Java核心知识经典面试题来啦（基础语法篇）

基础语法篇

一、Java的特点有哪些

Java语言是一种分布式的面向对象语言，具有面向对象、平台无关性、简单性、解释执行、多线程、安全性等很多特点。

1.面向对象

Java是一种面向对象的语言，它对对象中的类、对象、继承、封装、多态、接口以及包等均有很好的支持。为了简单起见，Java只支持类之间的单继承，但是可以使用接口来实现多继承。

2.平台无关性(在编译阶段体现)

平台无关性的具体表现在于，Java是Write Once, Run any Where的语言。Java语言使用Java虚拟机机制屏蔽了具体平台的相关信息，使得Java语言编译的程序只需生成虚拟机上的目标代码(即将Java语言编译为.class[字节码文件])，就可以在不同平台上不加修改地运行(JVM实现将字节码文件编译为机器码)

3.简单性

Java舍弃了很多C++中难以理解的特性，如操作符的重载和多继承等，而且Java语言不使用指针，加入了垃圾回收机制，解决了程序员需要管理内存的问题，使编程变得更加简单

4.解释执行

Java程序在Java平台运行时会被转化为.class文件字节码[.class就是可以到处运行的文件]，然后可以在有Java环境(JVM)的操作系统上运行。在运行文件时，Java的解释器会对这些字节码进行解释执行，进行过程中需要加入的类在连接阶段被载入到运行环境中

5.多线程

Java支持多个线程同时执行，并提供多线程之间的同步机制。每一个线程都有自己的run()方法，要执行的方法就写在run()方法体内。

6.分布式

Java语言支持Internet应用的开发，而且Java有一个丰富的例程库，用于处理像**TCP/IP和FTP之类的TCP/IP协议，包括URL、URLConnetion、Socket**等。Java的RIM机制也是开发分布式应用重要手段。

7.健壮性

Java的强类型机制、异常处理、垃圾回收机制等都是Java健壮性的重要保证，并且Java采用的指针模型可以消除重写内存和损坏数据的可能性，异常机制也是健壮性的一大体现。

8.安全性

Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防止恶意代码的攻击。除了Java语言具有许多安全特性外，Java还对网络下载的类增加一个安全防范机制，分配不同的名字空间以防止替代本地的同名类，并包含安全管理机制。

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二、JDK、JRE和JVM的区别

1.JDK

JDK(Java SE Development Kit)： Java标准的开发包，提供了编辑、运行Java程序所需要的各种工具和资源，包括了Java编译器、Java运行时环境，以及常用的Java类库

2.JRE

JRE(Java Runtime Environment)：Java运行时环境，用于解释执行Java的字节码文件(即将.class文件翻译为机器码)。如果只是简单的运行Java程序，只安装JRE即可。

3.JVM

JVM(Java Virtual Mechinal)， Java虚拟机，是JRE的一部分。它是Java实现跨平台的核心，负责解释执行字节码文件，是可运行Java字节码文件的虚拟计算机。所有平台上的JVM向编译器提供相同的接口，而编译器只需要面向虚拟机，生成虚拟机可识别的字节码。

关系

JDK包括JRE，JRE包括JVM。Java编译器编译Java程序时，生成的是于平台无关的字节码文件，JVM是运行字节码文件的虚拟机。

为什么要采用字节码

在Java中，JVM可以理解的代码就叫做字节码[.class文件](Java源代码经过编译器编译后的文件)，它只面向虚拟机。

Java语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点，因此Java运行时比较高效，而且字节码并不针对某一种特定机器，只要该机器上安装了JVM即可运行。

什么是跨平台性

所谓跨平台性：是指Java语言编写的程序，一次编译后，可以在多个系统平台上运行。

实现原理：Java程序通过JVM在系统平台上运行，只要该系统安装了JVM即可运行Java程序。

到处运行的关键和前提就是JVM。因为第二次编译中JVM起着关键作用，在可以运行Java虚拟机的地方都内含着一个JVM操作系统，从而使Java提供了各种不同平台上的虚拟机制，因此实现了到处运行的效果**(Java不是编译机制，而是解释机制**)

Java程序从编译到运行

从源代码到运行： 编码 => 编译 => 运行 (编译过程体现了Java跨平台的特点)

首先将Java源代码转化成.class文件字节码(JDK中的javac编译)，.class文件就是可以到处运行的文件。然后Java字节码会被转化为机器码，这是由JVM来执行的，即Java的第二次编译。

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三、面向对象特性

• 封装

  利用抽象数据类型将数据和基于数据的操作封装在一起，使其构成一个不可分割的独立实体。数据被保护在抽象数据类型的内部，尽可能的隐藏内部的细节，只保留一些对外接口使之于外部发生联系。用户无需知道对象内部的细节，可以通过对象对外提供的接口来访问该对象。

  优点

  • 耦合性低：可以独立的开发、测试、优化、使用、理解和修改
  • 减轻维护负担：可以更容易被程序员理解，并且在调试的时候可以不影响其他模块
  • 有效调节性能：可以通过刨析确定哪些模块影响了系统性能
  • 提高软件可重用性
  • 降低了构建大型系统的风险：即使整个系统不可用，但是这些独立模块有可能可用

• 继承

  继承实现了IS-A关系，例如Dog和Animal就是一种IS-A关系，因此Cat可以继承自Animal，从而获得Animal非private的属性和方法。

  继承应该遵循里氏替换原则，子类对象必须能够替换掉所有父类对象。

  Dog可以当作Animal来用，也就是说可以使用Animal来引用Dog对象。父类引用指向子类对象称为向上转型

  Eg: Animal dog = new Dog()

• 多态

  • 编译时多态：主要指方法的重载

  • 运行时多态：指程序中定义的对象引用所指向的具体类型在运行期间才确定

    运行时多态有三个条件：

    继承 覆盖(重写) 向上转型

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四、a = a + b 与 a += b 的区别

两个整型(byte、short、int)，在进行运算时会自动提升为int类型

+=操作符会隐式进行自动类型转换，即将操作的结果类型自动转换为持有结果的类型，而a = a + b不会自动进行类型转换

byte a = 127;
byte b = 127;
b = a + b;  //cannot convert from int to byte 因为此时b的类型仍为byte
b += a;    //ok  此时为b的类型为int
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再来看一个例子~，该代码是否有错

short s = 1;
s = s + 1;
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有错误，short类型在进行运算时会自动提升为int类型，也就是说s + 1的结果为int类型，但是s仍为short类型

s += 1;    //+=操作符会对右边的表达式结果强转匹配左边的数据类型 左边为short
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五、Java中的自动装箱与拆箱

理解自动装箱拆箱

自动装箱、拆箱实际上是一种语法糖。可以简单理解为Java平台为我们自动做了一些转换，保证不同的写法在运行时等价，它们发生在编译阶段，也就是生成的字节码是一致的。

装箱就是自动将基本数据类型转换为包装器类型；拆箱就是自动将包装器类型转换为基本数据类型

原则上，建议避免无意中的装箱、拆箱行为，尤其是在性能敏感的场合，创建10万个对象和10万个整数的开销可不是一个数量级的，不管是内存使用还是处理速度，光是对象头的空间占用就已经是数量级的差距了。

Integer i = 101;  //自动装箱 调用对应包装类的valueOf方法  此处为Integer.valueOf();

int x = i;		  //自动拆箱 调用对应包装类的intValue方法    此处为x.intValue()
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了解了自动装箱与拆箱，来看看下面这段代码吧~

Integer i1 = 100;
Integer i2 = 100;
Integer i3 = 200;
Integer i4 = 200;

//试问i1 == i2 与 i3 == i4的结果    true  |  false
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为什么结果会不一样呢？

在提供valueOf方法创建Integer对象时，如果数值在[-128, 127]之间，便返回IntegerCache.cache中已存在的对象引用，否则则创建一个新的Integer对象

即i1与i2返回的是同一个对象，而i3与i4则分别指向不同的对象

再战一城

Double i1 = 100.0;
Double i2 = 100.0;
Double i3 = 200.0;
Double i4 = 200.0;

//同样的问题  i1 == i2 与 i3 == i4的结果   均为false
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因为在某个范围内浮点数个数是没有限制的，即100.0后面还有若干位小数，故任意两个Double类型的对象均不等

为什么要有包装类型？

为了让基本类型也具有对象的特征，就出现了包装类型。比如我们在使用集合类型Collection时就一定要使用包装类型而非基本类型。因为容器都是装Object的，这时就需要这些基本类型的包装类了。

• 基本数据类型与Java泛型不能配合使用
• 无法高效的表达数据，也不便于表达复杂的数据结构，如vector和tuple

缓存机制在自动装箱时是否起作用？

Integer.valueOf() => IntegerCache.cache

Boolean 缓存了true/false对应实例，确切的说，只会返回两个常量实例Boolean.TRUE/FALSE

Short：与Integer相同，[-128, 127]

Bye：数值有限，全部被缓存

Character：缓存范围’\u0000’到’\u007F’

基本类型与包装类型的区别

1. 声明方式：基本类型不使用new关键字，而包装类型需要用new关键字来在堆中分配存储空间
2. 存储方式及位置不同：基本类型是将变量值存储在栈中，而包装类型是将对象放在堆中，然后通过引用来使用
3. 初始值不同：基本类型的初始值，如int为0， boolean为false，而包装类型为null
4. 使用方式不同：基本类型直接赋值使用就好，而包装类型在集合如Collection、Map时会使用到

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六、String、StringBuffer、StringBulider有什么区别

String

String是Java语言非常基础和重要的类，提供了构造和管理字符串的各种基本逻辑。它是典型的Immutable类，被声明为final class，所有属性也都是final的(即不可变)。由于它的不可变性，类似拼接、裁剪字符串等操作，都会产生新的String对象。由于字符串操作的普遍性，所以相关操作的效率往往对应用性能也有一定影响。

String是不可变的有什么好处

1.缓存hash值，因为String的hash值会经常用到，比如String做HashMap的key,那么String不可变保证hash值不可变，只需要计算一次，提高计算效率

2.String Pool 字符串常量池，一旦字符串String 被创建，下次创建相同的字符串就可以从常量池直接取，也只有当String是不可变才能这样做

3.安全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。

4.线程安全 String是不可变的，保证了线程的安全。

StringBuffer

StringBuffer是为解决String拼接产生太多对象问题而提供的一个类，我们可以用append或者add方法，把字符串添加到已有序列的末尾或指定位置。StringBuffer本质是一个线程安全的可修改字符序列，它保证了线程安全，也随之带来了额外的性能开销，StringBuffer线程安全的实现是通过把各种修改数据的方法都加上synchonized

StringBuilder

StringBuilder是Java1.5中新增的，在能力上它和StringBuffer没有本质区别，但是他去掉了线程安全的部分，有效减小了开销，除非有线程安全的需要，它便是字符串拼接的首选

String是Immutable类的典型实现，原生的保证了基础线程安全，因为你无法对它内部数据进行任何修改，并且由于不可变，Immutable对象在拷贝时不需要额外复制数据。

为了实现修改字符序列的目的，StringBuffer和StringBuilder底层都是利用可修改的(char JDK9以后是byte)数组，二者都继承了AbstractStringBuilder，里面包含了基本操作，区别仅在于最终的方法是否加了synchronized

七、final、finally、finalize有什么不同

final可以用来修饰类、方法、变量，分别有不同的意义，final修饰的类代表不可以继承扩展，final的变量是不可以改变的，final的方法也是不可以重写的。

finally则是Java保证重点代码一定要被执行的一种机制。我们可以使用tyr-finally或者try-catch-finally来进行类似JDBC关闭连接，保证unlock锁等动作

finalize是基础类java.lang.Object的一个方法，他的设计目的是保证对象在被垃圾收集前完成特定资源的回收(现在已经不推荐使用)

finalize本是上成为了快速回收的阻碍者

• finalize被设计成在对象垃圾收集前被调用，这就意味着finalize方法的对象是个”特殊公民“，JVM要对它进行额外处理。
• 我们回收资源就是因为资源都是有限的，垃圾收集时间不可预测，可能会极大加剧资源占用。
• finalize还会掩盖资源回收时的出错信息，也就意味着一旦出现异常或者出错，我们得不到任何有效信息

八、接口和抽象类有什么区别

• 继承/实现：一个类只能继承一个抽象类，但能实现多个接口
• 构造方法：抽象类可以有，接口没有
• 普通成员变量：抽象类中可以有普通成员变量，接口中没有
• 静态~：接口和抽象类中都可以有静态成员变量，抽象类中访问修饰符任意，接口只能public static final(默认)
• 普通方法：抽象类中可以不含抽象方法，可以有普通方法；接口在JDK8之前都是抽象方法，在JDK8可以有default方法，在JDK9中允许有private普通方法
• 静态方法：抽象类可以有，接口在JDK8之前不能有，在JDK8中可以有静态方法且只能被接口类直接调用
• 方法：抽象类中的方法可以是public、protected；接口方法在JDK8之前只有public abstract，在JDK8可以有default方法，在JDK9中允许有private方法

接口是对行为的抽象，它是抽象方法的集合，利用接口可以达到API定义与实现分离的目的。

抽象类不能实例化，主要用于代码重用，大多抽取相关Java类的公用方法或者共同成员变量，然后通过继承的方式达到代码复用的目的

九、强引用、软引用、弱引用、幻象引用(虚引用)有什么区别

不同的引用类型，主要体现的是对象不同的可达性状态和对垃圾收集的影响

• 强引用：最常见的普通对象引用，只要还有强引用指向一个对象，就能表明对象还活着，垃圾收集器就不会碰这种对象。对于一个普通的对象，如果没有其他的引用关系，只要超过了引用的作用域或者显式地将(强)引用赋值为null，就可以被当垃圾收集了。
• 软引用：相对强引用稍微弱一些，可以让对象豁免一些垃圾收集，只有当JVM认为内存不足时才会收回软引用指向的对象，JVM会确保在OOM之前，清理软引用指向的对象。软引用通常指向内存敏感的缓存，如果还有空闲就可以暂时保留，内存不足时清理掉。
• 弱引用：不能使对象豁免垃圾收集，仅提供一种访问在弱引用下对象的途径。这就可以用来构建一种没有特点约束的关系，如维护一种非强制性的映射关系，如果视图获取时，对象还在就使用它，否则实现实例化。
• 虚引用：不能通过它访问对象。它仅提供了一种确保对象被finalize后，做某些事情的机制，比如可以利用幻象引用监控对象的创建和销毁。

十、动态代理是基于什么原理？

反射机制是Java语言提供的一种基础功能，赋予程序在运行时自省(introspect)的能力。通过反射我们可以直接操作类或者对象，比如获取某个对象的类定义，获取类声明的属性和方法，调用方法或者构造对象，甚至可以运行时调用。

动态代理时一种方便运行时动态构建代理、动态处理代理方法调用的机制，很多场景都是利用类似机制做的，比如面向切面编程(AOP)

实现动态代理的方式有很多，如JDK自身提供的动态代理，就是主要利用的上面提到的反射机制。还有更高性能的字节码操作机制(cglib)