【面試題解析--Java基礎】回顧與加深，淺淺回顧JAVA常規八股，利用起碎片化時間。

一、Java基礎

1. final 關鍵字的作用：

  • 修飾類時，被修飾的類無法被繼承。
  • 修飾方法時，被修飾的方法無法被重寫。
  • 修飾變量時，變量為常量，初始化后無法重新賦值。

2. static 關鍵字的作用：

  • 修飾變量和方法時，被修飾的變量和方法是靜態的，可以直接通過類來引用，而不需要創建實例。
  • 修飾代碼塊時，是靜態代碼塊，在類加載時自動加載，只執行一次。
  • 修飾內部類時，是靜態內部類，只能訪問外部類的靜態成員變量和方法。靜態內部類可以單獨創建。
  • 修飾導入包中的靜態方法或變量時，可以直接使用被修飾的方法和變量，而不需要加上所屬的類。

3. 基本類型和引用類型的區別：

在Java編程語言中，數據類型可以分為兩大類：基本數據類型（又稱原始數據類型）和引用數據類型。這兩者的區別主要體現在以下幾個方面：

存儲內容：

  • 基本數據類型：直接存儲實際值在棧（Stack）中，例如數值、字符或布爾值。
  • 引用數據類型：存儲堆（Heap）內存地址在棧中，該地址指向實際數據所在的位置。

內存分配：

  • 基本數據類型：在變量聲明時，系統會在棧上為其分配空間并直接存儲值。
  • 引用數據類型：聲明引用變量時，棧上分配的空間存放的是對象的內存地址，對象本身的數據存儲在堆上。

數據類型種類：

  • 基本數據類型：包括整數類型（byte、short、int、long）、浮點類型（float、double）、字符類型（char）和布爾類型（boolean）。
  • 引用數據類型：包括類（Class）、接口（Interface）、數組（Array）、枚舉（Enum）、注解（Annotation）和字符串（String）等。

使用方式：

  • 基本數據類型：可以直接使用算術運算符進行操作，比如加減乘除。
  • 引用數據類型：不能直接使用算術運算符（除了==和！=比較地址），但可以調用其方法和屬性。

傳遞方式：

  • 基本數據類型：作為方法參數傳遞時，傳遞的是數據的值（值傳遞）。
  • 引用數據類型：作為方法參數傳遞時，傳遞的是內存地址（引用傳遞），因此方法內部對對象的修改會影響原始對象。

默認值：

  • 基本數據類型：具有默認值，例如整型的默認值是0，布爾型的默認值是false。
  • 引用數據類型：默認值是null。

性能：

  • 基本數據類型：由于存儲在棧上，訪問速度相對較快。
  • 引用數據類型：存儲在堆上，需要通過棧上的引用訪問，速度相對較慢-

注意：在Java中，當談到引用數據類型的參數傳遞時，通常指的是“引用傳遞”（pass by reference），但這可能會引起一些誤解。

在Java中，所有參數傳遞都是按值傳遞（pass by value），包括引用數據類型。

這意味著當我們將一個引用數據類型的變量傳遞給方法時，實際上傳遞的是該變量存儲的值的副本，即對象的引用。以下是這個過程的具體解釋：

按值傳遞的本質： 傳遞的是值的副本。對于基本數據類型，這個值就是數據本身；對于引用數據類型，這個值是對象的引用。

誤解引用傳遞： 有人可能會認為，因為引用數據類型的參數可以改變原始對象的狀態，所以Java使用的是引用傳遞。

舉例說明：
假設有一個對象 Person p 存儲在堆上，其引用存儲在棧上的變量 p 中。
當我們將 p 作為參數傳遞給方法時，棧上會創建一個引用的副本。
方法內部使用這個副本引用來訪問和修改堆上的對象。

示例代碼：

public class Person {String name;public Person(String name) {this.name = name;}
}public void changeName(Person p) {p.name = "New Name";
}public static void main(String[] args) {Person person = new Person("Original Name");changeName(person);// person.name 現在是 "New Name"
}

在這個例子中，changeName 方法接收了一個 Person 對象的引用。雖然看起來像是引用傳遞，但實際上是按值傳遞了這個引用的副本。這個副本指向與原始引用相同的 Person 對象，所以修改是通過引用副本進行的，但影響到了原始對象。

總結： 在Java中，引用數據類型的參數傳遞是按值傳遞的，傳遞的是對象引用的副本，但由于這個副本和原始引用指向同一個對象，所以看起來像是引用傳遞。

真正的引用傳遞（pass by reference）是指將變量的引用傳遞給方法或函數，且按引用傳遞傳遞的不是值的副本，而是實際的引用本身。

4. String是值傳遞還是引用傳遞？

在Java中，String是一種特殊的引用數據類型。對于String類型的參數傳遞，可以認為是按值傳遞的，但情況稍微有些復雜。

String的特殊性： String是不可變（immutable）的，這意味著一旦創建了一個String對象，其內容就不能改變。因此，任何試圖修改String對象內容的操作都會返回一個新的String對象。

參數傳遞行為： 當我們將一個String對象作為參數傳遞給方法時，傳遞的是該String對象的引用的副本。然而，由于String是不可變的，所以方法內部無法直接修改原始的String對象。任何修改操作都會創建一個新的String對象，并將引用副本指向這個新對象。

示例：

public class Main {public static void main(String[] args) {String original = "Hello";changeString(original);System.out.println(original);  // 輸出仍然是 "Hello"}public static void changeString(String str) {str = "World";  // 這不會改變原始的String對象System.out.println(str);  // 輸出 "World"}
}

在這個例子中，changeString方法試圖修改傳入的String參數。然而，由于String是不可變的，str = "World";實際上是在棧上創建了一個新的String引用，并將其指向一個新的String對象。原始的String對象仍然保持不變，所以main方法中的original變量打印出來的仍然是"Hello"。

總結： 雖然String的參數傳遞看起來像是引用傳遞，但由于String是不可變的，所以方法內部無法修改原始的String對象。因此，在某種意義上，String的參數傳遞可以被認為是按值傳遞。

5. 接口和抽象類的區別：

  • 相同點：都是上層的抽象層，不能被實例化，都能包含抽象方法。
  • 不同點：
    • 抽象類可以包含非抽象方法，而接口中只能包含抽象方法。
    • 抽象類可以包含普通和靜態的成員變量，接口只能包含 public static final 修飾的常量。
    • 一個類只能繼承一個抽象類，但可以實現多個接口。
    • 抽象類可以包含構造方法，接口不能包含構造方法。
interface MyInterface {void method1(); // Abstract method
}abstract class MyAbstractClass {abstract void method2(); // Abstract methodvoid method3() {// Concrete method}
}

6. 反射是在運行時獲取類的相關信息。可以通過 Class 類來獲取字段、方法等信息，從而對類進行操作。

在Java中，反射允許我們在運行時獲取類的相關信息，并且可以動態地操作類的字段、方法、構造函數等。通過使用Class類，我們可以獲取類的各種信息并對其進行操作。

下面是一個簡單的示例來說明如何使用反射來獲取類的信息：

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;public class ReflectionExample {public static void main(String[] args) throws Exception {Class<?> myClass = Class.forName("com.example.MyClass"); // 獲取類的 Class 對象// 獲取類的字段信息Field[] fields = myClass.getDeclaredFields();for (Field field : fields) {System.out.println(field.getName());}// 獲取類的方法信息Method[] methods = myClass.getDeclaredMethods();for (Method method : methods) {System.out.println(method.getName());}// 創建類的實例并調用方法Object obj = myClass.getDeclaredConstructor().newInstance();Method myMethod = myClass.getDeclaredMethod("myMethod");myMethod.invoke(obj);}
}

在這個示例中，我們使用Class.forName方法來獲取指定類的Class對象，然后通過該對象可以獲取類的字段和方法信息。我們還演示了如何通過反射來創建類的實例，并調用其方法。

需要注意的是，反射是一種功能強大但也復雜的機制，應該謹慎使用。過度依賴反射會導致代碼可讀性和性能上的問題。因此，在使用反射時需要權衡利弊，并盡量避免濫用。

7. Java 中創建實例對象的初始化順序：

在Java中，創建實例對象的初始化順序通常按照以下步驟進行：

  1. 父類的靜態變量和靜態代碼塊初始化
  2. 子類的靜態變量和靜態代碼塊初始化
  3. 父類的實例變量和代碼塊按照在類中的聲明順序初始化
  4. 父類的構造函數
  5. 子類的實例變量和代碼塊按照在類中的聲明順序初始化
  6. 子類的構造函數

這個順序確保了在創建對象時，各個部分都能夠按照正確的順序得到初始化。這個過程對于理解Java對象創建和初始化非常重要，特別是在涉及到繼承關系和多態性的情況下。

8. 獲取反射的幾種方式：

在Java中，獲取反射的幾種方式包括使用Class.forName()、對象.getClass()和直接通過類名.class來獲取Class對象。這些方式都可以用于獲取反射對象并進行動態操作。

  1. Class.forName()：
    使用Class.forName()方法可以根據類的全限定名（包括包名）來獲取對應的Class對象。

    Class clazz = Class.forName("com.example.YourClass");

  2. 對象.getClass()：
    在已經存在對象的情況下，可以通過調用對象的getClass()方法來獲取對應的Class對象。

    YourClass obj = new YourClass();
Class clazz = obj.getClass();

  3. 直接通過類名.class：
    可以直接通過類名后加上.class來獲取對應的Class對象。

    Class clazz = YourClass.class;

這些方式都可以用于獲取Class對象，然后通過Class對象進行反射操作，例如創建對象、調用方法、訪問字段等。根據具體的情況選擇合適的方式來獲取反射對象，以便實現靈活的編程和動態的操作。

9. 類加載雙親委派模型：

當然可以，以下是完整的內容，包括了9.1和9.2的部分：

9什么是雙親委派模型

在雙親委派模型中，類加載器收到類加載請求時，會按照以下步驟操作：

  1. 檢查該類是否已被加載：首先檢查這個類是否已經被當前類加載器加載過，如果已經加載過，則直接返回已加載的類。

  2. 委派給父類加載器：如果該類尚未被加載，則當前類加載器會將請求委派給其父類加載器去處理。這一過程會一直上溯到啟動類加載器（Bootstrap Class Loader）。

  3. 嘗試加載：只有當父類加載器無法完成這個類的加載請求時（例如，該類不在父類加載器的搜索路徑中），當前類加載器才會嘗試自己加載這個類。

為什么叫雙親委派模型

這個模型被稱為“雙親委派”是因為每個類加載器都有一個“父”類加載器，它首先將加載請求委托給這個“父”加載器。這里的“雙親”并不是指生物學上的雙親，而是指在類加載器層次結構中的“父輩”。

雙親委派模型的好處

雙親委派模型有以下幾個好處：

  • 避免類的重復加載：通過委派給父類加載器，可以避免同一個類被不同的類加載器多次加載，確保每個類在JVM中只存在一個副本。
  • 保證Java核心API不被篡改：由于Bootstrap Class Loader是位于委派鏈的最頂端，負責加載Java的核心類庫，因此可以確保這些核心類庫不會被自定義的類加載器加載，從而保護了Java核心API的安全性和穩定性。

如何打破雙親委派模型

在某些特殊情況下，可能需要打破雙親委派模型。可以通過以下方式實現：

  • 自定義類加載器：通過定義自己的類加載器并重寫其loadClass方法，可以改變委派邏輯，實現自定義的類加載行為。
  • 場景舉例：例如，在Java EE容器或者某些Web服務器（如Tomcat）中，由于需要實現容器的隔離性或者熱替換等特性，會實現自己的類加載器，并不完全遵循雙親委派模型。

綜上所述，雙親委派模型是Java類加載機制中的一個重要概念，它通過委派的方式提高了類加載的效率和安全性，但在特定場景下，也可以根據需要進行適當的打破和調整。

public class ClassLoadingExample {public static void main(String[] args) {ClassLoadingExample example = new ClassLoadingExample();ClassLoader appClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();System.out.println("Application ClassLoader: " + appClassLoader);System.out.println("Extension ClassLoader: " + appClassLoader.getParent());System.out.println("Bootstrap ClassLoader: " + appClassLoader.getParent().getParent());}
}

10. 在重寫 equals 方法時通常需要重寫 hashCode 方法，以確保相等的對象具有相同的 hashCode 值，避免在集合類中可能出現的問題。

在Java中，如果一個類重寫了equals方法以改變兩個對象相等的定義，通常也需要重寫hashCode方法。以下是需要同時重寫這兩個方法的原因：

10.1 equals和hashCode方法的關系

在Java中，equals和hashCode方法之間有一個重要的契約，這個契約在java.lang.Object類的文檔中有詳細的描述：

  • 如果兩個對象根據equals(Object)方法返回的結果是相等的，那么調用這兩個對象各自的hashCode()方法必須返回相同的整數結果。
  • 如果兩個對象根據equals(Object)方法返回的結果是不相等的，那么調用這兩個對象各自的hashCode()方法通常（不是必須）應該返回不同的整數結果。

10.2 為什么需要重寫hashCode

  • 一致性：當對象的狀態沒有改變時，多次調用同一個對象的hashCode()方法應該返回相同的值。
  • 相等對象必須有相同的hashCode：如果兩個對象相等（即equals方法返回true），它們必須有相同的hashCode值，這是為了保證在使用哈希表（如HashSet、HashMap等）時，這兩個對象能夠被存儲在同一個桶（bucket）中。
  • 不相等對象應該有不同的hashCode：雖然不是必須的，但如果兩個對象不相等，它們有不同的hashCode值可以提高哈希表的性能，因為這樣可以減少哈希沖突的可能性。

10.3 不遵守契約的問題

如果不遵守這個契約，在集合類（如HashSet、HashMap等）中可能會出現以下問題：

  • 如果兩個相等的對象具有不同的hashCode值，那么在哈希表中它們可能會被存儲在不同的桶中，這將導致equals方法不會被調用，從而無法正確處理這兩個對象（例如，無法刪除其中一個對象）。
  • 如果多個不相等的對象具有相同的hashCode值，那么它們都會被映射到同一個桶中，這將增加哈希表的沖突率，導致性能下降。

10.4 如何正確重寫hashCode

為了遵守上述契約，重寫hashCode方法時，以下是一些通用的指導原則：

  • 確保相同的對象總是返回相同的hashCode值。
  • 確保如果兩個對象根據equals方法相等，它們也必須有相同的hashCode值。
  • 盡量使不相等的對象的hashCode值不同，以減少哈希沖突。
  • 通常，hashCode方法會基于對象中用于確定相等性的所有字段來計算哈希值，并且計算方式應該盡可能簡單和高效。很多IDE都提供了自動生成hashCode和equals方法的功能，這通常是一個安全且高效的方式。
public class Person {private String name;private int age;@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (this == obj) return true;if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;Person person = (Person) obj;return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}
}

11. 面向對象的特征：

- 封裝：將對象的屬性和行為封裝在一起，隱藏內部細節，提供對外的接口。
- 繼承：允許子類繼承父類的屬性和方法，實現代碼復用。
- 多態：同一方法在不同對象上表現出不同的行為。

當然可以，下面是帶有英文縮寫的設計原則：

1. 抽象

  • 過程抽象：將復雜的操作或行為抽象為一個簡單的函數或方法調用。
  • 數據抽象：定義數據類型和可以對這些類型執行的操作，而無需關心數據的具體表示。

2. 封裝

  • 封裝（Encapsulation）：隱藏對象的內部細節，僅對外暴露需要公開的接口。這有助于保護對象的狀態不被外部干擾和不恰當的使用。

3. 繼承

  • 繼承（Inheritance）：允許某個類（子類）繼承另一個類（父類）的屬性和方法，實現代碼重用并添加新功能。

4. 多態

  • 多態（Polymorphism）：允許不同類的對象對同一消息做出響應，實現同一操作通過不同對象執行不同行為。

擴展的特征和設計原則

  • 單一職責原則（SRP - Single Responsibility Principle）：一個類應該只有一個改變的理由。
  • 開放封閉原則（OCP - Open/Closed Principle）：軟件實體應該對擴展開放，對修改封閉。
  • 里氏替換原則（LSP - Liskov Substitution Principle）：子類必須能夠替換其父類在程序中的任何位置。
  • 合成/聚合原則（C/A - Composition/Aggregation Principle）：優先使用對象組合，而不是類繼承。
  • 迪米特法則（LoD - Law of Demeter）：一個對象應當對其他對象有盡可能少的了解。

12. StringBuffer 和 StringBuilder 的區別：

  • StringBuffer 是線程安全的，使用 synchronized 關鍵字來保證線程安全，效率較低。
  • StringBuilder 是非線程安全的，效率較高。
public class StringBuilderExample {public static void main(String[] args) {StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");sb.append(" World");System.out.println(sb.toString());}
}

13. 淺拷貝和深拷貝：

- 淺拷貝：復制對象時只復制對象本身和其內部基本類型屬性的值，而不復制引用類型屬性指向的對象。
- 深拷貝：復制對象時會遞歸地復制所有引用類型屬性指向的對象，使得新對象和原對象完全獨立。

public class DeepCopyExample {public static void main(String[] args) {List<String> list1 = new ArrayList<>();list1.add("item1");list1.add("item2");// Shallow copyList<String> list2 = new ArrayList<>(list1);list2.add("item3");// Deep copyList<String> list3 = new ArrayList<>(list1.size());for (String item : list1) {list3.add(new String(item));}list3.add("item4");System.out.println("List1: " + list1);System.out.println("List2 (Shallow Copy): " + list2);System.out.println("List3 (Deep Copy): " + list3);}
}

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