Java面试知识点

工作也有好些年了，从刚毕业到前几年看过无数的面试题，总想着自己写一个面试总结，随着自我认识的变化，一些知识点的理解也越来越不一样了。写下来温故而知新。很多问题可能别人也总结过，但是答案不尽相同，如有问题欢迎指正以备完善。
现在的问题还不是很全面，会持续更新，大家有遇到一些面试题的话，也可以评论出来，一起完善。

• JDK（Java development kit）Java开发工具包，JRE（Java runtime environment）Java运行环境。JDK中包含JRE，JDK中有一个名为jre的目录，里面包含两个文件夹bin和lib，bin就是JVM，lib就是JVM工作所需要的类库。
• JRE包含了java虚拟机、java基础类库。是使用java语言编写的程序运行所需要的软件环境，是提供给想运行java程序的用户使用的。JDK是程序员使用java语言编写java程序所需的开发工具包，是提供给程序员使用的。运行java程序只需安装JRE。如果需要编写java程序，需要安装JDK。

public static void main(String[] args) {String abc = "hello world";StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(abc);String reverse = stringBuilder.reverse().toString();System.out.println(reverse);
}

public static void main(String[] args) {String abc = "hello world";char[] chars = abc.toCharArray();char[] newd = new char[abc.length()];for (int i = 0; i < chars.length; i++) {char aChar = chars[chars.length - i - 1];newd[i]=aChar;}String s = String.valueOf(newd);System.out.println(s);
}

• 抽象类的存在是为了被继承，不能实例化，而普通类存在是为了实例化一个对象。
• 抽象类的子类必须重写抽象类中的抽象方法，而普通类可以选择重写父类的方法，也可以直接调用父类的方法。
• 抽象类必须用abstract来修饰，普通类则不用。
• 普通类和抽象类都可以含有普通成员属性和普通方法。
• 普通类和抽象类都可以继承别的类或者被别的类继承。
• 普通类和抽象类的属性和方法都可以通过子类对象来调用。

• 抽象类和接口都不能直接实例化。如果要实例化，抽象类变量必须指向实现所有抽象方法的子类对象，接口变量必须指向实现所有接口方法的类对象。
• 抽象类要被子类继承，接口要被类实现。
• 接口只能做方法申明，抽象类中可以做方法申明，也可以做方法实现。
• 接口里定义的变量只能是公共的静态的常量，抽象类中的变量是普通变量。
• 抽象类里的抽象方法必须全部被子类所实现，如果子类不能全部实现父类抽象方法，那么该子类只能是抽象类。同样，实现接口的时候，如不能全部实现接口方法，那么该类也只能为抽象类。
• 抽象方法只能申明，不能实现。
• 抽象类里可以没有抽象方法
• 如果—个类里有抽象方法，那么这个类只能是抽象类
• 抽象方法要被实现，所以不能是静态的，也不能是私有的。

按照数据的流向：输入流：读数据。输出流：写数据

按照数据类型来分：
字节流：字节输入流（Inputstream），字节输出流（Outputstream）
字符流：字符输入流（Reader），字符输出流（Writer）

• 字符流和字节流是根据处理数据的类型的不同来区分的。
• 字节流按照8位传输，字节流是最基本的，所有文件的储存是都是字节（byte）的储存，在磁盘上保留的并不是文件的字符而是先把字符编码成字节，再储存这些字节到磁盘。
• 字节流可用于任何类型的对象，包括二进制对象，而字符流只能处理字符或者字符串；
• 字节流提供了处理任何类型的IO操作的功能，但它不能直接处理Unicode字符，而字符流就可以。
• 理论上任何文件都能够用字节流读取，但当读取的是文本数据时，为了能还原成文本你必须再经过一个转换的工序，相对来说字符流就省了这个麻烦，可以有方法直接读取。所以，如果是处理纯文本数据，就要优先考虑字符流，除此之外都是用字节流。

• 不同点：
  位置不同。throws用在函数上，后边跟的是异常类，可以跟多个异常类。throw用在函数内，后面跟的是异常对象。
  功能不同。①throws用来声明异常，让调用者只知道该功能可能出现的问题，可以给出预先得处理方式。throw抛出具体的问题对象，执行到throw。功能就已经结束了跳转到调用者，并将具体的问题对象抛给调用者，也就是说throw语句独立存在时，下面不要定义其他语句，因为执行不到。②throws表示出现异常的一种可能性，并不一定会发生这些异常，throw则是抛出了异常，执行throw则一定抛出了某种异常对象。
• 相同点：
  两者都是消极处理异常的方式，只是抛出或者可能抛出异常，但是不会由函数去处理异常，真正的处理异常由函数的上层调用处理。

public static void main(String[] args) {System.out.println(test());
}public static int test() {try {int abc = 1/0;System.out.println("try");return 0;} catch (Exception e) {System.out.println(e.getMessage());return 1;} finally {System.out.println("finally");}
}

/ by zero
finally
1

• hashCode() 的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个 int整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode() 定义 在 JDK 的 Object.java 中，这就意味着Java 中的任何类都包含有 hashCode() 函数。
  散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码！（可以快速找到所需要的对象）
• 为什么要有hashcode
  当你把对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashcode 值来判断对象加入的位置，同时也会与其他已经加入的对象的 hashcode 值作比较，如果没有相符的 hashcode，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashcode 值的对象，这时会调用 equals（）方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让其加入操作成功。
  如果不同的话，就会重新散列到其他位置。这样我们就大大减少了 equals 的次数，相应就大大提高了执行速度。
• Object 类中的 equals 方法用于检测一个对象是否等于另外一个对象。在 Object类中，这个方法将判断两个对象是否具有相同的引用。如果两个对象具有相同的引用，它们一定是相等的。​当我们对比两个对象是否相等时，我们就可以先使用 hashCode 进行比较，如果比较的结果是 true，那么就可以使用 equals再次确认两个对象是否相等，如果比较的结果是true，那么这两个对象就是相等的，否则其他情况就认为两个对象不相等。这样就大大的提升了对象比较的效率，这也是为什么 Java 设计使用hashCode 和 equals 协同的方式，来确认两个对象是否相等的原因。
• 如果equals为true，hashcode一定相等（没有重写equals的情况下）；
  如果equals为false，hashcode不一定不相等；
  如果hashcode值相等，equals不一定相等；
  如果hashcode值不等，equals一定不等（没有重写equals的情况下）；

• 静态变量属于类本身，在类加载的时候就会分配内存，可以通过类名直接访问；
• 非静态变量属于类的对象，只有在类的对象产生时，才会分配内存，通过类的实例去访问；
• 静态方法也属于类本身，但是此时没有类的实例，内存中没有非静态变量，所以无法调用非静态变量。

• new

• clone()

• 通过反射机制创建
  用 Class.forName方法获取类，在调用类的newinstance（）方法

	Class<?> cls = Class.forName("com.dao.User");User u = (User)cls.newInstance();

• 序列化反序列化
  将一个对象实例化后，进行序列化，再反序列化，也可以获得一个对象（远程通信的场景下使用

	ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream (new FileOutputStream("D:/data.txt"));//序列化对象out.writeObject(user1); out.close();//反序列化对象ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("D:/data.txt"));User user2 = (User) in.readObject();System.out.println("反序列化user：" + user2);in.close();

• Spring 对bean 进行实例化。
• Spring 将值和bean的引用注入到bean对应的属性中。
• 如果bean实现了BeanNameAware接口，Spring将bean的ID传递给setBean-Name() 方法。
• 如果bean 实现了BeanFactoryAware接口，Spring将调用setBeanFactory() 方法，将BeanFactory容器实例传入。
• 如果bean实现了ApplicationContextAware接口，Spring将调用setApplicationContext() 方法，将bean所在的应用上下文的引用传入进来。
• 如果bean实现了BeanPostProcessor接口，Spring将调用它们的post-ProcessBeforeInitialization() 方法
• 如果bean实现了InitializingBean接口，Spring将调用它们的after-PropertiesSet()方法。类似的，如果bean使用init-method声明了初始化方法，该方法也会被调用。
• 如果bean实现了BeanPostProcessor接口，Spring将调用它们的post-ProcessAfterInitialization() 方法。
• 此时, bean 已经准备就绪，可以被应用程序使用了，它们将一直驻留在应用上下文中，直到该应用上下文被销毁。
• 如果bean实现了DisposableBean接口，Spring将调用它的destory()接口方法。同样,如果bean使用destroy-method声明了销毁方法，该方法也会被调用。

• Hashtable是基于陈旧的Dictionary类的，HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个实现。
• Hashtable是线程安全的，也就是说是同步的，而HashMap是线程序不安全的，不是同步的。
• HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value。
• HashMap的默认容器是16，为2倍扩容，HashTable默认是11，为2倍+1扩容。

• HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。元素以键值对的形式存放，并且允许null键和null值，因为key值唯一（不能重复），因此，null键只有一个。另外，hashmap不保证元素存储的顺序，是一种无序的，和放入的顺序并不相同（此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变）。HashMap是线程不安全的。
• map.put(k,v)实现原理：
  首先将k,v封装到Node对象当中（节点）。
  然后它的底层会调用K的hashCode()方法得出hash值。
  通过哈希表函数/哈希算法，将hash值转换成数组的下标，下标位置上如果没有任何元素，就把Node添加到这个位置上。如果说下标对应的位置上有链表。此时，就会拿着k和链表上每个节点的k进行equal。如果所有的equals方法返回都是false，那么这个新的节点将被添加到链表的末尾。如其中有一个equals返回了true，那么这个节点的value将会被覆盖。
• map.get(k)实现原理：
  先调用k的hashCode()方法得出哈希值，并通过哈希算法转换成数组的下标。
  通过上一步哈希算法转换成数组的下标之后，在通过数组下标快速定位到某个位置上。如果这个位置上什么都没有，则返回null。如果这个位置上有单向链表，那么它就会拿着K和单向链表上的每一个节点的K进行equals，如果所有equals方法都返回false，则get方法返回null。如果其中一个节点的K和参数K进行equals返回true，那么此时该节点的value就是我们要找的value了，get方法最终返回这个要找的value。

• HashMap内部的bucket数组长度为什么一直都是2的整数次幂答：这样做有两个好处，第一，可以通过(table.length - 1) & key.hash()这样的位运算快速寻址，第二，在HashMap扩容的时候可以保证同一个桶中的元素均匀地散列到新的桶中，具体一点就是同一个桶中的元素在扩容后一般留在原先的桶中，一般放到了新的桶中。
• HashMap默认的bucket数组是多大答：默认是16，即时指定的大小不是2的整数次幂，HashMap也会找到一个最近的2的整数次幂来初始化桶数组。
• HashMap什么时候开辟bucket数组占用内存答：在第一次put的时候调用resize方法。
• HashMap何时扩容？答：当HashMap中的元素熟练超过阈值时，阈值计算方式是capacity * loadFactor，在HashMap中loadFactor（负载因子）是0.75。
• 桶中的元素链表何时转换为红黑树，什么时候转回链表，为什么要这么设计？答：当同一个桶中的元素数量大于等于8的时候元素中的链表转换为红黑树，反之，当桶中的元素数量小于等于6的时候又会转为链表，这样做的原因是避免红黑树和链表之间频繁转换，引起性能损耗。
• Java 8中为什么要引进红黑树，是为了解决什么场景的问题？答：引入红黑树是为了避免hash性能急剧下降，引起HashMap的读写性能急剧下降的场景，正常情况下，一般是不会用到红黑树的，在一些极端场景下，假如客户端实现了一个性能拙劣的hashCode方法，可以保证HashMap的读写复杂度不会低于O(lgN)public int hashCode() {
  return 1;
  }
• HashMap如何处理key为null的键值对？答：放置在桶数组中下标为0的桶中。

那我们应该怎么做才能确保集合不被修改呢？
我们可以采用Collections包下的unmodifiableMap方法，通过这个方法返回的map,是不可以修改的。他会报 java.lang.UnsupportedOperationException错。
同理：Collections包也提供了对list和set集合的方法。Collections.unmodifiableList(List) Collections.unmodifiableSet(Set)

• 数据结构：在 JDK7 及之前的版本，HashMap 的数据结构可以看成“数组+链表”，在 JDK8 及之后的版本，数据结构可以看成"数组+链表+红黑树"，当链表的长度超过8时，链表就会转换成红黑树，从而降低时间复杂度（由O(n) 变成了 O(logN)），提高了效率
• 对数据重哈希：JDK8 及之后的版本，对 hash() 方法进行了优化，重新计算 hash 值时，让 hashCode 的高16位参与异或运算，目的是在 table 的 length较小的时候，在进行计算元素存储位置时，也让高位也参与运算。
• 在 JDK7 及之前的版本，在添加元素的时候，采用头插法，所以在扩容的时候，会导致之前元素相对位置倒置了，在多线程环境下扩容可能造成环形链表而导致死循环的问题。DK1.8之后使用的是尾插法，扩容是不会改变元素的相对位置
• 扩容时重新计算元素的存储位置的方式：JDK7 及之前的版本重新计算存储位置是直接使用 hash & (table.length-1)；JDK8 使用节点的hash值与旧数组长度进行位与运算，如果运算结果为0，表示元素在新数组中的位置不变；否则，则在新数组中的位置下标=原位置+原数组长度。
• JDK7 是先扩容后插入，这就导致无论这次插入是否发生hash冲突都需要进行扩容，但如果这次插入并没有发生Hash冲突的话，那么就会造成一次无效扩容；JDK8是先插入再扩容的，优点是减少这一次无效的扩容，原因就是如果这次插入没有发生Hash冲突的话，那么其实就不会造成扩容

• 在JDK7及以前的版本，表现为在多线程环境下进行扩容，由于采用头插法，位于同一索引位置的节点顺序会反掉，导致可能出现死循环的情况。
• 在JDK8及以后的版本，表现为在多线程环境下添加元素，可能会出现数据丢失的情况。

如果想使用线程安全的 Map 容器，可以使用以下几种方式：

• 使用线程安全的 Hashtable，它底层的每个方法都使用了 synchronized 保证线程同步，所以每次都锁住整张表，在性能方面会相对比较低。
• 使用Collections.synchronizedMap()方法来获取一个线程安全的集合，底层原理是使用synchronized来保证线程同步。
• 使用 ConcurrentHashMap 集合。

• 数据结构：JDK7 的数据结构是 Segment数组 + HashEntry数组 + 链表，JDK8 的数据结构是 HashEntry数组 + 链表 + 红黑树，当链表的长度超过8时，链表就会转换成红黑树，从而降低时间复杂度（由O(n) 变成了 O(logN)），提高了效率
• 锁的实现：JDK7的锁是segment，是基于ReentronLock实现的，包含多个HashEntry；而JDK8 降低了锁的粒度，采用 table 数组元素作为锁，从而实现对每行数据进行加锁，进一步减少并发冲突的概率，并使用 synchronized 来代替 ReentrantLock，因为在低粒度的加锁方式中，synchronized 并不比 ReentrantLock 差，在粗粒度加锁中ReentrantLock 可以通过 Condition 来控制各个低粒度的边界，更加的灵活，而在低粒度中，Condition的优势就没有了。
• 统计集合中元素个数 size 的方式：JDK7 是先尝试 2次通过不锁住 segment 的方式来统计各个 segment 大小，如果统计的过程中，容器的 count 发生了变化，则再采用加锁的方式来统计所有Segment的大小；在 JDK8 中，对于size的计算，在扩容和 addCount() 方法中就已经有处理了，等到调用 size() 时直接返回元素的个数

concurrentHashMap锁的方式是细粒度的。concurrentHashMap将hash分为16个桶（默认值），诸如get、put、remove等常用操作只锁住当前需要用到的桶。
concurrentHashMap的读取并发，因为读取的大多数时候都没有锁定，所以读取操作几乎是完全的并发操作，只是在求size时才需要锁定整个hash。
而且在迭代时，concurrentHashMap使用了不同于传统集合的快速失败迭代器的另一种迭代方式，弱一致迭代器。在这种方式中，当iterator被创建后集合再发生改变就不会抛出ConcurrentModificationException，取而代之的是在改变时new新的数据而不是影响原来的数据，iterator完成后再讲头指针替代为新的数据，这样iterator时使用的是原来的数据。

• ArrayList 和 LinkedList 是 List 接口的两种不同实现，并且两者都不是线程安全的。

• ArrayList 内部使用的动态数组来存储元素，LinkedList 内部使用的双向链表来存储元素，这也是 ArrayList 和 LinkedList 最本质的区别。由于内部使用的存储方式不同，导致它们的各种方法具有不同的时间复杂度。

• ArrayList 和 LinkedList 在内存的使用上也有所不同。LinkedList 的每个元素都有更多开销，因为要存储上一个和下一个元素的地址。ArrayList 没有这样的开销。

• ArrayList 占用的内存在声明的时候就已经确定了（默认大小为 10），不管实际上是否添加了元素，因为复杂对象的数组会通过 null 来填充。LinkedList 在声明的时候不需要指定大小，元素增加或者删除时大小随之改变（双向链表决定的）。LinkedList 允许内存进行动态分配，这就意味着内存分配是由编译器在运行时完成的，我们无需在 LinkedList 声明的时候指定大小。。

• ArrayList 只能用作列表；LinkedList 可以用作列表或者队列，因为它还实现了 Deque 接口。

• 查询的时候，ArrayList 比 LinkedList 快。插入删除的时候LinkedList会更快些。

  因为数组的元素需要连续的内存位置来存储其值。这就是 ArrayList 进行删除或者插入元素的时候成本很高的真正原因，因为我们必须移动某些元素为新的元素留出空间，比如说：现在有一个数组，10、12、15、20、4、5、100，如果需要在 12 的位置上插入一个值为 99 的元素，就必须得把 12 以后的元素往后移动，为 99 这个元素腾出位置。LinkedList 不需要在连续的位置上存储元素，因为节点可以通过引用指定下一个节点或者前一个节点。也就是说，LinkedList 在插入和删除元素的时候代价很低，因为不需要移动其他元素，只需要更新前一个节点和后一个节点的引用地址即可。。

个人看法：如果不知道该用 ArrayList 还是 LinkedList，就选择 ArrayList 。