java基础知识面试题系列汇总大全(一)

程序员潇然 · 发表于 2022-7-29 22:36:17

面向对象的特征有哪些方面？

面向对象的特征主要有以下几个方面：

抽象：

抽象是将一类对象的共同特征总结出来构造类的过程，包括数据抽象和行为抽象两方面。

抽象只关注对象有哪些属性和行为，并不关注这些行为的细节是什么。

继承：

继承是从已有类得到继承信息创建新类的过程。提供继承信息的类被称为父类（超类、基类）；得到继承信息的类被称为子类（派生类）。

继承让变化中的软件系统有了一定的延续性，同时继承也是封装程序中可变因素的重要手段;

封装：

通常认为封装是把数据和操作数据的方法绑定起来，对数据的访问只能通过已定义的接口。

面向对象的本质就是将现实世界描绘成一系列完全自治、封闭的对象。

我们在类中编写的方法就是对实现细节的一种封装；

我们编写一个类就是对数据和数据操作的封装。

可以说，封装就是隐藏一切可隐藏的东西，只向外界提供最简单的编程接口（可以想想普通洗衣机和全自动洗衣机的差别，明显全自动洗衣机封装更好因此操作起来更简单；我们现在使用的智能手机也是封装得足够好的，因为几个按键就搞定了所有的事情）。

多态性：

多态性是指允许不同子类型的对象对同一消息作出不同的响应。

简单的说就是用同样的对象引用调用同样的方法但是做了不同的事情。

多态性分为编译时的多态性和运行时的多态性。

如果将对象的方法视为对象向外界提供的服务，那么运行时的多态性可以解释为：当 A 系统访问 B 系统提供的服务时，B系统有多种提供服务的方式，但一切对 A 系统来说都是透明的

（就像电动剃须刀是 A 系统，它的供电系统是 B 系统，B 系统可以使用电池供电或者用交流电，甚至还有可能是太阳能，A 系统只会通过 B 类对象调用供电的方法，但并不知道供电系统的底层实现是什么，究竟通过何种方式获得了动力）。

方法重载（overload）实现的是编译时的多态性（也称为前绑定），而方法重写（override）实现的是运行时的多态性（也称为后绑定）。运行时的多态是面向对象最精髓的东西

要实现多态需要做两件事：

1). 方法重写（子类继承父类并重写父类中已有的或抽象的方法）；

2). 对象造型（用父类型引用引用子类型对象，这样同样的引用调用同样的方法就会根据子类对象的不同而表现出不同的行为）。

访问修饰符 public,private,protected,以及不写（默认）时的区别？

当前类	同包	子类	其他包
public	√	√	√
protected	√	√	√
default	√	√	×
private	√	×	×

类的成员不写访问修饰时默认为 default。默认对于同一个包中的其他类相当于公开（public），对于不是同一个包中的其他类相当于私有（private）。受保护（protected）对子类相当于公开，对不是同一包中的没有父子关系的类相当于私有。 Java 中，外部类的修饰符只能是 public 或默认，类的成员（包括内部类）的修饰符可以是以上四种。

String 是最基本的数据类型吗？

不是。 Java 中的基本数据类型只有 8 个：byte、short、int、long、float、double、char、boolean；除了基本类型（primitive type），剩下的都是引用类型（referencetype） Java 5 以后引入的枚举类型也算是一种比较特殊的引用类型。

float f=3.4;是否正确？

不正确。 3.4 是双精度数，将双精度型（double）赋值给浮点型（float）属于下转型（down-casting，也称为窄化）会造成精度损失因此需要强制类型转换 float f =(float)3.4; 或者写成 float f =3.4F

short s1 = 1; s1 = s1 + 1;有错吗?short s1 = 1; s1 += 1;有错吗？

对于 short s1 = 1; s1 = s1 + 1; 由于 1 是 int 类型，因此 s1+1 运算结果也是 int型需要强制转换类型才能赋值给 short 型。

而 short s1 = 1; s1 += 1;可以正确编译，因为 s1+= 1;相当于 s1 = (short)(s1 + 1);其中有隐含的强制类型转换。

Java 有没有 goto？

goto 是 Java 中的保留字，在目前版本的 Java 中没有使用。（根据 James Gosling（Java 之父）编写的《The Java Programming Language》一书的附录中给出了一个 Java 关键字列表，其中有 goto 和 const，但是这两个是目前无法使用的关键字;

因此有些地方将其称之为保留字，其实保留字这个词应该有更广泛的意义，因为熟悉 C 语言的程序员都知道，在系统类库中使用过的有特殊意义的单词或单词的组合都被视为保留字）

int 和 Integer 有什么区别？

Java 是一个近乎纯洁的面向对象编程语言，但是为了编程的方便还是引入了基本数据类型，但是为了能够将这些基本数据类型当成对象操作，Java 为每一个基本数据类型都引入了对应的包装类型（wrapper class），int 的包装类就是 Integer;

从 Java 5 开始引入了自动装箱/拆箱机制，使得二者可以相互转换。 Java 为每个原始类型提供了包装类型：原始类型: boolean，char， byte，short，int， long，float，double 包装类型：Boolean，Character，Byte，Short，Integer，Long，Float，Double

class AutoUnboxingTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = new Integer(3);
        Integer b = 3; // 将 3 自动装箱成 Integer 类型
        int c = 3;
        System.out.println(a == b); // false 两个引用没有引用同一对象
        System.out.println(a == c); // true a 自动拆箱成 int 类型再和 c比较
    }
}

比如面试题

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer f1 = 100, f2 = 100, f3 = 150, f4 = 150;
        System.out.println(f1 == f2);
        System.out.println(f3 == f4);
    }
}

如果不明就里很容易认为两个输出要么都是 true 要么都是 false。首先需要注意的是 f1、f2、f3、f4 四个变量都是 Integer 对象引用，所以下面的==运算比较的不是值而是引用。

装箱的本质是什么呢？当我们给一个 Integer 对象赋一个 int 值的时候，会调用 Integer 类的静态方法 valueOf，如果看看 valueOf 的源代码就知道发生了什么

/**
     * Returns an {@code Integer} instance representing the specified
     * {@code int} value.  If a new {@code Integer} instance is not
     * required, this method should generally be used in preference to
     * the constructor {@link #Integer(int)}, as this method is likely
     * to yield significantly better space and time performance by
     * caching frequently requested values.
     *
     * This method will always cache values in the range -128 to 127,
     * inclusive, and may cache other values outside of this range.
     *
     * @param  i an {@code int} value.
     * @return an {@code Integer} instance representing {@code i}.
     * @since  1.5
     */
    @IntrinsicCandidate
    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

IntegerCache 是 Integer 的内部类，其代码如下所示：

/**
     * Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values between
     * -128 and 127 (inclusive) as required by JLS.
     *
     * The cache is initialized on first usage.  The size of the cache
     * may be controlled by the {@code -XX:AutoBoxCacheMax=<size>} option.
     * During VM initialization, java.lang.Integer.IntegerCache.high property
     * may be set and saved in the private system properties in the
     * jdk.internal.misc.VM class.
     *
     * WARNING: The cache is archived with CDS and reloaded from the shared
     * archive at runtime. The archived cache (Integer[]) and Integer objects
     * reside in the closed archive heap regions. Care should be taken when
     * changing the implementation and the cache array should not be assigned
     * with new Integer object(s) after initialization.
     */

    private static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer[] cache;
        static Integer[] archivedCache;

        static {
            // high value may be configured by property
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    h = Math.max(parseInt(integerCacheHighPropValue), 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(h, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            high = h;

            // Load IntegerCache.archivedCache from archive, if possible
            CDS.initializeFromArchive(IntegerCache.class);
            int size = (high - low) + 1;

            // Use the archived cache if it exists and is large enough
            if (archivedCache == null || size > archivedCache.length) {
                Integer[] c = new Integer[size];
                int j = low;
                for(int i = 0; i < c.length; i++) {
                    c[i] = new Integer(j++);
                }
                archivedCache = c;
            }
            cache = archivedCache;
            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }

        private IntegerCache() {}
    }

简单的说，如果整型字面量的值在-128 到 127 之间，那么不会 new 新的 Integer对象，而是直接引用常量池中的 Integer 对象，所以上面的面试题中 f1 f4 的结果是 false

提醒: 这个看似不怎么起眼的问题，实际上我们出过生产问题，最后发现有一个同事使用==进行判断，而且不是必现的。

&和&&的区别？

&运算符有两种用法： (1)按位与； (2)逻辑与。

&&运算符是短路与运算。

逻辑与跟短路与的差别是非常巨大的虽然二者都要求运算符左右两端的布尔值都是true 整个表达式的值才是 true。

&&之所以称为短路运算是因为，如果&&左边的表达式的值是 false，右边的表达式会被直接短路掉，不会进行运算。

很多时候我们可能都需要用&&而不是&

例如在验证用户登录时判定用户名不是 null 而且不是空字符串，应当写为： username != null &&!username.equals(“”)

二者的顺序不能交换，更不能用&运算符，因为第一个条件如果不成立，根本不能进行字符串的 equals 比较，否则会产生 nullPointerException 异常。注意：逻辑或运算符（|）和短路或运算符（||）的差别也是如此。

解释内存中的栈(stack)、堆(heap)和方法区(method area)的用法。

~~通常我们定义一个基本数据类型的变量，一个对象的引用，还有就是函数调用的现场保存都使用 JVM 中的栈空间；~~

而通过 new 关键字和构造器创建的对象则放在堆空间，堆是垃圾收集器管理的主要区域，由于现在的垃圾收集器都采用分代收集算法，所以堆空间还可以细分为新生代和老生代

~~再具体一点可以分为 Eden、Survivor（又可分为 From Survivor 和 To Survivor）、Tenured；~~

方法区和堆都是各个线程共享的内存区域，用于存储已经被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、JIT 编译器编译后的代码等数据；程序中的字面量（literal）如直接书写的 100、”hello”和常量都是放在常量池中，常量池是方法区的一部分。

栈空间操作起来最快但是栈很小，通常大量的对象都是放在堆空间，栈和堆的大小都可以通过 JVM的启动参数来进行调整，栈空间用光了会引发 StackOverflowError，而堆和常量池空间不足则会引发 OutOfMemoryError。

注意：随着虚拟机的发展，相对应的也发生了变化，这个问题已经过时，但是了解虚拟机空间的划分是必须的，请与时俱进。

补充 1：较新版本的 Java（从 Java 6 的某个更新开始）中，由于 JIT 编译器的发展和”逃逸分析”技术的逐渐成熟，栈上分配、标量替换等优化技术使得对象一定分配在堆上这件事情已经变得不那么绝对了。

补充 2：运行时常量池相当于 Class 文件常量池具有动态性，Java 语言并不要求常量一定只有编译期间才能产生，运行期间也可以将新的常量放入池中，String类的 intern()方法就是这样的。

补充3：字符串常量池存在运行时常量池之中（在JDK7之前存在运行时常量池之中，在JDK7已经将其转移到堆中）。

补充4：现在的虚拟机空间已经开始不分区了

Math.round(11.5) 等于多少？Math.round(-11.5)等于多少？

Math.round(11.5)的返回值是 12，Math.round(-11.5)的返回值是-11。

四舍五入的原理是在参数上加 0.5 然后进行下取整。

switch 是否能作用在 byte 上，是否能作用在 long 上，是否能作用在 String 上？

在 Java 5 以前，switch(expr)中，expr 只能是 byte、short、char、int。

从 Java5 开始，Java 中引入了枚举类型，expr 也可以是 enum 类型

从 Java 7 开始，expr 还可以是字符串（String），但是长整型（long）在目前所有的版本中都是不可以的。

用最有效率的方法计算 2 乘以 8？

2 << 3（左移 3 位相当于乘以 2 的 3 次方，右移 3 位相当于除以 2 的 3 次方）

补充：

我们为编写的类重写 hashCode 方法时，可能会看到如下所示的代码，比如为什么通常选择 31 这个数？

选择 31 是因为可以用移位和减法运算来代替乘法，从而得到更好的性能。

说到这里你可能已经想到了：31 * num 等价于(num << 5) - num，左移 5位相当于乘以 2 的 5 次方再减去自身就相当于乘以 31，现在的 VM 都能自动完成这个优化。

public class PhoneNumber {
    private int areaCode;
    private String prefix;
    private String lineNumber;

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + areaCode;
        result = prime * result + ((lineNumber == null) ? 0 : lineNumber.hashCode());
        result = prime * result + ((prefix == null) ? 0 : prefix.hashCode());
        return result;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        PhoneNumber other = (PhoneNumber) obj;
        if (areaCode != other.areaCode)
            return false;
        if (lineNumber == null) {
            if (other.lineNumber != null)
                return false;
        } else if (!lineNumber.equals(other.lineNumber))
            return false;
        if (prefix == null) {
            if (other.prefix != null)
                return false;
        } else if (!prefix.equals(other.prefix))
            return false;
        return true;
    }
}

比如String的hashcode，稍微对比下就看得出来，上面的代码与String的逻辑是类似的

看下图框起来的计算公式

转载务必注明出处：程序员潇然，疯狂的字节X，https://crazybytex.com/thread-100-1-1.html

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