Java面試題

1.什麼是Java虛拟機？為什麼Java被稱作是“平台無關的程式設計語言”？

Java虛拟機是一個可以執行Java位元組碼的虛拟機程序。Java源檔案被編譯成能被Java虛拟機執行的位元組碼檔案。

Java被設計成允許應用程式可以運作在任意的平台，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虛拟機讓這個變為可能，因為它知道底層硬體平台的指令長度和其他特性。

2.JDK和JRE的差別是什麼？

Java運作時環境(JRE)是将要執行Java程式的Java虛拟機。它同時也包含了執行applet需要的浏覽器插件。Java開發工具包(JDK)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)，可以讓開發者開發、編譯、執行Java應用程式。

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

“static”關鍵字表明一個成員變量或者是成員方法可以在沒有所屬的類的執行個體變量的情況下被通路。

Java中static方法不能被覆寫，因為方法覆寫是基于運作時動态綁定的，而static方法是編譯時靜态綁定的。static方法跟類的任何執行個體都不相關，是以概念上不适用。

4.是否可以在static環境中通路非static變量？

static變量在Java中是屬于類的，它在所有的執行個體中的值是一樣的。當類被Java虛拟機載入的時候，會對static變量進行初始化。如果你的代碼嘗試不用執行個體來通路非static的變量，編譯器會報錯，因為這些變量還沒有被建立出來，還沒有跟任何執行個體關聯上。

5.Java支援的資料類型有哪些？什麼是自動拆裝箱？

Java語言支援的8中基本資料類型是：

byte

short

int

long

float

double

boolean

char

自動裝箱是Java編譯器在基本資料類型和對應的對象包裝類型之間做的一個轉化。比如：把int轉化成Integer，double轉化成double，等等。反之就是自動拆箱。

9.接口和抽象類的差別是什麼？

Java提供和支援建立抽象類和接口。它們的實作有共同點，不同點在于：

接口中所有的方法隐含的都是抽象的。而抽象類則可以同時包含抽象和非抽象的方法。

類可以實作很多個接口，但是隻能繼承一個抽象類

類如果要實作一個接口，它必須要實作接口聲明的所有方法。但是，類可以不實作抽象類聲明的所有方法，當然，在這種情況下，類也必須得聲明成是抽象的。

抽象類可以在不提供接口方法實作的情況下實作接口。

Java接口中聲明的變量預設都是final的。抽象類可以包含非final的變量。

Java接口中的成員函數預設是public的。抽象類的成員函數可以是private，protected或者是public。

接口是絕對抽象的，不可以被執行個體化。抽象類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。

 10.什麼是值傳遞和引用傳遞？

對象被值傳遞，意味着傳遞了對象的一個副本。是以，就算是改變了對象副本，也不會影響源對象的值。

對象被引用傳遞，意味着傳遞的并不是實際的對象，而是對象的引用。是以，外部對引用對象所做的改變會反映到所有的對象上。

12.建立線程有幾種不同的方式？你喜歡哪一種？為什麼？

有三種方式可以用來建立線程：

繼承Thread類

實作Runnable接口

應用程式可以使用Executor架構來建立線程池

實作Runnable接口這種方式更受歡迎，因為這不需要繼承Thread類。在應用設計中已經繼承了别的對象的情況下，這需要多繼承（而Java不支援多繼承），隻能實作接口。同時，線程池也是非常高效的，很容易實作和使用。

13.概括的解釋下線程的幾種可用狀态。

線程在執行過程中，可以處于下面幾種狀态：

就緒(Runnable):線程準備運作，不一定立馬就能開始執行。

運作中(Running)：程序正在執行線程的代碼。

等待中(Waiting):線程處于阻塞的狀态，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。

14.同步方法和同步代碼塊的差別是什麼？

在Java語言中，每一個對象有一把鎖。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級别(粗粒度鎖)或者是代碼塊級别(細粒度鎖)。

（1）同步方法 

    即有synchronized關鍵字修飾的方法。 

    由于java的每個對象都有一個内置鎖，當用此關鍵字修飾方法時， 

    内置鎖會保護整個方法。在調用該方法前，需要獲得内置鎖，否則就處于阻塞狀态。

    代碼如： 

    public synchronized void save(){}

   注： synchronized關鍵字也可以修飾靜态方法，此時如果調用該靜态方法，将會鎖住整個類

（2）同步代碼塊 

    即有synchronized關鍵字修飾的語句塊。 

    被該關鍵字修飾的語句塊會自動被加上内置鎖，進而實作同步

    synchronized(object){ 

    }

    注：同步是一種高開銷的操作，是以應該盡量減少同步的内容。 

    通常沒有必要同步整個方法，使用synchronized代碼塊同步關鍵代碼即可。 

（3）使用特殊域變量(volatile)實作線程同步 

    a.volatile關鍵字為域變量的通路提供了一種免鎖機制， 

    c.是以每次使用該域就要重新計算，而不是使用寄存器中的值 

    d.volatile不會提供任何原子操作，它也不能用來修飾final類型的變量 

（4）使用局部變量實作線程同步 

    如果使用ThreadLocal管理變量，則每一個使用該變量的線程都獲得該變量的副本， 

    副本之間互相獨立，這樣每一個線程都可以随意修改自己的變量副本，而不會對其他線程産生影響。

    ThreadLocal 類的常用方法

    ThreadLocal() : 建立一個線程本地變量 

    get() : 傳回此線程局部變量的目前線程副本中的值 

    initialValue() : 傳回此線程局部變量的目前線程的"初始值" 

    set(T value) : 将此線程局部變量的目前線程副本中的值設定為value

15.在螢幕(Monitor)内部，是如何做線程同步的？程式應該做哪種級别的同步？

螢幕和鎖在Java虛拟機中是一塊使用的。螢幕監視一塊同步代碼塊，確定一次隻有一個線程執行同步代碼塊。每一個螢幕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。

16.什麼是死鎖(deadlock)？

兩個程序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鎖。結果就是兩個程序都陷入了無限的等待中。

17.如何確定N個線程可以通路N個資源同時又不導緻死鎖？

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

Java集合類

18.Java集合類架構的基本接口有哪些？

Java集合類提供了一套設計良好的支援對一組對象進行操作的接口和類。Java集合類裡面最基本的接口有：

Collection：代表一組對象，每一個對象都是它的子元素。

Set：不包含重複元素的Collection。

List：有順序的collection，并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。

19.為什麼集合類沒有實作Cloneable和Serializable接口？

集合類接口指定了一組叫做元素的對象。集合類接口的每一種具體的實作類都可以選擇以它自己的方式對元素進行儲存和排序。有的集合類允許重複的鍵，有些不允許。

克隆(cloning)或者是序列化(serialization)的語義和含義是跟具體的實作相關的。是以，應該由集合類的具體實作來決定如何被克隆或者是序列化。

20.什麼是疊代器(Iterator)？

Iterator接口提供了很多對集合元素進行疊代的方法。每一個集合類都包含了可以傳回疊代器執行個體的

疊代方法。疊代器可以在疊代的過程中删除底層集合的元素。

21.Iterator和ListIterator的差別是什麼？

下面列出了他們的差別：

Iterator可用來周遊Set和List集合，但是ListIterator隻能用來周遊List。

Iterator對集合隻能是前向周遊，ListIterator既可以前向也可以後向。

ListIterator實作了Iterator接口，并包含其他的功能，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。

22.快速失敗(fail-fast)和安全失敗(fail-safe)的差別是什麼？

Iterator的安全失敗是基于對底層集合做拷貝，是以，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。快速失敗的疊代器會抛出ConcurrentModificationException異常，而安全失敗的疊代器永遠不會抛出這樣的異常。

23.Java中的HashMap的工作原理是什麼？

Java中的HashMap是以鍵值對(key-value)的形式存儲元素的。HashMap需要一個hash函數，它使用hashCode()和equals()方法來向集合/從集合添加和檢索元素。當調用put()方法的時候，HashMap會計算key的hash值，然後把鍵值對存儲在集合中合适的索引上。如果key已經存在了，value會被更新成新值。HashMap的一些重要的特性是它的容量(capacity)，負載因子(load factor)和擴容極限(threshold resizing)。

24.hashCode()和equals()方法的重要性展現在什麼地方？

Java中的HashMap使用hashCode()和equals()方法來确定鍵值對的索引，當根據鍵擷取值的時候也會用到這兩個方法。如果沒有正确的實作這兩個方法，兩個不同的鍵可能會有相同的hash值，是以，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。是以這兩個方法的實作對HashMap的精确性和正确性是至關重要的。

25.HashMap和Hashtable有什麼差別？

HashMap和Hashtable都實作了Map接口，是以很多特性非常相似。但是，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。是以，HashMap更适合于單線程環境，而Hashtable适合于多線程環境。

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

一般認為Hashtable是一個遺留的類。

26.數組(Array)和清單(ArrayList)有什麼差別？什麼時候應該使用Array而不是ArrayList？

下面列出了Array和ArrayList的不同點：

Array可以包含基本類型和對象類型，ArrayList隻能包含對象類型。

Array大小是固定的，ArrayList的大小是動态變化的。

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

對于基本類型資料，集合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本資料類型的時候，這種方式相對比較慢。

27.ArrayList和LinkedList有什麼差別？

ArrayList和LinkedList都實作了List接口，他們有以下的不同點：

ArrayList是基于索引的資料接口，它的底層是數組。它可以以O(1)時間複雜度對元素進行随機通路。與此對應，LinkedList是以元素清單的形式存儲它的資料，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，查找某個元素的時間複雜度是O(n)。

相對于ArrayList，LinkedList的插入，添加，删除操作速度更快，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為每一個節點存儲了兩個引用，一個指向前一個元素，一個指向下一個元素。

28.Comparable和Comparator接口是幹什麼的？列出它們的差別。

Java提供了隻包含一個compareTo()方法的Comparable接口。這個方法可以個給兩個對象排序。具體來說，它傳回負數，0，正數來表明輸入對象小于，等于，大于已經存在的對象。

Java提供了包含compare()和equals()兩個方法的Comparator接口。compare()方法用來給兩個輸入參數排序，傳回負數，0，正數表明第一個參數是小于，等于，大于第二個參數。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。隻有當輸入參數也是一個comparator并且輸入參數和目前comparator的排序結果是相同的時候，這個方法才傳回true。

29.什麼是Java優先級隊列(Priority Queue)？

PriorityQueue是一個基于優先級堆的無界隊列，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器。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器。最後，PriorityQueue不是線程安全的，入隊和出隊的時間複雜度是O(log(n))。

30.你了解大O符号(big-O notation)麼？你能給出不同資料結構的例子麼？

大O符号描述了當資料結構裡面的元素增加的時候，算法的規模或者是性能在最壞的場景下有多麼好。

大O符号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符号基于時間，記憶體和性能來選擇最好的實作。大O符号可以對大量資料的性能給出一個很好的說明。

31.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于查找的時間複雜度是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)。

32.Java集合類架構的最佳實踐有哪些？

根據應用的需要正确選擇要使用的集合的類型對性能非常重要，比如：假如元素的大小是固定的，而且能事先知道，我們就應該用Array而不是ArrayList。

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

為了類型安全，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作時的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作hashCode()和equals()方法。

程式設計的時候接口優于實作。

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

33.Enumeration接口和Iterator接口的差別有哪些？

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

34.HashSet和TreeSet有什麼差別？

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

另一方面，TreeSet是由一個樹形的結構來實作的，它裡面的元素是有序的。是以，add()，remove()，contains()方法的時間複雜度是O(logn)。

垃圾收集器(Garbage Collectors)

35.Java中垃圾回收有什麼目的？什麼時候進行垃圾回收？

垃圾回收的目的是識别并且丢棄應用不再使用的對象來釋放和重用資源。

36.System.gc()和Runtime.gc()會做什麼事情？

這兩個方法用來提示JVM要進行垃圾回收。但是，立即開始還是延遲進行垃圾回收是取決于JVM的。

37.finalize()方法什麼時候被調用？析構函數(finalization)的目的是什麼？

在釋放對象占用的記憶體之前，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。

38.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占用的記憶體？

不會，在下一個垃圾回收周期中，這個對象将是可被回收的。

Minor GC（新生代回收）的觸發條件比較簡單，Eden空間不足就開始進行Minor GC

回收新生代。而Full GC（老年代回收，一般伴随一次Minor GC）則有幾種觸發條件：

（1）老年代空間不足

（2）PermSpace空間不足

（3）統計得到的Minor GC晉升到老年代的平均大小大于老年代的剩餘空間

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

JVM的堆是運作時資料區，所有類的執行個體和數組都是在堆上配置設定記憶體。它在JVM啟動的時候被建立。對象所占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通路的，不會被垃圾回收。死亡的對象是應用不可通路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，他們會一直占據堆記憶體空間。

40.串行(serial)收集器和吞吐量(throughput)收集器的差別是什麼？

吞吐量收集器使用并行版本的新生代垃圾收集器，它用于中等規模和大規模資料的應用程式。而串行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。

41.在Java中，對象什麼時候可以被垃圾回收？

當對象對目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。

42.JVM的永久代中會發生垃圾回收麼？

(譯者注：Java8中已經移除了永久代，新加了一個叫做中繼資料區的native記憶體區)

異常處理

43.Java中的兩種異常類型是什麼？他們有什麼差別？

44.Java中Exception和Error有什麼差別？

Exception和Error都是Throwable的子類。Exception用于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。出現異常之後的代碼是運作不到的. 

RuntimeException也是一樣的.RuntimeException是一種可以編繹通過的異常,但運作還是不能通過的,如果不想程式終止,也要去try catch它. 除0異常就是一種RuntimeException,而非RuntimeException的Exception如果不try catch它,則必須要throws出去.否則編繹都無法通過.當然如果你僅僅是throws出去,在發生異常之後的代碼還是會運作不到的.

45.throw和throws有什麼差別？

throw關鍵字用來在程式中明确的抛出異常，相反，throws語句用來表明方法不能處理的異常。每一個方法都必須要指定哪些異常不能處理，是以方法的調用者才能夠確定處理可能發生的異常，多個異常是用逗号分隔的。

45.異常處理的時候，finally代碼塊的重要性是什麼？(譯者注：作者标題的序号弄錯了)

無論是否抛出異常，finally代碼塊總是會被執行。就算是沒有catch語句同時又抛出異常的情況下，finally代碼塊仍然會被執行。最後要說的是，finally代碼塊主要用來釋放資源，比如：I/O緩沖區，資料庫連接配接。

46.異常處理完成以後，Exception對象會發生什麼變化？

Exception對象會在下一個垃圾回收過程中被回收掉。

47.finally代碼塊和finalize()方法有什麼差別？

無論是否抛出異常，finally代碼塊都會執行，它主要是用來釋放應用占用的資源。finalize()方法是Object類的一個protected方法，它是在對象被垃圾回收之前由Java虛拟機來調用的。

JDBC

72.什麼是JDBC？

73.解釋下驅動(Driver)在JDBC中的角色。

74.Class.forName()方法有什麼作用？

這個方法用來載入跟資料庫建立連接配接的驅動。

75.PreparedStatement比Statement有什麼優勢？

PreparedStatements是預編譯的，是以，性能會更好。同時，不同的查詢參數值，PreparedStatement可以重用。

76.什麼時候使用CallableStatement？用來準備CallableStatement的方法是什麼？

CallableStatement用來執行存儲過程。存儲過程是由資料庫存儲和提供的。存儲過程可以接受輸入參數，也可以有傳回結果。非常鼓勵使用存儲過程，因為它提供了安全性和子產品化。準備一個CallableStatement的方法是：

77.資料庫連接配接池是什麼意思？

像打開關閉資料庫連接配接這種和資料庫的互動可能是很費時的，尤其是當用戶端數量增加的時候，會消耗大量的資源，成本是非常高的。可以在應用伺服器啟動的時候建立很多個資料庫連接配接并維護在一個池中。連接配接請求由池中的連接配接提供。在連接配接使用完畢以後，把連接配接歸還到池中，以用于滿足将來更多的請求。

Servlet

91.什麼是Servlet？

Servlet是用來處理用戶端請求并産生動态網頁内容的Java類。Servlet主要是用來處理或者是存儲HTML表單送出的資料，産生動态内容，在無狀态的HTTP協定下管理狀态資訊。

92.說一下Servlet的體系結構。

所有的Servlet都必須要實作的核心的接口是javax.servlet.Servlet。每一個Servlet都必須要直接或者是間接實作這個接口，或者是繼承javax.servlet.GenericServlet或者javax.servlet.http.HTTPServlet。最後，Servlet使用多線程可以并行的為多個請求服務。

93.Applet和Servlet有什麼差別？

Applet是運作在用戶端主機的浏覽器上的用戶端Java程式。而Servlet是運作在web伺服器上的服務端的元件。applet可以使用使用者界面類，而Servlet沒有使用者界面，相反，Servlet是等待用戶端的HTTP請求，然後為請求産生響應。

94.GenericServlet和HttpServlet有什麼差別？

GenericServlet是一個通用的協定無關的Servlet，它實作了Servlet和ServletConfig接口。繼承自GenericServlet的Servlet應該要覆寫service()方法。最後，為了開發一個能用在網頁上服務于使用HTTP協定請求的Servlet，你的Servlet必須要繼承自HttpServlet。

95.解釋下Servlet的生命周期。

對每一個用戶端的請求，Servlet引擎載入Servlet，調用它的init()方法，完成Servlet的初始化。然後，Servlet對象通過為每一個請求單獨調用service()方法來處理所有随後來自用戶端的請求，最後，調用Servlet(譯者注：這裡應該是Servlet而不是server)的destroy()方法把Servlet删除掉。

96.doGet()方法和doPost()方法有什麼差別？

doGet：GET方法會把名值對追加在請求的URL後面。因為URL對字元數目有限制，進而限制了用在用戶端請求的參數值的數目。并且請求中的參數值是可見的，是以，敏感資訊不能用這種方式傳遞。

doPOST：POST方法通過把請求參數值放在請求體中來克服GET方法的限制，是以，可以發送的參數的數目是沒有限制的。最後，通過POST請求傳遞的敏感資訊對外部用戶端是不可見的。

97.什麼是Web應用程式？

Web應用程式是對Web或者是應用伺服器的動态擴充。有兩種類型的Web應用：面向表現的和面向服務的。面向表現的Web應用程式會産生包含了很多種标記語言和動态内容的互動的web頁面作為對請求的響應。而面向服務的Web應用實作了Web服務的端點(endpoint)。一般來說，一個Web應用可以看成是一組安裝在伺服器URL名稱空間的特定子集下面的Servlet的集合。

98.什麼是服務端包含(Server Side Include)？

服務端包含(SSI)是一種簡單的解釋型服務端腳本語言，大多數時候僅用在Web上，用servlet标簽嵌入進來。SSI最常用的場景把一個或多個檔案包含到Web伺服器的一個Web頁面中。當浏覽器通路Web頁面的時候，Web伺服器會用對應的servlet産生的文本來替換Web頁面中的servlet标簽。

99.什麼是Servlet鍊(Servlet Chaining)？

Servlet鍊是把一個Servlet的輸出發送給另一個Servlet的方法。第二個Servlet的輸出可以發送給第三個Servlet，依次類推。鍊條上最後一個Servlet負責把響應發送給用戶端。

100.如何知道是哪一個用戶端的機器正在請求你的Servlet？

ServletRequest類可以找出用戶端機器的IP位址或者是主機名。getRemoteAddr()方法擷取用戶端主機的IP位址，getRemoteHost()可以擷取主機名。