Java面試題庫及答案解析

Java面試題庫及答案解析
1、物件導向編程（OOP）有哪些優點？

• 代碼開發模組化，更易維護和修改。
• 代碼複用。
• 增強代碼的可靠性和靈活性。
• 增加代碼的可理解性。

2、物件導向編程有哪些特性？

封裝、繼承、多態、抽象

封裝

封裝給對象提供了隱藏內部特性和行為的能力。對象提供一些能被其他對象訪問的方法來改變它內部的資料。在Java當中，有3種修飾符：public，private和protected。每一種修飾符給其他的位於同一個包或者不同包下的對象賦予了不同的存取權限。

下面列出了使用封裝的好處：

• 通過隱藏對象的屬性來保護對象內部的狀態。
• 提高了代碼的可用性和可維護性，因為對象的行為可以被單獨的改變或者是擴充。
• 禁止對象之間的不良互動提高模組化。

繼承

繼承給對象提供了從基類擷取欄位和方法的能力。繼承提供了代碼的重用，也可以在不修改類的情況下給現存的類添加新特性。

多態

多態是程式設計語言給不同的底層資料類型做相同的介面展示的一種能力。一個多態類型上的操作可以應用到其他類型的值上面。

抽象

抽象是把想法從具體的執行個體中分離出來的步驟，因此，要根據他們的功能而不是實現細節來建立類。Java支援建立只暴露介面而不包含方法實現的抽象的類。這種抽象技術的主要目的是把類的行為和實現細節分離開。

3、什麼是Java虛擬機器？為什麼Java被稱作是“平台無關的程式設計語言”？

Java虛擬機器是一個可以執行Java位元組碼的虛擬機器進程。Java源檔案被編譯成能被Java虛擬機器執行的位元組碼檔案。

Java被設計成允許應用程式可以運行在任意的平台，而不需要程式員為每一個平台單獨重寫或者是重新編譯。Java虛擬機器讓這個變為可能，因為它知道底層硬體平台的指令長度和其他特性。

4、JDK和JRE的區別是什嗎？

JRE(Java運行時環境) 是將要執行Java程式的Java虛擬機器。它同時也包含了執行applet需要的瀏覽器外掛程式。JDK(Java開發套件) 是完整的Java軟體開發包，包含了JRE，編譯器和其他的工具(比如：JavaDoc，Java調試器)，可以讓開發人員 開發、編譯、執行Java應用程式。

5、”static”關鍵字是什麼意思？Java中是否可以覆蓋(override) 一個private或者是static的方法？

“static”關鍵字表明一個成員變數或者是成員方法可以在沒有所屬的類的執行個體的情況下被訪問。

Java中static方法不能被覆蓋，因為方法覆蓋是基於運行時動態綁定的，而static方法是編譯時間靜態繫結的。static方法跟類的任何執行個體都不相關，所以概念上不適用。

6、是否可以在static環境中訪問非static變數？

static變數在Java中是屬於類的，它在所有的執行個體中的值是一樣的。當類被Java虛擬機器載入的時候，會對static變數進行初始化。如果你的代碼嘗試不用執行個體來訪問非static的變數，編譯器會報錯，因為這些變數還沒有被建立出來，還沒有跟任何執行個體關聯上。

7、Java支援的資料類型有哪些？什麼是自動拆裝箱？

Java支援的基礎資料型別 (Elementary Data Type)有：

• byte
• short
• int
• long
• float
• double
• boolean
• char

自動裝箱是Java編譯器在基礎資料型別 (Elementary Data Type)和對應的對象封裝類型之間做的一個轉化。比如：把int轉化成Integer。反之就是自動拆箱。

8、Java中的方法覆蓋(Overriding)和方法重載(Overloading)是什麼意思？

Java中的方法重載發生在同一個類裡面兩個或者是多個方法的方法名相同但是參數不同的情況。而方法覆蓋是說子類重新定義了父類的方法。方法覆蓋必須有相同的方法名，參數列表和傳回型別。

9、Java中，什麼是建構函式？什麼是建構函式重載？什麼是複製建構函式？

當新對象被建立的時候，建構函式會被調用。每一個類都有建構函式。在程式員沒有給類提供建構函式的情況下，Java編譯器會為這個類建立一個預設的建構函式。

Java中建構函式重載和方法重載很相似。可以為一個類建立多個建構函式。每一個建構函式必須有它自己唯一的參數列表。

Java不支援像C++那樣的複製建構函式，這個不同點是因為如果你不自己寫建構函式的情況下，Java不會建立預設的複製建構函式。

10、Java支援多繼承嗎？

不支援，Java不支援多繼承。每個類都只能繼承一個類，但是可以實現多個介面。

11、抽象類別和介面的區別是什嗎？

Java支援建立抽象類別和介面。它們的區別在於：

• 介面中所有的方法隱含的都是抽象的。而抽象類別則可以同時包含抽象和非抽象的方法。

• 類可以實現很多個介面，但是只能繼承一個抽象類別

• 類如果要實現一個介面，它必須要實現介面聲明的所有方法。但是，類可以不實現抽象類別聲明的所有方法，在這種情況下，類也必須得聲明成是抽象的。

• 抽象類別可以在不提供介面方法實現的情況下實現介面。

• Java介面中聲明的變數預設都是final的。抽象類別可以包含非final的變數。

• Java介面中的成員函數預設是public的。抽象類別的成員函數可以是private，protected或者是public。

• 介面是絕對抽象的，不可以被執行個體化。抽象類別也不可以被執行個體化，但是，如果它包含main方法的話是可以被調用的。

12、什麼是值傳遞？什麼是引用傳遞？

對象被值傳遞，意味著傳遞了對象的一個副本。因此，就算是改變了對象副本，也不會影響來源物件的值。

對象被引用傳遞，意味著傳遞的並不是實際的對象，而是對象的引用。因此，外部對引用對象所做的改變會反映到所有的對象上。

13、進程和線程的區別是什嗎？

進程是執行著的應用程式，而線程是進程內部的一個執行序列。一個進程可以有多個線程。線程又叫做輕量級進程。

14、建立線程有幾種不同的方式？你喜歡哪一種？為什嗎？

建立線程有以下幾種方式：

• 繼承Thread類

• 實現Runnable介面

• 應用程式可以使用Executor架構來建立線程池

實現Runnable介面這種方式更受歡迎，因為這不需要繼承Thread類。在已經繼承了別的類的情況下，這需要多繼承（而Java不支援多繼承），只能實現介面。同時，線程池也是非常高效的，很容易實現和使用。

15、解釋一下線程的幾種可用狀態

線程可以處於以下幾種狀態：

• 就緒(Runnable)：線程準備運行，不一定立馬就能開始執行。

• 運行中(Running)：進程正在執行線程的代碼。

• 等待中(Waiting)：線程處於阻塞的狀態，等待外部的處理結束。

• 睡眠中(Sleeping)：線程被強制睡眠。

• I/O阻塞(Blocked on I/O)：等待I/O操作完成。

• 同步阻塞(Blocked on Synchronization)：等待擷取鎖。

• 死亡(Dead)：線程完成了執行。

16、同步方法和同步代碼塊的區別是什嗎？

在Java語言中，每一個對象都有一把鎖。線程可以使用synchronized關鍵字來擷取對象上的鎖。synchronized關鍵字可應用在方法層級(廣泛鎖定)或者是代碼塊層級(細部鎖定)。

17、在監視器(Monitor)內部，是如何做線程同步的？程式應該做哪種層級的同步？

監視器和鎖在Java虛擬機器中是一起使用的。監視器監視同步代碼塊，確保一次只有一個線程執行同步代碼塊。每一個監視器都和一個對象引用相關聯。線程在擷取鎖之前不允許執行同步代碼。

18、什麼是死結(deadlock)？

兩個線程都在等待對方執行完畢才能繼續往下執行的時候就發生了死結。結果就是兩個線程都陷入了無限的等待中。

19、如何確保N個線程可以訪問N個資源同時又不導致死結？

使用多線程的時候，一種非常簡單的避免死結的方式就是：指定擷取鎖的順序，並強制線程按照指定的順序擷取鎖。因此，如果所有的線程都是以同樣的順序加鎖和釋放鎖，就不會出現死結了。

20、Java集合類架構的基本介面有哪些？

Java集合類裡面最基本的介面有：

• Collection：代表一組對象，每一個對象都是它的子項目。

• Set：不包含重複元素的Collection。

• List：有順序的Collection，並且可以包含重複元素。

• Map：可以把鍵(key)映射到值(value)的對象，鍵不能重複。

21、為什麼集合類沒有實現Cloneable和Serializable介面？

複製(cloning)或者是序列化(serialization)的語義和含義是跟具體的實現相關的。因此，應該由集合類的具體實現來決定如何被複製或者是序列化。

22、什麼是迭代器(Iterator)？

Iterator介面提供了很多對集合元素進行迭代的方法。每一個集合類都包含了可以返回迭代器執行個體的迭代方法。迭代器可以在迭代的過程中刪除底層集合的元素。

23、Iterator和ListIterator的區別是什嗎？

他們的區別如下：

• Iterator可用來遍曆Set和List集合，但是ListIterator只能用來遍曆List。

• Iterator對集合只能是前向遍曆，ListIterator既可以前向也可以後向。

• ListIterator實現了Iterator介面，並包含其他的功能，比如：增加元素，替換元素，擷取前一個和後一個元素的索引，等等。

24、快速失敗(fail-fast)和安全失敗(fail-safe)的區別是什嗎？

Iterator的安全失敗是基於對底層集合做拷貝，因此，它不受源集合上修改的影響。java.util包下面的所有的集合類都是快速失敗的，而java.util.concurrent包下面的所有的類都是安全失敗的。快速失敗的迭代器會拋出ConcurrentModificationException異常，而安全失敗的迭代器永遠不會拋出這樣的異常。

25、Java中的HashMap的工作原理是什嗎？

Java中的HashMap是以索引值對(key-value)的形式儲存元素的。HashMap需要一個hash函數，它使用hashCode()和equals()方法來向集合添加元素和從集合檢索元��。當調用put()方法的時候，HashMap會計算key的hash值，然後把索引值對儲存在集合中合適的索引上。如果key已經存在了，value會被更新成新值。

26、hashCode()和equals()方法的重要性體現在什麼地方？

Java中的HashMap使用hashCode()和equals()方法來確定索引值對的索引，當根據鍵擷取值的時候也會用到這兩個方法。如果沒有正確的實現這兩個方法，兩個不同的鍵可能會有相同的hash值，因此，可能會被集合認為是相等的。而且，這兩個方法也用來發現重複元素。所以這兩個方法的實現對HashMap的精確性和正確性是至關重要的。

27、HashMap和Hashtable有什麼區別？

HashMap和Hashtable都實現了Map介面，他們有以下不同點：

• HashMap允許鍵和值是null，而Hashtable不允許鍵或者值是null。

• Hashtable是同步的，而HashMap不是。因此，HashMap更適合於單線程環境，而Hashtable適合於多線程環境。

• HashMap提供了可供應用迭代的鍵的集合，因此，HashMap是快速失敗的。另一方面，Hashtable提供了對鍵的列舉(Enumeration)。

28、數組(Array)和列表(ArrayList)有什麼區別？什麼時候應該使用Array而不是ArrayList？

Array 和ArrayList 有以下的不同點：

• Array可以包含基本類型和物件類型，ArrayList只能包含物件類型。

• Array大小是固定的，ArrayList的大小是動態變化的。

• ArrayList提供了更多的方法和特性，比如：addAll()，removeAll()，iterator()等等。

對於基本類型資料，ArrayList 使用自動裝箱來減少編碼工作量。但是，當處理固定大小的基礎資料型別 (Elementary Data Type)的時候，這種方式相對比較慢，這時候應該使用Array。

29、ArrayList和LinkedList有什麼區別？

ArrayList和LinkedList 有以下的不同點：

• ArrayList是基於索引的資料介面，它的底層是數組。它可以以O(1)時間複雜度對元素進行隨機訪問。而 LinkedList是以鏈表的形式儲存它的資料，每一個元素都和它的前一個和後一個元素連結在一起，在這種情況下，尋找某個元素的時間複雜度是O(n)。

• 相對於ArrayList，LinkedList的插入、添加、刪除操作速度更快，因為當元素被添加到集合任意位置的時候，不需要像數組那樣重新計算大小或者是更新索引。

• LinkedList比ArrayList更占記憶體，因為LinkedList為每一個節點儲存了兩個引用，一個指向前一個元素，一個指向下一個元素。

30、Comparable和Comparator介面是幹什麼的？列出它們的區別。

Java提供了只包含一個compareTo()方法的Comparable介面。這個方法可以個給兩個對象排序。具體來說，它返回負數，0，正數來表明輸入對象小於，等於，大於已經存在的對象。

Java提供了包含compare()和equals()兩個方法的Comparator介面。compare()方法用來給兩個輸入參數排序，返回負數，0，正數表明第一個參數是小於，等於，大於第二個參數。equals()方法需要一個對象作為參數，它用來決定輸入參數是否和Comparator相等。只有當輸入參數也是一個Comparator並且輸入參數和當前Comparator的排序結果是相同的時候，這個方法才返回true。

31、什麼是Java優先順序隊列(Priority Queue)？

PriorityQueue是一個基於優先順序堆的無界隊列，它的元素是按照自然順序(natural order)排序的。在建立的時候，我們可以給它提供一個負責給元素排序的比較子。PriorityQueue不允許null值，因為他們沒有自然順序，或者說他們沒有任何的相關聯的比較子。最後，PriorityQueue不是安全執行緒的，入隊和出隊的時間複雜度是O(log(n))。

32、你瞭解大O符號(big-O notation)嗎？你能給出不同資料結構的例子嗎？

大O符號描述了當資料結構裡面的元素增加的時候，演算法的規模或者是效能在最壞的情境下有多麼好。

大O符號也可用來描述其他的行為，比如：記憶體消耗。因為集合類實際上是資料結構，我們一般使用大O符號基於時間，記憶體和效能來選擇最好的實現。大O符號可以對大量資料的效能給出一個很好的說明。

33、如何權衡是使用無序的數組還是有序的數組？

有序數組最大的好處在於尋找的時間複雜度是O(log n)，而無序數組是O(n)。有序數組的缺點是插入操作的時間複雜度是O(n)，因為值大的元素需要往後移動來給新元素騰位置。相反，無序數組的插入時間複雜度是常量O(1)。

34、Java集合類架構的最佳實務有哪些？

根據應用的需要正確選擇要使用的集合的類型對效能非常重要，比如：元素的大小是固定的，而且能事Crowdsourced Security Testing道，我們就應該用Array而不是ArrayList。

有些集合類允許指定初始容量。因此，如果我們能估計出儲存的元素的數目，我們可以設定初始容量來避免重新計算hash值或者是擴容。

為了型別安全，可讀性和健壯性的原因總是要使用泛型。同時，使用泛型還可以避免運行時的ClassCastException。

使用JDK提供的不變類(immutable class)作為Map的鍵可以避免為我們自己的類實現hashCode()和equals()方法。

編程的時候介面優於實現。

底層的集合實際上是空的情況下，返回長度是0的集合或者是數組，不要返回null。

35、Enumeration介面和Iterator介面的區別有哪些？

Enumeration速度是Iterator的2倍，同時佔用更少的記憶體。但是，Iterator遠遠比Enumeration安全，因為其他線程不能夠修改正在被iterator遍曆的集合裡面的對象。同時，Iterator允許調用者刪除底層集合裡面的元素，這對Enumeration來說是不可能的。

36、HashSet和TreeSet有什麼區別？

HashSet是由一個hash表來實現的，因此，它的元素是無序的。add()，remove()，contains()方法的時間複雜度是O(1)。

TreeSet是由一個樹形的結構來實現的，它裡面的元素是有序的。因此，add()，remove()，contains()方法的時間複雜度是O(logn)。

37、Java中記憶體回收（GC）有什麼目的？什麼時候進行記憶體回收？

記憶體回收（GC）的目的是識別並且丟棄應用不再使用的對象來釋放和重用資源。

38、System.gc()和Runtime.gc()會做什麼事情？

這兩個方法用來提示JVM要進行記憶體回收。但是，立即開始還是延遲進行記憶體回收是取決於JVM的。

39、finalize()方法什麼時候被調用？解構函式(finalization)的目的是什嗎？

在釋放對象佔用的記憶體之前，垃圾收集器會調用對象的finalize()方法。一般建議在該方法中釋放對象持有的資源。

40、如果對象的引用被置為null，垃圾收集器是否會立即釋放對象佔用的記憶體？

不會，在下一個記憶體回收周期中，這個對象將是可被回收的。

41、Java堆的結構是什麼樣子的？什麼是堆中的永久代(Perm Gen space)?

JVM的堆是運行時資料區，所有類的執行個體和數組都是在堆上分配記憶體。它在JVM啟動的時候被建立。對象所佔的堆記憶體是由自動記憶體管理系統也就是垃圾收集器回收。

堆記憶體是由存活和死亡的對象組成的。存活的對象是應用可以訪問的，不會被記憶體回收。死亡的對象是應用不可訪問尚且還沒有被垃圾收集器回收掉的對象。一直到垃圾收集器把這些對象回收掉之前，他們會一直佔據堆記憶體空間。

42、串列(serial)收集器和輸送量(throughput)收集器的區別是什嗎？

輸送量收集器使用並行版本的新生代垃圾收集器，它用於中等規模和大規模資料的應用程式。而串列收集器對大多數的小應用(在現代處理器上需要大概100M左右的記憶體)就足夠了。

43、在Java中，對象什麼時候可以被記憶體回收？

當對象對當前使用這個對象的應用程式變得不可觸及的時候，這個對象就可以被回收了。

44、JVM的永久代中會發生記憶體回收嗎？

記憶體回收不會發生在永久代，如果永久代滿了或者是超過了臨界值，會觸發完全記憶體回收(Full GC)。如果你仔細查看垃圾收集器的輸出資訊，就會發現永久代也是被回收的。這就是為什麼正確的永久代大小對避免Full GC是非常重要的原因。

45、Java中的兩種異常類型是什嗎？他們有什麼區別？

Java中有兩種異常：受檢查的(checked)異常和不受檢查的(unchecked)異常。不受檢查的異常不需要在方法或者是建構函式上聲明，就算方法或者是建構函式的執行可能會拋出這樣的異常。而且不受檢查的異常可以傳播到方法或者是建構函式的外面。相反，受檢查的異常必須要用throws語句在方法或者是建構函式上聲明。

46、Java中Exception和Error有什麼區別？

Exception和Error都是Throwable的子類。Exception用於使用者程式可以捕獲的異常情況。Error定義了不期望被使用者程式捕獲的異常。

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