java常识
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参考自JavaGuide，本文纯面试补缺，因为尽管里面很多东西不看也知道的，但还要多看看，才说的顺畅。读者请移步JavaGuide。
异常体系
Throwable
- 所有异常继承自公共祖先
Throwable类，Throwable类有两个重要的子类:Exception:程序本身可以处理的异常，可以通过catch来进行捕获。Exception又可以分为 Checked Exception (受检查异常，必须处理) 和 Unchecked Exception (不受检查异常，可以不处理)。Error：Error属于程序无法处理的错误 ，虚拟机内存不够错误(OutOfMemoryError)、类定义错误（NoClassDefFoundError）、StackOverflowError等 。这些异常发生时，Java 虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。
Checked Exception 和 Unchecked Exception 有什么区别？
- Checked Exception 即 受检查异常 ，Java 代码在编译过程中，如果受检查异常没有被
catch或者throws关键字处理的话，就没办法通过编译。 - 除了
RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类都属于受检查异常 。常见的受检查异常有： IO 相关的异常、ClassNotFoundException、SQLException...。
常见RuntimeException：
NullPointerException(空指针错误)
ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界错误）
ClassNotFoundException为非RuntimeException(CheckedException)，也就是说该异常在程序编译前就会检查出该错误，导致无法通过编译。ClassNotFoundException应该指的是找不到所定义的Class的代码段。
NoClassDefError并不是发生在编译前，而是编译后的运行期间(通常在jvm类加载过程)，通常分以下成因：
①加载该类时发现找不到该类的.class文件或者该类的jar包不存在；
②类的.class文件存在，但是在不同的域中。比如说，.class在当前的java path下不可用又或者说有多个不同的类加载器重复对该类的.class文件进行了加载，就有可能出现这样的问题
反射
何为反射
反射之所以被称为框架的灵魂，主要是因为它赋予了我们在运行时分析类以及执行类中方法的能力。通过反射你可以获取任意一个类的所有属性和方法，你还可以调用这些方法和属性。
反射的一些应用场景
Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制。这些框架中也大量使用了动态代理，而动态代理的实现也依赖反射。
Java 中的一大利器 注解 的实现也用到了反射。
为什么你使用 Spring 的时候 ，一个@Component注解就声明了一个类为 Spring Bean 呢？为什么你通过一个 @Value注解就读取到配置文件中的值呢？究竟是怎么起作用的呢？
这些都是因为你可以基于反射分析类，然后获取到类/属性/方法/方法的参数上的注解。你获取到注解之后，就可以做进一步的处理。
反射的优缺点
优点 ： 可以让咱们的代码更加灵活、为各种框架提供开箱即用的功能提供了便利
缺点 ：让我们在运行时有了分析操作类的能力，这同样也增加了安全问题。比如可以无视泛型参数的安全检查（泛型参数的安全检查发生在编译时）。
反射影响性能，原因：
- 字节码编译器和JIT，不知道你在干啥，没法优化
- 需要调用/创建的方法/类都必须按名称去寻找匹配
反射实战
获取 Class 对象的四种方式
如果我们动态获取到这些信息，我们需要依靠 Class 对象。Class 类对象将一个类的方法、变量等信息告诉运行的程序。Java 提供了四种方式获取 Class 对象:
// 知道具体类的情况下可以使用
Class alunbarClass = TargetObject.class;
// 通过 Class.forName()传入类的全路径获取
Class alunbarClass1 = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject");
// 通过对象实例instance.getClass()获取
TargetObject o = new TargetObject();
Class alunbarClass2 = o.getClass();
// 通过类加载器xxxClassLoader.loadClass()传入类路径获取
ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("cn.javaguide.TargetObject");
反射的一些基本操作
package cn.javaguide;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InstantiationException, InvocationTargetException, NoSuchFieldException {
/**
* 获取 TargetObject 类的 Class 对象并且创建 TargetObject 类实例
*/
Class<?> targetClass = Class.forName("cn.javaguide.TargetObject");
TargetObject targetObject = (TargetObject) targetClass.newInstance();
/**
* 获取 TargetObject 类中定义的所有方法
*/
Method[] methods = targetClass.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
System.out.println(method.getName());
}
/**
* 获取指定方法并调用
*/
Method publicMethod = targetClass.getDeclaredMethod("publicMethod",
String.class);
publicMethod.invoke(targetObject, "JavaGuide");
/**
* 获取指定参数并对参数进行修改
*/
Field field = targetClass.getDeclaredField("value");
//为了对类中的参数进行修改我们取消安全检查
field.setAccessible(true);
field.set(targetObject, "JavaGuide");
/**
* 调用 private 方法
*/
Method privateMethod = targetClass.getDeclaredMethod("privateMethod");
//为了调用private方法我们取消安全检查
privateMethod.setAccessible(true);
privateMethod.invoke(targetObject);
}
}
泛型
泛型作用
提高代码的可复用性。
编译期处理
编译器可以对泛型参数进行检测，并且通过泛型参数可以指定传入的对象类型。比如 ArrayList<Person> persons = new ArrayList<Person>() 这行代码就指明了该 ArrayList 对象只能传入 Person 对象，如果传入其他类型的对象就会报错。
编译期执行泛型擦除的动作，即泛型信息在编译为字节码之后就丢失了，实际的类型都当做了 Object 类型处理。并且，原生 List 返回类型是 Object ，手动转换类型才能使用，使用泛型后编译器自动转换。
使用方式
泛型类
//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{
private T key;
public Generic(T key) {
this.key = key;
}
public T getKey(){
return key;
}
}
// 实例化
Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);
泛型接口
public interface Generator<T> {
public T method();
}
class GeneratorImpl<T> implements Generator<T>{
@Override
public T method() {
return null;
}
}
泛型方法
public static < E > void printArray( E[] inputArray )
{
for ( E element : inputArray ){
System.out.printf( "%s ", element );
}
System.out.println();
}
项目中哪里用到了泛型？
- 自定义接口通用返回结果
CommonResult<T>通过参数T可根据具体的返回类型动态指定结果的数据类型 - 构建集合工具类（参考
Collections中的sort,binarySearch方法）。
注解
注解本质
可以看作是一种特殊的注释，主要用于修饰类、方法或者变量，提供某些信息供程序在编译或者运行时使用。注解本质是一个继承了Annotation 的特殊接口。
注解的解析方法有哪几种？
注解只有被解析之后才会生效，常见的解析方法有两种：
- 编译期直接扫描 ：编译器在编译 Java 代码的时候扫描对应的注解并处理，比如某个方法使用
@Override注解，编译器在编译的时候就会检测当前的方法是否重写了父类对应的方法。 - 运行期通过反射处理 ：像框架中自带的注解(比如 Spring 框架的
@Value、@Component)都是通过反射来进行处理的。
序列化与反序列化
什么是序列化和反序列化
如果我们需要持久化 Java 对象比如将 Java 对象保存在文件中，或者在网络传输 Java 对象，这些场景都需要用到序列化。
简单来说：
- 序列化： 将数据结构或对象转换成二进制字节流的过程
- 反序列化：将在序列化过程中所生成的二进制字节流转换成数据结构或者对象的过程
下面是序列化和反序列化常见应用场景：
- 对象在进行网络传输（比如远程方法调用 RPC 的时候）之前需要先被序列化，接收到序列化的对象之后需要再进行反序列化；
- 将对象存储到文件之前需要进行序列化，将对象从文件中读取出来需要进行反序列化；
- 将对象存储到数据库（如 Redis）之前需要用到序列化，将对象从缓存数据库中读取出来需要反序列化；
- 将对象存储到内存之前需要进行序列化，从内存中读取出来之后需要进行反序列化
序列化协议对应于 TCP/IP 4 层模型的哪一层？
OSI 七层协议模型中，表示层做的事情主要就是对应用层的用户数据进行处理转换为二进制流。反过来的话，就是将二进制流转换成应用层的用户数据。这不就对应的是序列化和反序列化么？
因为，OSI 七层协议模型中的应用层、表示层和会话层对应的都是 TCP/IP 四层模型中的应用层，所以序列化协议属于 TCP/IP 协议应用层的一部分。
常见序列化协议有哪些？
JDK 自带的序列化方式一般不会用 ，因为序列化效率低并且存在安全问题。比较常用的序列化协议有 Hessian、Kryo、Protobuf、ProtoStuff，这些都是基于二进制的序列化协议。
像 JSON 和 XML 这种属于文本类序列化方式。虽然可读性比较好，但是性能较差，一般不会选择。
JDK 8 - 19 新特性
Java 8
Lambda表达式
Lambda 表达式是一个匿名函数，java 8 允许把函数作为参数传递进方法中。
Stream
java 新增了 java.util.stream 包，它和之前的流大同小异。之前接触最多的是资源流，比如java.io.FileInputStream，通过流把文件从一个地方输入到另一个地方，它只是内容搬运工，对文件内容不做任何CRUD。
Stream依然不存储数据，不同的是它可以检索(Retrieve)和逻辑处理集合数据、包括筛选、排序、统计、计数等。可以想象成是 Sql 语句。
它的源数据可以是 Collection、Array 等。由于它的方法参数都是函数式接口类型，所以一般和 Lambda 配合使用。
Optional
防止空指针问题
Java 9
G1 成为默认垃圾回收器
在 Java 8 的时候，默认垃圾回收器是 Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年代）。到了 Java 9, CMS 垃圾回收器被废弃了，G1（Garbage-First Garbage Collector） 成为了默认垃圾回收器。
Java 10
局部变量类型推断(var)
由于太多 Java 开发者希望 Java 中引入局部变量推断，于是 Java 10 的时候它来了，也算是众望所归了！Java 10 提供了 var 关键字声明局部变量。
Java 14
移除了 CMS(Concurrent Mark Sweep) 垃圾收集器
Java 15
禁用和废弃偏向锁（Biased Locking）
偏向锁的引入增加了 JVM 的复杂性大于其带来的性能提升。
Java 19
虚拟线程
虚拟线程（Virtual Thread-）是 JDK 而不是 OS 实现的轻量级线程(Lightweight Process，LWP），许多虚拟线程共享同一个操作系统线程，虚拟线程的数量可以远大于操作系统线程的数量。
虚拟线程在其他多线程语言中已经被证实是十分有用的，比如 Go 中的 Goroutine。虚拟线程避免了上下文切换的额外耗费，兼顾了多线程的优点，简化了高并发程序的复杂，可以有效减少编写、维护和观察高吞吐量并发应用程序的工作量。
其他
基本类型与包装类型区别
- 成员变量包装类型不赋值就是
null，而基本类型有默认值且不是null。 - 包装类型可用于泛型，而基本类型不可以。
- 基本数据类型的局部变量存放在 Java 虚拟机栈中的局部变量表中，基本数据类型的成员变量（未被
static修饰 ）存放在 Java 虚拟机的堆中。包装类型属于对象类型，我们知道几乎所有对象实例都存在于堆中。 - 相比于对象类型， 基本数据类型占用的空间非常小。
为什么说是几乎所有对象实例呢？ 这是因为 HotSpot 虚拟机引入了 JIT 优化之后，会对对象进行逃逸分析，如果发现某一个对象并没有逃逸到方法外部，那么就可能通过标量替换来实现栈上分配，而避免堆上分配内存
包装类型的缓存机制了解么？
Java 基本数据类型的包装类型的大部分都用到了缓存机制来提升性能。
Byte,Short,Integer,Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128，127] 的相应类型的缓存数据，Character 创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据，Boolean 直接返回 True or False。
如果超出对应范围仍然会去创建新的对象，缓存的范围区间的大小只是在性能和资源之间的权衡。
两种浮点数类型的包装类 Float,Double 并没有实现缓存机制。
Integer i1 = 40;
Integer i2 = new Integer(40);
System.out.println(i1==i2); // false
- Integer i1=40 这一行代码会发生装箱
- 也就是说这行代码等价于 Integer i1=Integer.valueOf(40) 。因此，i1 直接使用的是缓存中的对象。
- 而Integer i2 = new Integer(40) 会直接创建新的对象。
浮点数精度问题 / 超过long类型数据怎么表示
BigDecimal、BigInteger
面向对象三大特征
- 封装：把一个对象的属性和行为隐藏在对象内部
- 继承：通过使用继承，可以快速地创建新的类，可以提高代码的重用
- 多态：一个对象具有多种的状态，具体表现为父类的引用指向子类的实例
- 对象类型和引用类型之间具有继承（类）/实现（接口）的关系；
- 引用类型变量发出的方法调用的到底是哪个类中的方法，必须在程序运行期间才能确定；
- 如果子类重写了父类的方法，真正执行的是子类覆盖的方法，如果子类没有覆盖父类的方法，执行的是父类的方法。
接口和抽象类有什么共同点和区别？
共同点：
- 都不能被实例化。
- 都可以包含抽象方法。
- 都可以有默认实现的方法（Java 8 可以用
default关键字在接口中定义默认方法）。
区别：
-
接口主要用于对类的行为进行约束，你实现了某个接口就具有了对应的行为。抽象类主要用于代码复用，强调的是所属关系。
-
一个类只能继承一个类，但是可以实现多个接口。
-
抽象层次不同。抽象类是对类抽象，而接口是对行为的抽象。抽象类是对整个类整体进行抽象，包括属性、行为，但是接口却是对类局部（行为）进行抽象。
-
接口中的成员变量只能是
public static final类型的，不能被修改且必须有初始值，而抽象类的成员变量默认 default，可在子类中被重新定义，也可被重新赋值。
深拷贝和浅拷贝区别了解吗？什么是引用拷贝？
关于深拷贝和浅拷贝区别，我这里先给结论：
- 浅拷贝：浅拷贝会在堆上创建一个新的对象（区别于引用拷贝的一点），不过，如果原对象内部的属性是引用类型的话，浅拷贝会直接复制内部对象的引用地址，也就是说拷贝对象和原对象共用同一个内部对象。（我们这里实现了
Cloneable接口，并重写了clone()方法） - 深拷贝 ：深拷贝会完全复制整个对象，包括这个对象所包含的内部对象。（连内部对象一起clone）
- 引用拷贝呢？ ：简单来说，引用拷贝就是两个不同的引用指向同一个对象。
Object类
/**
* native 方法，用于返回对象的哈希码，主要使用在哈希表中，比如 JDK 中的HashMap。
*/
public native int hashCode()
/**
* 用于比较 2 个对象的内存地址是否相等，String 类对该方法进行了重写以用于比较字符串的值是否相等。
*/
public boolean equals(Object obj)
// 一些native方法：
void wait()
void notify()
void notifyAll()
/**
* 实例被垃圾回收器回收的时候触发的操作
*/
protected void finalize() throws Throwable { }
== 和 equals() 的区别
== 对于基本类型和引用类型的作用效果是不同的：
- 对于基本数据类型来说，
==比较的是值。 - 对于引用数据类型来说，
==比较的是对象的内存地址。
因为 Java 只有值传递，所以，对于 == 来说，不管是比较基本数据类型，还是引用数据类型的变量，其本质比较的都是值，只是引用类型变量存的值是对象的地址。
equals() 不能用于判断基本数据类型的变量，只能用来判断两个对象是否相等。equals()方法存在于Object类中，而Object类是所有类的直接或间接父类，因此所有的类都有equals()方法。
equals() 方法存在两种使用情况：
- 类没有重写
equals()方法 ：通过equals()比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象，使用的默认是Object类equals()方法。 - 类重写了
equals()方法 ：一般我们都重写equals()方法来比较两个对象中的属性是否相等；若它们的属性相等，则返回 true(即，认为这两个对象相等)。
hashCode() 有什么用？
hashCode() 的作用是获取哈希码（int 整数），也称为散列码。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。
hashCode()定义在 JDK 的 Object 类中，这就意味着 Java 中的任何类都包含有 hashCode() 函数。另外需要注意的是： Object 的 hashCode() 方法是本地方法，也就是用 C 语言或 C++ 实现的，该方法通常用来将对象的内存地址转换为整数之后返回。
为什么重写 equals() 时必须重写 hashCode() 方法？
如果 equals 方法判断两个对象是相等的，那这两个对象的 hashCode 值也要相等。
如果重写 equals() 时没有重写 hashCode() 方法的话就可能会导致 equals 方法判断是相等的两个对象，hashCode 值却不相等。
可能会导致在hashmap、hashSet等类中存储多个一模一样的对象,这与java的思想不符(因为:hashmap只能有唯一的key,hashSet只能有唯一的对象)”
String s1 = new String("abc");这句话创建了几个字符串对象？
会创建 1 或 2 个字符串对象。
-
如果字符串常量池中不存在字符串对象“abc”的引用，那么会在堆中创建 2 个字符串对象“abc”。
-
如果字符串常量池中已存在字符串对象“abc”的引用，则只会在堆中创建 1 个字符串对象“abc”。
intern 方法有什么作用?
String.intern() 是一个 native（本地）方法，其作用是将指定的字符串对象的引用保存在字符串常量池中，可以简单分为两种情况：
- 如果字符串常量池中保存了对应的字符串对象的引用，就直接返回该引用。
- 如果字符串常量池中没有保存了对应的字符串对象的引用，那就在常量池中创建一个指向该字符串对象的引用并返回。
SPI机制
很多框架都使用了 Java 的 SPI 机制，比如：Spring 框架、数据库加载驱动、日志接口、以及 Dubbo 的扩展实现等等。
SPI 和 API 有什么区别？
SPI相当于调用方制定规范，实现方按规范实现即可。
