和抽象类的共同点和区别？

接口和抽象类的共同点

• 实例化：接口和抽象类都不能直接实例化，只能被实现或者继承后才能创建具体对象。
• 抽象方法：接口和抽象类都可以包含抽象方法。

区别：

• 设计目的：接口用于对类的行为进行约束，实现某个类就有对应行为。抽象类用于代码复用，强调所属关系。
• 继承和实现：一个类只能继承一个类，但是可以实现多个接口。

深拷贝和浅拷贝的区别

• 浅拷贝：也会在堆上创建一个新的对象，对于被复制的对象，如果属性是引用类型，则只会复制这个引用类型的地址，实际上和原对象指向的依然是同一个对象。
• 深拷贝：完全递归复制整个对象，包括对象内部的引用对象也是新的。

Object类的常见方法有哪些？

hashCode(),equals(),clone(),toString(),notify(),notifyAll(),wait(),finalize().

==和equals的区别

==对基本类型和引用类型的效果不一样。对于基本类型，判断的是值是否相等，对引用类型，比较的是地址是否相等。

equals不能判断基本数据类型的变量，只能判断两个对象是否相等。

如果类没有重写equals方法，那么其实等价于用==比较。

String、StringBuffer、StringBuilder区别？

String中的对象是不可变的，线程安全。StringBuffer对内部的方法加了同步锁，是线程安全的，而StringBuilder没有，速度更快，但非线程安全。

每次对String类型进行改变的时候，都会生成一个新的String对象，然后指针指向新的String对象。

String为什么是不可变的？

使用final关键字修饰字符数组来保存字符串，所以String对象是不可变的。但是我们知道final修饰后，数组的内容其实还是可以修改的，String不可变根本原因是内部chars数组是私有的，并且没有暴露修改方法给外部。

在Java9之后，String实现改用bytes数组，再加上编码指示，使得支持Latin-1和UTF-16两种编码方式。前者用byte表示占一个字节，用char表示占2个字节。会节省空间。前提是字符串只包含能用Latin-1表示的字符。

字符串拼接用+还是StringBuilder？

Java语言本身是不支持运算符重载的，+和+=是专门为String类重载的运算符。

字符串通过+拼接，在字节码内是StringBuilder调用append()。但是有个问题，在循环内使用+拼接的话，编辑器它不会复用StringBuilder，而是每次循环新建。

字符串常量池了解吗？

字符串常量池在堆中，主要是为了避免字符串的重复创建。

// 在字符串常量池中创建字符串对象 ”ab“
// 将字符串对象 ”ab“ 的引用赋值给 aa
String aa = "ab";
// 直接返回字符串常量池中字符串对象 ”ab“，赋值给引用 bb
String bb = "ab";
System.out.println(aa==bb); // true

String s1 = new String("abc");这句话创建了几个字符串对象？

答案是创建1或2个对象。

1. 字符串常量池不存在"abc"：那么先在字符串常量池中创建它。之后因为有new String()，则在堆中再创建一个，并使用常量池中的abc进行初始化。
2. 如果已经存在，那么就跳过上面的第一步，在堆中创建String对象，用常量池中的abc进行初始化

String.intern()方法有什么用？

它是一个native本地方法，比如String.intern("abc")，如果字符串常量池中已经有abc，那么方法返回的就是这个常量池中的对象。如果没有，那么就在常量池中创建abc，并且返回它的引用。

介绍下Java的内存模型？

注意！千万不要和Java的运行时内存区域搞混淆！运行时内存区包括堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器，而内存模型是完全不同的概念。

JMM内存模型定义了Java程序中的变量、线程如何和主存以及工作内存进行交互的规则、涉及到线程之间变量的可见性、指令重排等问题，是理解并发编程的关键！

JMM使用的是共享内存模型。它会有内存可见性问题。

内存可见性问题

堆是所有线程共享的，为什么还有内存可见性问题？因为计算机会用缓存，每个线程都有自己独立的工作内存，而不一定马上修改共用内存部分的变量。

线程A、B通信要两步：A把本地内存中更新后的值同步到主存，B从主存读取A刷新后的值。

所以可以发现，线程AB无法直接访问互相的工作内存，线程间的通信必须经过主存。工作内存优先存储在寄存器和高速缓存，更快。

如何保证内存可见性？

怎么知道这个共享变量被其他线程更新了？这就是JMM的功劳！JMM通过控制主存与每个线程的本地内存之间的交互，提供内存可见性的保证。

Java中的volatile关键字可以保证内存可见性，它有如下两个作用：保证多线程操作共享变量的可见性，以及禁止指令重排。

更底层，HMM通过内存屏障实现内存可见性和禁止重排序。设计者提出了happens-before原则。

JMM和Java运行时内存区域的区别

区别：

两者是不同的概念，JMM是抽象的一组规则，围绕原子性、有序性、可见性等展开，而Java运行时内存的划分是具体的。

联系：

都存在私有数据区域和共享数据区域。

运行时内存区域的部分：

• 方法区：放着每个类的结构信息，运行时常量池、字段和方法数据、构造方法和普通方法的字节码内容。
• 堆：几乎所有对象实例以及数组都在这里分配内存，是Java内存管理的主要区域。
• 虚拟机栈栈：这个简单，每个线程私有，每次调用方法就创建栈帧，存储局部变量、操作数栈和方法返回地址、动态链接。所有栈帧都是方法调用创建、执行完毕销毁。
• 本地方法栈：跟上面一样，为什么单独区分出来？我认为是沙箱机制，毕竟是本地实现，Java不可控。
• 程序计数器：线程独立，指示当前线程执行到了字节码的哪行。

Java内存模型主要针对的是多线程环境下，如何在主内存和工作内存之间安全地工作。

它涵盖的主题包括变量可见性、指令重排、原子操作等，是为了解决多线程并发编程带来的问题。

小结

• JMM定义了Java程序的变量、线程如何在主存和工作内存之间进行交互的规则。它主要涉及到多线程环境下共享变量的可见性、指令重排等问题，是理解并发编程的关键概念。

Java异常

异常结构图：

Exception 和Error有什么区别？

在Java中，所有的异常都有一个共同祖先Throwable类。Throwable类有两个重要子类：Error和Exception。

Exception：程序本身可以处理的异常，可以用catch进行捕获。

Error：程序无法处理的错误，不建议用catch捕获。例如OOM、NoClassDefFoundError等。

Checked Exception 和 Unchecked Exception 有什么区别？

Checked Exception，即受检查异常。Java代码在编译过程中如果CE没有被捕获，编译会错误。

除了RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及子类都属于受检查异常。

Unchecked Exception 即 不受检查异常 ，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。

RuntimeException和子类都是不受检查异常。

• NullPointerException：空指针错误
• IllegalArgumentException：参数错误
• ArrayIndexOutOfBoundsException：数组越界错误
• ClassCastException：类型转换错误

Throwable的常用方法有哪些？

• String getMessage()：返回异常发生时的详细信息
• String toString():返回异常发生时的简要描述
• printStackTrace():在控制台上打印Throwable对象封装的异常信息

try-catch-finally

注意，不应该在finally中使用return。当try和finally中都使用return时，try的return会被忽略。这是因为 try 语句中的 return 返回值会先被暂存在一个本地变量中，当执行到 finally 语句中的 return 之后，这个本地变量的值就变为了 finally 语句中的 return 返回值。

finally也不一定执行，加入虚拟机被终止运行就不行。或者程序所在的线程死亡、CPU被关闭。

反射

反射是Java框架的灵魂！它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。通过反射可以获取任意一个类的所有属性和方法。

反射优缺点

反射会让代码更加灵活，为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利。

不过反射会有安全问题，比如无视泛型参数的类型检查。不过，对于框架来说实际影响是不大的。

反射的应用场景？

像spring boot、MyBatis什么的都大量使用了反射机制。

另外，像Java中的注解的实现也用到了反射。

注解

注解是Java5开始引入的特性，本质是一个继承了Annotation类的特殊接口。

Java IO

Java IO流有很多类，最基本的是下列的四个抽象类基类和派生类。

• 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 流为什么要分成字符流和字节流？

JavaGuide作者认为：

• 字符流是由Java虚拟机将字节转换得到的，可能比较耗时
• 如果不知道编码类型，用字节流容易出现乱码

Java IO模型详解

从计算机结构的视角来看，IO描述了计算机系统与外部设备之间通信的过程。

从应用程序的角度，在操作系统中，用户进程是不能调用IO的，必须委托内核来调用。

从应用程序的视角来看的话，我们的应用程序对操作系统的内核发起 IO 调用（系统调用），操作系统负责的内核执行具体的 IO 操作。也就是说，我们的应用程序实际上只是发起了 IO 操作的调用而已，具体 IO 的执行是由操作系统的内核来完成的。

有哪些常见的IO模型？

unix系统下，IO模型一共五种：同步阻塞IO、同步非阻塞IO、IO多路复用、信号驱动IO和异步IO。

Java中3种常见的IO模型

BIO

BIO是block io，也就是同步阻塞模型。

同步阻塞 IO 模型中，应用程序发起 read 调用后，会一直阻塞，直到内核把数据拷贝到用户空间。

当高并发的时候，传统的BIO模型无能为力，因此我们需要更高效的IO处理模型来应对更高的并发量。

NIO

NIO，Not Blocking IO，是支持面向缓冲的，基于通道的I/O操作方法。对于高负载、高并发的应用，应该使用NIO。

在同步非阻塞模型中，应用程序会一直发起read调用，等待数据从内核空间拷贝到用户空间的这段时间里，线程依然是阻塞的，直到在内核把数据拷贝到用户空间。

相比于同步IO阻塞、同步非阻塞模型通过轮询操作避免了一直阻塞。但是问题是，应用程序不断进行IO系统调用轮询，查询数据是否准备好的过程是非常耗费CPU资源的。

这时候，IO多路复用模型派上了用场。

Java 中的 NIO ，有一个非常重要的选择器 ( Selector ) 的概念，也可以被称为 多路复用器。通过它，只需要一个线程便可以管理多个客户端连接。当客户端数据到了之后，才会为其服务。

AIO

asynchronous IO，它是异步IO模型。

异步 IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。

总结