01-面试必会-JAVA基础篇
阅读原文时间:2023年08月11日阅读:1

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被 final 修饰的类不可以被继承

被 final 修饰的方法不可以被重写

被 final 修饰的变量不可以被改变,

被 final 修饰不可变的是变量的引用,而不是引用指向的内容, 引用指向的内容是可以改变的

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重载:发生在同一个类中,方法名相同参数列表不同(参数类型不同、个数不同、顺序不同),与 方法返回值和访问修饰符无关,即重载的方法不能根据返回类型进行区分

重写:发生在父子类中,方法名、参数列表必须相同,返回值小于等于父类,抛出的异常小于等于 父类,访问修饰符大于等于父类(里氏代换原则);如果父类方法访问修饰符为 private 则子类中 就能是重写。

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方法重载不可以根据返回类型区分

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**== :** 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即,判断两个对象是不是同一个对象。(基本数 据类型 == 比较的是值,引用数据类型 == 比较的是内存地址)

equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。

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JAVA 反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任 意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法 的功能称为 java 语言的反射机制。

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优点: 运行期类型的判断,动态加载类,提高代码灵活度。

缺点: 性能瓶颈:反射相当于一系列解释操作,通知 JVM 要做的事情,性能比直接的 java 代码要 慢很多

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在我们的项目中经常会使用反射 + 自定义注解的方式去实现一些功能 , 例如 :

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**可变性 :** String 类中使用字符数组保存字符串,所以 string 对象是不可变 的。

StringBuilder 与 StringBuffer 这两种对象都是可变的。

线程安全性 : String 中的对象是不可变的,也就可以理解为常量,线程安全。StringBuffer 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同 步锁,所以是线程安全的。StringBuilder 并没有对方法进行加同步锁,所以是非线程安全的。

性能 : 每次对 String 类型进行改变的时候,都会生成一个新的 String 对象,然后将指针指向新的 String 对 象。StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作,而不是生成新的对象并改变对象引 用。

StirngBuilder 相比使用 StringBuffer 而言效率更高

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Map 接口和 Collection 接口是所有集合框架的父接口:

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1. Vector:就比Arraylist多了个 synchronized (线程安全),因为效率较低,现在已经不太建议使 用。

  2. hashTable:就比hashMap多了个synchronized (线程安全),不建议使用。

  3. ConcurrentHashMap:是Java5中支持高并发、高吞吐量的线程安全HashMap实现 展开查看

1. 数据结构实现:ArrayList 是动态数组的数据结构实现,而 LinkedList 是双向链表的数据结构实 现。

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HashMap 的数据结构: HashMap 实际上是一个“链表散列”的数据结构,即数组和链表的结合体。

HashMap 基于 Hash 算法实现的

  1. 当我们往 HashMap 中 put 元素时,利用 key 的 hashCode 重新 hash 计算出当前对象的元素在数 组中的下标

  2. 存储时,如果出现 hash 值相同的 key,此时有两种情况。

  3. 获取时,直接找到 hash 值对应的下标,在进一步判断 key 是否相同,从而找到对应值。

HashMap JDK1.8 之前

JDK1.8 之前采用的是拉链法。拉链法:将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组,数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突,则将冲突的值加到链表中即可。

HashMap JDK1.8 之后

相比于之前的版本,jdk1.8 在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为 8) 时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。扩容 resize( ) 时,红黑树拆分成的 树的结点数小于等于临界值 6 个,则退化成链表。

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![image-20210824163053878](https://img2023.cnblogs.com/blog/2942345/202305/2942345-20230514164446492-291957389.png)

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1. 在 jdk1.8 中,resize 方法是在 hashmap 中的键值对大于阀值(0.75)时或者初始化时,就调用 resize 方法进 行扩容;
2. 每次扩展的时候,都是扩展 2 倍;
3. 扩展后 Node 对象的位置要么在原位置,要么移动到原偏移量两倍的位置。

在 putVal()中,我们看到在这个函数里面使用到了 2 次 resize()方法,resize()方法表示的在进行第一 次初始化时会对其进行扩容,或者当该数组的实际大小大于其临界值值(第一次为 12) , 这个时候在扩 容的同时也会伴随的桶上面的元素进行重新分发,这也是 JDK1.8 版本的一个优化的地方,在 1.7 中,扩容之后需要重新去计算其 Hash 值,根据 Hash 值对其进行分发,但在 1.8 版本中,则是根据 在同一个桶的位置中进行判断(e.hash & oldCap)是否为 0,重新进行 hash 分配后,该元素的位置 要么停留在原始位置,要么移动到原始位置+增加的数组大小这个位置上

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ConcurrentHashMap 是一种线程安全的高效 Map 集合

底层数据结构:

  • JDK1.7 的 ConcurrentHashMap 底层采用 分段的数组+链表 实现,

  • JDK1.8 采用的数据结构跟 HashMap1.8 的结构一样,数组+链表/红黑二叉树。

JDK1.7

首先将数据分为一段一段的存储,然后给每一段数据配一把锁,当一个线程占用锁访问其中一个段 数据时,其他段的数据也能被其他线程访问。

在 JDK1.7 中,ConcurrentHashMap 采用 Segment + HashEntry 的方式进行实现

一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组。Segment 的结构和 HashMap 类似,是一 种数组和链表结构,一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组,每个 HashEntry 是一个链表结构 的元素,每个 Segment 守护着一个 HashEntry 数组里的元素,当对 HashEntry 数组的数据进行修 改时,必须首先获得对应的 Segment 的锁。

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。

JDK1.8

在 JDK1.8 中,放弃了 Segment 臃肿的设计,取而代之的是采用 Node + CAS + Synchronized 来保 证并发安全进行实现,synchronized 只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点,这样只要 hash 不冲 突,就不会产生并发 , 效率得到提升

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1. 继承 Thread 类;

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- Runnable 接口 run 方法无返回值;Callable 接口 call 方法有返回值,是个泛型,和 Future、 FutureTask 配合可以用来获取异步执行的结果
- Runnable 接口 run 方法只能抛出运行时异常,且无法捕获处理;Callable 接口 call 方法允许抛出 异常,可以获取异常信息 注:Callalbe 接口支持返回执行结果,需要调用 FutureTask.get()得到, 此方法会阻塞主进程的继续往下执行,如果不调用不会阻塞。

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使用 synchronized 关键字

使用 Lock 锁

synchronized 和 Lock 有什么区别 ?

首先 synchronized 是 Java 内置关键字,在 JVM 层面,Lock 是个 Java 类;

synchronized 可以给类、方法、代码块加锁;而 lock 只能给代码块加锁。

synchronized 不需要手动获取锁和释放锁,使用简单,发生异常会自动释放锁,不会造成死锁; 而 lock 需要自己加锁和释放锁,如果使用不当没有 unLock()去释放锁就会造成死锁。

通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁,而 synchronized 却无法办到。

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有俩种可能:

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我们的项目中很多地方使用了线程池 , 使用的场景经常有如下几种情况

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1. newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回 收空闲线程,若无可回收,则新建线程。

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corePoolSize 核心线程数量

maximumPoolSize 最大线程数量

keepAliveTime 线程保持时间,N 个时间单位

unit 时间单位(比如秒,分)

workQueue 阻塞队列

threadFactory 线程工厂

handler 线程池拒绝策略

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1. IO 密集型任务 : 核心线程数的数量 约等于 CPU 核心数 \* 2-3 倍
2. 计算密集型任务 : 核心线程数 约等于 CPU 核心数+1

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![image-20220518165902129](https://img2023.cnblogs.com/blog/2942345/202305/2942345-20230514164447569-874969527.png)

提交一个任务到线程池中,线程池的处理流程如下:

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用 join 方法

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![image-20220518170240888](https://img2023.cnblogs.com/blog/2942345/202305/2942345-20230514164447973-1988942469.png)

JVM 包含两个子系统和两个组件:

  • 两个子系统为 Class loader(类装载)、Execution engine(执行引 擎);
  • 两个组件为 Runtime data area(运行时数据区)、Native Interface(本地接口)。
    • Class loader(类装载):根据给定的全限定名类名(如:java.lang.Object)来装载 class 文件到 Runtime data area 中的 method area。
    • Execution engine(执行引擎):执行 classes 中的指令。
    • Native Interface(本地接口):与 native libraries 交互,是其它编程语言交互的接口。
    • Runtime data area(运行时数据区域):这就是我们常说的 JVM 的内存。

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首先通过编译器把 Java 代码转换成字节码,类加载器(ClassLoader)再把字节码加载到 内存中,将其放在运行时数据区(Runtime data area)的方法区内,而字节码文件只是 JVM 的一 套指令集规范,并不能直接交给底层操作系统去执行,因此需要特定的命令解析器执行引擎 (Execution Engine),将字节码翻译成底层系统指令,再交由 CPU 去执行,而这个过程中需要 调用其他语言的本地库接口(Native Interface)来实现整个程序的功能。

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Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域。这 些区域都有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有些区域随着虚拟机进程的启动而存在,有些区 域则是依赖线程的启动和结束而建立和销毁。Java 虚拟机所管理的内存被划分为如下几个区域

程序计数器(Program Counter Register):当前线程所执行的字节码的行号指示器,字节码解 析器的工作是通过改变这个计数器的值,来选取下一条需要执行的字节码指令,分支、循环、跳 转、异常处理、线程恢复等基础功能,都需要依赖这个计数器来完成; 为什么要线程计数器?因为线程是不具备记忆功能

Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks):每个方法在执行的同时都会在 Java 虚拟机栈中创 建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息; 栈帧就是 Java 虚拟机栈中的下一个单位

本地方法栈(Native Method Stack):与虚拟机栈的作用是一样的,只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的,而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的; Native 关键字修饰的方法是看不到的,Native 方法的源码大部分都是 C 和 C++ 的代码

Java 堆(Java Heap):Java 虚拟机中内存最大的一块,是被所有线程共享的,几乎所有的对象实例都在这里分配内存;

方法区(Methed Area):用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的 代码等数据。

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![image-20220518170436053](https://img2023.cnblogs.com/blog/2942345/202305/2942345-20230514164448828-1481431950.png)

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主要有一下四种类加载器:

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双亲委派模型:如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去加载这个类,而是把这 个请求委派给父类加载器去完成,每一层的类加载器都是如此,这样所有的加载请求都会被传送到 顶层的启动类加载器中,只有当父加载无法完成加载请求(它的搜索范围中没找到所需的类)时, 子加载器才会尝试去加载类。

总结就是: 当一个类收到了类加载请求时,不会自己先去加载这个类,而是将其委派给父类,由父类去加 载,如果此时父类不能加载,反馈给子类,由子类去完成类的加载。

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![image-20220518171249899](https://img2023.cnblogs.com/blog/2942345/202305/2942345-20230514164449250-2010084311.png)

  1. 函数式方法
  2. 方法引用
  3. stream 流
  4. optional
  5. …..