【知识详解】JAVA基础(秋招总结)
JAVA基础
目录
- JAVA基础
- 问：面向过程(POP)和面向对象(OOP)？
- 问：Python和Java的区别？
- 问：java的八大基本数据类型？
- 问：封装继承多态说一下？
- 问：方法和函数的区别？
- 问：抽象类和接口的区别？
- 问：==和equals区别？
- 问：final,finally和finalize的区别？
- 问：重写和重载的区别？
- 问：static关键字说一下？
- 问：Java的值传递？
- 问：深拷贝和浅拷贝？
- 问：String、StringBuffer和StringBuilder区别？
- 问：new一个字符串和直接定义个一个字符串？
- 问：cookie和session的区别？
- 问：说一下java的异常(throw和throws)？
- 问：什么是序列化？
- 集合
- 问：List、Set、Map区别？
- 问：ArrayList、LinkedList、Vertor区别？
- 问：HashMap底层实现原理？
- 问：为什么重写equals必须重写hashcode方法？
- 问：HashMap如何扩容？
- 问：HashMap的长度为什么是2的n次方？
- 问：hashmap和hashtable的区别？
- 问：Hashmap为什么线程不安全？
- 问：HashMap实现线程安全的方法有哪些？
- 问：说一下concurrenthashmap？
- 泛型
- 问：说一下泛型？
- 反射
- 问：说一下反射？
- 框架
- 问：说一下IOC的原理？
- 问：说一下AOP？
- 问：Spring中有哪些设计模式？
问：面向过程(POP)和面向对象(OOP)？
- 面向过程主要是指从前到后的执行，强调的是一种功能行为，是以函数为最小单位的，主要考虑从前到后该怎么做；
- 面向对象指的是把一些属性和方法给提取出来组合成一个类，主要强调的是具有功能的对象，是以类/或者说对象为最小单位的，考虑的是谁来做；
对象：首先两者都是面向对象的语言，但是侧重点我感觉不一样，java语言的设计集中在对象和接口，提供了类和接口的实现，在对象中封装变量和对应的方法，实现信息的封装和隐藏，类提供了对象的原型，并且通过继承的机制，子类可以使用父类提供的方法，实现代码复用； python的话是既支持面向对象的函数编程，也支持面向对象的抽象编程；
语言：java是强类型语言，数据类型定了以后就不能改变，同时也是一种静态语言，在变量声明的时候就要声明变量类型，这样的话编译器在程序运行的时候就知道变量的类型，提前按数据类型规划好了内存区域，找起来范围就变小了，所以更快一些； 而python是弱类型语言，同时是一种动态语言，在程序运行时解释器只知道变量是一个对象，具体是什么类型根本不知道；所以速度相对较慢，比如list，变量任意类型；
在python中一切皆对象，a=1背后是a=int(1),1在java里是基本数据类型，但在python里是对象，所以也是在堆里分配空间的；
应用：java主要用于商业上，比如各种web端等，但是python用途最多的是脚本，像数据分析或者深度学习算法上；
库：实际使用的python入门很简单，有很多很强大的库，python的库可以用python、c语言等设计，所以无论是深度学习，智能算法、数据分析，图像处理都有各种各样的库，java的话库没有那么多，很多库都是商业公司内部使用的，或者发布出来的一个jar包，看不到源代码；
问：java的八大基本数据类型？
| 数据类型 | 内存大小 |
|---|---|
| byte | 1kb |
| short | 2kb |
| int | 4kb |
| long | 8kb |
| float | 4kb |
| double | 8kb |
| char | 英文1kb，中文utf-8 3kb |
| boolean | 4kb |
封装：封装有很多体现，比如有一些事物拥有共同的属性和方法，所以就可以把这些属性和方法放到一起，这就是封装的一种体现；再比如，把一些属性和方法声明为私有的，也就是private的，外部不能对其直接进行访问和修改，只对外暴露一些接口，能够解耦合，无需知道具体实现细节，做到一个信息的隐藏，这也是封装的一种体现；
继承：有一些类都有相同的属性和方法，所以就可以把这些属性和方法提出来放到一个公共的基类里，也就是父类，然后这些类就可以继承这个父类，获得父类里非私有化的属性，能够提高程序的复用性，同时这也是多态的前提；
多态：多态是指父类的引用能够指向子类的对象。引用变量在调用方法时，并不能够确定是哪个方法，只有在运行的时候才知道，其实这也是一种向上转型。创建的是一个父类的引用，实际指向的是子类的对象。另外也体现在方法的重写上，子类可以直接继承父类的方法，如果想修改也可以对该方法进行重写，这也是多态的体现。能够提高程序的可扩展性；
问：方法和函数的区别？
方法可以说是函数的一种
- 函数是一段代码，可以通过名字调用，把一些数据传进去处理，然后返回一些数据，或者没有返回值也行；
- 方法也是一段代码，也是通过名字来调用的，但是它跟一个对象关联，可以操作类内部的数据；
- 一提抽象类，就是指不能被实例化，要被继承，但是有构造器，构造器是供子类使用的，抽象类中有抽象方法，只有声明，没有方法体，if子类继承了抽象类，那一定要重写抽象方法；
- 接口更多的是一种“能不能”的关系，本质上是一种标准和规范，其中的方法都是public abstract， 属性都是public static final，也就是说只有抽象方法和常量，没有构造器；主要用来被实现类实现，一个类可以实现多个接口；
- 抽象类的成员变量可以是各种类型，但是接口是public static final类型，也就是常量；一个类可以继承一个抽象类，但是可以实现多个接口；抽象类是对事物进行的一种抽象，包括属性和行为，是一种“是不是”的关系，但是接口更多的是对一些行为进行抽象，主要是“能不能”的关系.
- ==：它的作用是判断两个对象地址是否相同，判断两个对象是不是同一个(具体对于基本数据类型就是值相不相等，引用数据类型就是比较地址)；
- equals：也是判断两个对象是否相等；但是很多时候都会重写equals方法，重写以后就是比较的内容是不是相等；
- final是一个关键字，可以用来修饰属性、方法和类，final修饰的属性不能被修改，方法不能被重写，类不能被继承；
- finally是异常处理的里面的语句，往往和try-catch一起使用，能够保证在finally的程序一定会被执行；
- finalize是Object类的一个方法，所以每个类都有这个方法，这个方法在在垃圾回收的时候被调用；
- 重写：重写指的是子类重写了父类的方法；要求是同名同参数，即两者的方法名相同，参数列表也相同；除此之外，子类方法的返回值类型应该小于等于父类方法的返回值类型,重写的方法访问权限要大于等于被重写的；
- 重载：重载指的是同样的方法根据输入的不同，做出的反应也不同，是同一个类中同名的参数，但是参数列表不同；
static是一个关键字，能够把属性和方法声明为静态的，意思就是说这些是随着类的加载而加载的，静态变量只加载一次，存在方法区中，静态方法只能调用静态的属性和方法，都可以直接用类来调用；之所以要用这个就是因为 有些数据在内存空间里只要有一份就行，不用每个对象都单独再分配，是成员共享的；比如最常见的单例模式，就是只能创建一个实例对象；
问：Java的值传递？
java是采用的值传递，是将实参的副本传入方法，参数本身不受影响;
- 基本类型的变量，将变量进行了拷贝，所以方法无论怎么修改都不会影响原变量；
- 引用类型的变量，将变量所指向的对象地址进行了拷贝，所以会修改到原对象；
这是经常会碰到的一种情况，因为经常会用到复制还有赋值操作，其实也是因为java的值传递机制；
- 浅拷贝：拷贝后有和原始对象一样的值，比如如果是基本数据类型，就拷贝这个类型的值，如果是引用数据类型，就拷贝内存中的地址，所以如果任何一个进行了修改的话，这个值都是要变化的；
- 深拷贝：在拷贝引用数据类型的变量时，为这个成员开辟了一个独立的内存空间，是内容上的拷贝，两者指向的是不同的内存空间，两者修改不再相互影响；
- String是字符串常量，是不可变的对象，每次对String拼接的时候，都是新创建了一个String对象，然后指向了新的String对象；
- StringBuffer是字符串变量，初始化长度为16的数组，装不下就扩容，扩容为原来的2倍+2，同时将原数组复制到新数组中； 是线程安全的，所以当多线程的时候用stringBuffer；
- StringBuilder是字符串变量，是线程不安全的，但是其效率比StringBuffer要高，String的效率最低；
- 通过new来创建字符串：首先在编译期间先去字符串常量池中检查是否存在该字符串，不存在就开辟空间新建一个，存在的话就不键了，常量池中始终就存在一个这样的字符串；然后在堆里开辟出一块空间存刚在的字符串(姑且理解为存着方法区里的字符串地址)，栈里开辟出空间存放创建的引用变量，引用变量指向堆里面那块地址；
- 通过字面量创建的话，也是在常量池中检查是否有当前字符串，没有的话就新建一个，然后栈中的引用变量指向方法区的字符串；
http是无状态的协议，服务器不能够从网络连接上知道客户端的身份；所以才有了cookie和session；
- cookie是浏览器保存少量数据的一种技术，每次访问服务器的时候都会带着，比如用户的登录信息等；
- session是服务器保存当前会话数据的一种技术，主要是在服务端记录用户的状态；session放在服务端安全性要高一些；
- 在实际应用中，是将两者结合使用，如果所有信息都保存在cookie里太占用空间了，每次访问都得带着，所以就会用到session；浏览器第一次访问服务器的时候，服务器会创建一个session和sessionID,然后设置cookie将sessionID发给浏览器，浏览器以后每次访问服务器都要带着，这样服务器就能根据sessionID来判断是哪个用户了；
Java的异常都继承自Java.lang.throwable类，主要分为两大类：一个是error，一个是exception，error一般不需要编写针对性代码进行处理，exception又分为编译时异常和运行时异常；
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对于异常的处理，主要是用到抓抛模型，也就是说java在运行的时候if产生异常，会生成一个异常类对象，然后抛出，当捕获到对应的异常后，进行相应的处理，然后异常类对象的抛出，可以有两种实现方法，一是系统自动生成，一是手动生成并抛出(throw);
异常处理有两种机制：
- try-catch-finally：产生异常后通过catch进行捕获并处理；
- throws：声明抛出异常，意思就是不处理，往上抛，由该方法的调用者去处理；
- throw是在异常的生成阶段，指的是手动抛出异常对象；
- throws是在异常的处理阶段，它是一种异常的处理方式；
Java 对象在 JVM退出时会全部销毁，如果需要将对象持久化就要通过序列化实现，将内存中的对象保存在二进制流中，需要时再将二进制流反序列化为对象。对象序列化保存的是对象的状态，属于类属性的静态变量不会被序列化。
常见的序列化有三种：
① Java 原生序列化，实现 Serializabale标记接口，兼容性最好，但不支持跨语言，性能一般。序列化和反序列化必须保持序列化 ID 的一致，一般使用 private static final long serialVersionUID 定义序列化 ID，如果不设置编译器会根据类的内部实现自动生成该值。
② Hessian 序列化，支持动态类型、跨语言。
③ JSON 序列化，将数据对象转换为 JSON 字符串，抛弃了类型信息，反序列化时只有提供类型信息才能准确进行。相比前两种方式可读性更好。
序列化通常使用网络传输对象，容易遭受攻击，因此不需要进行序列化的敏感属性应加上 transient 关键字，把变量生命周期仅限于内存，不会写到磁盘
集合 问：List、Set、Map区别？
- List是存储有序、可重复的数据；类似于一种“动态”数组；建立时不用指定长度；
- Set是存储无序、不可重复的数据，类似于数学上“集合”的概念；
- Map是存储的键值对；Key-Value的形式；是一对的数据；
- ArrayList是List的主要实现类，底层创建了长度为10的object数组，在jdk7的时候是初始化的时候就创建，然后如果不够了就扩容为原来的1.5倍，然后把原来数组复制到新数组中；jdk8以后在初始化的时候不创建了，延迟创建，第一次调用add的时候创建；
- LinkedList是维持了一个类似双向链表，内部是Node类型，有first和last属性，指向前一个元素和后一个元素；
- Vector和ArrayList一样，只不过是同步的，访问慢点，无论是jdk7还是8，都是创建长度为10的数组，不够了扩容为原来2倍；
- ArrayList是基于动态数组，所以其获取和修改比较快，而LinkedList是基于链表的，所以其插入和删除有优势；两者都不是同步的， Vector就是同步的ArrayList，所以其访问要比ArrayList慢，同时每次扩容为原来2倍，而ArrayList是1.5倍；
在jdk1.8以前，哈希表底层是采用数组+链表来实现的：
- 1.当创建一个哈希表时，底层创建了一个长度为16的一维数组Entry[]；
- 2.然后向里面添加元素时，首先调用key所在类的hashcode计算出来它的哈希值，然后将哈希值通过某种散列函数得到在数组中的位置；
- 3.if当前位置上没有元素，那就直接添加成功；if当前位置上有元素，那就比较当前key的哈希值和已经存在元素的哈希值，if都不一样，那就添加成功；如果有元素哈希值也一样，那就调用equals方法，if都为false，那就添加，如果和谁比价是true，那就这个key的值做更新；
- 1.初始化的时候没有创建数组，而是在第一个put的时候创建；
- 2.底层数组不再是entry，变成了node；
- 3.当数组某一索引处的元素个数>8但是< 64的时候，采用红黑树存储；
因为在进行哈希表的put或者其他操作时，if两个对象相等，那两个对象的hashcode也一定是相等的；if两个对象相等，那去调用equals方法时返回true，但是反过来就不成立了，if两个对象具有相等的hashcode，不一定相等，也就是说，当equals方法被覆盖过后，hashcode也必须得覆盖；
问：HashMap如何扩容？
哈希表有负载因子的概念，一般取0.75，当数组长度大于默认容量*负载因子的时候，就扩容，默认扩容为原来的2倍，然后重新计算元素在新数组中的位置(rehash)，然后复制进去；
这个负载因子其实控制着哈希表中的数据密度。if过大，那就会增加碰撞的几率，链表就会长；if过小，就很容易引发扩容，造成内存浪费；
问：HashMap的长度为什么是2的n次方？
HashMap是为了存取高效，要求是尽量减少碰撞，也就是尽可能把数据分配均匀；这个算法实际上就是在取模，hash%length; 但是在计算机中求余运算不如位运算，所以在源码中是使用位运算进行计算的：hash&(length-1);
但是hash%length == hash&(length-1)的前提是length是2的n次方；
为什么这样能均匀分布减少碰撞呢？因为2的n次方实际上就是1后面n个0,2的n次方-1实际上就是n个1；这样进行与的时候就会减少碰撞；
例如长度为9的时候：3&(9-1)=0, 2&(9-1)=0,都在0上，发生碰撞；
例如长度为8的时候：3&(8-1)=0, 2&(8-1)=0,不同位置上，不发生碰撞；
问：hashmap和hashtable的区别？
- 首先最重要的区别是hashmap是线程不安全的，而hashtable是线程安全的；
- 其次hashmap是允许存放空置null的，而hashtable不允许存放空值，if为null会抛异常；
- hashmap在底层实现上初始化容量为16，之后每次扩容为原来的2倍，而hashtable初始容量为11，之后每次扩容为原来的2倍+1；
hashmap不安全其实主要体现在需要扩容的时候，比如如果在原数组里，有这几个数据：[3,A],[7,B],[5,C]，而且都在一个桶上，也就是entry数组，然后执行扩容，假如线程1执行完：Entry next = e.next，时间片切到了线程2，这时候e是[3,A]，而next是[7.B],然后线程2 resize完了之后，假如[7.B]的next后成了[3,a]，又回到线程1，线程1先处理自己当时的e，[3,a],然后next，[7,B],但是，这时候因为[7,B]的next变成了[3,a],所以就变成了一个循环链表，陷入死循环；
所以一般在多线程的时候不会用hashmap，hashtable是线程安全的，但是它是把所有需要多线程的操作都加上了synchronized关键字，所有线程都在竞争一把锁，效率太低；
所以现在涉及到线程安全的时候一般采用concurrenthashmap；
问：HashMap实现线程安全的方法有哪些？
主要有两个方法：
- 使用concurrentHashMap[首选]，因为下面两个都会给整个集合进行加锁，导致其他操作阻塞，性能低下；
- 使用hashtable；
- 使用线程安全下的hashmap，使用collections下的线程安全的容器；比如Collections.synchronizedMap(new HashMap());
【【知识详解】JAVA基础(秋招总结)】JDK1.7
底层是由segment数组、hashentry数组和链表组成；segment本身相当于一个hashmap对象，然后里面包含一个hashentry数组，数组中的每个hashentry既是一个键值对，也是一个链表的头节点；
可以说concurrenthashmap是一个二级哈希表，在总哈希表下又若干个子哈希表；主要是通过分段锁来实现的,每一个segment都是一个独立的锁，内部是hashmap 。整体的结构如下图类似：
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- put操作：
1.进行第一次key的hash来定位Segment的位置(其实还会进行一次hash以减少冲突);
2.if Segment还没有初始化，那就进行赋值; segment初始化主要是hashentry数组初始大小(cap,默认为1),负载因子;
3.进行第三次hash操作,找到相应的HashEntry的位置;
4.在将数据插入指定的HashEntry位置时,会通过继承ReentrantLock的tryLock（）方法尝试去获取锁，如果获取成功就直接插入相应的位置;
5.如果已经有线程获取该Segment的锁，那当前线程会以自旋的方式去继续的调用tryLock（）方法去获取锁，超过指定次数就挂起，等待唤醒;
- get操作：
第一次需要经过一次hash定位到Segment的位置,再hash定位到指定的HashEntry，遍历该HashEntry下的链表进行对比，成功就返回，不成功就返回null;
- size操作:类似于乐观锁和悲观锁
1.第一种方案以不加锁的模式去尝试多次计算ConcurrentHashMap的size，最多三次，比较前后两次计算的结果，结果一致就认为当前没有元素加入，计算的结果是准确的; 乐观锁JDK1.8
2.第二种方案是如果第一种方案不符合，他就会给每个Segment加上锁，然后计算ConcurrentHashMap的size返回; 悲观锁
在JDK1.8中和hashmap一样，为了防止查询链表的复杂度变为O(N), 底层采用了Node数组+链表+红黑树组成；
node节点都采用volatile来修饰，保证并发的可见性；内部大量采用syschronized和cas来操作，每次只锁定当前链表或者红黑树的根节点，保证效率；
concurrentmap和hashtable区别？
hashtable是一种类似于全表锁，使用synchronized来保证线程安全，效率很低，当一个线程访问同步方法时，其他线程就不能访问了，会进入阻塞状态，效率太低；
而concurrentmap是使用了分段锁的思想，效率就要高很多了。
泛型 问：说一下泛型？
泛型就是我们在定义类或方法的时候，可以不用确定好参数，而是使用一种类似标签的想法，等编译的时候才去确定好具体的类型，这个确定类型的工作推迟到了创建对象或者方法调用的时候。
采用泛型能够解决一些问题，比如说集合里可以存储object类型，所以各种类都能放到集合里，一方面这样不安全，另一方面在使用集合里的元素时，需要进行强制类型转换，麻烦而且容易出错；使用了泛型，那就不需要了，而且这种可读性和稳定性也提高了，在写程序的时候就能够限定类型；
反射 问：说一下反射？
我理解的反射，可以说是正常创建new对象的反过程，正常情况下，是引入需要的类，然后通过new来实例化，然后再得到实例化后的对象，反射的话是实例化对象，然后调用getClass方法能够得到整个类的结构。这样的话就能够动态的获取类的信息，或者动态的调用类对象的方法和属性。这就是反射。
所写的程序经过javac.exe命令以后，会生成一个或多个字节码文件(以.class结尾)，然后使用java.exe命令对字节码文件进行解释运行，相当于将某个字节码文件加载到内存中，这就是类的加载，这时加载到内存中的类称为运行时类，这个运行时类就作为整个Class类的一个实例；这个Class类是java反射的源头；可以通过Class类来获取Class类实例
Person p1 = new Person();
Class clazz = p1.getClass();
//获取Class类实例，也就是运行时类；
//Class clazz = Person.class();
//得到运行时类的另一种方法；
Person obj = (Person)clazz.newInstance();
//得到运行时类的实例对象；需要有运行时类的空参构造器；
框架 问：说一下IOC的原理？
IoC 是控制反转的意思，也就是把对象创建和对象之间的调用过程都交给Spring来进行管理，主要目的是为了降低程序之间的耦合度，IOC是基于IOC容器来完成的，底层就是对象工厂。主要有两种创建方式，一种是基于xml配置文件，一种是基于注解方式。
问：说一下AOP？
AOP 是面向切面编程，将代码中重复的部分抽取出来，使用动态代理技术，在不修改源码的基础上对方法进行增强。
如果目标对象实现了接口，默认采用 JDK 动态代理，也可以强制使用 CGLib；如果目标对象没有实现接口，采用 CGLib 的方式。
常用场景包括权限认证、自动缓存、错误处理、日志、调试和事务等。
相关术语
Aspect：切面，一个关注点的模块化，这个关注点可能会横切多个对象。
Joinpoint：连接点，程序执行过程中的某一行为，即业务层中的所有方法。(类里面哪些方法可以被增强，这些方法称为连接点)；
Advice：通知，指切面对于某个连接点所产生的动作，包括前置通知、后置通知、返回后通知、异常通知和环绕通知。(实际增强的逻辑部分，称为通知或者说增强)
Pointcut：切入点，指被拦截的连接点，切入点一定是连接点，但连接点不一定是切入点。(实际被真正增强的方法，称为切入点)；
Proxy：代理，Spring AOP 中有 JDK 动态代理和 CGLib 代理，目标对象实现了接口时采用 JDK 动态代理，反之采用 CGLib 代理。
Target：代理的目标对象，指一个或多个切面所通知的对象。
Weaving ：织入，指把增强应用到目标对象来创建代理对象的过程。
相关注解
@Aspect：声明被注解的类是一个切面 Bean。
@Before：前置通知，指在某个连接点之前执行的通知。
@After：后置通知，指某个连接点退出时执行的通知（不论正常返回还是异常退出）。
@AfterReturning：返回后通知，指某连接点正常完成之后执行的通知，返回值使用 returning 属性接收。
@AfterThrowing：异常通知，指方法异常退出时执行的通知，和 @AfterReturning 只会有一个执行，异常使用 throwing 属性接收
问：Spring中有哪些设计模式？
简单工厂模式：Spring 中的 BeanFactory，根据传入一个唯一的标识来获得 Bean 实例。
工厂方法模式：Spring 的 FactoryBean 接口的 getObject 方法。
单例模式：Spring 的 ApplicationContext 创建的 Bean 实例都是单例对象。
代理模式：Spring 的 AOP。
适配器模式：Spring MVC 中的 HandlerAdapter，由于 handler 有很多种形式，包括 Controller、HttpRequestHandler、Servlet 等，但调用方式又是确定的，因此需要适配器来进行处理，根据适配规则调用 handle 方法
