面試又被 Java 基礎難住了？推薦你看看這篇文章。

Guide哥發表於2019-10-31
面試Java

本文已經收錄自 JavaGuide (59k+ Star):【Java學習+面試指南】 一份涵蓋大部分Java程式設計師所需要掌握的核心知識。

1. 物件導向和麵向過程的區別

  • 程式導向 ：程式導向效能比物件導向高。 因為類呼叫時需要例項化，開銷比較大，比較消耗資源，所以當效能是最重要的考量因素的時候，比如微控制器、嵌入式開發、Linux/Unix等一般採用程式導向開發。但是，程式導向沒有物件導向易維護、易複用、易擴充套件。
  • 物件導向 ：物件導向易維護、易複用、易擴充套件。 因為物件導向有封裝、繼承、多型性的特性，所以可以設計出低耦合的系統，使系統更加靈活、更加易於維護。但是，物件導向效能比程式導向低。

參見 issue : 程式導向 ：程式導向效能比物件導向高？？

這個並不是根本原因，程式導向也需要分配記憶體，計算記憶體偏移量，Java效能差的主要原因並不是因為它是面嚮物件語言，而是Java是半編譯語言，最終的執行程式碼並不是可以直接被CPU執行的二進位制機械碼。

而程式導向語言大多都是直接編譯成機械碼在電腦上執行，並且其它一些程式導向的指令碼語言效能也並不一定比Java好。

2. Java 語言有哪些特點?

  1. 簡單易學；
  2. 物件導向（封裝，繼承，多型）；
  3. 平臺無關性（ Java 虛擬機器實現平臺無關性）；
  4. 可靠性；
  5. 安全性；
  6. 支援多執行緒（ C++ 語言沒有內建的多執行緒機制，因此必須呼叫作業系統的多執行緒功能來進行多執行緒程式設計，而 Java 語言卻提供了多執行緒支援）；
  7. 支援網路程式設計並且很方便（ Java 語言誕生本身就是為簡化網路程式設計設計的，因此 Java 語言不僅支援網路程式設計而且很方便）；
  8. 編譯與解釋並存；

3. 關於 JVM JDK 和 JRE 最詳細通俗的解答

JVM

Java虛擬機器（JVM）是執行 Java 位元組碼的虛擬機器。JVM有針對不同系統的特定實現（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的位元組碼，它們都會給出相同的結果。

什麼是位元組碼?採用位元組碼的好處是什麼?

在 Java 中，JVM可以理解的程式碼就叫做位元組碼（即副檔名為 .class 的檔案），它不面向任何特定的處理器，只面向虛擬機器。Java 語言通過位元組碼的方式，在一定程度上解決了傳統解釋型語言執行效率低的問題，同時又保留了解釋型語言可移植的特點。所以 Java 程式執行時比較高效，而且，由於位元組碼並不針對一種特定的機器，因此，Java程式無須重新編譯便可在多種不同作業系統的計算機上執行。

Java 程式從原始碼到執行一般有下面3步：

Java程式執行過程

我們需要格外注意的是 .class->機器碼 這一步。在這一步 JVM 類載入器首先載入位元組碼檔案，然後通過直譯器逐行解釋執行，這種方式的執行速度會相對比較慢。而且，有些方法和程式碼塊是經常需要被呼叫的(也就是所謂的熱點程式碼)，所以後面引進了 JIT 編譯器，而JIT 屬於執行時編譯。當 JIT 編譯器完成第一次編譯後，其會將位元組碼對應的機器碼儲存下來，下次可以直接使用。而我們知道，機器碼的執行效率肯定是高於 Java 直譯器的。這也解釋了我們為什麼經常會說 Java 是編譯與解釋共存的語言。

HotSpot採用了惰性評估(Lazy Evaluation)的做法，根據二八定律，消耗大部分系統資源的只有那一小部分的程式碼（熱點程式碼），而這也就是JIT所需要編譯的部分。JVM會根據程式碼每次被執行的情況收集資訊並相應地做出一些優化，因此執行的次數越多，它的速度就越快。JDK 9引入了一種新的編譯模式AOT(Ahead of Time Compilation)，它是直接將位元組碼編譯成機器碼，這樣就避免了JIT預熱等各方面的開銷。JDK支援分層編譯和AOT協作使用。但是 ，AOT 編譯器的編譯質量是肯定比不上 JIT 編譯器的。

總結：

Java虛擬機器（JVM）是執行 Java 位元組碼的虛擬機器。JVM有針對不同系統的特定實現（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的位元組碼，它們都會給出相同的結果。位元組碼和不同系統的 JVM 實現是 Java 語言“一次編譯，隨處可以執行”的關鍵所在。

JDK 和 JRE

JDK是Java Development Kit，它是功能齊全的Java SDK。它擁有JRE所擁有的一切，還有編譯器（javac）和工具（如javadoc和jdb）。它能夠建立和編譯程式。

JRE 是 Java執行時環境。它是執行已編譯 Java 程式所需的所有內容的集合，包括 Java虛擬機器（JVM），Java類庫，java命令和其他的一些基礎構件。但是，它不能用於建立新程式。

如果你只是為了執行一下 Java 程式的話，那麼你只需要安裝 JRE 就可以了。如果你需要進行一些 Java 程式設計方面的工作，那麼你就需要安裝JDK了。但是，這不是絕對的。有時，即使您不打算在計算機上進行任何Java開發，仍然需要安裝JDK。例如，如果要使用JSP部署Web應用程式，那麼從技術上講，您只是在應用程式伺服器中執行Java程式。那你為什麼需要JDK呢？因為應用程式伺服器會將 JSP 轉換為 Java servlet，並且需要使用 JDK 來編譯 servlet。

4. Oracle JDK 和 OpenJDK 的對比

可能在看這個問題之前很多人和我一樣並沒有接觸和使用過 OpenJDK 。那麼Oracle和OpenJDK之間是否存在重大差異？下面我通過收集到的一些資料，為你解答這個被很多人忽視的問題。

對於Java 7，沒什麼關鍵的地方。OpenJDK專案主要基於Sun捐贈的HotSpot原始碼。此外，OpenJDK被選為Java 7的參考實現，由Oracle工程師維護。關於JVM，JDK，JRE和OpenJDK之間的區別，Oracle部落格帖子在2012年有一個更詳細的答案：

問：OpenJDK儲存庫中的原始碼與用於構建Oracle JDK的程式碼之間有什麼區別？

答：非常接近 - 我們的Oracle JDK版本構建過程基於OpenJDK 7構建，只新增了幾個部分，例如部署程式碼，其中包括Oracle的Java外掛和Java WebStart的實現，以及一些封閉的原始碼派對元件，如圖形光柵化器，一些開源的第三方元件，如Rhino，以及一些零碎的東西，如附加文件或第三方字型。展望未來，我們的目的是開源Oracle JDK的所有部分，除了我們考慮商業功能的部分。

總結：

  1. Oracle JDK大概每6個月發一次主要版本，而OpenJDK版本大概每三個月釋出一次。但這不是固定的，我覺得了解這個沒啥用處。詳情參見：blogs.oracle.com/java-platfo…
  2. OpenJDK 是一個參考模型並且是完全開源的，而Oracle JDK是OpenJDK的一個實現，並不是完全開源的；
  3. Oracle JDK 比 OpenJDK 更穩定。OpenJDK和Oracle JDK的程式碼幾乎相同，但Oracle JDK有更多的類和一些錯誤修復。因此，如果您想開發企業/商業軟體，我建議您選擇Oracle JDK，因為它經過了徹底的測試和穩定。某些情況下，有些人提到在使用OpenJDK 可能會遇到了許多應用程式崩潰的問題，但是，只需切換到Oracle JDK就可以解決問題；
  4. 在響應性和JVM效能方面，Oracle JDK與OpenJDK相比提供了更好的效能；
  5. Oracle JDK不會為即將釋出的版本提供長期支援，使用者每次都必須通過更新到最新版本獲得支援來獲取最新版本；
  6. Oracle JDK根據二進位制程式碼許可協議獲得許可，而OpenJDK根據GPL v2許可獲得許可。

5. Java和C++的區別?

我知道很多人沒學過 C++，但是面試官就是沒事喜歡拿我們們 Java 和 C++ 比呀！沒辦法！！！就算沒學過C++，也要記下來！

  • 都是物件導向的語言，都支援封裝、繼承和多型
  • Java 不提供指標來直接訪問記憶體，程式記憶體更加安全
  • Java 的類是單繼承的，C++ 支援多重繼承；雖然 Java 的類不可以多繼承，但是介面可以多繼承。
  • Java 有自動記憶體管理機制，不需要程式設計師手動釋放無用記憶體

6. 什麼是 Java 程式的主類 應用程式和小程式的主類有何不同?

一個程式中可以有多個類，但只能有一個類是主類。在 Java 應用程式中，這個主類是指包含 main（）方法的類。而在 Java 小程式中，這個主類是一個繼承自系統類 JApplet 或 Applet 的子類。應用程式的主類不一定要求是 public 類，但小程式的主類要求必須是 public 類。主類是 Java 程式執行的入口點。

7. Java 應用程式與小程式之間有哪些差別?

簡單說應用程式是從主執行緒啟動(也就是 main() 方法)。applet 小程式沒有 main() 方法，主要是嵌在瀏覽器頁面上執行(呼叫init()或者run()來啟動)，嵌入瀏覽器這點跟 flash 的小遊戲類似。

8. 字元型常量和字串常量的區別?

  1. 形式上: 字元常量是單引號引起的一個字元; 字串常量是雙引號引起的若干個字元
  2. 含義上: 字元常量相當於一個整型值( ASCII 值),可以參加表示式運算; 字串常量代表一個地址值(該字串在記憶體中存放位置)
  3. 佔記憶體大小 字元常量只佔2個位元組; 字串常量佔若干個位元組(至少一個字元結束標誌) (注意： char在Java中佔兩個位元組)

java程式設計思想第四版：2.2.2節

面試又被 Java 基礎難住了？推薦你看看這篇文章。

9. 構造器 Constructor 是否可被 override?

在講繼承的時候我們就知道父類的私有屬性和構造方法並不能被繼承，所以 Constructor 也就不能被 override（重寫）,但是可以 overload（過載）,所以你可以看到一個類中有多個建構函式的情況。

10. 過載和重寫的區別

  • 過載： 發生在同一個類中，方法名必須相同，引數型別不同、個數不同、順序不同，方法返回值和訪問修飾符可以不同，發生在編譯時。   
  • 重寫： 發生在父子類中，方法名、引數列表必須相同，返回值範圍小於等於父類，丟擲的異常範圍小於等於父類，訪問修飾符範圍大於等於父類；如果父類方法訪問修飾符為 private 則子類就不能重寫該方法。

11. Java 物件導向程式設計三大特性: 封裝 繼承 多型

封裝

封裝把一個物件的屬性私有化，同時提供一些可以被外界訪問的屬性的方法，如果屬性不想被外界訪問，我們大可不必提供方法給外界訪問。但是如果一個類沒有提供給外界訪問的方法，那麼這個類也沒有什麼意義了。

繼承

繼承是使用已存在的類的定義作為基礎建立新類的技術，新類的定義可以增加新的資料或新的功能，也可以用父類的功能，但不能選擇性地繼承父類。通過使用繼承我們能夠非常方便地複用以前的程式碼。

關於繼承如下 3 點請記住：

  1. 子類擁有父類物件所有的屬性和方法（包括私有屬性和私有方法），但是父類中的私有屬性和方法子類是無法訪問，只是擁有。
  2. 子類可以擁有自己屬性和方法，即子類可以對父類進行擴充套件。
  3. 子類可以用自己的方式實現父類的方法。（以後介紹）。

多型

所謂多型就是指程式中定義的引用變數所指向的具體型別和通過該引用變數發出的方法呼叫在程式設計時並不確定，而是在程式執行期間才確定，即一個引用變數到底會指向哪個類的例項物件，該引用變數發出的方法呼叫到底是哪個類中實現的方法，必須在由程式執行期間才能決定。

在Java中有兩種形式可以實現多型：繼承（多個子類對同一方法的重寫）和介面（實現介面並覆蓋介面中同一方法）。

12. String StringBuffer 和 StringBuilder 的區別是什麼? String 為什麼是不可變的?

可變性

簡單的來說：String 類中使用 final 關鍵字修飾字元陣列來儲存字串，private final char value[]，所以 String 物件是不可變的。而StringBuilder 與 StringBuffer 都繼承自 AbstractStringBuilder 類，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字元陣列儲存字串char[]value 但是沒有用 final 關鍵字修飾，所以這兩種物件都是可變的。

StringBuilder 與 StringBuffer 的構造方法都是呼叫父類構造方法也就是 AbstractStringBuilder 實現的，大家可以自行查閱原始碼。

AbstractStringBuilder.java

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    char[] value;
    int count;
    AbstractStringBuilder() {
    }
    AbstractStringBuilder(int capacity) {
        value = new char[capacity];
    }
複製程式碼

執行緒安全性

String 中的物件是不可變的，也就可以理解為常量，執行緒安全。AbstractStringBuilder 是 StringBuilder 與 StringBuffer 的公共父類，定義了一些字串的基本操作，如 expandCapacity、append、insert、indexOf 等公共方法。StringBuffer 對方法加了同步鎖或者對呼叫的方法加了同步鎖，所以是執行緒安全的。StringBuilder 並沒有對方法進行加同步鎖，所以是非執行緒安全的。 

效能

每次對 String 型別進行改變的時候，都會生成一個新的 String 物件，然後將指標指向新的 String 物件。StringBuffer 每次都會對 StringBuffer 物件本身進行操作，而不是生成新的物件並改變物件引用。相同情況下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 僅能獲得 10%~15% 左右的效能提升，但卻要冒多執行緒不安全的風險。

對於三者使用的總結：

  1. 操作少量的資料: 適用String
  2. 單執行緒操作字串緩衝區下操作大量資料: 適用StringBuilder
  3. 多執行緒操作字串緩衝區下操作大量資料: 適用StringBuffer

13. 自動裝箱與拆箱

  • 裝箱：將基本型別用它們對應的引用型別包裝起來；
  • 拆箱：將包裝型別轉換為基本資料型別；

14. 在一個靜態方法內呼叫一個非靜態成員為什麼是非法的?

由於靜態方法可以不通過物件進行呼叫，因此在靜態方法裡，不能呼叫其他非靜態變數，也不可以訪問非靜態變數成員。

15. 在 Java 中定義一個不做事且沒有引數的構造方法的作用

Java 程式在執行子類的構造方法之前，如果沒有用 super()來呼叫父類特定的構造方法，則會呼叫父類中“沒有引數的構造方法”。因此，如果父類中只定義了有引數的構造方法，而在子類的構造方法中又沒有用 super()來呼叫父類中特定的構造方法，則編譯時將發生錯誤，因為 Java 程式在父類中找不到沒有引數的構造方法可供執行。解決辦法是在父類里加上一個不做事且沒有引數的構造方法。  

16. import java和javax有什麼區別？

剛開始的時候 JavaAPI 所必需的包是 java 開頭的包，javax 當時只是擴充套件 API 包來使用。然而隨著時間的推移，javax 逐漸地擴充套件成為 Java API 的組成部分。但是，將擴充套件從 javax 包移動到 java 包確實太麻煩了，最終會破壞一堆現有的程式碼。因此，最終決定 javax 包將成為標準API的一部分。

所以，實際上java和javax沒有區別。這都是一個名字。

17. 介面和抽象類的區別是什麼？

  1. 介面的方法預設是 public，所有方法在介面中不能有實現(Java 8 開始介面方法可以有預設實現），而抽象類可以有非抽象的方法。
  2. 介面中除了static、final變數，不能有其他變數，而抽象類中則不一定。
  3. 一個類可以實現多個介面，但只能實現一個抽象類。介面自己本身可以通過extends關鍵字擴充套件多個介面。
  4. 介面方法預設修飾符是public，抽象方法可以有public、protected和default這些修飾符（抽象方法就是為了被重寫所以不能使用private關鍵字修飾！）。
  5. 從設計層面來說，抽象是對類的抽象，是一種模板設計，而介面是對行為的抽象，是一種行為的規範。

備註：在JDK8中，介面也可以定義靜態方法，可以直接用介面名呼叫。實現類和實現是不可以呼叫的。如果同時實現兩個介面，介面中定義了一樣的預設方法，則必須重寫，不然會報錯。(詳見issue:github.com/Snailclimb/…)

18. 成員變數與區域性變數的區別有哪些？

  1. 從語法形式上看:成員變數是屬於類的，而區域性變數是在方法中定義的變數或是方法的引數；成員變數可以被 public,private,static 等修飾符所修飾，而區域性變數不能被訪問控制修飾符及 static 所修飾；但是，成員變數和區域性變數都能被 final 所修飾。
  2. 從變數在記憶體中的儲存方式來看:如果成員變數是使用static修飾的，那麼這個成員變數是屬於類的，如果沒有使用static修飾，這個成員變數是屬於例項的。而物件存在於堆記憶體，區域性變數則存在於棧記憶體。
  3. 從變數在記憶體中的生存時間上看:成員變數是物件的一部分，它隨著物件的建立而存在，而區域性變數隨著方法的呼叫而自動消失。
  4. 成員變數如果沒有被賦初值:則會自動以型別的預設值而賦值（一種情況例外:被 final 修飾的成員變數也必須顯式地賦值），而區域性變數則不會自動賦值。

19. 建立一個物件用什麼運算子?物件實體與物件引用有何不同?

new運算子，new建立物件例項（物件例項在堆記憶體中），物件引用指向物件例項（物件引用存放在棧記憶體中）。一個物件引用可以指向0個或1個物件（一根繩子可以不繫氣球，也可以系一個氣球）;一個物件可以有n個引用指向它（可以用n條繩子繫住一個氣球）。

20. 什麼是方法的返回值?返回值在類的方法裡的作用是什麼?

方法的返回值是指我們獲取到的某個方法體中的程式碼執行後產生的結果！（前提是該方法可能產生結果）。返回值的作用:接收出結果，使得它可以用於其他的操作！

21. 一個類的構造方法的作用是什麼? 若一個類沒有宣告構造方法，該程式能正確執行嗎? 為什麼?

主要作用是完成對類物件的初始化工作。可以執行。因為一個類即使沒有宣告構造方法也會有預設的不帶引數的構造方法。

22. 構造方法有哪些特性？

  1. 名字與類名相同。
  2. 沒有返回值，但不能用void宣告建構函式。
  3. 生成類的物件時自動執行，無需呼叫。

23. 靜態方法和例項方法有何不同

  1. 在外部呼叫靜態方法時，可以使用"類名.方法名"的方式，也可以使用"物件名.方法名"的方式。而例項方法只有後面這種方式。也就是說，呼叫靜態方法可以無需建立物件。

  2. 靜態方法在訪問本類的成員時，只允許訪問靜態成員（即靜態成員變數和靜態方法），而不允許訪問例項成員變數和例項方法；例項方法則無此限制。

24. 物件的相等與指向他們的引用相等,兩者有什麼不同?

物件的相等，比的是記憶體中存放的內容是否相等。而引用相等，比較的是他們指向的記憶體地址是否相等。

25. 在呼叫子類構造方法之前會先呼叫父類沒有引數的構造方法,其目的是?

幫助子類做初始化工作。

26. == 與 equals(重要)

== : 它的作用是判斷兩個物件的地址是不是相等。即，判斷兩個物件是不是同一個物件(基本資料型別==比較的是值，引用資料型別==比較的是記憶體地址)。

equals() : 它的作用也是判斷兩個物件是否相等。但它一般有兩種使用情況：

  • 情況1：類沒有覆蓋 equals() 方法。則通過 equals() 比較該類的兩個物件時，等價於通過“==”比較這兩個物件。
  • 情況2：類覆蓋了 equals() 方法。一般，我們都覆蓋 equals() 方法來比較兩個物件的內容是否相等；若它們的內容相等，則返回 true (即，認為這兩個物件相等)。

舉個例子：

public class test1 {
    public static void main(String[] args) {
        String a = new String("ab"); // a 為一個引用
        String b = new String("ab"); // b為另一個引用,物件的內容一樣
        String aa = "ab"; // 放在常量池中
        String bb = "ab"; // 從常量池中查詢
        if (aa == bb) // true
            System.out.println("aa==bb");
        if (a == b) // false，非同一物件
            System.out.println("a==b");
        if (a.equals(b)) // true
            System.out.println("aEQb");
        if (42 == 42.0) { // true
            System.out.println("true");
        }
    }
}
複製程式碼

說明：

  • String 中的 equals 方法是被重寫過的，因為 object 的 equals 方法是比較的物件的記憶體地址，而 String 的 equals 方法比較的是物件的值。
  • 當建立 String 型別的物件時，虛擬機器會在常量池中查詢有沒有已經存在的值和要建立的值相同的物件，如果有就把它賦給當前引用。如果沒有就在常量池中重新建立一個 String 物件。

27. hashCode 與 equals (重要)

面試官可能會問你：“你重寫過 hashcode 和 equals 麼，為什麼重寫equals時必須重寫hashCode方法？”

hashCode（）介紹

hashCode() 的作用是獲取雜湊碼，也稱為雜湊碼；它實際上是返回一個int整數。這個雜湊碼的作用是確定該物件在雜湊表中的索引位置。hashCode() 定義在JDK的Object.java中，這就意味著Java中的任何類都包含有hashCode() 函式。

雜湊表儲存的是鍵值對(key-value)，它的特點是：能根據“鍵”快速的檢索出對應的“值”。這其中就利用到了雜湊碼！（可以快速找到所需要的物件）

為什麼要有 hashCode

我們先以“HashSet 如何檢查重複”為例子來說明為什麼要有 hashCode： 當你把物件加入 HashSet 時，HashSet 會先計算物件的 hashcode 值來判斷物件加入的位置，同時也會與其他已經加入的物件的 hashcode 值作比較，如果沒有相符的hashcode，HashSet會假設物件沒有重複出現。但是如果發現有相同 hashcode 值的物件，這時會呼叫 equals（）方法來檢查 hashcode 相等的物件是否真的相同。如果兩者相同，HashSet 就不會讓其加入操作成功。如果不同的話，就會重新雜湊到其他位置。（摘自我的Java啟蒙書《Head first java》第二版）。這樣我們就大大減少了 equals 的次數，相應就大大提高了執行速度。

通過我們可以看出：hashCode() 的作用就是獲取雜湊碼，也稱為雜湊碼；它實際上是返回一個int整數。這個雜湊碼的作用是確定該物件在雜湊表中的索引位置。**hashCode()在雜湊表中才有用，在其它情況下沒用。**在雜湊表中hashCode() 的作用是獲取物件的雜湊碼，進而確定該物件在雜湊表中的位置。

hashCode（）與equals（）的相關規定

  1. 如果兩個物件相等，則hashcode一定也是相同的
  2. 兩個物件相等,對兩個物件分別呼叫equals方法都返回true
  3. 兩個物件有相同的hashcode值，它們也不一定是相等的
  4. 因此，equals 方法被覆蓋過，則 hashCode 方法也必須被覆蓋
  5. hashCode() 的預設行為是對堆上的物件產生獨特值。如果沒有重寫 hashCode()，則該 class 的兩個物件無論如何都不會相等（即使這兩個物件指向相同的資料）

推薦閱讀：Java hashCode() 和 equals()的若干問題解答

28. 為什麼Java中只有值傳遞？

為什麼Java中只有值傳遞？

29. 簡述執行緒、程式、程式的基本概念。以及他們之間關係是什麼?

執行緒與程式相似，但執行緒是一個比程式更小的執行單位。一個程式在其執行的過程中可以產生多個執行緒。與程式不同的是同類的多個執行緒共享同一塊記憶體空間和一組系統資源，所以系統在產生一個執行緒，或是在各個執行緒之間作切換工作時，負擔要比程式小得多，也正因為如此，執行緒也被稱為輕量級程式。

程式是含有指令和資料的檔案，被儲存在磁碟或其他的資料儲存裝置中，也就是說程式是靜態的程式碼。

程式是程式的一次執行過程，是系統執行程式的基本單位，因此程式是動態的。系統執行一個程式即是一個程式從建立，執行到消亡的過程。簡單來說，一個程式就是一個執行中的程式，它在計算機中一個指令接著一個指令地執行著，同時，每個程式還佔有某些系統資源如CPU時間，記憶體空間，檔案，輸入輸出裝置的使用權等等。換句話說，當程式在執行時，將會被作業系統載入記憶體中。 執行緒是程式劃分成的更小的執行單位。執行緒和程式最大的不同在於基本上各程式是獨立的，而各執行緒則不一定，因為同一程式中的執行緒極有可能會相互影響。從另一角度來說，程式屬於作業系統的範疇，主要是同一段時間內，可以同時執行一個以上的程式，而執行緒則是在同一程式內幾乎同時執行一個以上的程式段。

30. 執行緒有哪些基本狀態?

Java 執行緒在執行的生命週期中的指定時刻只可能處於下面6種不同狀態的其中一個狀態（圖源《Java 併發程式設計藝術》4.1.4節）。

Java執行緒的狀態

執行緒在生命週期中並不是固定處於某一個狀態而是隨著程式碼的執行在不同狀態之間切換。Java 執行緒狀態變遷如下圖所示（圖源《Java 併發程式設計藝術》4.1.4節）：

Java執行緒狀態變遷

由上圖可以看出：

執行緒建立之後它將處於 NEW（新建） 狀態，呼叫 start() 方法後開始執行，執行緒這時候處於 READY（可執行） 狀態。可執行狀態的執行緒獲得了 cpu 時間片（timeslice）後就處於 RUNNING（執行） 狀態。

作業系統隱藏 Java虛擬機器（JVM）中的 READY 和 RUNNING 狀態，它只能看到 RUNNABLE 狀態（圖源：HowToDoInJava：Java Thread Life Cycle and Thread States），所以 Java 系統一般將這兩個狀態統稱為 RUNNABLE（執行中） 狀態 。

RUNNABLE-VS-RUNNING

當執行緒執行 wait()方法之後，執行緒進入 **WAITING（等待）**狀態。進入等待狀態的執行緒需要依靠其他執行緒的通知才能夠返回到執行狀態，而 TIME_WAITING(超時等待) 狀態相當於在等待狀態的基礎上增加了超時限制，比如通過 sleep（long millis）方法或 wait（long millis）方法可以將 Java 執行緒置於 TIMED WAITING 狀態。當超時時間到達後 Java 執行緒將會返回到 RUNNABLE 狀態。當執行緒呼叫同步方法時，在沒有獲取到鎖的情況下，執行緒將會進入到 BLOCKED（阻塞） 狀態。執行緒在執行 Runnable 的run()方法之後將會進入到 TERMINATED（終止） 狀態。

31 關於 final 關鍵字的一些總結

final關鍵字主要用在三個地方：變數、方法、類。

  1. 對於一個final變數，如果是基本資料型別的變數，則其數值一旦在初始化之後便不能更改；如果是引用型別的變數，則在對其初始化之後便不能再讓其指向另一個物件。
  2. 當用final修飾一個類時，表明這個類不能被繼承。final類中的所有成員方法都會被隱式地指定為final方法。
  3. 使用final方法的原因有兩個。第一個原因是把方法鎖定，以防任何繼承類修改它的含義；第二個原因是效率。在早期的Java實現版本中，會將final方法轉為內嵌呼叫。但是如果方法過於龐大，可能看不到內嵌呼叫帶來的任何效能提升（現在的Java版本已經不需要使用final方法進行這些優化了）。類中所有的private方法都隱式地指定為final。

32 Java 中的異常處理

Java異常類層次結構圖

Java異常類層次結構圖

在 Java 中，所有的異常都有一個共同的祖先java.lang包中的 Throwable類。Throwable： 有兩個重要的子類：Exception（異常） 和 Error（錯誤） ，二者都是 Java 異常處理的重要子類，各自都包含大量子類。

Error（錯誤）:是程式無法處理的錯誤，表示執行應用程式中較嚴重問題。大多數錯誤與程式碼編寫者執行的操作無關，而表示程式碼執行時 JVM（Java 虛擬機器）出現的問題。例如，Java虛擬機器執行錯誤（Virtual MachineError），當 JVM 不再有繼續執行操作所需的記憶體資源時，將出現 OutOfMemoryError。這些異常發生時，Java虛擬機器（JVM）一般會選擇執行緒終止。

這些錯誤表示故障發生於虛擬機器自身、或者發生在虛擬機器試圖執行應用時，如Java虛擬機器執行錯誤（Virtual MachineError）、類定義錯誤（NoClassDefFoundError）等。這些錯誤是不可查的，因為它們在應用程式的控制和處理能力之 外，而且絕大多數是程式執行時不允許出現的狀況。對於設計合理的應用程式來說，即使確實發生了錯誤，本質上也不應該試圖去處理它所引起的異常狀況。在 Java中，錯誤通過Error的子類描述。

Exception（異常）:是程式本身可以處理的異常。Exception 類有一個重要的子類 RuntimeException。RuntimeException 異常由Java虛擬機器丟擲。NullPointerException（要訪問的變數沒有引用任何物件時，丟擲該異常）、ArithmeticException（算術運算異常，一個整數除以0時，丟擲該異常）和 ArrayIndexOutOfBoundsException （下標越界異常）。

注意：異常和錯誤的區別：異常能被程式本身處理，錯誤是無法處理。

Throwable類常用方法

  • public string getMessage():返回異常發生時的簡要描述
  • public string toString():返回異常發生時的詳細資訊
  • public string getLocalizedMessage():返回異常物件的本地化資訊。使用Throwable的子類覆蓋這個方法，可以聲稱本地化資訊。如果子類沒有覆蓋該方法，則該方法返回的資訊與getMessage（）返回的結果相同
  • public void printStackTrace():在控制檯上列印Throwable物件封裝的異常資訊

異常處理總結

  • try 塊： 用於捕獲異常。其後可接零個或多個catch塊，如果沒有catch塊，則必須跟一個finally塊。
  • catch 塊： 用於處理try捕獲到的異常。
  • finally 塊： 無論是否捕獲或處理異常，finally塊裡的語句都會被執行。當在try塊或catch塊中遇到return 語句時，finally語句塊將在方法返回之前被執行。

在以下4種特殊情況下，finally塊不會被執行：

  1. 在finally語句塊第一行發生了異常。 因為在其他行，finally塊還是會得到執行
  2. 在前面的程式碼中用了System.exit(int)已退出程式。 exit是帶參函式 ；若該語句在異常語句之後，finally會執行
  3. 程式所在的執行緒死亡。
  4. 關閉CPU。

下面這部分內容來自issue:github.com/Snailclimb/…。

注意： 當try語句和finally語句中都有return語句時，在方法返回之前，finally語句的內容將被執行，並且finally語句的返回值將會覆蓋原始的返回值。如下：

    public static int f(int value) {
        try {
            return value * value;
        } finally {
            if (value == 2) {
                return 0;
            }
        }
    }
複製程式碼

如果呼叫 f(2)，返回值將是0，因為finally語句的返回值覆蓋了try語句塊的返回值。

33 Java序列化中如果有些欄位不想進行序列化，怎麼辦？

對於不想進行序列化的變數，使用transient關鍵字修飾。

transient關鍵字的作用是：阻止例項中那些用此關鍵字修飾的的變數序列化；當物件被反序列化時，被transient修飾的變數值不會被持久化和恢復。transient只能修飾變數，不能修飾類和方法。

34 獲取用鍵盤輸入常用的兩種方法

方法1：通過 Scanner

Scanner input = new Scanner(System.in);
String s  = input.nextLine();
input.close();
複製程式碼

方法2：通過 BufferedReader

BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 
String s = input.readLine(); 
複製程式碼

35 Java 中 IO 流

Java 中 IO 流分為幾種?

  • 按照流的流向分，可以分為輸入流和輸出流；
  • 按照操作單元劃分，可以劃分為位元組流和字元流；
  • 按照流的角色劃分為節點流和處理流。

Java Io流共涉及40多個類，這些類看上去很雜亂，但實際上很有規則，而且彼此之間存在非常緊密的聯絡， Java I0流的40多個類都是從如下4個抽象類基類中派生出來的。

  • InputStream/Reader: 所有的輸入流的基類，前者是位元組輸入流，後者是字元輸入流。
  • OutputStream/Writer: 所有輸出流的基類，前者是位元組輸出流，後者是字元輸出流。

按操作方式分類結構圖：

IO-操作方式分類

按操作物件分類結構圖：

IO-操作物件分類

既然有了位元組流,為什麼還要有字元流?

問題本質想問：不管是檔案讀寫還是網路傳送接收，資訊的最小儲存單元都是位元組，那為什麼 I/O 流操作要分為位元組流操作和字元流操作呢？

回答：字元流是由 Java 虛擬機器將位元組轉換得到的，問題就出在這個過程還算是非常耗時，並且，如果我們不知道編碼型別就很容易出現亂碼問題。所以， I/O 流就乾脆提供了一個直接操作字元的介面，方便我們平時對字元進行流操作。如果音訊檔案、圖片等媒體檔案用位元組流比較好，如果涉及到字元的話使用字元流比較好。

BIO,NIO,AIO 有什麼區別?

  • BIO (Blocking I/O): 同步阻塞I/O模式，資料的讀取寫入必須阻塞在一個執行緒內等待其完成。在活動連線數不是特別高（小於單機1000）的情況下，這種模型是比較不錯的，可以讓每一個連線專注於自己的 I/O 並且程式設計模型簡單，也不用過多考慮系統的過載、限流等問題。執行緒池本身就是一個天然的漏斗，可以緩衝一些系統處理不了的連線或請求。但是，當面對十萬甚至百萬級連線的時候，傳統的 BIO 模型是無能為力的。因此，我們需要一種更高效的 I/O 處理模型來應對更高的併發量。
  • NIO (New I/O): NIO是一種同步非阻塞的I/O模型，在Java 1.4 中引入了NIO框架，對應 java.nio 包，提供了 Channel , Selector，Buffer等抽象。NIO中的N可以理解為Non-blocking，不單純是New。它支援面向緩衝的，基於通道的I/O操作方法。 NIO提供了與傳統BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相對應的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 兩種不同的套接字通道實現,兩種通道都支援阻塞和非阻塞兩種模式。阻塞模式使用就像傳統中的支援一樣，比較簡單，但是效能和可靠性都不好；非阻塞模式正好與之相反。對於低負載、低併發的應用程式，可以使用同步阻塞I/O來提升開發速率和更好的維護性；對於高負載、高併發的（網路）應用，應使用 NIO 的非阻塞模式來開發
  • AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改進版 NIO 2,它是非同步非阻塞的IO模型。非同步 IO 是基於事件和回撥機制實現的，也就是應用操作之後會直接返回，不會堵塞在那裡，當後臺處理完成，作業系統會通知相應的執行緒進行後續的操作。AIO 是非同步IO的縮寫，雖然 NIO 在網路操作中，提供了非阻塞的方法，但是 NIO 的 IO 行為還是同步的。對於 NIO 來說，我們的業務執行緒是在 IO 操作準備好時，得到通知，接著就由這個執行緒自行進行 IO 操作，IO操作本身是同步的。查閱網上相關資料，我發現就目前來說 AIO 的應用還不是很廣泛，Netty 之前也嘗試使用過 AIO，不過又放棄了。

36. 常見關鍵字總結:static,final,this,super

詳見筆主的這篇文章: gitee.com/SnailClimb/…

37. Collections 工具類和 Arrays 工具類常見方法總結

詳見筆主的這篇文章: gitee.com/SnailClimb/…

參考

開源專案推薦

作者的其他開源專案推薦：

  1. springboot-guide : 適合新手入門以及有經驗的開發人員查閱的 Spring Boot 教程（業餘時間維護中，歡迎一起維護）。
  2. programmer-advancement : 我覺得技術人員應該有的一些好習慣！
  3. spring-security-jwt-guide :從零入門 ！Spring Security With JWT（含許可權驗證）後端部分程式碼。

公眾號

我的公眾號

相關文章