Java 面试题汇编

作者: deniro | 来源:发表于2018-04-10 11:35 被阅读349次

1 什么是 Java 虚拟机？为什么 Java 被称作是 “ 平台无关的编程语言 ” ？

Java 虚拟机是一个可以执行 Java 字节码的虚拟机进程。Java 源文件被编译成能被 Java 虚拟机执行的字节码文件。

Java 被设计成允许应用程序可以运行在任意的平台，而不需要程序员为每一个平台单独重写或者是重新编译。Java 虚拟机让这个变为可能，因为它知道底层硬件平台的指令长度和其他特性。

2 JDK 和 JRE 的区别是什么？

Java 运行时环境 (JRE) 是将要执行 Java 程序的 Java 虚拟机。Java 开发工具包 (JDK) 是完整的 Java 软件开发包，包含了 JRE ，编译器和其他的工具 ( 比如： JavaDoc ， Java 调试器 ) ，可以让开发者开发、编译、执行 Java 应用程序。

3 Java支持的数据类型有哪些？什么是自动拆装箱？

Java语言支持的 8 种基本数据类型是：

byte
short
int
long
float
double
boolean
char

自动装箱是 Java 编译器在基本数据类型和对应的对象包装类型之间做的一个转化。比如：把 int 转化成 Integer ， double 转化成 Double ，等等。反之就是自动拆箱。

4 接口和抽象类的区别是什么？

接口中所有的方法隐含的都是抽象的。而抽象类则可以同时包含抽象和非抽象的方法。
类可以实现很多个接口，但是只能继承一个抽象类
类如果要实现一个接口，它必须要实现接口声明的所有方法。但是，类可以不实现抽象类声明的所有方法，当然，在这种情况下，类也必须得声明成是抽象的。
抽象类可以在不提供接口方法实现的情况下实现接口。
Java 接口中声明的变量默认都是 final 的。抽象类可以包含非 final 的变量。
Java 接口中的成员函数默认是 public 的。抽象类的成员函数可以是 private ， protected 或者是 public。
接口是绝对抽象的，不可以被实例化。抽象类也不可以被实例化，但是，如果它包含 main 方法的话是可以被调用的。

5 什么是值传递和引用传递？

对象被值传递，意味着传递了对象的一个副本。因此，就算是改变了对象副本，也不会影响源对象的值。

对象被引用传递，意味着传递的并不是实际的对象，而是对象的引用。因此，外部对引用对象所做的改变会反映到所在的对象上。

6 ”static” 关键字是什么意思？ Java 中是否可以覆盖 (override) 一个 private 或者是 static 的方法？如果回答不能，请问为什么不能？

“static” 关键字表明一个成员变量或者是成员方法可以在没有所属的类的实例变量的情况下被访问。static 还可以用于修饰内部类（静态内部类），还可以用在 import 中，可以直接使用某个类的静态属性而不需要类名。
Java 中 static 方法不能被覆盖，因为方法覆盖是基于运行时动态绑定的，而 static 方法是编译时静态绑定的。static 方法跟类的任何实例都不相关，所以概念上不适用。

7 是否可以在 static 环境中访问非 static 变量？

static 变量在 Java 中是属于类的，它在所有的实例中的值是一样的。当类被 Java 虚拟机载入时，会对 static 变量进行初始化。如果你的代码尝试不用实例来访问非 static 的变量，编译器会报错，因为这些变量还没有被创建出来，还没有跟任何实例关联上。

8 将构造函数声明为私有会有何作用？

将构造函数声明为私有 (private) ，可以确保类以外的地方都不能直接实例化这个类。在这种情况下，要创建这个类的实例，唯一的办法是提供一个公共静态方法，就像工厂方法模式那样。
此外，由于构造函数是私有的，因此这个类也不能被继承。

9 在 Java 中，若在 try-catch-finally 的 try 语句块中插入 return 语句， finally 语句块是否会执行？

一般情况下会执行。当退出 try 语句块时， finally 语句块将执行。即使我们试图从 try 语句块里跳出（通过 return 语句、continue 语句、break 语句或任意异常语句）， finally 语句块仍将得以执行。

注意：有些情况下 finally 语句块将不会执行，比如：

如果虚拟机在 try/catch 语句块执行期间退出；
如果执行 try/catch 语句块的线程被杀死终止了。

10 请问什么是 Java 的对象反射？它有什么作用？

对象反射是 Java 的一项特性，提供了获取 Java 类和对象的反射信息的方法，可以执行以下方法：

运行时获得类的方法和字段的相关信息。
创建某个类的新实例。
通过取得字段引用直接获取和设置对象字段，不管访问修饰为何。

反射的作用：

有助于观察和操纵应用程序的运行时行为。
有助于调试或测试程序，因为我们可以直接访问方法、构造函数和成员字段。
即使事前那个不知道某个方法，我们也可以通过名字调用该方法。

11 为什么内部类调用的外部变量必须是 final 修饰的？

因为生命周期的原因。方法中的局部变量，方法结束后这个变量就要释放掉， final 保证这个变量始终指向一个对象。首先，内部类和外部类其实是处于同一个级别，内部类不会因为定义在方法中就会随着方法的执行完毕而跟随者被销毁。问题就来了，如果外部类的方法中的变量不定义 final ，那么当外部类方法执行完毕时，这个局部变量肯定也就被 GC 了，然而内部类的某个方法还没有执行完，这个时候他所引用的外部变量已经找不到了。如果定义为 final ， java 会将这个变量复制一份作为成员变量内置于内部类中，这样的话，由于 final 所修饰的值始终无法改变，所以这个变量所指向的内存区域就不会变。
为了解决：局部变量的生命周期与局部内部类的对象的生命周期的不一致性问题。

12 请说一说 Java 中的方法覆盖 (Overriding) 和方法重载 (Overloading) 的区别？

Java 中的方法重载发生在同一个类里面两个或者是多个方法的方法名相同但是参数不同的情况。

与此相对，方法覆盖是说子类重新定义了父类的方法。方法覆盖必须有相同的方法名，参数列表和返回类型。覆盖者可能不会限制它所覆盖的方法的访问。

13 Java 支持多继承么？

Java 中类不支持多继承，只支持单继承（即一个类只有一个父类）。但是 java 中的接口支持多继承，，即一个子接口可以有多个父接口。（接口的作用是用来扩展对象的功能，一个子接口继承多个父接口，说明子接口扩展了多个功能，当类实现接口时，类就扩展了相应的功能）。

14 请问，创建线程有几种不同的方式？你喜欢哪一种？为什么？

有三种方式可以用来创建线程：

继承 Thread 类
实现 Runnable 接口
应用程序可以使用 Executor 框架来创建线程池

实现 Runnable 接口这种方式更受欢迎，因为这不需要继承 Thread 类。在应用设计中已经继承了别的对象的情况下，这需要多继承（而 Java 不支持多继承），只能实现接口。同时，线程池也是非常高效的，很容易实现和使用。

15 请说一说，线程的生命周期？有哪几种阻塞情况？死亡的线程可以复生吗？

新建 (new) ：新创建了一个线程对象。
可运行 (runnable) ：线程对象创建后，其他线程 ( 比如 main 线程）调用了该对象的 start() 方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取 cpu 的使用权。
运行 (running) ：可运行状态 (runnable) 的线程获得了 cpu 时间片（ timeslice ），执行程序代码。
阻塞 (block) ：阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了 cpu 使用权，也即让出了 cpu timeslice ，暂时停止运行。直到线程进入可运行 (runnable) 状态，才有机会再次获得 cpu timeslice 转到运行 (running) 状态。阻塞的情况分三种：
( 一 ). 等待阻塞：运行 (running) 的线程执行 o.wait() 方法， JVM 会把该线程放入等待队列 (waitting queue) 中。
( 二 ). 同步阻塞：运行 (running) 的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入锁池 (lock pool) 中。
( 三 ). 其他阻塞 : 运行 (running) 的线程执行 Thread.sleep (long ms) 或 t.join() 方法，或者发出了 I/O 请求时， JVM 会把该线程置为阻塞状态。当 sleep() 状态超时、join() 等待线程终止或者超时、或者 I/O 处理完毕时，线程重新转入可运行 (runnable) 状态。
死亡 (dead) ：线程 run()、 main() 方法执行结束，或者因异常退出了 run() 方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。

16 线程同步方法和同步代码块的区别是什么？

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；

17 什么是死锁？

两个线程或两个以上线程都在等待对方执行完毕才能继续往下执行的时候就发生了死锁。结果就是这些线程都陷入了无限的等待中。

18 如何确保 N 个线程可以访问 N 个资源同时又不导致死锁？

使用多线程的时候，一种非常简单的避免死锁的方式就是：指定获取锁的顺序，并强制线程按照指定的顺序获取锁。因此，如果所有的线程都是以同样的顺序加锁和释放锁，就不会出现死锁了。

19 Java 集合框架的基础接口有哪些？

Collection 为集合层级的根接口。一个集合代表一组对象，这些对象即为它的元素。Java 平台不提供这个接口任何直接的实现。
Set 是一个不能包含重复元素的集合。这个接口对数学集合抽象进行建模，被用来代表集合，就如一副牌。
List 是一个有序集合，可以包含重复元素。你可以通过它的索引来访问任何元素。List 更像长度动态变换的数组。
Map 是一个将 key 映射到 value 的对象 . 一个 Map 不能包含重复的 key ：每个 key 最多只能映射一个 value。
一些其它的接口有 Queue、Dequeue、SortedSet、SortedMap 和 ListIterator。

20 说说 Java 的 HashMap 的工作原理？

HashMap 是一个针对数据结构的键值，每个键都会有相应的值，关键是识别这样的值。

HashMap 基于 hashing 原理，我们通过 put () 和 get () 方法储存和获取对象。当我们将键值对传递给 put () 方法时，它调用键对象的 hashCode () 方法来计算 hashcode ，然后找到 bucket 位置来储存值对象。当获取对象时，通过键对象的 equals () 方法找到正确的键值对，然后返回值对象。HashMap 使用 LinkedList 来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在 LinkedList 的下一个节点中。 HashMap 在每个 LinkedList 节点中储存键值对对象。

21 Java 集合中有哪些已实现的 List ，它们有何区别？

LinkedList 和 ArrayList。ArrayList 的优势在于动态的增长数组，非常适合初始时总长度未知的情况下使用。LinkedList 的优势在于在中间位置插入和删除操作，速度是最快的。

LinkedList 实现了 List 接口，允许 null 元素。此外 LinkedList 提供额外的 get ， remove ， insert 方法在 LinkedList 的首部或尾部。这些操作使 LinkedList 可被用作堆栈（ stack ），队列（ queue ）或双向队列（ deque ）。

ArrayList 实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括 null。每个 ArrayList 实例都有一个容量（ Capacity ），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用 ensureCapacity 方法来增加 ArrayList 的容量以提高插入效率。

22 在遍历一个集合的时候，如何避免并发修改异常（ConcurrentModificationException）？

在遍历一个集合的时候，我们可以使用并发集合类来避免ConcurrentModificationException，比如使用CopyOnWriteArrayList，而不是ArrayList。

也可以使用迭代器迭代集合时，删除集合中的某个元素。

23 哪些集合类提供对元素的随机访问？

ArrayList、HashMap、TreeMap和HashTable类提供对元素的随机访问。

24 什么是迭代器(Iterator)？

Iterator 接口提供了很多对集合元素进行迭代的方法。每一个集合类都包含了可以返回迭代器实例的迭代方法。迭代器可以在迭代的过程中删除底层集合的元素 , 但是不可以直接调用集合的 remove(Object Obj) 删除，可以通过迭代器的 remove() 方法删除。

25 Iterator 和 ListIterator 的区别是什么？

Iterator 可用来遍历 Set 和 List 集合，但是 ListIterator 只能用来遍历 List。
Iterator 对集合只能是前向遍历， ListIterator 既可以前向也可以后向。
ListIterator 实现了 Iterator 接口，并包含其他的功能，比如：增加元素，替换元素，获取前一个和后一个元素的索引，等等。

26 迭代器中的快速失败 (fail-fast) 和安全失败 (fail-safe) 的区别是什么？

答： Iterator 的安全失败是基于对底层集合做拷贝，因此，它不受源集合上修改的影响。java.util 包下面的所有的集合类都是快速失败的，而 java.util.concurrent 包下面的所有的类都是安全失败的。快速失败的迭代器会抛出 ConcurrentModificationException 异常，而安全失败的迭代器永远不会抛出这样的异常。

27 hashCode() 和 equals() 方法的重要性体现在哪里？

Java 中的 HashMap 使用 hashCode() 和 equals() 方法来确定键值对的索引，当根据键获取值时也会用到这两个方法。如果没有正确的实现这两个方法，两个不同的键可能会有相同的 hash 值，因此，可能会被集合认为是相等的。而且，这两个方法也用来发现重复元素。所以这两个方法的实现对 HashMap 的精确性和正确性是至关重要的。

28 HashMap 和 Hashtable 有什么区别？

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：

HashMap 允许键和值是 null ，而 Hashtable 不允许键或者值是 null。
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。
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) 。一般认为 Hashtable 是一个遗留的类。

29 数组 (Array) 和列表 (ArrayList) 有什么区别？什么时候应该使用 Array 而不是 ArrayList ？

下面列出了 Array 和 ArrayList 的不同点：

Array 可以包含基本类型和对象类型， ArrayList 只能包含对象类型。
Array 大小是固定的， ArrayList 的大小是动态变化的。
ArrayList 提供了更多的方法和特性，比如： addAll() ， removeAll() ， iterator() 等等。

对于基本类型数据，ArrayList 可以使用自动装箱来减少编码工作量。但是，当处理固定大小的基本数据类型时，这种方式相对较慢，所以在这种情况下，使用 Array 更恰当。

30 Comparable 和 Comparator 接口有什么作用？请说出它们之间的区别？

Comparable 接口：
它只包含一个 compareTo() 方法的 Comparable 接口。这个方法可以个给两个对象排序。具体来说，它返回负数、0 或正数来表明输入对象小于、等于或大于已经存在的对象。
Comparator 接口：
Java 提供了包含 compare() 和 equals() 两个方法的 Comparator 接口。

compare() 方法用来给两个输入参数排序，返回负数、0 或正数表明第一个参数是小于、等于或大于第二个参数。
equals() 方法需要一个对象作为参数，它用来决定输入参数是否和 comparator 相等。只有当输入参数也是一个 comparator 并且输入参数和当前 comparator 的排序结果是相同时，这个方法才返回 true。

31 什么是 Java 优先级队列 (Priority Queue) ？

PriorityQueue 是一个基于优先级堆的无界队列，它的元素是按照自然顺序 (natural order) 排序的。在创建时，我们可以给它提供一个负责给元素排序的比较器。PriorityQueue 不允许 null 值，因为他们没有自然顺序，或者说他们没有任何的相关联的比较器。最后， PriorityQueue 不是线程安全的，入队和出队的时间复杂度是 O(log(n))。

32 无序数组与有序数组之间的区别是什么？

有序数组最大的好处在于查找的时间复杂度是 O(log n) ，而无序数组是 O(n)。

有序数组的缺点是插入操作的时间复杂度是 O(n) ，因为值大的元素需要往后移动来给新元素腾位置。相反，无序数组的插入时间复杂度是常量 O(1)。

33 Enumeration 接口和 Iterator 接口之间的区别有哪些？

Enumeration 速度是 Iterator 的 2 倍，同时占用更少的内存。但是， Iterator 远远比 Enumeration 安全，因为其他线程不能够修改正在被 iterator 遍历的集合里面的对象。同时， Iterator 允许调用者删除底层集合里面的元素，这对 Enumeration 来说是不可能的。

34 HashSet 和 TreeSet 有什么区别？

HashSet 是由一个 hash 表来实现的，因此，它的元素是无序的。add() ， remove() ， contains() 方法的时间复杂度是 O(1)。

另一方面， TreeSet 是由一个树形的结构来实现的，它里面的元素是有序的。因此， add() ， remove() ， contains() 方法的时间复杂度是 O(logn)。

35 Java 中垃圾回收有什么目的？什么时候进行垃圾回收？

垃圾回收的目的是识别并且丢弃应用不再使用的对象来释放和重用资源。

当堆中空间不足以分配给对象时会进行垃圾回收。

36 System.gc() 和 Runtime.gc() 会做什么事情？

这两个方法用来提示 JVM 要进行垃圾回收。但是，立即开始还是延迟进行垃圾回收是由 JVM 决定的。

37 finalize() 方法什么时候被调用？

垃圾回收器 (garbage colector) 决定回收某对象时，就会运行该对象的 finalize() 方法。但是在 Java 中很不幸，如果内存总是充足的，那么垃圾回收可能永远不会进行，也就是说 filalize() 可能永远不被执行，显然指望它做收尾工作是靠不住的。那么 finalize() 究竟是做什么的呢？它最主要的用途是回收特殊渠道申请的内存。Java 程序有垃圾回收器，所以一般情况下内存问题不用程序员操心。但有一种 JNI(Java Native Interface) 调用 non-Java 程序（ C 或 C++ ）， finalize() 的工作就是回收这部分的内存。

38 如果对象的引用被置为 null ，垃圾收集器是否会立即释放对象占用的内存？

不会，在下一个垃圾回收周期中，这个对象将是可被回收的。

39 Java 堆的结构是什么样子的？什么是堆中的永久代 (Perm Gen space) ?

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 启动时被创建。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。

永久代，主要存放类定义，字节码和常量等很少变动的信息。在 HotSpot 虚拟机中运行时方法区是使用永久代实现的。

40 串行 (serial) 收集器和吞吐量 (throughput) 收集器的区别是什么？

吞吐量收集器使用并行版本的新生代垃圾收集器，它用于中等规模和大规模数据的应用程序。
而串行收集器对大多数的小应用 ( 在现代处理器上需要大概 100M 左右的内存 ) 就足够了。