Java基础面试题

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Java基础面试题，精简于小林coding，仅供学习参考, 持续更新中...

(总结于小林coding，缩减了部分内容，仅供学习参考，正在更新中)

概念相关

Java的特点

  1. 平台无关性：Java编译器将源码编译为字节码，字节码可以在任何装有Java虚拟机的平台上运行，不需要重新编译。
  2. 面向对象：Java是一门严格面向对象的语言，几乎一切都是对象。面向对象编程（OOP）特性使得代码更易于维护和重用。
  3. 内存管理：Java有自己的垃圾回收机制，自动管理内存和不再使用的对象。开发者不用手动管理内存，减少了内存泄露和其他内存相关的问题。

Java为什么能跨平台

这主要依赖于Java虚拟机（JVM），开发者编写的Java源代码经编译后得到.class文件，即字节码文件。Java虚拟机可以将字节码翻译为特定平台下的机器码。

所以运行Java程序必须要有JVM支持，即使将Java程序打包为可执行文件（例如.exe），它也需要JVM的支持。

跨平台的是Java程序，而JVM是用C/C++编写的，不可跨平台，不同平台需要安装适合的JVM。

JVM,JRE,JDK的关系

  • JVM：略
  • JDK是Java开发工具包，包含了JVM，编译器，调试器等开发工具，以及一系列的类库（如Java标准库和开发工具库）。即JDK提供了开发、编译、调试和运行Java程序的所需的全部工具和环境。
  • JRE是Java运行时环境，是Java程序运行的最小环境，包含了JVM和Java标准库。JRE不包含开发工具，只包含运行Java程序所需的最小环境。

为什么Java解释和编译都有

  • 解释性：Java源代码被编译为字节码，JIT会把编译过的机器码保存下来下次使用。
  • 编译性：JVM中有方法调用计数器，当调用次数达到一定阈值时，JVM会使用JIT编译字节码为机器码，下次再调用时直接执行机器码，提高性能。否则就是用解释器进行解释执行。

编译型语言和解释型语言的区别

  • 编译型语言：编译型语言在编译时将源代码编译为目标代码（如机器码），然后再运行目标代码。编译型语言在编译时进行优化，提高性能，但跨平台性差。
  • 解释型语言：解释型语言在运行时解释执行源代码，无需编译为目标代码。解释型语言在运行时进行优化，跨平台性好，但性能较低。

数据类型

八种基本的数据类型

Java支持的数据类分为两类：基本数据类型和引用数据类型

基本数据类型有8中，可分为3类：

  • 数值型：整数型（byte，short，int，long），浮点型（float，double）
  • 字符型：char
  • 布尔型：boolean

引用数据类型有：类、接口、数组…

  • 注意：
    1. 1字节（byte,boolean），2字节（short,char），4字节（int，float），8字节（long，double）
    2. 浮点数的默认值为double，若需要float，需在末尾加上f或F。
    3. 整型默认为int，若需要byte，short，long，需在末尾加上b、s、l。
    4. 八种数据类型的包装类：除了char->Character、int->Integer，其他都是基本数据类型首字母大写。
    5. char类型是无符号的，不能为负，所以0开头

int和long之间的转换

  • int转long：long数据类型的范围比int大，因此long转int是安全的，可通过直接赋值和强制类型转换实现。
  • long转int：long转为int可能会出现数据丢失或溢出的问题，若转换的数据超出int类型的范围，转换的结果是阶段后低位部分。

数据类型转换方式

  • 自动类型转换(隐式转换)：目标类型范围大于源类型时，Java会自动将源类型转换为目标类型
  • 强制类型转换(显式转换)：目标类型范围小于源类型时，需要使用强制类型转换，这可能导致数据丢失或溢出
  • 字符串转换：Java提供了将字符串转换为其他数据类型的方法，如Integer.parseInt()、Double.parseDouble()等
  • 数值之间转换：Java提供了将数值转换为其他数据类型的方法，如Integer.valueOf()、Double.valueOf()等

类型互换可能会出现那些问题

  • 数据丢失：如果目标类型范围小于源类型范围，可能会出现数据丢失的情况
  • 数据溢出：如果目标类型范围大于源类型范围，可能会出现数据溢出的情况，转换的结果会额外填充高位部分，但源石数据爆粗不变
  • 精度损失：在进行浮点类型的转换时，可能发生精度损失
  • 类型不匹配：在进行类型转换时，需要确保源类型和目标类型是兼容的

为什么使用BigDecimal不用Double

double会出现精度丢失的问题，double执行的是二进制浮点运算，二进制在有些情况不能准确表示小数，就像十进制不能准确表示1/3，也就是说二进制表示小数只能表示(1/2)^n的任意组合

这就会导致可能出现0.6无法购买0.5和0.1的商品

而BigDecimal是使用字符串表示的，可以进行精确计算

装箱和拆箱是什么

装箱(boxing)和拆箱(unboxing)是指将基本数据类型和对应的包装类之间进行转换的过程

赋值时，Java1.5以后，所有的装箱和拆箱都是有编译器完成，进行自动装箱和拆箱

1
2
Integer i = 10;
int j = i;//自动拆箱

方法调用时，可以直接传入原始数据或对象，编译器同样会进行转换

自动装箱的弊端

在一个循环中进行自动装箱，会产生多于的对象影响程序的性能

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2
Integer sum = 0;
for(int i = 0; i < 10000; i++){ sum+=i; }

sum + i 中的 + 不适用于Integer对象，程序运行时会先将sum自动拆箱，再进行数值相加的操作，然后再进行自动装箱的操作转换为Integer对象，类似于

1
int result = sum.intValue() + i;Integer sum = new Integer(result);

故会在循环中产生大量无用的Integer对象，降低了程序的性能、加重了垃圾回收的工作量

Java为什么需要Integer

将int类型包装为Integer对象好处很多，可以把属性(也就是数据)和处理数据的方法结合在一起，例如parseInt()方法

还有个重要原因就是Java中绝大部分方法或类都是用来处理类类型对象的，例如ArrayList集合类只能以类作为它的存储对象

泛型中的应用：在Java中泛型只能使用引用类型

转换中的应用：Java中基本数据类型和引用类型不能直接进行转换，必须通过包装类实现

集合中的应用：在Java中集合类中的泛型只能是引用类型，不能是基本数据类型

int和Integer的区别

  • 基本数据类型和引用类型：int是基本数据类型，不需要实例化，不用额外分配内存；Integer是引用类型，对象的引用和对象是分开存储的

  • 自动装箱拆箱：略

  • 空指针异常：Integer对象可以表示null，int不能表示null。对被赋予null值的Integer对象进行操作会出现空指针异常

Integer缓存

Java的Integer类内部实现了一个静态缓存池，用于存储特定范围内的整数值对应的Integer对象

默认情况下，这个范围为-128至127，即在-128至127之间的整数值，都会被缓存在静态缓存池中，避免每次创建新的Integer对象，提高性能。可通过Integer.valueOf()方法来获取缓存池中的Integer对象，如果缓存池中不存在对应的Integer对象，则创建一个新的对象并放入缓存池中。

面向对象

如何理解面向对象，简单说说封装继承多态

面向对象是一种编程范式，它将现实中的事物抽象为对象，对象具有属性和方法。面向对象的设计思想是以对象为中心，通过对象之间的交互来完成程序的功能，具有灵活性和可扩展性，通过封装和继承可以更好地应对需求变化

Java面向对象的三大特性：封装、继承、多态：

  • 封装：封装是指将对象的属性和方法结合在一起，对外隐藏内部的细节，仅通过对象提供的接口与外界交互。增强了安全性并简化编程，使对象更加独立
  • 继承：继承是指子类可以继承父类的属性和方法，从而实现代码的重用。子类可以扩展父类的功能，也可以覆盖父类的方法，从而实现代码的复用。
  • 多态：多态是指一个对象在不同的情况下具有不同的行为，即对象的行为可以根据对象的状态或者类型而发生变化。多态性可分为编译时多态(重载)和运行时多态(重写)。多态使得对象的行为更加灵活和可扩展，从而提高程序的可维护性。

多态表现于：

  • 方法重载：
    • 方法重载是指在同一个类中定义多个同名方法，但参数列表不同(参数类型、个数、顺序)，编译时根据参数列表选择对应的方法进行调用。
    • 示例：对于一个 add 方法，可以定义为 add(int a, int b) 和 add(double a, double b)
  • 方法重写：
    • 方法重写是指子类重写父类的方法，使得子类具有父类方法的功能，但可以扩展或修改父类方法的实现。在运行时，JVM会根据对象的实际类型来决定调用哪个方法。
    • 示例：对于一个 Animal 类，可以定义一个 eat 方法，子类 Cat 和 Dog 都可以重写这个方法，使得 Cat 和 Dog 的 eat 方法具有不同的实现。
  • 接口与实现：
    • 多个类可以实现同一个接口，并且用接口类型的引用来调用这些类的方法。这使得程序在面对不同的实现时，保持。一贯的调用方式
    • 示例：定义一个接口 Animal，包含一个 eat 方法，然后定义两个实现类 Cat 和 Dog，实现 Animal 接口，使得 Cat 和 Dog 具有 eat 方法。