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JAVA基础问题

成员变量与局部变量的区别有哪些？

回答
  1. 从语法形式上看:成员变量是属于类的，而局部变量是在方法中定义的变量或是方法的参数；成员变量可以被 public,private,static 等修饰符所修饰，而局部变量不能被访问控制修饰符及 static 所修饰；但是，成员变量和局部变量都能被 final 所修饰。
  2. 从变量在内存中的存储方式来看:如果成员变量是使用static修饰的，那么这个成员变量是属于类的，如果没有使用static修饰，这个成员变量是属于实例的。对象存于堆内存，如果局部变量类型为基本数据类型，那么存储在栈内存，如果为引用数据类型，那存放的是指向堆内存对象的引用或者是指向常量池中的地址。
  3. 从变量在内存中的生存时间上看:成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在，而局部变量随着方法的调用而自动消失。
  4. 成员变量如果没有被赋初值:则会自动以类型的默认值而赋值（一种情况例外:被 final 修饰的成员变量也必须显式地赋值），而局部变量则不会自动赋值。

构造器 Constructor 是否可被 override

回答

Constructor 不能被 override(重写),但是可以 overload(重载),所以你可以看到一个类中有多个构造函数的情况。

==与equals区别

回答
  • 对于==，如果作用于基本数据类型的量，则直接比较其存储的 “值”是否相等；如果作用于引用类型的变量，则比较的是所指向的对象的地址
  • 对于equals方法，注意：equals方法不能作用于基本数据类型的变量;如果没有对equals方法进行重写，则比较的是引用类型的变量所指向的对象的地址；诸如String、Date等类对equals方法进行了重写的话，比较的是所指向的对象的内容。

说一下hashcode的作用？为什么重写 equals 时必须重写 hashCode 方法

回答
  • hashCode()介绍:

hashCode() 的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个 int 整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode()定义在 JDK 的 Object 类中，这就意味着 Java 中的任何类都包含有 hashCode() 函数。另外需要注意的是： Object 的 hashcode 方法是本地方法，也就是用 c 语言或 c++ 实现的，该方法通常用来将对象的 内存地址 转换为整数之后返回。 

public native int hashCode();
散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码！（可以快速找到所需要的对象）

  • 为什么要有 hashCode？

我们以“HashSet 如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode？ 当你把对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashcode 值来判断对象加入的位置，同时也会与其他已经加入的对象的 hashcode 值作比较，如果没有相符的 hashcode，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashcode 值的对象，这时会调用 equals() 方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会重新散列到其他位置。这样我们就大大减少了 equals 的次数，相应就大大提高了执行速度。

  • 为什么重写 equals 时必须重写 hashCode 方法？

如果两个对象相等，则 hashcode 一定也是相同的。两个对象相等,对两个对象分别调用 equals 方法都返回 true。但是，两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的 。因此，equals 方法被覆盖过，则 hashCode 方法也必须被覆盖。

hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写 hashCode()，则该 class 的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）

  • 为什么两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的？

因为 hashCode() 所使用的hash算法也许刚好会让多个对象传回相同的hash值。越糟糕的hash算法越容易碰撞，但这也与数据值域分布的特性有关（所谓碰撞也就是指的是不同的对象得到相同的 hashCode。 我们刚刚也提到了 HashSet,如果 HashSet 在对比的时候，同样的 hashcode 有多个对象，它会使用 equals() 来判断是否真的相同。也就是说 hashcode 只是用来缩小查找成本。

请手写equal方法【String类】，讲讲具体的原理？Object类的equla方法是怎样的？

回答
  • 代码如下所示 
    public boolean equals(Object anObject) {
  // 1、 跟自身比较
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    //  2、 否是字符串类型
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String) anObject;
        int n = count;
        // 3、 是否长度一致
        if (n == anotherString.count) {
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
              // 4、对比每个字符串
                if (charAt(i) != anotherString.charAt(i))
                        return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}
  • Object类的equla方法是怎样的 
    public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

为什么 Java 中的 String 是不可变的（Immutable）？String不可变的好处？

回答
  • 不可变类String的原因
    • String主要的三个成员变量 char value[]， int offset, int count均是private，final的，并且没有对应的 getter/setter;
    • String 对象一旦初始化完成，上述三个成员变量就不可修改；并且其所提供的接口任何对这些域的修改都将返回一个新对象；
    • 是典型的 Immutable 类，被声明成为 final class，所有属性也都是final的。也由于它的不可变，类似拼接、裁剪字符串等动作，都会产生新的 String 对象。
  • String不可变的好处
    • 可以缓存 hash 值
      • 因为 String 的 hash 值经常被使用，例如 String 用做 HashMap 的 key。不可变的特性可以使得 hash 值也不可变，因此只需要进行一次计算。
    • String Pool 的需要
      • 如果一个String对象已经被创建过了，那么就会从 String Pool 中取得引用。只有 String 是不可变的，才可能使用 String Pool。
    • 安全性
      • String 经常作为参数，String 不可变性可以保证参数不可变。例如在作为网络连接参数的情况下如果 String 是可变的，那么在网络连接过程中，String 被改变，改变 String 对象的那一方以为现在连接的是其它主机，而实际情况却不一定是。
    • 线程安全
      • String 不可变性天生具备线程安全，可以在多个线程中安全地使用。
  • 有什么办法能够改变String
    • 通过反射来改变String的value变量

请说下String与StringBuffer区别

回答
  • String是字符串常量，而StringBuffer、StringBuilder都是字符串变量，即String对象一创建后不可更改，而后两者的对象是可更改的：
  • StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder是非线程安全的，这是由于StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁
  • String更适用于少量的字符串操作的情况，StringBuilder适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况，StringBuffer适用于多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

String a=""和String a=new String("")的的关系和异同

回答
  • 通过String a=""直接赋值的方式得到的是一个字符串常量，存在于常量池；注意，相同内容的字符串在常量池中只有一个，即如果池已包含内容相等的字符串会返回池中的字符串，反之会将该字符串放入池中
  • 通过new String("")创建的字符串不是常量是实例对象，会在堆内存开辟空间并存放数据，且每个实例对象都有自己的地址空间

如何实现对象克隆？克隆有哪些方式？深克隆和浅克隆有何区别？

回答
  • 克隆有哪些方式
    • 克隆（复制）在Java中是一种常见的操作，目的是快速获取一个对象副本。克隆分为深克隆和浅克隆。
    • 浅克隆：创建一个新对象，新对象的属性和原来对象完全相同，对于非基本类型属性，仍指向原有属性所指向的对象的内存地址。
    • 深克隆：创建一个新对象，属性中引用的其他对象也会被克隆，不再指向原有对象地址。
  • 深克隆和浅克隆有何区别
    • 深浅克隆都会在堆中新分配一块区域，区别在于对象属性引用的对象是否需要进行克隆（递归性的）。
  • Java的clone()方法 一般而言，clone（）方法满足
    • 1.对任何的对象x，都有x.clone() !=x 因为克隆对象与原对象不是同一个对象
    • 2.对任何的对象x，都有x.clone().getClass()==x.getClass() ,克隆对象与原对象的类型一样
      1. 如果对象x的equals()方法定义恰当，那么x.clone().equals(x)应该成立
  • 注意:
    • 如果对象实现Cloneable并重写clone方法 不进行任何操作 时,调用clone是进行的浅克隆。而使用对象流将对象写入流然后再读出是进行的深克隆。
    • 基于序列化和反序列化实现的克隆不仅仅是深度克隆，更重要的是通过泛型限定，可以检查出要克隆的对象是否支持序列化，这项检查是编译器完成的，不是在运行时抛出异常，这种是方案明显优于使用Object类的clone方法克隆对象。

new Integer(123) 与 Integer.valueOf(123)有何区别，请从底层实现分析两者区别？

回答

  • 区别在于：

    • new Integer(123) 每次都会新建一个对象；
    • Integer.valueOf(123) 会使用缓存池中的对象，多次调用会取得同一个对象的引用。 
      Integer x = new Integer(123);
Integer y = new Integer(123);
System.out.println(x == y);    // false
Integer z = Integer.valueOf(123);
Integer k = Integer.valueOf(123);
System.out.println(z == k);   // true

  • valueOf() 实现原理 valueOf() 方法的实现比较简单，就是先判断值是否在缓存池中，如果在的话就直接返回缓存池的内容。 

    public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

    • 在 Java 8 中，Integer 缓存池的大小默认为 -128~127。 

      static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];

static {
    // high value may be configured by property
    int h = 127;
    String integerCacheHighPropValue =
        sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
    if (integerCacheHighPropValue != null) {
        try {
            int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
            i = Math.max(i, 127);
            // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
            h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
        } catch( NumberFormatException nfe) {
            // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
        }
    }
    high = h;

    cache = new Integer[(high - low) + 1];
    int j = low;
    for(int k = 0; k < cache.length; k++)
        cache[k] = new Integer(j++);

    // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
    assert IntegerCache.high >= 127;
}

    • 编译器会在自动装箱过程调用 valueOf() 方法，因此多个Integer实例使用自动装箱来创建并且值相同，那么就会引用相同的对象。 

      Integer m = 123;
Integer n = 123;
System.out.println(m == n); // true

    • 基本类型对应的缓冲池如下：

      • boolean values true and false
      • all byte values
      • short values between -128 and 127
      • int values between -128 and 127
      • char in the range \u0000 to \u007F

    在使用这些基本类型对应的包装类型时，就可以直接使用缓冲池中的对象。

说一下对final的理解

回答
  • final 关键字主要⽤在三个地⽅：变量、⽅法、类。
    • 对于⼀个 final 变量，如果是基本数据类型的变量，则其数值⼀旦在初始化之后便不能更 改；如果是引⽤类型的变量，则在对其初始化之后便不能再让其指向另⼀个对象。
    • 当⽤ final 修饰⼀个类时，表明这个类不能被继承。final 类中的所有成员⽅法都会被隐式地 指定为 final ⽅法。
    • 使⽤ final ⽅法的原因有两个。第⼀个原因是把⽅法锁定，以防任何继承类修改它的含义； 第⼆个原因是效率。在早期的 Java 实现版本中，会将 final ⽅法转为内嵌调⽤。但是如果⽅ 法过于庞⼤，可能看不到内嵌调⽤带来的任何性能提升（现在的 Java 版本已经不需要使⽤ final ⽅法进⾏这些优化了）。类中所有的 private ⽅法都隐式地指定为 final。

为什么Java中只有值传递

回答
  • 值传递
    • 按值调⽤ (call by value) 表示⽅法接收的是调⽤者提供的值，⽽ 按引⽤调⽤（call by reference) 表示⽅法接收的是调⽤者提供的变量地址。⼀个⽅法可以修改传递引⽤所对应的变量值，⽽不能修改传递值调⽤所对应的变量值。 Java 程序设计语⾔总是采⽤按值调⽤。也就是说，⽅法得到的是所有参数值的⼀个拷⻉，也就是说，⽅法不能修改传递给它的任何参数变量的内容。
  • 示例
    • 下面通过 3 个例子来给说明

example 1 

public static void main(String[] args) {
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;

    swap(num1, num2);

    System.out.println("num1 = " + num1);
    System.out.println("num2 = " + num2);
}

public static void swap(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    System.out.println("a = " + a);
    System.out.println("b = " + b);
}
结果： 
a = 20
b = 10
num1 = 10
num2 = 20
解析： example 1

在 swap 方法中，a、b 的值进行交换，并不会影响到 num1、num2。因为，a、b 中的值，只是从 num1、num2 的复制过来的。也就是说，a、b 相当于 num1、num2 的副本，副本的内容无论怎么修改，都不会影响到原件本身。

通过上面例子，我们已经知道了一个方法不能修改一个基本数据类型的参数，而对象引用作为参数就不一样，请看 example2.

example 2

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
        System.out.println(arr[0]);
        change(arr);
        System.out.println(arr[0]);
    }

    public static void change(int[] array) {
        // 将数组的第一个元素变为0
        array[0] = 0;
    }

结果：

1
0

解析：

example 2

array 被初始化 arr 的拷贝也就是一个对象的引用，也就是说 array 和 arr 指向的是同一个数组对象。 因此，外部对引用对象的改变会反映到所对应的对象上。

通过 example2 我们已经看到，实现一个改变对象参数状态的方法并不是一件难事。理由很简单，方法得到的是对象引用的拷贝，对象引用及其他的拷贝同时引用同一个对象。

很多程序设计语言（特别是，C++和 Pascal)提供了两种参数传递的方式：值调用和引用调用。有些程序员认为 Java 程序设计语言对对象采用的是引用调用，实际上，这种理解是不对的。由于这种误解具有一定的普遍性，所以下面给出一个反例来详细地阐述一下这个问题。

example 3

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Student s1 = new Student("小张");
        Student s2 = new Student("小李");
        Test.swap(s1, s2);
        System.out.println("s1:" + s1.getName());
        System.out.println("s2:" + s2.getName());
    }

    public static void swap(Student x, Student y) {
        Student temp = x;
        x = y;
        y = temp;
        System.out.println("x:" + x.getName());
        System.out.println("y:" + y.getName());
    }
}

结果：

x:小李
y:小张
s1:小张
s2:小李

解析：

交换之前：

交换之后：

通过上面两张图可以很清晰的看出： 方法并没有改变存储在变量 s1 和 s2 中的对象引用。swap 方法的参数 x 和 y 被初始化为两个对象引用的拷贝，这个方法交换的是这两个拷贝

总结

Java 程序设计语言对对象采用的不是引用调用，实际上，对象引用是按 值传递的。

下面再总结一下 Java 中方法参数的使用情况：

  • 一个方法不能修改一个基本数据类型的参数（即数值型或布尔型）。
  • 一个方法可以改变一个对象参数的状态。
  • 一个方法不能让对象参数引用一个新的对象。

说一下异常处理机制？

回答
  • Java 异常类层次结构 在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 java.lang 包中的 Throwable 类。Throwable 类有两个重要的子类 Exception（异常）和 Error（错误）。Exception 能被程序本身处理(try-catch)， Error 是无法处理的(只能尽量避免)。 Exception 和 Error 二者都是 Java 异常处理的重要子类，各自都包含大量子类。
    • Exception :程序本身可以处理的异常，可以通过 catch 来进行捕获。Exception 又可以分为 受检查异常(必须处理) 和 不受检查异常(可以不处理)。
    • Error ：Error 属于程序无法处理的错误 ，我们没办法通过 catch 来进行捕获 。例如，Java 虚拟机运行错误（Virtual MachineError）、虚拟机内存不够错误(OutOfMemoryError)、类定义错误（NoClassDefFoundError）等 。这些异常发生时，Java 虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。

Java中检查异常和非检查异常的区别

回答
  • 受检查异常 Java 代码在编译过程中，如果受检查异常没有被 catch/throw 处理的话，就没办法通过编译 。比如下面这段 IO 操作的代码。 除了RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类都属于检查异常 。常见的受检查异常有： IO 相关的异常、ClassNotFoundException 、SQLException...。
  • 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 及其子类都统称为非受检查异常，例如：NullPoin​terException、NumberFormatException（字符串转换为数字）、ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界）、ClassCastException（类型转换错误）、ArithmeticException（算术错误）等。

什么情况下 finally 块不会被执行

回答
  1. 在 try 或 finally块中用了 System.exit(int)退出程序。但是，如果 System.exit(int) 在异常语句之后，finally 还是会被执行
  2. 程序所在的线程死亡。
  3. 关闭 CPU。

当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时 finally 块会不会被执行

回答

会，在方法返回之前，finally 语句的内容将被执行，并且 finally 语句的返回值将会覆盖原始的返回值。 

    public static int f(int value) {
    try {
        return value * value;
    } finally {
        if (value == 2) {
            return 0;
        }
    }
}
如果调用 f(2)，返回值将是 0，因为 finally 语句的返回值覆盖了 try 语句块的返回值。

说下IO流

回答
  • 按照流的流向分，可以分为输入流和输出流；
  • 按照操作单元划分，可以划分为字节流和字符流；
  • 按照流的角色划分为节点流和处理流。

Java Io 流共涉及 40 多个类，这些类看上去很杂乱，但实际上很有规则，而且彼此之间存在非常紧密的联系， Java I0 流的 40 多个类都是从如下 4 个抽象类基类中派生出来的。

  • 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。

既然有了字节流,为什么还要有字符流?

回答

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？

字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的，问题就出在这个过程还算是非常耗时，并且，如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。所以， I/O 流就干脆提供了一个直接操作字符的接口，方便我们平时对字符进行流操作。如果音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好，如果涉及到字符的话使用字符流比较好。

BIO,NIO,AIO 有什么区别?

回答
  • BIO (Blocking I/O): 同步阻塞 I/O 模式，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。在活动连接数不是特别高（小于单机 1000）的情况下，这种模型是比较不错的，可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单，也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗，可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是，当面对十万甚至百万级连接的时候，传统的 BIO 模型是无能为力的。因此，我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。
  • NIO (Non-blocking/New I/O): NIO 是一种同步非阻塞的 I/O 模型，在 Java 1.4 中引入了 NIO 框架，对应 java.nio 包，提供了 Channel , Selector，Buffer 等抽象。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking，不单纯是 New。它支持面向缓冲的，基于通道的 I/O 操作方法。 NIO 提供了与传统 BIO 模型中的 Socket 和 ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样，比较简单，但是性能和可靠性都不好；非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序，可以使用同步阻塞 I/O 来提升开发速率和更好的维护性；对于高负载、高并发的（网络）应用，应使用 NIO 的非阻塞模式来开发
  • AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的 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。AIO 是异步 IO 的缩写，虽然 NIO 在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说，我们的业务线程是在 IO 操作准备好时，得到通知，接着就由这个线程自行进行 IO 操作，IO 操作本身是同步的。