Java面試(常考基礎知識點)總結

1. 面向對象三大特性相關

1.1 三大特性

封裝：對抽象的事物抽象化成一個對象，并對其對象的屬性私有化，同時提供一些能被外界訪問屬性的方法；
繼承：子類擴展新的數據域或功能，并復用父類的屬性與功能，單繼承，多實現；
多態：通過繼承（多個?類對同??法的重寫）、也可以通過接?（實現接?并覆蓋接?）；

1.2 Java與C++區別

c++支持多繼承，并且有指針的概念，由程序員自己管理內存；
Java是單繼承，可以用接口實現多繼承，Java不提供指針來直接訪問內存，程序內存更加安全，并且Java有JVM?動內存管理機制，不需要程序員?動釋放??內存。

1.3 多態實現原理

多態的底層實現是動態綁定，即在運行時才把方法調用與方法實現關聯起來。

靜態綁定與動態綁定：

一種是在編譯期確定，被稱為靜態分派，比如方法的重載；
一種是在運行時確定，被稱為動態分派，比如方法的覆蓋（重寫）和接口的實現。

多態的實現： 虛擬機棧中會存放當前方法調用的棧幀（局部變量表、操作棧、動態連接、返回地址）。多態的實現過程，就是方法調用動態分派的過程，如果子類覆蓋了父類的方法，則在多態調用中，動態綁定過程會首先確定實際類型是子類，從而先搜索到子類中的方法。這個過程便是方法覆蓋的本質。

1.4 static和final關鍵字

static：可以修飾屬性、方法
- 修飾屬性： 類級別屬性，所有對象共享一份，隨著類的加載而加載（只加載一次），先于對象的創建；可以使用類名直接調用。
- 修飾方法： 隨著類的加載而加載；可以使用類名直接調用；靜態方法中，只能調用靜態的成員，不可用this；
final： 主要?在三個地?：變量、?法、類。
- 修飾變量： 如果是基本數據類型的變量，則其數值一旦在初始化之后便不能更改；如果是引?類型的變量，則在對其初始化之后便不能再讓其指向另?個對象。
- 修飾方法： 把?法鎖定，以防任何繼承類修改它的含義（重寫）；類中所有的private?法都隱式地指定為final。
- 修飾類： final修飾類時，表明這個類不能被繼承。final類中的所有成員?法都會被隱式地指定為final?法。

注：想要讓一個類不能被繼承的兩種方式：

使用final關鍵字修飾；
私有化構造器，但對內部類無效；

1.5 抽象類和接口

抽象類： 包含抽象方法的類，即使用abstract修飾的類；抽象類只能被繼承，所以不能使用final修飾，抽象類不能被實例化；

接口： 接口是一個抽象類型，是抽象方法的集合，接口支持多繼承，接口中定義的方法，默認是public abstract修飾的抽象方法；

相同點：

都不能被實例化；
都可以定義抽象方法，子類/實現類必須覆寫這些抽象方法；

不同點：

	抽象類	接口
構造方法	有	沒有
普通方法	可以包含	只能是public abstract修飾抽象方法（Java8之后可以）
成員變量	可以定義各種類型	只能是public static final修飾的靜態常量
繼承	單繼承	多繼承

使用場景：

抽象類：既想約束子類具有共同的行為（但不在乎其如何實現），又想擁有缺省的方法，又能擁有實例變量；

接口：約束多個實現類具有統一的行為，但是不在乎每個實現類如何具體實現；實現類中各個功能之間可能沒有任何聯系；

1.6 反射原理以及使用場景

Java反射： 是指在運行狀態中，對于任意一個類都能夠知道這個類所有的屬性和方法；并且都能夠調用它的任意一個方法；

反射原理： 反射首先是能夠獲取到Java中的反射類的字節碼，然后將字節碼中的方法，變量，構造函數等映射成相應的Method、Filed、Constructor等類。

// 如何得到Class的實例?
YourClassName.class //本質是一份字節碼

使用場景：

開發通用框架： 反射最重要的用途就是開發各種通用框架。很多框架（比如 Spring）都是配置化的（比如通過XML文件配置JavaBean、Filter等），為了保證框架的通用性，需要根據配置文件運行時動態加載不同的對象或類，調用不同的方法。
動態代理： 在切面編程（AOP）中，需要攔截特定的方法，通常，會選擇動態代理方式。這時，就需要反射技術來實現了。
JDK：spring默認動態代理，需要實現接口；
CGLIB：通過asm框架序列化字節流，可配置，性能差；
自定義注解： 注解本身僅僅是起到標記作用，它需要利用反射機制，根據注解標記去調用注解解釋器，執行行為。

2. 數據結構

2.1 ArrayList

底層基于數組實現，支持對元素進行快速隨機訪問，適合隨機查找和遍歷，不適合插入和刪除（因為從ArrayList的中間位置插入或者刪除元素時，需要對數組進行復制和移動，代價比較高）。
默認初始大小為10，當數組容量不夠時，會觸發擴容機制（擴大到當前的1.5倍），需要將原來數組的數據復制到新的數組中。

2.2 LinkedList：

底層基于雙向鏈表實現，適合數據的動態插入和刪除；
內部提供了List接口中沒有定義的方法，用于操作表頭和表尾元素，可以當作堆棧、隊列和雙向隊列使用。（JDK官方推薦使用基于linkedList的Deque進行堆棧操作）。

ArrayList與LinkedList區別：

都是線程不安全的，ArrayList適用于查找的場景，LinkedList適用于增加、刪除多的場景。

怎么實現線程安全？
可以使用Collections.synchronizedList(List list)函數返回一個線程安全的ArrayList集合（比如：CopyOnWriteArrayList）。

2.3 List快速遍歷和安全失敗

遍歷元素的3種方式（以刪除元素為例）

// 1. 普通for循環遍歷
for(int i=0; i < list.size(); i++) {   if(list.get(i) == 5)        list.remove(i);
}// 2. 迭代遍歷
Iterator<Integer> it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {    Integer value = it.next();    if(value == 5) {        list.remove(value);    }
}// 3. foreach遍歷
for(Integer i:list) {    if(i==3) list.remove(i);
}

遍歷過程中的失敗處理方式

fail—fast（快速失敗）： 當異常產生時，直接拋出異常，程序終止。fail-fast主要是體現在當我們在遍歷集合元素的時候，經常會使用迭代器，但在迭代器遍歷元素的過程中，如果集合的結構（modCount）被改變的話，就會拋出異常ConcurrentModificationException，防止繼續遍歷。這就是所謂的快速失敗機制。
fail—safe（安全失敗）： 采用安全失敗機制的集合容器，在遍歷時不是直接在集合內容上訪問的，而是先復制原有集合內容，在拷貝的集合上進行遍歷。由于在遍歷過程中對原集合所作的修改并不能被迭代器檢測到，所以不會觸發ConcurrentModificationException。java.util.concurrent包下的容器都是安全失敗，可以在多線程下并發使用，并發修改。

缺點：基于拷貝內容的優點是避免了ConcurrentModificationException，但同樣地，迭代器并不能訪問到修改后的內容，即：迭代器遍歷的是開始遍歷那一刻拿到的集合拷貝，在遍歷期間原集合發生的修改迭代器是不知道的。

2.4 HashMap

可以看這篇文章，基本涵蓋所有常見面試考點

底層數據結構：
- JDK1.7 ： 數組和鏈表 結合在?起使?，也就是鏈表散列。如果相同的話，直接覆蓋，不相同就通過拉鏈法解決沖突。擴容翻轉時順序不一致使用頭插法會產生死循環，導致cpu100%
- JDK1.8 ：采用了數組＋鏈表＋紅黑樹；當鏈表?度?于閾值（默認為 8-泊松分布），數組的?度大于 64時，鏈表將轉化為紅?樹，以減少搜索時間。（解決了tomcat臭名昭著的url參數dos攻擊問題）
擴容情況：默認的負載因子是0.75，如果數組中已經存儲的元素個數大于數組長度的75%，將會引發擴容操作。
put操作流程
哈希函數：通過hash函數（優質因子31循環累加）先拿到key的hashcode，是一個32位的值，然后讓hashcode的高16位和低16位進行異或操作。該函數也稱為擾動函數，做到盡可能降低hash碰撞，通過尾插法進行插入。
容量為什么始終都是2^N： 先做對數組的?度取模運算，得到的余數才能?來要存放的位置也就是對應的數組下標。這個數組下標的計算?法是“ (n - 1) & hash ”。（n代表數組?度）。方便數組的擴容和增刪改時的取模。

2.5 ConcurrentHashMap

可以通過ConcurrentHashMap和Hashtable來實現線程安全；Hashtable 是原始API類，通過synchronize同步修飾，效率低下；ConcurrentHashMap通過分段鎖實現，效率較比Hashtable要好。
ConcurrentHashMap的底層實現：

JDK1.7的ConcurrentHashMap 底層采? 分段的數組+鏈表實現；采用 分段鎖（Sagment）對整個桶數組進?了分割分段(Segment默認16個)，每?把鎖只鎖容器其中?部分數據，多線程訪問容器?不同數據段的數據，就不會存在鎖競爭，提?并發訪問率
JDK1.8的 ConcurrentHashMap采?的數據結構跟HashMap1.8的結構?樣，數組+鏈表/紅?樹；摒棄了Segment的概念，?是直接? Node 數組+鏈表+紅?樹的數據結構來實現，通過并發控制synchronized和CAS來操作保證線程的安全。

2.6 序列化和反序列化

序列化的意思就是將對象的狀態轉化成字節流，以后可以通過這些值再生成相同狀態的對象。對象序列化是對象持久化的一種實現方法，它是將對象的屬性和方法轉化為一種序列化的形式用于存儲和傳輸。反序列化就是根據這些保存的信息重建對象的過程。
序列化： 將java對象轉化為字節序列的過程。
反序列化： 將字節序列轉化為java對象的過程。
優點：

實現了數據的持久化，通過序列化可以把數據永久地保存到硬盤上（通常存放在文件里）Redis的RDB
利用序列化實現遠程通信，即在網絡上傳送對象的字節序列。Google的protoBuf。
反序列化失敗的場景： 序列化ID：serialVersionUID不一致的時候，導致反序列化失敗。

2.7 String

String使用數組存儲內容，數組使用final修飾，因此String定義的字符串的值也是不可變的。
StringBuffer對方法加了同步鎖，線程安全，效率略低于StringBuilder。

3. Java異常體系

在這里插入圖片描述

Throwable是Java語言中所有錯誤或異常的超類。下一層分為Error 和Exception。

3.1 Error

是指java運行時系統的內部錯誤和資源耗盡錯誤。應用程序不會拋出該類對象。如果出現了這樣的錯誤，除了告知用戶，剩下的就是盡力使程序安全的終止。

3.2 Exception

包含：RuntimeException、CheckedException。

編程錯誤
- 語法錯誤（也稱編譯錯誤）是在編譯過程中出現的錯誤，由編譯器檢查發現語法錯誤。
- 邏輯錯誤指程序的執行結果與預期不符，可以通過調試定位并發現錯誤的原因。
- 運行錯誤是引起程序非正常終端的錯誤，需要通過異常處理的方式處理運行錯誤。
**RuntimeException：**運行時異常，程序應該從邏輯角度盡可能避免這類異常的發生。如NullPointerException、ClassCastException ；
**CheckedException：**受檢異常，程序使用trycatch進行捕捉處理；如IOException、SQLException、NotFoundException；