【Java系列】Java 基础

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基础

1.JDK和JRE的区别

JDK：全称Java Development Kit，翻译为Java开发工具包，提供Java的开发和运行环境，是整个Java的核心。目前各大主流公司都有自己的jdk，比如oracle jdk（注意，生产环境使用时需要注意法律风险）、openjdk（目前生产环境主流的jdk）、dragonwell（阿里家的jdk，在金融电商物流方面做了优化）、zulujdk（巨硬家的jdk）等等

JRE：全称Java Runtime Environment，Java运行时环境，为Java提供运行所需的环境
总的来说，JDK包含JRE，JAVA源码的编译器javac，监控工具jconsole，分析工具jvisualvm

总结，如果你需要运行Java程序（类似我的世界那种），只需要安装JRE；如果你需要程序开发，那么需要安装JDK就行了，不需要再重复安装JRE。

2.Java为什么不直接实现lterator接口，而是实现lterable?

Iterator是迭代器类，而Iterable是接口。好多类都实现了Iterable接口，这样对象就可以调用iterator()方法。

看一下JDK中的集合类，比如List一族或者Set一族，都是实现了Iterable接口，但并不直接实现Iterator接口。仔细想一下这么做是有道理的。
因为Iterator接口的核心方法next()或者hasNext() 是依赖于迭代器的当前迭代位置的。如果Collection直接实现Iterator接口，势必导致集合对象中包含当前迭代位置的数据(指针)。
当集合在不同方法间被传递时，由于当前迭代位置不可预置，那么next()方法的结果会变成不可预知。
除非再为Iterator接口添加一个reset()方法，用来重置当前迭代位置。
但即时这样，Collection也只能同时存在一个当前迭代位置。而Iterable则不然，每次调用都会返回一个从头开始计数的迭代器。多个迭代器是互不干扰的。

3.简述什么是值传递和引用传递?

值传递：方法调用时，实际参数把它的值传递给对应的形式参数，方法执行中形式参数值的改变不影响实际参 数的值。
引用传递：也称为传地址。方法调用时，实际参数的引用(地址，而不是参数的值)被传递给方法中相对应的形式参数，在方法执行中，对形式参数的操作实际上就是对实际参数的操作，方法执行中形式参数值的改变将会影响实际参数的值。
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4.概括的解释下Java线程的几种可用状态?

线程在执行过程中，可以处于下面几种状态：

1 就绪(Runnable):线程准备运行，不一定立马就能开始执行。
2 运行中(Running)：进程正在执行线程的代码。
3 等待中(Waiting):线程处于阻塞的状态，等待外部的处理结束。
4 睡眠中(Sleeping)：线程被强制睡眠。
5 I/O阻塞(Blocked on I/O)：等待I/O操作完成。
6 同步阻塞(Blocked on Synchronization)：等待获取锁。
7 死亡(Dead)：线程完成了执行。"

中级

1.简述Java同步方法和同步代码块的区别 ?

区别：

同步方法默认用this或者当前类class对象作为锁；
同步代码块可以选择以什么来加锁，比同步方法要更细颗粒度，我们可以选择只同步会发生同步问题的部分代码而不是整个方法；
同步方法使用关键字 synchronized修饰方法，而同步代码块主要是修饰需要进行同步的代码，用 synchronized（object）{代码内容}进行修饰；

【为何使用同步？】

java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（增删改查），将会导致数据的不准确，相互之间产生冲突。类似于在atm取钱，银行数据确没有变，这是不行的，要存在于一个事务中。因此加入了同步锁，以避免在该线程没有结束前，调用其他线程。从而保证了变量的唯一性，准确性。
1.同步方法：
即有synchronized (同步，美 ['sɪŋkrənaɪzd] ) 修饰符修饰的方法。
由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时，内置锁会保护整个方法。在调用给方法前，要获取内置锁，否则处于阻塞状态。
例：public synchronized getMoney(){}
注：synchronized修饰静态方法，如果调用该静态方法，将锁住整个类。

2.同步代码块
即有synchronized修饰符修饰的语句块，被该关键词修饰的语句块，将加上内置锁。实现同步。
例：synchronized(Object o ){}

同步是高开销的操作，因此尽量减少同步的内容。通常没有必要同步整个方法，同步部分代码块即可。
同步方法默认用this或者当前类class对象作为锁。
同步代码块可以选择以什么来加锁，比同步方法要更颗粒化，我们可以选择只同步会发生问题的部分代码而不是整个方法

2.HashMap和Hashtable有什么区别?

📌 试题回答参考思路：

HashMap和Hashtable区别：

1：HashMap和Hashtable都实现了Map接口，因此很多特性非常相似。但是，他们有以下不同点：
2：HashMap允许键和值是null，而Hashtable不允许键或者值是null。
3：Hashtable是同步的，而HashMap不是。因此，HashMap更适合于单线程环境，而Hashtable适合于多线程环境。
4：HashMap提供了可供应用迭代的键的集合，因此，HashMap是快速失败的。另一方面，Hashtable提供了对键的列举(Enumeration)。
5：一般认为Hashtable是一个遗留的类。

3.简述Java堆的结构? 什么是堆中的永久代(Perm Gen space)?

📌 试题回答参考思路：

1：堆结构
JVM的堆是运行时数据区，所有类的实例和数组都是在堆上分配内存。它在JVM启动的时候被创建。对象所占的堆内存是由自动内存管理系统也就是垃圾收集器回收。
堆内存是由存活和死亡的对象组成的。
存活的对象是应用可以访问的，不会被垃圾回收。
死亡的对象是应用不可访问尚且还没有被垃圾收集器回收掉的对象。一直到垃圾收集器把这些对象回收掉之前，他们会一直占据堆内存空间。

2：永久代(Perm Gen space)
永久代主要存在类定义，字节码，和常量等很少会变更的信息。并且永久代不会发生垃圾回收，如果永久代满了或者超过了临界值，会触发完全垃圾回收（Full Gc）

永久代中一般包含：
类的方法(字节码…)
类名(Sring对象)
.class文件读到的常量信息
class对象相关的对象列表和类型列表 (e.g., 方法对象的array)
JVM创建的内部对象
JIT编译器优化用的信息
而在java8中，已经移除了永久代，新加了一个叫做元数据区的native内存区。

3：元空间
元空间和永久代类似，都是对JVM中规范中方法的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存的限制。类的元数据放入native memory，字符串池和类的静态变量放入java堆中。这样可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize控制，而由系统的实际可用空间来控制。

4：采用元空间而不用永久代的原因：
为了解决永久代的OOM问题，元数据和class对象存放在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出。
类及方法的信息等比较难确定其大小，因此对于永久代大小指定比较困难，大小容易出现永久代溢出，太大容易导致老年代溢出（堆内存不变，此消彼长）。
永久代会为GC带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低。

4.简述 Dubbo 和 Spring Cloud 有什么区别 ?

📌 试题回答参考思路：

SpringCloud与Dubbo的区别：

1：两者都是现在主流的微服务框架，但却存在不少差异：
2：初始定位不同：SpringCloud定位为微服务架构下的一站式解决方案；Dubbo 是 SOA 时代的产物，它的关注点主要在于服务的调用和治理
3：生态环境不同：SpringCloud依托于Spring平台，具备更加完善的生态体系；而Dubbo一开始只是做RPC远程调用，生态相对匮乏，现在逐渐丰富起来。
4：调用方式：SpringCloud是采用Http协议做远程调用，接口一般是Rest风格，比较灵活；Dubbo是采用Dubbo协议，接口一般是Java的Service接口，格式固定。但调用时采用Netty的NIO方式，性能较好。
组件差异比较多，例如SpringCloud注册中心一般用Eureka，而Dubbo用的是Zookeeper
5：SpringCloud生态丰富，功能完善，更像是品牌机，Dubbo则相对灵活，可定制性强，更像是组装机。相关资料：
6：SpringCloud：Spring公司开源的微服务框架，SpirngCloud 定位为微服务架构下的一站式解决方案。
7：Dubbo：阿里巴巴开源的RPC框架，Dubbo 是 SOA 时代的产物，它的关注点主要在于服务的调用，流量分发、流量监控和熔断

高级

1.为什么集合类没有实现Cloneable和Serializable接口?

📌 试题回答参考思路：

1.Cloneable接口作用是将一个对象的属性值复制给另一个对象，而不是对象的一个引用。
2.Serializable接口作用（这个罗嗦一下）

序列化的用途

1.有时候，如果想让一个对象持久的存储下来（存到磁盘），或者是进行远程的对象调用，那就要使用序列化实现这些作用。我们必须对所有支持持久化存储的类实现Serializable接口，读取的时候也要进行反序列化。
2.对于jvm来说，进行持久化的类必须有个标记，就是实现Serializable接口，关联serialVersionUID，这个变量就是在反序列话中确定用那个类加载这个对象。
3.值得主意的是，持久化的数据都是存在在java堆中，static类型的数据存在在方法区中，不能被持久化。如果不想让某个成员变量持久化，变量前面用transient关键字
4.当然序列化的那个serialVersionUID这个还可以进行自定义

为什么集合类中不实现上面两个接口呢？

其实不难看出，Cloneable是复制对象的，序列化也是针对对象的操作，集合类只是管理对象的一个工具，就好比说list能够线性的管理对象，set集合能够对对象去重等，这些集合类都是针对与为管理对象而产生的。
其实，着两个接口都是针对真是的对象，而不是集合类这样的管理对象的对象。这个从语义上就是集合类的Cloneable接口和Serializable接口
应该又集合中具体的类型实现，而不是又集合类来实现序列化。
假设集合类实现了这两个接口，如果我要生成一个不需要序列化，不需要clone的集合，那么集合类就强行实现，这样有违集合的设计原则。

2.Java中的HashMap的工作原理是什么?

📌 试题回答参考思路：

在 Java 中，HashMap 属于常用的基于哈希表实现的键值对存储结构，它采用了数组+链表/红黑树的方式进行实现。下面将从以下几个方面介绍 HashMap 的实现原理：哈希函数、数组+链表的实现、扩容机制。

一、哈希函数
HashMap 的核心思想是哈希映射，即将任意长度的输入（即键）通过哈希函数变换成固定长度的输出（即该键在数组中的索引位置），并将该键和值存储到找到的索引位置处。具体来说，哈希函数需要满足以下两个条件：
散列均匀。这意味着不同的键应该有不同的哈希值，并且此哈希值在数组中分布均匀，也就是不要让大量哈希值都集中到一个区域。
计算速度快。为了避免计算哈希值过于缓慢，需要使用高效的哈希函数。
在 Java 中，Java 8 以前使用的是传统的拉链法解决哈希冲突（即多个键映射到同一个数组下标的情况），而 Java 8 之后为了进一步提升性能，采用了链表和红黑树相结合的方式来处理哈希冲突。

二、数组+链表的实现
HashMap 的内部结构是一个数组，数组中每个元素称为桶。桶里放的元素类型是 Entry 类型的对象，该类包含了键和值。当 HashMap 中加入一个键值对时，它会首先根据键获取其哈希码（即通过根据 hash() 方法计算得到），然后通过这个哈希码在数组中找到相应桶，并把键值对存储在桶中。
如果多个键映射到同一索引位置上，就需要通过链表将它们串联起来，而 JDK 1.8 之前版本中采用的则是最基础的链式结构。但随着链表长度的增加，查询效率会逐渐变低，甚至还可能造成链表成环并导致死循环等情况，因此，Java 8 引入了一种新的机制：当链表长度超过阈值（默认为 8）时，会将链表转化为红黑树，以提高查询效率。在使用红黑树优化后，HashMap 的查询性能会更进一步的提升。

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版本记录

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• 2023-10-24 第一版