【复习】Java基础

概念

Java的特点

平台无关性：一次编译，处处运行
面向对象：封装、继承、多态
内存管理：Java有自己的垃圾回收机制，不需要手动管理内存。

Java为什么是跨平台的？

JVM不同平台有不同的版本。

我们编写的Java源码，编译后会生成.class文件（字节码文件）。虚拟机就是将字节码文件翻译成指定平台下的机器码运行的。只要在不同平台上安装对应的JVM，就可以运行字节码文件。

编译的结果不是生成机器码，而是生成字节码，字节码不能直接运行，需要通过JVM翻译成机器码才能运行，不同平台下的机器码不同，但是字节码却是一样的。

JVM、JDK、JRE的关系？

JVM：Java虚拟机，负责将字节码编译成机器码并执行程序（解释自己的指令集并映射到本地CPU指令集和OS的系统调用）

JRE：Java运行时的环境，是Java程序所需的最小环境，包含JVM和一组类库，用来支持程序的运行。（JRE不包含开发工具，只提供Java程序所需的运行环境）

JDK：Java开发工具包，包含了JVM、编译器（javac）等开发工具。JDK提供了开发、编译、调试和运行Java程序所需的全部工具和环境

Java的解释性和编译性

编译性：Java源码先被编译成字节码，JIT会把编译后的机器码保存起来，以备下次使用
解释性：JVM中的一个方法调用计数器，当累计技术大于一定值的时候，就是用JIT进行编译生成机器码文件，否则就是解释器进行解释执行。（字节码也是通过解释器进行解释运行的）

数据类型

八种基本的数据类型

数值类型：long（8）、int（4）、short（2）、byte（1）、double（8）、float（4）
字符类型：char（2）
布尔类型：boolean（1）

数据类型转换的方式

自动类型转换：int转long、float转double
强制类型转换：long转int、double转float

为什么用BigDecimal不用double？

double会出现精度丢失的问题，double执行的是二进制的浮点运算，二进制有些情况下不能准确的表示一个小数。

Decimal是精确计算的，一般涉及到金钱的计算都会使用Decimal

在创建BigDecimal对象时，需要使用字符串作为参数，而不是直接使用浮点运算作为数值，以避免浮点数精度丢失。

装箱和拆箱

装箱是基本数据类型转成对应的包装类

拆箱是包装类转成对应的基本数据类型

Integer i = 10; // 装箱
int n = i; // 拆箱

自动装箱的问题

Integer sum = 0;
for(int i = 0; i < 10; ++i) {
 sum += i; // 一直发生装箱、拆箱
}

基本数据类型和引用数据类型不能直接转换，必须使用包装类来实现。

int类型转成String类型：int类型先转成Integer类型；Integer类型转成String类型

Integer的缓存

Integer类的内部实现了一个静态缓存池，用来存储特定范围内（默认：-128~127）的整数值对应的Integer对象。

当创建一个在指定范围内的整数对象时，并不会每次都生成新的对象，而是复用缓存中的现有对象，会直接从内存中取出，不需要新建一个对象

面向对象

怎么理解面向对象？

面向对象是一种编程范式，将现实世界中的事物抽象为对象。面向对象的设计思想以对象为中心，通过对象之间的交互来完成程序的功能。

封装：将对象的数据和方法结合在一起，对外隐藏对象内部的实现细节，只通过对象提供的接口与外界交互
继承：使得子类自动共享父类数据结构和方法的机制，是代码复用的重要手段，通过继承可以实现建立类和类之间的层次关系
多态：允许不同类的对象对同一个消息做出不同的响应。（编译时多态、运行时多态）
- 方法重载：同一个类可以有多个同名的方法（通过参数列表来区分）
- 方法重写：子类可以提供对父类同名方法的具体实现
- 接口的使用：多个类可以实现同一个接口，并通过接口类型的引用来调用这些类的方法
- 向上转型和向下转型：
  - 向上转型：使用父类的引用指向子类对象
  - 向下转型：将父类引用转化成子类类型（需要确认引用实际指向的对象类型）

面向对象的设计原则

单一职责原则：一个类应该只有一个引起他变化的原因
开放封闭原则：软件实体应该对扩展开放，对修改封闭
里氏替换原则：子类对象应该能够替换所有的父类对象
接口隔离原则：客户端不应该依赖那些它不需要的接口
依赖倒置原则：高层模块不应该依赖底层模块
最少知识原则：一个对象应该对其他对象有最少的了解

抽象类和接口的区别

抽象类用来描述类的共同行为和特性，可以有成员变量、构造方法、具体方法；接口用来定义行为规范，可以多实现，只有常量和抽象方法
一个类可以实现（implements）多个接口，但是只能继承（extends）一个类
接口中只能有定义，不能有方法的实现；抽象类中可以有定义和实现
接口成员变量默认为public static final，成员方法默认为public abstract；抽象类中成员变量默认default，可以在子类中被重新定义，也可以被重新赋值，抽象类方法被abstract修饰，不能被private、static、synchronized、native修饰，必须以分号结尾。
抽象类可以包含实例变量和静态遍历；接口只能包含常量

new子类对象的加载顺序？

父类静态成员变量、静态代码块
子类静态成员变量、静态代码块
父类构造方法
子类构造方法

浅拷贝和深拷贝

浅拷贝：只创建一个新的对象，将原对象的字段值放入新对象中，两个对象指向的是同一个引用对象
深拷贝：递归复制对象内部所有引用类型的字段，生成一个全新的对象以及其内部的所有对象，实现方式如下：
- 实现Cloneable接口并重写clone()方法
- 将对象序列化为字节流，再从字节流反序列化为对象
- 手动赋值

对象

Java创建对象的方式

使用new关键字
使用Class类的newInstance()方法【反射】

MyClass obj = (MyClass)Class.forName("com.example.MyClass").newInstance();

使用Constructor的newInstance()方法【反射】

Constructor<MyClass> constructor = MyClass.class.getConstructor();
MyClass obj = constructor.newInstance();

使用clone方法：如果类实现了Cloneable接口，可以使用clone()方法复制对象
使用反序列化：将对象序列化到文件中，再使用反序列化创建对象

new出的对象什么时候回收？

通过new创建出的对象，是由gc负责回收的，再程序运行过程中自动进行的，它会周期性检查不再被引用的对象，将其回收释放内存。gc主要是根据一些算法来决定的，主要有：

可达计数器：某个对象的引用计数器为0，表示该对象可以被回收
可达分析算法：从GC Root出发，一层层找所引用的对象，如果被找到就是存活对象，其他不可达的对象就是垃圾对象，垃圾对象就会被回收
终结器（Finalizer）：如果对象重写了finalize()方法，gc会在回收该对象之前调用finalize()方法，对象可以在finalize()方法中进行一些清理操作。【不推荐】

反射

什么是反射

在运行过程中，任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法，任意一个对象，都能调用它的任意一个方法和属性。

允许在运行时获取类的完整结构信息
可以使用反射API动态创建对象实例
可以在运行时动态调用对象的方法
允许在运行时访问和修改对象的字段值（包括私有的）

注解

Java注解的原理

注解本质是继承了Annotation的特殊接口，具体实现类是Java运行时生成的动态代理类。

通过反射获取注解，其实返回的是Java运行时生成的动态代理对象，通过代理对象调用自定义注解的的方法，最后会调用invoke方法。

注解的作用域

类级别作用域：描述类的注解，放在类上，用来指定类的一些属性
方法级别作用域：描述方法的注解，放在方法定义上，用来指定方法的一些属性
字段级别作用域：用来描述字段的注解，放在字段上，用来指定字段的一些属性

Object

== 与 equals的区别？

功能不同：==是操作符，用于比较两个变量或对象的引用地址是否相同；equals是一个方法，用于比较两个对象的内容是否相同，他是Object类中的一个方法，子类可以重写这个方法。
比较对象不同：==适用于基本数据类型（比较值是否相同）和对象引用（比较引用地址是否相同）；equals适合于对象内容的比较，对于基本数据类型不能直接用equals，但是可以包装成对应的包装类对象，再使用equals比较
默认行为不同：equals对于未重写equals方法的子类来说，equals方法的行为与==相同，只有在类里重写了equals方法后，才会根据重写的方法逻辑进行比较
性能不同：==速度比较快，equals速度比较慢

String、StringBuffer、StringBuilder的区别？

String是不可变的字符串，因为他的不可变性，在拼接字符串的时候就会产生很多无用的中间对象（线程安全）
StringBuffer就是为了解决String在拼接字符串的时候产生大量中间对象而提供的类。它是可变的，是线程安全的。
StringBuilder和StringBuffer本质上没什么区别，但是它是线程不安全的，减少了开销。

速度：String < StringBuffer < StringBuilder

适用场景：

String：操作少量数据
StringBuffer：多线程操作大量数据
StringBuilder：单线程操作大量数据

序列化

怎么把一个对象从一个jvm转移到另一个jvm

使用序列化和反序列化：将一个对象序列化为字节流，并将其发送到另一个JVM，在另一个JVM进行反序列化恢复对象。
使用消息队列
使用远程方法调用（RPC）：在分布式系统中调用远程JVM上对象的方法
使用共享数据库或缓存：将对象存储在共享数据库或共享缓存中，让不同的JVM可以访问这些共享数据。

I/O

Java怎么实现网络IO高并发编程

传统的BIO：如果TCP RecvBuffer里没有数据，函数会一直阻塞，直到收到数据，返回读取到的数据，如果BIO想要并发处理多个客户端的IO，只能使用多线程模式，一个线程专门处理一个客户端io，随着客户端越来越多，所需要的线程也会增多，会消耗系统的性能。

Java NIO：同步非阻塞的I/O模型，基于IO多路复用，可以用一个线程处理多个客户端IO

BIO：传统的java.io包，基于流模型实现，在读写动作完成之前，线程会阻塞。代码比较直观，但是IO的效率和扩展性差
NIO：java.nio包，提供了Channel、Selector、Buffer等抽象，同步非阻塞的IO程序，同时提供了更接近操作系统底层高性能的数据操作方式
AIO：是NIO的升级版，提供了异步非阻塞的IO，应用操作后会直接返回，不会阻塞在那里，当后台处理完成后，操作系统会通知响应的线程进行后续的操作。