java基础与java集合面试题

类和对象

Q:讲一下面向对象OOP思想。
面向对象主要是抽象，封装，继承，多态。
多态又分为重载和重写。重载主要是方法参数类型不一样，重写则是方法内容不一样。
Q:抽象类和接口有什么区别？

1. 抽象类中可以没有抽象方法；接口中的方法必须是public abstract抽象方法；
2. 抽象类中可以有普通的成员变量；接口中的变量必须是public static final 类型的，必须被初始化,接口中只有常量，没有变量。
3. 抽象类只能单继承，接口可以继承多个父接口；
4. Java 8 中接口中会有 default 方法，即方法可以被实现。

Q:java是值传递还是引用传递？
java是值传递。
因为 Java 是值传递的，也就是说，我们在调用一个需要传递参数的函数时，传递给函数的参数并不是我们传递进去的参数本身，而是它的一个副本，我们改变了数据其实只是改变了副本的数据而已，并不会对原来的参数有任何的改变。
Q:类初始化的顺序是怎样的？
创建类的对象的时候，先初始化静态变量和静态代码块（静态变量和静态代码块的初始化顺序按照在类中的先后顺序），然后再初始化非静态变量和非静态代码块（非静态变量和非静态代码块之间也是按照在类中的先后顺序），如果非静态变量未显示赋值会被赋值为默认值。最后执行构造函数。
Q:final修饰符有什么作用？
1.final修饰的类，不可以被继承。
2.final修饰方法，可以把方法锁定，以防任何继承类修改它的含义。
3.fianl修饰的变量，如果是基本数据类型的变量，则其数值一旦在初始化之后便不能更改；如果是引用类型的变量，则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。
Q:创建对象的方式有哪些？
new，反射(包括使用Class类的newInstance方法和Constructor类的newInstance方法)，clone，反序列化
还可以使用建造者模式。

Object

Q:Object有哪些方法？
getClass()，hashCode()，equals()，wait()，notify()，notifyAll()，toString()，finalize()，clone()
Q:如何理解hashCode()?
Q:hashCode()和equals()有什么联系？
重写equals()必须重写hashCode()。
首先equals与hashcode间的关系是这样的：
1、如果两个对象相同（即用equals比较返回true），那么它们的hashCode值一定要相同；
2、如果两个对象的hashCode相同，它们并不一定相同(即用equals比较返回false)
Q:clone()的深克隆和浅克隆，有什么区别？
浅克隆：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅克隆仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象。
深克隆：被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象。换言之，深克隆把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍。

基础类型

Q:基础类型有哪些？怎么比较？
int，char，float，double都是基本类型。 String不是基本类型。
基础类型直接用==比较。
Q:Integer和int的区别？
Integer是int的包装类。
Integer默认值是null，int默认值是0。
int默认是4个字节，Integer是16个字节。

Q:Integer和int怎么比较?Integer怎么比较？
Integer是int的包装类。Integer跟Integer不可以使用==比较。
Integer跟int可以使用==比较，Integer会自动拆箱。

String

Q:String怎么比较？从内存角度讲。
使用equals()比较。如果使用==比较的是内存，使用equals()比较的是对象的内容。
Q:String可以继承吗？
String用final修饰，不可以继承。
Q:String和StringBulider、StringBuffer有什么区别？
String长度不可变。StringBuilder、StringBuffer长度可变。
StringBuffer是线程安全的，StringBuilder是线程不安全的。
StringBuffer通过synchronized 关键字来实现同步操作
Q:String里面的equals()是怎么实现的？

IO

Q:IO中用到了哪些设计模式？
IO中用到了装饰器模式，适配器模式。
装饰器模式表现如： BufferedReader reader=new BufferedReader(new FileReader( new File(fileName)));
同样是增强对象的功能，为什么使用装饰器， 而不是继承？
比如功能一，功能二，功能三。装饰器可以根据需要增强功能，随意组合装配。
而由于功能的随机组合有六种，想通过继承增强功能要写六个类。当需要的功能较多时，组合总和太大，通过继承完成不太理想。

异常

Q:Java中的异常有哪些？
Exception分为运行时异常和非运行时异常。
RuntimeException， 运行时异常，特点是Java编译器不会检查它。
非运行时异常 （编译异常）： 是RuntimeException以外的异常，类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常，如果不处理，程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常，一般情况下不自定义检查异常
Error：用于指示合理的应用程序不应该试图捕获的严重问题。如OutOfMemoryError、StackOverFlowError。
Q:RuntimeException有哪些？
空指针异常类：NullPointerException
类型强制转换异常：ClassCastException
数组下标越界异常：ArrayIndexOutOfBoundsException
文件已结束异常：EOFException
文件未找到异常：FileNotFoundException
字符串转换为数字异常：NumberFormatException
操作数据库异常：SQLException
输入输出异常：IOException
方法未找到异常：NoSuchMethodException
Q:什么时候会出现OutOfMemoryError、StackOverFlowError？
内存溢出OutOfMemoryError，当内存不够用时，会抛出OutOfMemoryError。需要优化代码，或者调整jvm参数，通过-Xmx将最大内存数调大。
栈溢出StackOverFlowError，当大量嵌套递归时，可能会出现StackOverFlowError，递归从本质上讲也是栈的使用。

Jdk

Q:Jdk各个版本有哪些差别？
Q:Jdk1.8以后的特性，有没有了解过？
Jdk1.5：foreach迭代，可变参数，枚举，自动拆装箱，泛型，注解;
Jdk1.6:轻量级HttpServer的API，使用Complier API，对脚本语言的支持;
Jdk1.7:Switch支持字符串，泛型类型自动推断，try-with-resource资源关闭技巧(省去了自己在finally里去关闭资源)，Objects工具类，ForkJoinPool
Jdk1.8:接口的默认方法实现与静态方法，Lambda表达式，函数式接口，方法与构造函数引用，新的日期与时间API，流式处理。
Jdk1.9:优化了HTTP Client,支持HTTP/2和HTTPS/TLS协议。
Jigsaw模块化项目，简化进程API，轻量级JSON API，钱和货币的API，进程改善和锁机制优化，代码分段缓存。
Jdk10:局部变量的类型推断var，改进GC和内存管理，线程本地握手，备用内存设备上的堆分配
Jdk11:可拓展的低延迟垃圾收集器ZGC。
Q:Java8的Lambda表达式，你会用吗？可以做哪些事情？能否手写一下？
匿名函数式。可以进行筛选，排序，求值，查找等功能。
Q:看过哪些Jdk源码？
集合，多线程，并发。

java集合面试题(重点)

关键词：ArrayList、LinkedList、HashTable、HashMap、ConcurrentHashMap、HashSet、
Q：List和Set有什么区别？
List有序可重复，Set无序不重复

ArrayList

Q：ArrayList和LinkedList有什么区别？(常问)
ArrayList数据结构是数组，查询比较快。LinkedList是一个双向链表，增删比较快。
Q：ArrayList什么时候扩容？如何扩容？扩容多少？
ArrayList在初始化的时候，是不会扩容的。比如List list=new ArrayList(20); 执行这句代码时不会进行扩容。
ArrayList数组的初始长度是10，当数组填满后会进行扩容，每次扩容0.5倍，也就是原来的1.5倍。
扩容的过程，由于数组的长度是不可变的，只能新建一个数组。
扩容的过程就是数组拷贝 Arrays.copyOf的过程，每一次扩容就会开辟一块新的内存空间和数据的复制移动。
Q：ArrayList是线程安全的么？
不是
Q：线程安全的list有哪些？
Collections.synchronizedList：适合写多读少的场景。
CopyOnWriteList：适合读多写少的场景。

HashSet

Q:讲一下HashSet
无序不重复，允许为null。
Q:HashSet是怎么实现的？
基于HashMap来实现的，底层采用HashMap来保存元素。
Q:HashSet源码是怎么实现不重复的？
HashMap的key是不能重复的，而这里HashSet的元素又是作为了map的key，当然也不能重复了。
HashMap的key怎么保证是不能重复的？
HashMap调用了对象的hashCode和equals方法进行的判断。

TreeSet

Q:TreeSet和HashSet的区别是什么？
TreeSet是有序的，HashSet是无序的。
Q:TreeSet的数据结构是什么？
底层是红黑树数据结构，也就说是一棵自平衡的排序二叉树，这样就可以保证当需要快速检索指定节点。

HashTable

Q:HashTable是怎么实现的？数据结构是什么？
哈希表（hash table, 也叫散列表），是种根据关键码值(Key value)而直接进行访问数据结构，它可以提供快速的插入操作和查找操作。也就是说，它通过把关键字值映射到一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数称为哈希函数。
Hashtable是通过"拉链法"实现的哈希表。由一个数组实现，数组元素都是单向链表。

HashMap(重点)

Q：HashMap有哪些遍历方式？
Map.Entry，EntrySet，Iterator(迭代器)
Q：HashMap和Hashtable的区别有哪些？
HashMap没有考虑同步，是线程不安全的；Hashtable使用了synchronized关键字，是线程安全的；
前者允许null作为Key；后者不允许null作为Key
HashTable继承了Dictionary类。而HashMap是基于AbstractMap

Q：HashMap的数据结构是什么？
数组+链表+红黑树。
HashMap数据结构是一个长度为16的数组，数组元素是链表，在jdk1.8中，数组长度达到64.并且链表长度大于8时，会转换为红黑树。

Q:HashMap的链表，什么时候会转变成红黑树？
在jdk1.8中，数组长度达到64.并且链表长度大于8时，会转换为红黑树。
详情见： https://blog.csdn.net/g5zhu5896/article/details/82968287

Q：讲一下红黑树有哪些特征？
红黑树是一种自平衡排序二叉树，树中每个节点的值，都大于或等于在它的左子树中的所有节点的值，并且小于或等于在它的右子树中的所有节点的值，这确保红黑树运行时可以快速地在树中查找和定位的所需节点。
如果一棵树的左子节点或右子节点不存在，就被认定为是黑色。
红黑树是一种二叉查找树，每个节点都标记红色或黑色，根节点为黑色，规律是“有红必有黑，红红不相连”。
红黑树保持平衡操作：1.变色 ，2.旋转。
红黑树，任何不平衡都能在3次旋转内调整完成。对于频繁插入和删掉的情景，红黑树的优势明显。
https://blog.csdn.net/weixin_44780082/article/details/112239269

Q:HashMap如何保证key的唯一性？如何保证key不重复？
HashMap每次添加元素都会先判断是否有重复的元素，hashcode()方法进行比较，若一样再通过equals()方法比较，他们的底层数据结构如果也相同的话，就认为数据已经存在了，就不会添加数据。
简单点说，就是HashMap调用了对象的hashCode和equals方法进行的判断。

Q：HashMap什么时候扩容？扩容多少？
HashMap中有一个负载因子loadFactor，0.75。当数组的长度达到数组长度(16)*负载因子(0.75)也就是12时，会进行扩容。
HashMap扩容时长度会翻倍。

Q:HashMap扩容后，是怎么查找数据的？数据的位置会变吗？Hash算法需要变吗？？
扩容后需要重新计算数据的位置。
位置可能改变，就是需要通过hash值与扩容后的32 -1 进行&运算，重新计算数据所在的位置。

Q：HashMap中的Hash算法具体是怎样的？
Hash算法本质上就是三步：取key的hashCode值、与2^(n-1)做位运算(相当于取模运算)。
通过Hash算法，对key计算出数组下标，把数据放在对应下标元素的链表上。
详情见： https://www.cnblogs.com/expiator/p/10062968.html

Q：HashMap是如何解决hash碰撞的 ?
Hash碰撞：通过Key进行Hash的计算，就可以获取Key对应的HashCode。如果出现了重复的hashCode，就称作碰撞。
如果发生了碰撞事件，那么意味这数组的一个位置要插入两个或者多个元素，这个时候数组上面挂的链表起作用了，链表会将数组某个节点上多出的元素按照尾插法(jdk1.7及以前为头插法)的方式添加。
详情见： https://juejin.cn/post/6876105622274703368

Q:HashMap中的链表，在jdk1.8和jdk1.8之前，有什么区别？
在jdk1.8之前使用的是数组+单链表的数据结构会先进行扩容再插入，执行的是头插法，先将原位置的数据移到后一位，再插入数据到该位置；在并发情况下，会出现环形链表死循环问题。
在jdk1.8及之后时，使用的是数组+链表+红黑树的数据结构（当链表的深度达到8的时候，也就是默认阈值，就会自动扩容把链表转成红黑树的数据结构来把时间复杂度从O（n）变成O（logN）提高了效率），会先进行插入再进行扩容，执行的是尾插法，直接插到链表尾部/红黑数树，不会出现环形链表死循环问题。

简单点说就是，"插头会死(循环)，插尾不会死"

Q:JDK1.7版本的HashMap死循环怎么出现的？
第一步：线程启动，有线程t1和t2线程都准备对HashMap进行扩容，此时t1和t2指向的都是头结点A,而t1和t2的下一个结点分别是t1.next和t2.next，他们都指向B结点。
第二步：进行扩容，假设t2线程的时间片用完，进入休眠状态，而线程t1开始进行扩容操作，一直到t1线程执行完成，t2线程才被唤醒。
因为HashMap扩容采用的是头插法，线程t1执行完成之后，链表的节点顺序发生了变化，但是t2线程对发生的一切还是不可知的，所以它指向的节点引用依然没变。
当线程t2恢复执行之后，死循环就出现了：因为t1线程完成扩容之后，B节点的下一节点是A节点，而t2线程的首节点是A,A的下一个节点是B,这样t1执行完成之后的顺序是B到A,而T2的顺序是A到B,这样A节点和B节点就形成了死循环。
详情见：https://blog.csdn.net/zhang2383906154/article/details/125262034

Q：HashMap 的长度为什么是2的幂次方？Q：HashMap为什么要用2的幂次方-1去做位运算？？
小知识：跟2^(n-1)进行与运算，相当于做取余。
在Hash算法中，需要进行以下操作：

1. 通过将 Key 的 hash 值与 length - 1 进行 & 运算，实现了当前 Key 的定位，2 的幂次方可以减少冲突（碰撞）的次数，提高 HashMap 查询效率
2. 如果 length 为 2 的次幂 则 length-1 转化为二进制必定是 11111……的形式，在与 h 的二进制与操作效率会非常的快，而且空间不浪费；如果 length 不是 2 的次幂，比如 length 为 15，则 length - 1 为 14，对应的二进制为 1110，在于 h 与操作，最后一位都为 0 ，而 0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101 这几个位置永远都不能存放元素了，空间浪费相当大，更糟的是这种情况中，数组可以使用的位置比数组长度小了很多，这意味着进一步增加了碰撞的几率，减慢了查询的效率！这样就会造成空间的浪费。
   简单理解，不同的hash值，和2^(n-1)进行位运算后，能够得出不同的值，使得添加的元素能够均匀分布在集合中不同的位置上，避免hash碰撞。

Q：HashMap之1.7和1.8的区别?

• 底层数据结构不一样，1.7是数组+链表，1.8则是数组+链表+红黑树结构（当链表长度大于8，转为红黑树）
• JDK1.8中resize()方法在表为空时，创建表；在表不为空时，扩容；而JDK1.7中resize()方法负责扩容，inflateTable()负责创建表。
• 1.8中没有区分键为null的情况，而1.7版本中对于键为null的情况调用putForNullKey()方法。但是两个版本中如果键为null，那么调用hash()方法得到的都将是0，所以键为null的元素都始终位于哈希表table【0】中。
• 当1.8中的桶中元素处于链表的情况，遍历的同时最后如果没有匹配的，直接将节点添加到链表尾部；而1.7在遍历的同时没有添加数据，而是另外调用了addEntry()方法，将节点添加到链表头部。
• 1.7中新增节点采用头插法，1.8中新增节点采用尾插法。这也是为什么1.8不容易出现环型链表的原因。
• 1.7中是通过更改hashSeed值修改节点的hash值从而达到rehash时的链表分散，而1.8中键的hash值不会改变，rehash时根据（hash&oldCap）==0将链表分散。
• 1.8rehash时保证原链表的顺序，而1.7中rehash时有可能改变链表的顺序（头插法导致）。
• 在扩容的时候：1.7在插入数据之前扩容，而1.8插入数据成功之后扩容。

详情见： https://blog.csdn.net/h1458280799/article/details/85265135

ConcurrentHashMap(重点)

Q：可以在遍历ArrayList或者HashMap时，一边增删集合吗？
不可以。集合的fail-fast原则。
在遍历ArrayList或者HashMap时，一边增删集合会抛出ModifyCountException。

Q：HashMap和ConcurrentHashMap的区别是什么？
HashMap是线程不安全的。ConcurrentHashMap线程安全。
HashMap的Key和Value可以是null。而ConcurrentHashMap不可以。

Q：ConcurrentHashMap是如何实现的？
在jdk1.8之前，ConcurrentHashMap使用锁分段和ReentrantLock的。
在jdk1.8，ConcurrentHashMap主要使用了CAS（compareAndSwap）、volatile(保证可见性)、synchronized锁。

Q:为什么ConcurrentHashMap在jdk1.8要使用CAS+Synchronized取代锁分段和ReentrantLock ？
(1)ConcurrentHashMap 的 synchronized 只锁定当前链表或红⿊⼆叉树的⾸节点，这样只要 hash 不冲突，就不会产⽣并发，效率得到提升。
Synchronized上锁的对象是链表里的Node,将锁细化了。除非两个线程同时操作一个链表节点,那么才会争抢同一把锁.
(2)1.8的Synchronized有进行过优化。因为自旋锁,偏向锁,轻量级锁的原因,不用将等待线程挂起,所以在这种情况下要比ReentrantLock高效.
只要线程通过自旋拿到锁,那么Synchronized就不会升级为重量级锁,而等待的线程也就不用被挂起,我们也就少了挂起和唤醒这个上下文切换的过程开销.

Q:ConcurrentHashMap是怎么保证线程安全的？
CAS，比较和替换，运用了乐观锁的机制。
synchronized锁。

Q: ArrayList是线程不安全的，如果要求线程安全，应该用什么集合代替ArrayList?
CopyOnWriteArrayList。写时拷背。

集合排序

集合排序，偏向算法，问的人比较少。
Q:Collections.sort()怎么排序？默认的排序是什么？
必须实现Comparable接口的compare方法。
默认的排序方法是Timsort。结合了合并排序和插入排序而得出的排序算法。
Q:Arrays.sort();默认的排序算法是什么？
数组有序就会采用归并排序，数组无序就会采用快速排序。
详情见：https://blog.csdn.net/timheath/article/details/68930482

参考资料：
《码出高效 java开发手册》
https://www.cnblogs.com/wmyskxz/p/9016611.html