Java基础面试题

1. JVM vs JDK vs JRE

答：

• JVM ：是运行Java字节码文件的虚拟机。字节码文件和不同系统的JVM实现是Java “一次编译，随处运行” 的关键。
• JRE：是 Java 运行时环境。包含：JVM、Java基础类库等。
• JDK：是 Java 开发工具包，用于编写、编译Java程序。包含：JRE、javac、javap等工具。

2. 什么是字节码?采用字节码的好处是什么?

答：

• 字节码： Java 程序编译后（javac）得到的扩展名为 .class 的文件。
• 好处： 跨平台，可移植性好。 “一次编译，随处运行”

3. 为什么说 Java 语言“编译与解释并存”？

答：

• 由 Java 编写的程序需要先经过编译步骤，生成字节码（.class 文件），这种字节码必须由 Java 解释器来解释执行。

4. AOT 有什么优点？为什么不全部使用 AOT 呢？

答：

• AOT(Ahead of Time Compilation)：是JDK 9 引入的一种新的编译模式。
• 和 JIT 不同的是，这种编译模式会在程序被执行前就将其编译成机器码，属于静态编译（C、 C++，Rust，Go 等语言就是静态编译）。
• 优点：AOT 可以提高Java 程序的启动速度，减少内存占用，适合云原生场景。
• 为什么不全部使用AOT： AOT 编译无法支持 Java 的一些动态特性，如反射、动态代理、动态加载等。很多框架和库（如 Spring、CGLIB）都用到了这些特性。如果只使用 AOT 编译，那就没办法使用这些框架和库了。

5. Java 和 C++ 的区别？

答：

• Java 有垃圾回收机制(GC)，C++需要手动释放内存。
• Java 的类是单继承的，C++ 支持多重继承。
• C ++同时支持方法重载和操作符重载，Java 只支持方法重载

6. Java 中的基本数据类型？

答：

Java 中有 8 种基本数据类型，分别为：

• 6种数字类型：
  • 4种整型：byte、short、int、long
  • 2种浮点型：float、double
• 1种字符类型：char
• 1种布尔类型：boolean

7. 基本类型和包装类型的区别？

答：

• 用途：：包装类型可用于泛型，而基本类型不可以。
• 存储方式： 基本数据类型的局部变量存放在 Java 虚拟机栈中的局部变量表中，基本数据类型的成员变量存放在 Java 虚拟机的堆中。包装类型属于对象类型，是存在于堆中。
• 占用空间： 包装类型属于对象类型，占用的空间比基本类型要大
• 默认值： 基本类型有各自的默认值，包装类型的默认值为null
• 比较方式： 对于基本数据类型来说，== 比较的是值。对于包装数据类型来说 == 比较的是对象的内存地址。包装类型的比较，使用 equals() 方法。

8. 包装类型的缓存机制了解么？

答：

• Byte,Short,Integer,Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128，127] 的相应类型的缓存数据
• Float,Double 没有实现缓存机制。
• Character 创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据

9. 自动装箱与拆箱了解吗？原理是什么？

答：

• 装箱：将基本数据类型用它们对应的包装类型包装起来。
• 拆箱：将包装类型转换为基本数据类型。
• 原理：
  • Integer i = 10 等价于 Integer i = Integer.valueOf(10) 装箱
  • int n = i 等价于 int n = i.intValue() 拆箱

10. 为什么浮点数运算的时候会有精度丢失的风险？

答：

• 无限循环的小数存储在计算机时（小数转换成二进制，小数部分需要一直乘2，直到为0），只能被截断，所以就会导致小数精度发生损失的情况。

11. 如何解决浮点数运算的精度丢失问题？

答：

• 可以使用 BigDecimal 类来进行浮点数的运算。

12. 超过 long 整型的数据应该如何表示？

答：

• 可以使用BigInteger类存储任意大小的整数。
• BigInteger 内部使用 int[] 数组来存储数据。

13. 成员变量与局部变量的区别？

答：

• 语法形式： 成员变量可以被public,private,static 等修饰符所修饰，局部变量不能被修饰符修饰。
• 存储方式： 成员变量存储在堆中，局部变量存储在栈中。
• 默认值： 成员变量有默认值，局部变量没有默认值。

14. 静态方法为什么不能调用非静态成员?

答：

• 静态方法是属于类的，随着类一起加载
• 静态方法加载的时候，还没有非静态成员。非静态成员是在对象实例化之后才存在。

15. 重载和重写有什么区别？

答：

• 重载： 在同一个类中，方法名要相同，参数列表要不同，方法返回值和访问修饰符可以不同。
• 重写：
  • 在子类中，方法名、参数列表必须相同（两同）
  • 返回值类型比父类方法返回值类型更小或相等，抛出的异常范围小于等于父类（两小）
  • 访问修饰符范围大于等于父类方法（一大）

16. 什么是可变长参数？

答：

• 从 Java5 开始，Java 支持定义可变长参数
• 可变长参数就是允许在调用方法时传入不定长度的参数（0个或多个）。
• 注意： 可变参数只能作为函数的最后一个参数，但其前面可以有也可以没有任何其他参数。

17. 面向对象和面向过程的区别？

答：

• 面向过程把解决问题的过程拆成一个个方法，通过一个个方法的执行解决问题。
• 面向对象会先抽象出对象，然后用对象执行方法的方式解决问题。
• 面向对象更易维护、易复用、易扩展

18. 构造方法有哪些特点？是否可被 override?

答：

• 名字与类名相同。
• 没有返回值，但不能用 void 声明构造函数。
• 构造方法不能被 override（重写）,但是可以 overload（重载）

19. 面向对象三大特征

答：

• 封装： 把属性和方法封装到一个对象内部。
• 继承： 是一种类之间的扩展关系。子类拥有父类对象的属性和方法（包括私有属性和私有方法，但无法访问）。可以重写父类的方法。
• 多态： 具体表现为父类的引用指向子类的实例。（编译看左边，运行看右边）

20. 接口和抽象类有什么共同点和区别？

答：

共同点：

• 都不能被实例化，虽然抽象类有构造方法。
• 都可以包含抽象方法。
• 都可以有默认实现的方法（Java 8 可以用 default 关键字在接口中定义默认方法）。

区别：

• 子类可以继承抽象类，子类可以实现接口。
• 抽象类有构造方法，接口没有
• 接口中的成员变量都是由 public static final 修饰的
• 一个类只能继承一个类，但是可以实现多个接口。接口与接口之间是可以多继承

21. 深拷贝和浅拷贝区别了解吗？什么是引用拷贝？

答：

• 浅拷贝： 会在堆上创建一个新的对象，但如果对象内部的成员变量是引用类型的话，会复用这个引用地址。也就是说拷贝对象和原对象共用同一个内部对象。
• 深拷贝： 深拷贝会完全复制整个对象，包括这个对象所包含的内部对象。
• 引用拷贝： 两个不同的引用指向同一个对象

22. == 和 equals() 的区别

答：

== 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() 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：一般会重写equals()，判断如果对象的属性相同，才认为是同一个对象。

23. hashCode() 有什么用？

答：

• hashCode() 的作用是获取哈希码，确定该对象在哈希表中的索引位置。
• hashCode() 定义在 Object 类中，任何类都包含有 hashCode() 函数

24. 为什么要有 hashCode？

答：

• 有 hashCode，才能快速的找到对象在哈希表中的位置。
• 比如：在使用 HashSet 时，要求元素不能重复，如果没有 hashCode，则在添加元素时，需要一个一个的与集合中的元素进行比较。有了 hashCode 后，先判断对应哈希位置是否有元素，如果没有，则认为集合中没有这个元素。如果有，则再调用 equals()方法，比较元素的属性是否相同。
• 这样就大大减少了 equals 的次数，相应就大大提高了执行速度。

25. 为什么重写 equals() 时必须重写 hashCode() 方法？

答：

• 重写 equals() 方法用来比较对象的属性是否相同。
• 重写了 equals() 了，但没有重写 hashCode() 方法，hashCode() 还是根据地址值生成的哈希码。那么在使用 HashSet 集合时，有2个不同的对象，他们的属性值相同，但是地址不一样，但还是会加入到HashSet集合中。

26. String、StringBuffer、StringBuilder 的区别？

答：

• String： 是不可变的，即变量指向对象的地址不能改变
• StringBuffer： 继承 AbstractStringBuilder 类，AbstractStringBuilder 类中使用字符数组保存字符串，并且定义了许多修改字符串的方法（append()）。StringBuffer 对方法加了同步锁，保证线程安全。
• StringBuilder： 同样也继承 AbstractStringBuilder 类，方法没有加锁，不能保证线程安全。

27. String 为什么是不可变的?

答：

• String 类中使用 private 关键字修饰字符数组来保存字符串，没有提供/暴露修改这个字符串的方法。
• String 类被 final 修饰导致其不能被继承，进而避免了子类破坏 String 不可变。

28. 字符串拼接用“+” 还是 StringBuilder?

答：

• 字符串对象通过“+”的字符串拼接方式，实际上是通过 StringBuilder 调用 append() 方法实现的，拼接完成之后调用 toString() 得到一个 String 对象 。
• 注意：在循环内使用“+”进行字符串的拼接的话，会创建多个的 StringBuilder 对象。

29. String的equals() 和 Object的equals() 有何区别？

答：

• 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。

30. 字符串常量池的作用了解吗？

答：

• 字符串常量池是 JVM 为了提升性能和减少内存消耗针对字符串（String 类）在堆上专门开辟的一块区域。
• 主要目的是为了避免字符串的重复创建。

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

答：

会创建 1 或 2 个字符串对象。

• 如果字符串常量池中没有 “abc” 的引用，则会在堆中创建2个字符串对象，将其中一个引用保存到字符串常量池中。
• 如果字符串常量池有了“abc”的引用，则会在堆中创建1个字符串对象，局部变量s1会指向这个对象。

32. intern 方法有什么作用?

答：

• intern() 是一个 native（本地）方法，其作用是将指定的字符串对象的引用保存在字符串常量池中，可以简单分为两种情况：
  • 如果字符串常量池中保存了对应的字符串对象的引用，就直接返回该引用。
  • 如果字符串常量池中没有保存了对应的字符串对象的引用，那就在常量池中创建一个指向该字符串对象的引用并返回。

33. String 类型的变量和常量做“+”运算时发生了什么？

答：

• 如果是2个字符串常量做 +， 则在编译期间会将2个字符串拼接，之后 JVM 会放入到字符串常量池中。
• 如果字符串常量和变量做 +，因为引用的值在程序编译期是无法确定，所以编译器无法对其进行优化。还是会在堆中创建对象。
• 注意：字符串变量使用 final 关键字声明之后，可以让编译器当做常量来处理。

String str1 = "str";
String str2 = "ing";
String str3 = "str" + "ing";
String str4 = str1 + str2;
String str5 = "string";
System.out.println(str3 == str4);//false
System.out.println(str3 == str5);//true

final String str1 = "str";
final String str2 = "ing";
// 下面两个表达式其实是等价的
String c = "str" + "ing";// 常量池中的对象
String d = str1 + str2; // 常量池中的对象
System.out.println(c == d);// true

34. Java异常体系结构？

答：

异常的基类是Throwable类，它有2个子类：

• Exception：用户程序可以捕获的异常。
• Error： 程序无法处理的错误。例如：StackOverflowError 堆栈溢出错误等。

Exception 又分为 Checked Exception (受检异常，必须处理) 和 Unchecked Exception （非受检异常，可以不处理）

• 受检异常：必须使用 try-catch 进行捕获，或是用 throws 向上抛出。
  • IOException
  • FileNotFoundException
• 非受检异常：程序不需要进行处理，就可以通过编译。
  • NullPointerException
  • ClassCastException
  • IllegalArgumentException
  • IndexOutOfBoundsException

35. try-catch-finally 如何使用？

答：

• try块：用于捕获异常。其后可接零个或多个 catch 块，如果没有 catch 块，则必须跟一个 finally 块。
• catch块：用于处理 try 捕获到的异常。
• finally 块：无论是否捕获或处理异常，finally 块里的语句都会被执行。当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时，finally 语句块将在方法返回之前被执行。

36. 如果在try或catch块中出现return，finally还会执行吗？

答：

• 会执行，执行完finally后，再去执行 try 或 catch 块中出现return。
• 注意： 如果 finally 中有 return，则在 finally 中会直接结束，不再执行 try 或 catch 块中出现return。

37. finally 中的代码一定会执行吗？

答：

不一定

• 在 finally 语句中发生了异常，不会执行
• 程序所有的线程死亡，不会执行
• 关闭CPU，不会执行

38. 什么是泛型？有什么作用？

答：

• 使用泛型参数，可以增强代码的可读性以及稳定性。
• 比如：可以使用泛型，指定往集合中存哪种类型的数据。编译器可以对泛型参数进行检测。

39. 泛型的使用方式有哪几种？

答：

• 泛型一般有三种使用方式:泛型类、泛型接口、泛型方法。

40. 项目中哪里用到了泛型？

答：

• 自定义接口通用返回结果 ResponseResult 通过参数 T 可根据具体的返回类型动态指定结果的数据类型
• 工具类

41. 什么是序列化?什么是反序列化?

答：

如果我们要把Java 对象保存在文件中，或者在网络传输 Java 对象，这些场景都需要用到序列化。

• 序列化：将对象转换成二进制字节流的过程
• 反序列化：将二进制字节流转换成对象的过程

注意： 使用 static 修饰的变量不会被序列化。

42. I/O 流为什么要分为字节流和字符流呢?

答：

问题本质想问：不管是文件读写还是网络发送接收，信息的最小存储单元都是字节，那为什么 I/O 流操作要分为字节流操作和字符流操作呢？

• 如果接收方不知道字符编码类型的话，解码会出现乱码问题。例如：UTF-8的编码，中文占3个字节，GBK，中文占2个字节。
• 所以，直接使用字符流避免乱码。

43. 值传递问题

答：

Java 中将实参传递给方法（或函数）的方式是 值传递：

• 如果参数是基本类型的话，传递的就是基本类型的字面量值的拷贝，会创建副本。
• 如果参数是引用类型，传递的就是实参所引用的对象在堆中地址值的拷贝，同样也会创建副本。

44. 什么是泛型擦除机制？为什么要擦除

答：

• 泛型擦除：是指在编译期间，会把泛型擦除为 Object 或将 T extends xxx 擦除为其限定类型 xxx 。
• 为什么要擦除：保证引入泛型机制但不创建新的类型，减少JVM运行开销

45. Unsafe 类有什么作用

答：

• Unsafe 类可以直接访问系统内存资源、自主管理内存资源。一般不建议直接使用Unsafe类。
• 用途：
  • 内存操作：可以直接对内存进行读写操作，包括获取对象字段的偏移量、设置对象字段的值、获取和设置数组元素的值等。
  • 类的加载和初始化：可以手动加载和初始化类，执行类构造器等操作
  • CAS操作：提供了对CAS（Compare And Swap）操作的支持
  • 线程调度：可以手动创建和操作线程