​【Java基础面试题2】

  目录

前言

1.11 int和Integer有什么区别,二者在做==运算时会得到什么结果?

1.12 说一说你对面向对象的理解

1.13 面向对象的三大特征是什么?

1.14 封装的目的是什么,为什么要有封装?

1.15 说一说你对多态的理解

1.16 Java中的多态是怎么实现的?

1.17 Java为什么是单继承,为什么不能多继承?

1.18 说一说重写与重载的区别

1.19 构造方法能不能重写?

1.20 介绍一下Object类中的方法

1.21 说一说hashCode()和equals()的关系

1.22 为什么要重写hashCode()和equals()?

1.23 ==和equals()有什么区别?

1.24 String类有哪些方法?

1.25 String可以被继承吗?

1.26 说一说String和StringBuffer有什么区别

1.27 说一说StringBuffer和StringBuilder有什么区别

1.28 使用字符串时,new和""推荐使用哪种方式?

1.29 说一说你对字符串拼接的理解

1.30 两个字符串相加的底层是如何实现的?

总结


前言

本文主要介绍了Java相关的面试题目。


1.11 int和Integer有什么区别,二者在做==运算时会得到什么结果?

int是基本数据类型,Integer是int的包装类。二者在做==运算时,Integer会自动拆箱为int类型,然后再进行比较。届时,如果两个int值相等则返回true,否则就返回false。

1.12 说一说你对面向对象的理解

面向对象是一种更优秀的程序设计方法,它的基本思想是使用类、对象、继承、封装、消息等基本概念进行程序设计。它从现实世界中客观存在的事物出发来构造软件系统,并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式,强调直接以现实世界中的事物为中心来思考,认识问题,并根据这些事物的本质特点,把它们抽象地表示为系统中的类,作为系统的基本构成单元,这使得软件系统的组件可以直接映像到客观世界,并保持客观世界中事物及其相互关系的本来面貌。

面向对象是一种设计思想,可以理解为任何事物都是类,而对象指的是具体的事物,面向对象的三大特性封装继承多态

1.13 面向对象的三大特征是什么?

面向对象的程序设计方法具有三个基本特征:封装继承多态。其中,封装指的是将对象的实现细节隐藏起来,然后通过一些公用方法来暴露该对象的功能;继承是面向对象实现软件复用的重要手段,当子类继承父类后,子类作为一种特殊的父类,将直接获得父类的属性和方法;多态指的是子类对象可以直接赋给父类变量,但运行时依然表现出子类的行为特征,这意味着同一个类型的对象在执行同一个方法时,可能表现出多种行为特征。

抽象也是面向对象的重要部分,抽象就是忽略一个主题中与当前目标无关的那些方面,以便更充分地注意与当前目标有关的方面。抽象并不打算了解全部问题,而只是考虑部分问题。例如,需要考察Person对象时,不可能在程序中把Person的所有细节都定义出来,通常只能定义Person的部分数据、部分行为特征,而这些数据、行为特征是软件系统所关心的部分。

1.14 封装的目的是什么,为什么要有封装?

封装是面向对象编程语言对客观世界的模拟,在客观世界里,对象的状态信息都被隐藏在对象内部,外界无法直接操作和修改。对一个类或对象实现良好的封装,可以实现以下目的:

  • 隐藏类的实现细节;
  • 让使用者只能通过事先预定的方法来访问数据,从而可以在该方法里加入控制逻辑,限制对成员变量的不合理访问;
  • 可进行数据检查,从而有利于保证对象信息的完整性;
  • 便于修改,提高代码的可维护性。

为了实现良好的封装,需要从两个方面考虑:

  • 将对象的成员变量和实现细节隐藏起来,不允许外部直接访问;
  • 把方法暴露出来,让方法来控制对这些成员变量进行安全的访问和操作。

封装实际上有两个方面的含义:把该隐藏的隐藏起来,把该暴露的暴露出来。这两个方面都需要通过使用Java提供的访问控制符来实现。

1.15 说一说你对多态的理解

因为子类其实是一种特殊的父类,因此Java允许把一个子类对象直接赋给一个父类引用变量,无须任何类型转换,或者被称为向上转型,向上转型由系统自动完成。

当把一个子类对象直接赋给父类引用变量时,例如 BaseClass obj = new SubClass();,这个obj引用变量的编译时类型是BaseClass,而运行时类型是SubClass,当运行时调用该引用变量的方法时,其方法行为总是表现出子类方法的行为特征,而不是父类方法的行为特征,这就可能出现:相同类型的变量、调用同一个方法时呈现出多种不同的行为特征,这就是多态。

Java多态性是指同一个方法名在不同的对象中有不同的实现,Java多态性的实现依靠两个核心概念:继承和方法重写

1.16 Java中的多态是怎么实现的?

多态的实现离不开继承,在设计程序时,我们可以将参数的类型定义为父类型。在调用程序时,则可以根据实际情况,传入该父类型的某个子类型的实例,这样就实现了多态。对于父类型,可以有三种形式,即普通的类、抽象类、接口。对于子类型,则要根据它自身的特征,重写父类的某些方法,或实现抽象类/接口的某些抽象方法。

1.17 Java为什么是单继承,为什么不能多继承?

首先,Java是单继承的,指的是Java中一个类只能有一个直接的父类。Java不能多继承,则是说Java中一个类不能直接继承多个父类。

其次,Java在设计时借鉴了C++的语法,而C++是支持多继承的。Java语言之所以摒弃了多继承的这项特征,是因为多继承容易产生混淆。比如,两个父类中包含相同的方法时,子类在调用该方法或重写该方法时就会迷惑。

准确来说,Java是可以实现"多继承"的。因为尽管一个类只能有一个直接父类,但是却可以有任意多个间接的父类。这样的设计方式,避免了多继承时所产生的混淆。

原因:

  1. 继承层次的清晰性:如果一个类可以继承自多个父类,就会形成一个复杂的继承层次结构,这会增加代码的复杂度和维护难度。单继承可以避免这个问题,让继承层次更加清晰简洁。
  2. 内部类的实现:Java内部类的实现是通过编译器生成一个新的类,这个新的类会自动继承外部类的某些属性和方法。如果一个类可以继承自多个父类,那么内部类的实现就会变得非常复杂。
  3. 避免冲突:如果一个类可以继承自多个父类,那么可能会出现多个父类中包含同名方法或属性的情况,这就会导致冲突和歧义。单继承可以避免这个问题,让代码更加清晰易懂。
  4. 接口的实现:Java中的接口可以被类实现,而一个类可以实现多个接口。这种设计可以达到类似多继承的效果,但避免了上述问题。

1.18 说一说重写与重载的区别

重载发生在同一个类中,若多个方法之间方法名相同、参数列表不同,则它们构成重载的关系。重载与方法的返回值以及访问修饰符无关,即重载的方法不能根据返回类型进行区分。

重写发生在父类子类中,若子类方法想要和父类方法构成重写关系,则它的方法名、参数列表必须与父类方法相同。另外,返回值要小于等于父类方法,抛出的异常要小于等于父类方法,访问修饰符则要大于等于父类方法。还有,若父类方法的访问修饰符为private,则子类不能对其重写。

1.19 构造方法能不能重写?

构造方法不能重写。因为构造方法需要和类保持同名,而重写的要求是子类方法要和父类方法保持同名。如果允许重写构造方法的话,那么子类中将会存在与类名不同的构造方法,这与构造方法的要求是矛盾的。

1.20 介绍一下Object类中的方法

Object类提供了如下几个常用方法:

  • Class<?> getClass():返回该对象的运行时类。
  • boolean equals(Object obj):判断指定对象与该对象是否相等。
  • int hashCode():返回该对象的hashCode值。在默认情况下,Object类的hashCode()方法根据该对象的地址来计算。但很多类都重写了Object类的hashCode()方法,不再根据地址来计算其hashCode()方法值。
  • String toString():返回该对象的字符串表示,当程序使用System.out.println()方法输出一个对象,或者把某个对象和字符串进行连接运算时,系统会自动调用该对象的toString()方法返回该对象的字符串表示。Object类的toString()方法返回 运行时类名@十六进制hashCode值 格式的字符串,但很多类都重写了Object类的toString()方法,用于返回可以表述该对象信息的字符串。

另外,Object类还提供了wait()、notify()、notifyAll()这几个方法,通过这几个方法可以控制线程的暂停和运行。Object类还提供了一个clone()方法,该方法用于帮助其他对象来实现“自我克隆”,所谓“自我克隆”就是得到一个当前对象的副本,而且二者之间完全隔离。由于该方法使用了protected修饰,因此它只能被子类重写或调用。

1.21 说一说hashCode()和equals()的关系

hashCode()用于获取哈希码(散列码),eauqls()用于比较两个对象是否相等,它们应遵守如下规定:

  • 如果两个对象相等,则它们必须有相同的哈希码。
  • 如果两个对象有相同的哈希码,则它们未必相等。

如果两个对象的equals()方法返回true,那么它们被认为是相等的。在Java中,对于相等的对象,它们在哈希表、集合等数据结构中通常需要被认为是相同的元素,因此需要保证它们的hashCode()方法返回相同的值。

扩展:

在Java中,Set接口代表无序的、元素不可重复的集合,HashSet则是Set接口的典型实现。

当向HashSet中加入一个元素时,它需要判断集合中是否已经包含了这个元素,从而避免重复存储。由于这个判断十分的频繁,所以要讲求效率,绝不能采用遍历集合逐个元素进行比较的方式。实际上,HashSet是通过获取对象的哈希码,以及调用对象的equals()方法来解决这个判断问题的。

HashSet首先会调用对象的hashCode()方法获取其哈希码,并通过哈希码确定该对象在集合中存放的位置。假设这个位置之前已经存了一个对象,则HashSet会调用equals()对两个对象进行比较。若相等则说明对象重复,此时不会保存新加的对象。若不等说明对象不重复,但是它们存储的位置发生了碰撞,此时HashSet会采用链式结构在同一位置保存多个对象,即将新加对象链接到原来对象的之后。之后,再有新添加对象也映射到这个位置时,就需要与这个位置中所有的对象进行equals()比较,若均不相等则将其链到最后一个对象之后。

1.22 为什么要重写hashCode()和equals()?

Object类提供的equals()方法默认是用==来进行比较的,也就是说只有两个对象是同一个对象时,才能返回相等的结果。而实际的业务中,我们通常的需求是,若两个不同的对象它们的内容是相同的,就认为它们相等。鉴于这种情况,Object类中equals()方法的默认实现是没有实用价值的,所以通常都要重写。

由于hashCode()与equals()具有联动关系(参考“说一说hashCode()和equals()的关系”一题),所以equals()方法重写时,通常也要将hashCode()进行重写,使得这两个方法始终满足相关的约定。

1.23 ==和equals()有什么区别?

==运算符:

  • 作用于基本数据类型时,是比较两个数值是否相等;
  • 作用于引用数据类型时,是比较两个对象的内存地址是否相同,即判断它们是否为同一个对象;

equals()方法:

  • 没有重写时,Object默认以 == 来实现,即比较两个对象的内存地址是否相同;
  • 进行重写后,一般会按照对象的内容来进行比较,若两个对象内容相同则认为对象相等,否则认为对象不等。

1.24 String类有哪些方法?

String类是Java最常用的API,它包含了大量处理字符串的方法,比较常用的有:

  • char charAt(int index):返回指定索引处的字符;
  • String substring(int beginIndex, int endIndex):从此字符串中截取出一部分子字符串;
  • String[] split(String regex):以指定的规则将此字符串分割成数组;
  • String trim():删除字符串前导和后置的空格;
  • int indexOf(String str):返回子串在此字符串首次出现的索引;
  • int lastIndexOf(String str):返回子串在此字符串最后出现的索引;
  • boolean startsWith(String prefix):判断此字符串是否以指定的前缀开头;
  • boolean endsWith(String suffix):判断此字符串是否以指定的后缀结尾;
  • String toUpperCase():将此字符串中所有的字符大写;
  • String toLowerCase():将此字符串中所有的字符小写;
  • String replaceFirst(String regex, String replacement):用指定字符串替换第一个匹配的子串;
  • String replaceAll(String regex, String replacement):用指定字符串替换所有的匹配的子串。

1.25 String可以被继承吗?

String类由final修饰,所以不能被继承。

扩展:

在Java中,String类被设计为不可变类,主要表现在它保存字符串的成员变量是final的。

  • Java 9之前字符串采用char[]数组来保存字符,即 private final char[] value
  • Java 9做了改进,采用byte[]数组来保存字符,即 private final byte[] value

之所以要把String类设计为不可变类,主要是出于安全和性能的考虑,可归纳为如下4点。

  • 由于字符串无论在任何 Java 系统中都广泛使用,会用来存储敏感信息,如账号,密码,网络路径,文件处理等场景里,保证字符串 String 类的安全性就尤为重要了,如果字符串是可变的,容易被篡改,那我们就无法保证使用字符串进行操作时,它是安全的,很有可能出现 SQL 注入,访问危险文件等操作。
  • 在多线程中,只有不变的对象和值是线程安全的,可以在多个线程中共享数据。由于 String 天然的不可变,当一个线程”修改“了字符串的值,只会产生一个新的字符串对象,不会对其他线程的访问产生副作用,访问的都是同样的字符串数据,不需要任何同步操作。
  • 字符串作为基础的数据结构,大量地应用在一些集合容器之中,尤其是一些散列集合,在散列集合中,存放元素都要根据对象的 hashCode() 方法来确定元素的位置。由于字符串 hashcode 属性不会变更,保证了唯一性,使得类似 HashMap,HashSet 等容器才能实现相应的缓存功能。由于 String 的不可变,避免重复计算 hashcode,只要使用缓存的 hashcode 即可,这样一来大大提高了在散列集合中使用 String 对象的性能。
  • 当字符串不可变时,字符串常量池才有意义。字符串常量池的出现,可以减少创建相同字面量的字符串,让不同的引用指向池中同一个字符串,为运行时节约很多的堆内存。若字符串可变,字符串常量池失去意义,基于常量池的 String.intern() 方法也失效,每次创建新的字符串将在堆内开辟出新的空间,占据更多的内存。

因为要保证String类的不可变,那么将这个类定义为final的就很容易理解了。如果没有final修饰,那么就会存在String的子类,这些子类可以重写String类的方法,强行改变字符串的值,这便违背了String类设计的初衷。

1.26 说一说String和StringBuffer有什么区别

String类是不可变类,即一旦一个String对象被创建以后,包含在这个对象中的字符序列是不可改变的,直至这个对象被销毁。

StringBuffer对象则代表一个字符序列可变的字符串,当一个StringBuffer被创建以后,通过StringBuffer提供的append()、insert()、reverse()、setCharAt()、setLength()等方法可以改变这个字符串对象的字符序列。一旦通过StringBuffer生成了最终想要的字符串,就可以调用它的toString()方法将其转换为一个String对象。

解释:

在Java中,String类被设计为不可变类,这意味着一旦一个String对象被创建以后,它的值是不可改变的。虽然String类提供了一些方法,例如concat()、substring()、replace()等,看起来可以改变其序列,但实际上这些方法并不会修改String对象本身的值,而是返回一个新的String对象。

当我们调用String类提供的方法修改字符串时,实际上是创建了一个新的String对象,并将修改后的字符串赋值给这个新对象。原来的String对象仍然保持不变,这就是为什么String对象是不可变的。例如,下面的代码:

String s1 = "Hello";
String s2 = s1.concat(" World");

1.27 说一说StringBuffer和StringBuilder有什么区别

StringBuffer、StringBuilder都代表可变的字符串对象,它们有共同的父类 AbstractStringBuilder,并且两个类的构造方法和成员方法也基本相同。不同的是,StringBuffer线程安全的,而StringBuilder非线程安全的,所以StringBuilder性能略高。一般情况下,要创建一个内容可变的字符串,建议优先考虑StringBuilder类。

1.28 使用字符串时,new和""推荐使用哪种方式?

先看看 "hello" 和 new String("hello") 的区别:

  • 当Java程序直接使用 "hello" 的字符串直接量时,JVM将会使用常量池来管理这个字符串;
  • 当使用 new String("hello") 时,JVM会先使用常量池来管理 "hello" 直接量,再调用String类的构造器来创建一个新的String对象,新创建的String对象被保存在堆内存中。

显然,采用new的方式会多创建一个对象出来,会占用更多的内存,所以一般建议使用直接量的方式创建字符串

1.29 说一说你对字符串拼接的理解

拼接字符串有很多种方式,其中最常用的有4种,下面列举了这4种方式各自适合的场景。

  1. + 运算符:如果拼接的都是字符串直接量,则适合使用 + 运算符实现拼接;
  2. StringBuilder:如果拼接的字符串中包含变量,并不要求线程安全,则适合使用StringBuilder;
  3. StringBuffer:如果拼接的字符串中包含变量,并且要求线程安全,则适合使用StringBuffer;
  4. String类的concat方法:如果只是对两个字符串进行拼接,并且包含变量,则适合使用concat方法;

扩展:

采用 + 运算符拼接字符串时:

  • 如果拼接的都是字符串直接量,则在编译时编译器会将其直接优化为一个完整的字符串,和你直接写一个完整的字符串是一样的,所以效率非常的高。
  • 如果拼接的字符串中包含变量,则在编译时编译器采用StringBuilder对其进行优化,即自动创建StringBuilder实例并调用其append()方法,将这些字符串拼接在一起,效率也很高。但如果这个拼接操作是在循环中进行的,那么每次循环编译器都会创建一个StringBuilder实例,再去拼接字符串,相当于执行了 new StringBuilder().append(str),所以此时效率很低。

采用StringBuilder/StringBuffer拼接字符串时:

  • StringBuilder/StringBuffer都有字符串缓冲区,缓冲区的容量在创建对象时确定,并且默认为16。当拼接的字符串超过缓冲区的容量时,会触发缓冲区的扩容机制,即缓冲区加倍。
  • 缓冲区频繁的扩容会降低拼接的性能,所以如果能提前预估最终字符串的长度,则建议在创建可变字符串对象时,放弃使用默认的容量,可以指定缓冲区的容量为预估的字符串的长度。

采用String类的concat方法拼接字符串时:

  • concat方法的拼接逻辑是,先创建一个足以容纳待拼接的两个字符串的字节数组,然后先后将两个字符串拼到这个数组里,最后将此数组转换为字符串。
  • 在拼接大量字符串的时候,concat方法的效率低于StringBuilder。但是只拼接2个字符串时,concat方法的效率要优于StringBuilder。并且这种拼接方式代码简洁,所以只拼2个字符串时建议优先选择concat方法。

1.30 两个字符串相加的底层是如何实现的?

如果拼接的都是字符串直接量,则在编译时编译器会将其直接优化为一个完整的字符串,和你直接写一个完整的字符串是一样的。

如果拼接的字符串中包含变量,则在编译时编译器采用StringBuilder对其进行优化,即自动创建StringBuilder实例并调用其append()方法,将这些字符串拼接在一起。


总结

本文主要介绍了Java相关的面试题目。

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