Java面试题

1、重载（Overload）和重写（Override）的区别。重载的方法能否根据返回类型进行区分?

答：方法的重载和重写都是实现多态的方式，区别在于前者实现的是编译时的多态性，而后者实现的是运行时的多态性。重载发生在一个类中，同名的方法如果有不同的参数列表（参数类型不同、参数个数不同或者二者都不同）则视为重载；重写发生在子类与父类之间，重写要求子类被重写方法与父类被重写方法有相同的返回类型，比父类被重写方法更好访问，不能比父类被重写方法声明更多的异常（里氏代换原则）。重载对返回类型没有特殊的要求。

2、两个对象值相同(x.equals(y) == true)，但却可有不同的hash code，这句话对不对？

答：不对，如果两个对象x和y满足x.equals(y) == true，它们的哈希码（hash code）应当相同。Java对于eqauls方法和hashCode方法是这样规定的：(1)如果两个对象相同（equals方法返回true），那么它们的hashCode值一定要相同；(2)如果两个对象的hashCode相同，它们并不一定相同。当然，你未必要按照要求去做，但是如果你违背了上述原则就会发现在使用容器时，相同的对象可以出现在Set集合中，同时增加新元素的效率会大大下降（对于使用哈希存储的系统，如果哈希码频繁的冲突将会造成存取性能急剧下降）。

补充：关于equals和hashCode方法，很多Java程序都知道，但很多人也就是仅仅知道而已，在Joshua Bloch的大作《Effective Java》（很多软件公司，《Effective Java》、《Java编程思想》以及《重构：改善既有代码质量》是Java程序员必看书籍，如果你还没看过，那就赶紧去亚马逊买一本吧）中是这样介绍equals方法的：首先equals方法必须满足自反性（x.equals(x)必须返回true）、对称性（x.equals(y)返回true时，y.equals(x)也必须返回true）、传递性（x.equals(y)和y.equals(z)都返回true时，x.equals(z)也必须返回true）和一致性（当x和y引用的对象信息没有被修改时，多次调用x.equals(y)应该得到同样的返回值），而且对于任何非null值的引用x，x.equals(null)必须返回false。实现高质量的equals方法的诀窍包括：1. 使用==操作符检查“参数是否为这个对象的引用”；2. 使用instanceof操作符检查“参数是否为正确的类型”；3. 对于类中的关键属性，检查参数传入对象的属性是否与之相匹配；4. 编写完equals方法后，问自己它是否满足对称性、传递性、一致性；5. 重写equals时总是要重写hashCode；6. 不要将equals方法参数中的Object对象替换为其他的类型，在重写时不要忘掉@Override注解。

3、String 和StringBuilder、StringBuffer 的区别?

答：Java 平台提供了两种类型的字符串：String和StringBuffer / StringBuilder，它们可以储存和操作字符串。其中String是只读字符串，也就意味着String引用的字符串内容是不能被改变的。而StringBuffer和StringBuilder类表示的字符串对象可以直接进行修改。StringBuilder是JDK 1.5中引入的，它和StringBuffer的方法完全相同，区别在于它是在单线程环境下使用的，因为它的所有方面都没有被synchronized修饰，因此它的效率也比StringBuffer略高。

4. 说说常见的集合有哪些吧？

Map 接口和 Collection 接口是所有集合框架的父接口：

1. Collection 接口的子接口包括：Set 接口和 List 接口；

2. Map 接口的实现类主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap 以及 Properties 等；

3. Set 接口的实现类主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet 等；

4. List 接口的实现类主要有：ArrayList、LinkedList、Stack 以及 Vector 等。

4.1 HashMap 和 Hashtable 的区别有哪些？（必问）

HashMap 没有考虑同步，是线程不安全的；Hashtable 使用了 synchronized 关键字，是线程安全的；

前者允许 null 作为 Key；后者不允许 null 作为 Key。

4.2 HashMap 的底层实现你知道吗？

在 Java8 之前，其底层实现是数组 + 链表实现，Java8 使用了数组 + 链表 + 红黑树实现。此时你可以简单的在纸上画图分析：

4.3. ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别？ （必问）

ConcurrentHashMap 结合了 HashMap 和 HashTable 二者的优势。

HashMap 没有考虑同步，hashtable 考虑了同步的问题。但是 hashtable 在每次同步执行时都要锁住整个结构。

ConcurrentHashMap 锁的方式是稍微细粒度的。 ConcurrentHashMap 将 hash 表分为 16 个桶（默认值），诸如 get,put,remove 等常用操作只锁当前需要用到的桶。

面试官：ConcurrentHashMap 的具体实现知道吗？

该类包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment；前者用来封装映射表的键值对，后者用来充当锁的角色；

Segment 是一种可重入的锁 ReentrantLock，每个 Segment 守护一个 HashEntry 数组里得元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment 锁。

4.4. HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方？

通过将 Key 的 hash 值与 length-1 进行 & 运算，实现了当前 Key 的定位，2 的幂次方可以减少冲突（碰撞）的次数，提高 HashMap 查询效率；

如果 length 为 2 的次幂 则 length-1 转化为二进制必定是 11111……的形式，在于 h 的二进制与操作效率会非常的快，而且空间不浪费；

如果 length 不是 2 的次幂，比如 length 为 15，则 length-1 为 14，对应的二进制为 1110，在于 h 与操作，最后一位都为 0，而 0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101 这几个位置永远都不能存放元素了，空间浪费相当大。

更糟的是这种情况中，数组可以使用的位置比数组长度小了很多，这意味着进一步增加了碰撞的几率，减慢了查询的效率！这样就会造成空间的浪费。

4.5 Java 集合的快速失败机制 “fail-fast”

它是 java 集合的一种错误检测机制，当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时，有可能会产生 fail-fast 机制。

例如 ：假设存在两个线程（线程 1、线程 2），线程 1 通过 Iterator 在遍历集合 A 中的元素，在某个时候线程 2 修改了集合 A 的结构（是结构上面的修改，而不是简单的修改集合元素的内容），那么这个时候程序就会抛出 ConcurrentModificationException 异常，从而产生 fail-fast 机制。

原因： 迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变 modCount 的值。

每当迭代器使用 hashNext()/next() 遍历下一个元素之前，都会检测 modCount 变量是否为 expectedmodCount 值，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。

解决办法：

在遍历过程中，所有涉及到改变 modCount 值得地方全部加上 synchronized；

使用 CopyOnWriteArrayList 来替换 ArrayList。

4、List、Set、Map 是否继承自Collection 接口？

答：List、Set 是，Map 不是。Map是键值对映射容器，与List和Set有明显的区别，而Set存储的零散的元素且不允许有重复元素（数学中的集合也是如此），List是线性结构的容器，适用于按数值索引访问元素的情形。

5、说出ArrayList、Vector、LinkedList 的存储性能和特性？

答：ArrayList 和Vector都是使用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，它们都允许直接按序号索引元素，但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作，所以索引数据快而插入数据慢，Vector由于使用了synchronized 方法（线程安全），通常性能上较ArrayList 差，而LinkedList 使用双向链表实现存储（将内存中零散的内存单元通过附加的引用关联起来，形成一个可以按序号索引的线性结构，这种链式存储方式与数组的连续存储方式相比，其实对内存的利用率更高），按序号索引数据需要进行前向或后向遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入速度较快。Vector属于遗留容器（早期的JDK中使用的容器，除此之外Hashtable、Dictionary、BitSet、Stack、Properties都是遗留容器），现在已经不推荐使用，但是由于ArrayList和LinkedListed都是非线程安全的，如果需要多个线程操作同一个容器，那么可以通过工具类Collections中的synchronizedList方法将其转换成线程安全的容器后再使用（这其实是装潢模式最好的例子，将已有对象传入另一个类的构造器中创建新的对象来增加新功能）。

补充：遗留容器中的Properties类和Stack类在设计上有严重的问题，Properties是一个键和值都是字符串的特殊的键值对映射，在设计上应该是关联一个Hashtable并将其两个泛型参数设置为String类型，但是Java API中的Properties直接继承了Hashtable，这很明显是对继承的滥用。这里复用代码的方式应该是HAS-A关系而不是IS-A关系，另一方面容器都属于工具类，继承工具类本身就是一个错误的做法，使用工具类最好的方式是HAS-A关系（关联）或USE-A关系（依赖）。同理，Stack类继承Vector也是不正确的。

6、Collection 和Collections 的区别？

答：Collection 是一个接口，它是Set、List等容器的父接口；Collections 是个一个工具类，提供了一系列的静态方法来辅助容器操作，这些方法包括对容器的搜索、排序、线程安全化等等。

7、List、Map、Set 三个接口，存取元素时，各有什么特点？

答：List以特定索引来存取元素，可有重复元素。Set不能存放重复元素（用对象的equals()方法来区分元素是否重复）。Map保存键值对（key-value pair）映射，映射关系可以是一对一或多对一。Set和Map容器都有基于哈希存储和排序树的两种实现版本，基于哈希存储的版本理论存取时间复杂度为O(1)，而基于排序树版本的实现在插入或删除元素时会按照元素或元素的键（key）构成排序树从而达到排序和去重的效果。

7.1、HashMap是线程安全的吗？线程安全的Map都有哪些？性能最好的是哪个

7.2、HashMap的数据结构是怎样的？默认大小是多少？内部是怎么扩容的？

8、编写多线程程序有几种实现方式？

答：Java 5以前实现多线程有两种实现方法：一种是继承Thread类；另一种是实现Runnable接口。两种方式都要通过重写run()方法来定义线程的行为，推荐使用后者，因为Java中的继承是单继承，一个类有一个父类，如果继承了Thread类就无法再继承其他类了，显然使用Runnable接口更为灵活。

补充：Java 5以后创建线程还有第三种方式：实现Callable接口，该接口中的call方法可以在线程执行结束时产生一个返回值，代码如下所示：

9、线程的基本状态以及状态之间的关系？

除去起始（new）状态和结束（finished）状态，线程有三种状态，分别是：就绪（ready）、运行（running）和阻塞（blocked）。其中就绪状态代表线程具备了运行的所有条件，只等待CPU调度（万事俱备，只欠东风）；处于运行状态的线程可能因为CPU调度（时间片用完了）的原因回到就绪状态，也有可能因为调用了线程的yield方法回到就绪状态，此时线程不会释放它占有的资源的锁，坐等CPU以继续执行；运行状态的线程可能因为I/O中断、线程休眠、调用了对象的wait方法而进入阻塞状态（有的地方也称之为等待状态）；而进入阻塞状态的线程会因为休眠结束、调用了对象的notify方法或notifyAll方法或其他线程执行结束而进入就绪状态。注意：调用wait方法会让线程进入等待池中等待被唤醒，notify方法或notifyAll方法会让等待锁中的线程从等待池进入等锁池，在没有得到对象的锁之前，线程仍然无法获得CPU的调度和执行。

10、Java 中有几种类型的流？

答：字节流，字符流。字节流继承于InputStream、OutputStream，字符流继承于Reader、Writer。在java.io 包中还有许多其他的流，主要是为了提高性能和使用方便。

11、你在开发中都用到了那些设计模式？用在什么场合？

答：面试被问到关于设计模式的知识时，可以拣最常用的作答，例如：

1)工厂模式：工厂类可以根据条件生成不同的子类实例，这些子类有一个公共的抽象父类并且实现了相同的方法，但是这些方法针对不同的数据进行了不同的操作（多态方法）。当得到子类的实例后，开发人员可以调用基类中的方法而不必考虑到底返回的是哪一个子类的实例。

2)代理模式：给一个对象提供一个代理对象，并由代理对象控制原对象的引用。实际开发中，按照使用目的的不同，代理可以分为：远程代理、虚拟代理、保护代理、Cache代理、防火墙代理、同步化代理、智能引用代理。

3)适配器模式：把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本因接口不匹配而无法在一起使用的类能够一起工作。

4)模板方法模式：提供一个抽象类，将部分逻辑以具体方法或构造器的形式实现，然后声明一些抽象方法来迫使子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法（多态实现），从而实现不同的业务逻辑。

除此之外，还可以讲讲上面提到的门面模式、桥梁模式、单例模式、装潢模式（Collections工具类里面的synchronizedXXX方法把一个线程不安全的容器变成线程安全容器就是对装潢模式的应用，而Java IO里面的过滤流（有的翻译成处理流）也是应用装潢模式的经典例子）等，反正原则就是拣自己最熟悉的用得最多的作答，以免言多必失。

参考文章

https://www.jianshu.com/p/08c69641c5df
https://blog.csdn.net/jackfrued/article/details/17339393
https://blog.csdn.net/u010842515/article/details/68490245
https://mp.weixin.qq.com/s/sca3lbMMqqEuR10Pd5bcDw