Java基础
重载和复写
static关键字
接口和抽象类
final,finally,finalize区别?
-
final: final可以修饰类、变量、方法,修饰类表示该类不能被继承、修饰方法表示该方法不能被重写、修饰变量表示该变量是一个常量不能被重新赋值。
-
**finally:**一般作用在try-catch代码块中,在处理异常的时候,通常我们将一定要执行的代码方法finally代码块中,表示不管是否出现异常,该代码块都会执行,一般用来存放一些关闭资源的代码。
-
**finalize:**是一个方法,属于Object类的一个方法,而Object类是所有类的父类,该方法一般由垃圾回收器来调用,当我们调用System.gc() 方法的时候,由垃圾回收器调用finalize(),回收垃圾,一个对象是否可回收的最后判断。
重载(Overload)和重写(Override)的区别?
方法的重载和重写都是实现多态的方式,区别在于前者实现的是编译时的多态性,而后者实现的是运行时的多态性。
**重载:**发生在同一个类中,方法名相同参数列表不同(参数类型不同、个数不同、顺序不同),与方法返回值和访问修饰符无关,即重载的方法不能根据返回类型进行区分。
**重写:**发生在父子类中,方法名、参数列表必须相同,返回值小于等于父类,抛出的异常小于等于父类,访问修饰符大于等于父类(里氏代换原则);如果父类方法访问修饰符为private则子类中就不是重写。
BIO,NIO,AIO 有什么区别?
简答
-
**BIO:**Block IO 同步阻塞式 IO,就是我们平常使用的传统 IO,它的特点是模式简单使用方便,并发处理能力低。
-
**NIO:**Non IO 同步非阻塞 IO,是传统 IO 的升级,客户端和服务器端通过 Channel(通道)通讯,实现了多路复用。
-
**AIO:**Asynchronous IO 是 NIO 的升级,也叫 NIO2,实现了异步非堵塞 IO ,异步 IO 的操作基于事件和回调机制。
详细回答
-
BIO (Blocking I/O): 同步阻塞I/O模式,数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。在活动连接数不是特别高(小于单机1000)的情况下,这种模型是比较不错的,可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单,也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗,可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是,当面对十万甚至百万级连接的时候,传统的 BIO 模型是无能为力的。因此,我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。
-
NIO (New I/O): NIO是一种同步非阻塞的I/O模型,在Java 1.4 中引入了NIO框架,对应 java.nio 包,提供了 Channel , Selector,Buffer等抽象。NIO中的N可以理解为Non-blocking,不单纯是New。它支持面向缓冲的,基于通道的I/O操作方法。 NIO提供了与传统BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样,比较简单,但是性能和可靠性都不好;非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序,可以使用同步阻塞I/O来提升开发速率和更好的维护性;对于高负载、高并发的(网络)应用,应使用 NIO 的非阻塞模式来开发
-
AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的IO模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的,也就是应用操作之后会直接返回,不会堵塞在那里,当后台处理完成,操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。AIO 是异步IO的缩写,虽然 NIO 在网络操作中,提供了非阻塞的方法,但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说,我们的业务线程是在 IO 操作准备好时,得到通知,接着就由这个线程自行进行 IO 操作,IO操作本身是同步的。查阅网上相关资料,我发现就目前来说 AIO 的应用还不是很广泛,Netty 之前也尝试使用过 AIO,不过又放弃了。
什么是反射机制?
简单说,反射机制值得是程序在运行时能够获取自身的信息。在java中,只要给定类的名字,那么就可以通过反射机制来获得类的所有信息。
JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
静态编译和动态编译
-
**静态编译:**在编译时确定类型,绑定对象
-
**动态编译:**运行时确定类型,绑定对象
反射机制优缺点
-
优点: 运行期类型的判断,动态加载类,提高代码灵活度。
-
缺点: 性能瓶颈:反射相当于一系列解释操作,通知 JVM 要做的事情,性能比直接的java代码要慢很多。
反射机制的应用场景有哪些?
反射是框架设计的灵魂。在我们平时的项目开发过程中,基本上很少会直接使用到反射机制,但这不能说明反射机制没有用,实际上有很多设计、开发都与反射机制有关,例如模块化的开发,通过反射去调用对应的字节码;动态代理设计模式也采用了反射机制,还有我们日常使用的 Spring/Hibernate 等框架也大量使用到了反射机制。举例:
- 我们在使用JDBC连接数据库时使用Class.forName()通过反射加载数据库的驱动程序;
- Spring框架也用到很多反射机制,最经典的就是xml的配置模式。Spring 通过 XML 配置模式装载 Bean 的过程:
- 将程序内所有 XML 或 Properties 配置文件加载入内存中;
- Java类里面解析xml或properties里面的内容,得到对应实体类的字节码字符串以及相关的属性信息;
- 使用反射机制,根据这个字符串获得某个类的Class实例; 4)动态配置实例的属性
反射中,Class.forName 和 ClassLoader 区别?
java中class.forName()和classLoader都可用来对类进行加载。
class.forName()前者除了将类的.class文件加载到jvm中之外,还会对类进行解释,执行类中的static块。
而classLoader只干一件事情,就是将.class文件加载到jvm中,不会执行static中的内容,只有在newInstance才会去执行static块。
什么是动态代理?
代理类在程序运行时创建的代理方式被成为动态代理。 也就是说,这种情况下,代理类并不是在Java代码中定义的,而是在运行时根据我们在Java代码中的“指示”动态生成的。相比于静态代理,动态代理的优势在于可以很方便的对代理类的函数进行统一的处理,而不用修改每个代理类的函数。
Java动态代理的两种实现方法
jdk动态代理是由java内部的反射机制来实现的,cglib动态代理底层则是借助asm来实现的。
总的来说,反射机制在生成类的过程中比较高效,而asm在生成类之后的相关执行过程中比较高效(可以通过将asm生成的类进行缓存,这样解决asm生成类过程低效问题)。还有一点必须注意:jdk动态代理的应用前提,必须是目标类基于统一的接口。如果没有上述前提,jdk动态代理不能应用。由此可以看出,jdk动态代理有一定的局限性,cglib这种第三方类库实现的动态代理应用更加广泛,且在效率上更有优势。
jdk动态代理是jdk原生就支持的一种代理方式,它的实现原理,就是通过让target类和代理类实现同一接口,代理类持有target对象,来达到方法拦截的作用,这样通过接口的方式有两个弊端,一个是必须保证target类有接口,第二个是如果想要对target类的方法进行代理拦截,那么就要保证这些方法都要在接口中声明,实现上略微有点限制。
Cglib是一个优秀的动态代理框架,它的底层使用ASM在内存中动态的生成被代理类的子类,使用CGLIB即使代理类没有实现任何接口也可以实现动态代理功能。CGLIB具有简单易用,它的运行速度要远远快于JDK的Proxy动态代理。
error和exception有什么区别?
error表示系统级的错误,是java运行环境内部错误或者硬件问题,不能指望程序来处理这样的问题,除了退出运行外别无选择,它是Java虚拟机抛出的。
exception 表示程序需要捕捉、需要处理的异常,是由与程序设计的不完善而出现的问题,程序必须处理的问题。
运行时异常和一般异常有何不同?
Java提供了两类主要的异常:runtimeException和checkedException****。
**一般异常(checkedException)**主要是指IO异常、SQL异常等。对于这种异常,JVM要求我们必须对其进行cathc处理,所以,面对这种异常,不管我们是否愿意,都是要写一大堆的catch块去处理可能出现的异常。
**运行时异常(runtimeException)**我们一般不处理,当出现这类异常的时候程序会由虚拟机接管。比如,我们从来没有去处理过NullPointerException,而且这个异常还是最常见的异常之一。
出现运行时异常的时候,程序会将异常一直向上抛,一直抛到遇到处理代码,如果没有catch块进行处理,到了最上层,如果是多线程就有Thread.run()抛出,如果不是多线程那么就由main.run()抛出。抛出之后,如果是线程,那么该线程也就终止了,如果是主程序,那么该程序也就终止了。
其实运行时异常的也是继承自Exception,也可以用catch块对其处理,只是我们一般不处理罢了,也就是说,如果不对运行时异常进行catch处理,那么结果不是线程退出就是主程序终止。
如果不想终止,那么我们就必须捕获所有可能出现的运行时异常。如果程序中出现了异常数据,但是它不影响下面的程序执行,那么我们就该在catch块里面将异常数据舍弃,然后记录日志。如果,它影响到了下面的程序运行,那么还是程序退出比较好些。
throw和throws有什么区别?
throw关键字用来在程序中明确的抛出异常,相反,throws语句用来表明方法不能处理的异常。每一个方法都必须要指定哪些异常不能处理,所以方法的调用者才能够确保处理可能发生的异常,多个异常是用逗号分隔的。
Java容器
HashTable与HashMap的区别
1.线程安全: HashMap 是非线程安全的,HashTable 是线程安全的;HashTable 内部的方法基本都经过 synchronized 修饰。(如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧!);
2.效率: 因为线程安全的问题,HashMap 要比 HashTable 效率高一点。另外,HashTable 基本被淘汰,不要在代码中使用它;
3.对Null key 和Null value的支持: HashMap 中,null 可以作为键,这样的键只有一个,可以有一个或多个键所对应的值为 null。但是在 HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null,直接抛NullPointerException。
4.**初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 **:
- 创建时如果不指定容量初始值,Hashtable 默认的初始大小为11,之后每次扩充,容量变为原来的2n+1。HashMap 默认的初始化大小为16。之后每次扩充,容量变为原来的2倍。
- 创建时如果给定了容量初始值,那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小,而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小。也就是说 HashMap 总是使用2的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是2的幂次方。
5.底层数据结构: JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为8)时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。
推荐使用:在 Hashtable 的类注释可以看到,Hashtable 是保留类不建议使用,推荐在单线程环境下使用HashMap替代,如果需要多线程使用则用ConcurrentHashMap替代。
comparable 和 comparator的区别?
- comparable接口实际上是出自java.lang包,它有一个 compareTo(Object obj)方法用来排序
- comparator接口实际上是出自 java.util 包,它有一个compare(Object obj1, Object obj2)方法用来排序
一般我们需要对一个集合使用自定义排序时,我们就要重写compareTo方法或compare方法,当我们需要对某一个集合实现两种排序方式,比如一个song对象中的歌名和歌手名分别采用一种排序方法的话,我们可以重写compareTo方法和使用自制的Comparator方法或者以两个Comparator来实现歌名排序和歌星名排序,第二种代表我们只能使用两个参数版的Collections.sort().
HashMap的实现原理
- JDK1.8 和 JDK1.7 实现是有区别的
https://zhuanlan.zhihu.com/p/127147909
- ConcurrentHashMap的实现原理
https://www.jianshu.com/p/865c813f2726
如果有兴趣,可以研读一下java.util.HashMap.java的源代码,其核心的实现代码为:
|
|
ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么?
**就是数组和链表的区别。**最明显的区别是ArrrayList底层的数据结构是数组,支持随机访问,而LinkedList的底层数据结构是双向循环链表,不支持随机访问。使用下标访问一个元素,ArrayList 的时间复杂度是 O(1),而 LinkedList 是 O(n)。
Collection和Collections 的区别
Collection是接口,Collections是工具类。
|
|
怎么确保一个集合不能被修改
-
通过Collections工具类的静态方法unmodifiableXxx对可变集合进行封装。
-
通过Collections的静态方法emptyXxx返回一个空的不可变集合。
-
通过Collections静态方法singletonXxx返回带有特定对象的不可变集合。
如果试图修改unModifiableXxx返回的集合的数据,则会抛出Unsupported OperationException异常。
hashCode()与equals()的相关规定
equals()和hashcode()的联系?
hashCode()是Object类的一个方法,返回一个哈希值。如果两个对象根据equal()方法比较相等,那么调用这两个对象中任意一个对象的hashCode()方法必须产生相同的哈希值。
如果两个对象根据eqaul()方法比较不相等,那么产生的哈希值不一定相等(碰撞的情况下还是会相等的。)
hashCode()有什么用?
将对象放入到集合中时,首先判断要放入对象的hashcode是否已经在集合中存在,不存在则直接放入集合。如果hashcode相等,然后通过equal()方法判断要放入对象与集合中的任意对象是否相等:如果equal()判断不相等,直接将该元素放入集合中,否则不放入。
有没有可能两个不相等的对象有相同的hashcode?
有可能,两个不相等的对象可能会有相同的 hashcode 值,这就是为什么在 hashmap 中会有冲突。如果两个对象相等,必须有相同的hashcode 值,反之不成立。
-
如果两个对象相等,则hashcode一定也是相同的
-
两个对象相等,对两个equals方法返回true
-
两个对象有相同的hashcode值,它们也不一定是相等的
综上,equals方法被覆盖过,则hashCode方法也必须被覆盖,hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode(),则该class的两个对象无论如何都不会相等(即使这两个对象指向相同的数据)。
下面是一个hashCode和equals方法复写的例子
|
|
泛型
**Java 泛型(generics)**是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制,该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。
泛型的本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。
Java的泛型是伪泛型,这是因为Java在编译期间,所有的泛型信息都会被擦掉,正确理解泛型概念的首要前提是理解类型擦除。Java的泛型基本上都是在编译器这个层次上实现的,在生成的字节码中是不包含泛型中的类型信息的,使用泛型的时候加上类型参数,在编译器编译的时候会去掉,这个过程成为类型擦除。
如在代码中定义List《Object》和List《String》等类型,在编译后都会变成List,JVM看到的只是List,而由泛型附加的类型信息对JVM是看不到的。Java编译器会在编译时尽可能的发现可能出错的地方,但是仍然无法在运行时刻出现的类型转换异常的情况,类型擦除也是Java的泛型与++模板机制实现方式之间的重要区别。
类型擦除:类型擦除指的是通过类型参数合并,将泛型类型实例关联到同一份字节码上。编译器只为泛型类型生成一份字节码,并将其实例关联到这份字节码上。类型擦除的关键在于从泛型类型中清除类型参数的相关信息,并且再必要的时候添加类型检查和类型转换的方法。 类型擦除可以简单的理解为将泛型java代码转换为普通java代码,只不过编译器更直接点,将泛型java代码直接转换成普通java字节码。 类型擦除的主要过程如下: 1.将所有的泛型参数用其最左边界(最顶级的父类型)类型替换。 2.移除所有的类型参数。
|
|
在这个例子中,我们定义了两个ArrayList数组,不过一个是ArrayList<String> 泛型类型的,只能存储字符串;一个是ArrayList<Integer> 泛型类型的,只能存储整数,最后,我们通过list1对象和list2对象的getClass()方法获取他们的类的信息,最后发现结果为true。说明泛型类型String和Integer都被擦除掉了,只剩下原始类型。
Java中的泛型通配符
常用的 T,E,K,V,?
本质上这些个都是通配符,没啥区别,只不过是编码时的一种约定俗成的东西。比如上述代码中的 T ,我们可以换成 A-Z 之间的任何一个 字母都可以,并不会影响程序的正常运行,但是如果换成其他的字母代替 T ,在可读性上可能会弱一些。通常情况下,T,E,K,V,? 是这样约定的:
- ? 表示不确定的 java 类型
- T (type) 表示具体的一个java类型
- K V (key value) 分别代表java键值中的Key Value
- E (element) 代表Element
? 无界通配符
对于不确定或者不关心实际要操作的类型,可以使用无限制通配符(尖括号里一个问号,即 <?> ),表示可以持有任何类型。像 countLegs 方法中,限定了上届,但是不关心具体类型是什么,所以对于传入的 Animal 的所有子类都可以支持,并且不会报错。而 countLegs1 就不行。
上界通配符 <? extends E:>
上届:用 extends 关键字声明,表示参数化的类型可能是所指定的类型,或者是此类型的子类。
在类型参数中使用 extends 表示这个泛型中的参数必须是 E 或者 E 的子类,这样有两个好处:
如果传入的类型不是 E 或者 E 的子类,编译不成功泛型中可以使用 E 的方法,要不然还得强转成 E 才能使用
下界通配符 < ? super E:>
下界: 用 super 进行声明,表示参数化的类型可能是所指定的类型,或者是此类型的父类型,直至 Object
反射
Java反射就是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性;并且能改变它的属性。而这也是Java被视为动态(或准动态,为啥要说是准动态,因为一般而言的动态语言定义是程序运行时,允许改变程序结构或变量类型,这种语言称为动态语言。从这个观点看,Perl,Python,Ruby是动态语言,C++,Java,C#不是动态语言。)语言的一个关键性质。
我们知道反射机制允许程序在运行时取得任何一个已知名称的class的内部信息,包括包括其modifiers(修饰符),fields(属性),methods(方法)等,并可于运行时改变fields内容或调用methods。那么我们便可以更灵活的编写代码,代码可以在运行时装配,无需在组件之间进行源代码链接,降低代码的耦合度;还有动态代理的实现等等;但是需要注意的是反射使用不当会造成很高的资源消耗!
访问Class实例
|
|
得到 Class 的三种方式
|
|
需要注意的是:**一个类在 JVM 中只会有一个 Class 实例,**即我们对上面获取的 c1,c2,c3进行 equals 比较,发现都是true
访问类属性
查阅 API 可以看到 Class 有很多方法:
- getName():获得类的完整名字。
- getFields():获得类的public类型的属性。
- getDeclaredFields():获得类的所有属性。包括private 声明的和继承类
- getMethods():获得类的public类型的方法。
- getDeclaredMethods():获得类的所有方法。包括private 声明的和继承类
- getMethod(String name, Class[] parameterTypes):获得类的特定方法,name参数指定方法的名字,parameterTypes 参数指定方法的参数类型。
- getConstructors():获得类的public类型的构造方法。
- getConstructor(Class[] parameterTypes):获得类的特定构造方法,parameterTypes 参数指定构造方法的参数类型。
- newInstance():通过类的不带参数的构造方法创建这个类的一个对象。
我们通过一个例子来综合演示上面的方法:
|
|
总结
灵活使用反射能让我们代码更加灵活,这里比如JDBC原生代码注册驱动,hibernate 的实体类,Spring 的 AOP等等都有反射的实现。但是凡事都有两面性,反射也会消耗系统的性能,增加复杂性等,合理使用才是真!