Java基础面试题及答案

一、面向对象基础

1. 什么是面向对象？

面向对象是一种编程范式，它使用"对象"来设计应用程序和计算机程序。面向对象的程序由对象组成，每个对象包含对数据的操作方法。面向对象的核心特性包括封装、继承、多态和抽象。

2. 封装、继承、多态、抽象的含义？

• 封装 ：将数据和方法组合在一个单元（类）中，隐藏内部实现细节，只暴露必要的接口。
• 继承 ：子类继承父类的属性和方法，实现代码复用，并可以添加新的属性和方法。
• 多态 ：同一个方法在不同对象上有不同的实现方式，包括编译时多态（方法重载）和运行时多态（方法重写）。
• 抽象 ：忽略细节，专注于本质特征，通过抽象类和接口实现。

3. 什么是构造函数？有什么特点？

构造函数是一种特殊的方法，用于创建对象时初始化对象。特点：

• 名称与类名相同
• 没有返回类型
• 当创建对象时自动调用
• 可以重载
• 如果没有显式定义构造函数，编译器会提供一个默认无参构造函数

4. 方法重载与重写的区别？

• 重载（Overloading） ：发生在同一个类中，方法名相同，参数列表不同（类型、数量或顺序），返回类型可以不同。
• 重写（Overriding） ：发生在父类和子类之间，方法名、参数列表和返回类型都相同，子类重写父类的方法以提供不同的实现。

5. 抽象类与接口的区别？

• 抽象类 ：可以包含抽象方法和非抽象方法，可以有构造函数，可以有成员变量，只能单继承。
• 接口 ：只能包含抽象方法（Java 8后可以有默认方法和静态方法），不能有构造函数，成员变量都是静态常量，支持多实现。

6. final、finally、finalize的区别？

• final ：修饰类表示不能被继承；修饰方法表示不能被重写；修饰变量表示常量，不能被修改。
• finally ：异常处理的一部分，用于定义无论是否发生异常都会执行的代码块，通常用于释放资源。
• finalize ：Object类的方法，在对象被垃圾回收前调用，用于释放资源，Java 9后已被标记为过时。

二、数据类型与字符串

7. Java的基本数据类型有哪些？对应的包装类是什么？

• 基本数据类型：byte、short、int、long、float、double、char、boolean
• 包装类：Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean

8. 自动装箱与拆箱的含义？

• 自动装箱 ：基本数据类型自动转换为对应的包装类对象。
• 自动拆箱 ：包装类对象自动转换为对应的基本数据类型。

9. String、StringBuilder、StringBuffer的区别？

• String ：不可变类，每次修改都会创建新对象，适用于少量操作的字符串。
• StringBuilder ：可变类，非线程安全，效率高，适用于单线程环境下的大量字符串操作。
• StringBuffer ：可变类，线程安全，效率较低，适用于多线程环境下的字符串操作。

10. ==与equals的区别？

• == ：对于基本数据类型，比较值是否相等；对于引用数据类型，比较引用是否指向同一个对象。
• equals ：默认比较引用是否相等，可被重写为比较内容是否相等（如String类）。

11. 什么是常量池？

常量池是Java内存中的一块区域，用于存储字符串常量和基本数据类型的包装类常量。当创建字符串时，如果常量池中已存在相同内容的字符串，则直接返回引用，而不创建新对象。

三、集合框架

12. Java集合框架的主要接口有哪些？

• Collection ：所有集合的根接口，包含List、Set、Queue等子接口。
• List ：有序、可重复的集合，如ArrayList、LinkedList、Vector。
• Set ：无序、不可重复的集合，如HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。
• Map ：键值对集合，如HashMap、TreeMap、LinkedHashMap、Hashtable。

13. ArrayList与LinkedList的区别？

• ArrayList ：基于动态数组实现，查询效率高（O(1)），增删效率低（需要移动元素，O(n)），适用于频繁查询的场景。
• LinkedList ：基于双向链表实现，查询效率低（O(n)），增删效率高（O(1)），适用于频繁增删的场景。

14. HashMap的工作原理？

HashMap基于哈希表实现，通过键的hashCode计算存储位置。主要特点：

• 允许null键和null值
• 非线程安全
• 存储结构：JDK 1.8前是数组+链表，JDK 1.8后是数组+链表/红黑树（链表长度超过8时转换为红黑树）
• 扩容机制：当元素数量超过阈值（容量*负载因子）时，扩容为原来的2倍

15. HashSet如何保证元素不重复？

HashSet底层使用HashMap实现，将元素作为HashMap的键，值为一个固定对象。通过HashMap的键不重复特性来保证元素不重复。

16. TreeMap与HashMap的区别？

• TreeMap ：基于红黑树实现，按键排序，查询时间复杂度O(log n)，适用于需要排序的场景。
• HashMap ：基于哈希表实现，不保证顺序，查询时间复杂度O(1)（平均情况），适用于不需要排序的场景。

四、异常处理

17. Java异常体系的结构？

• Throwable ：所有异常的父类，分为Error和Exception。
• Error ：严重错误，如OutOfMemoryError，程序无法处理。
• Exception ：可处理的异常，分为CheckedException和UncheckedException。
  • CheckedException ：编译时异常，如IOException，必须显式处理。
  • UncheckedException ：运行时异常，如NullPointerException，可选择性处理。

18. try-catch-finally的执行顺序？

• 首先执行try块中的代码。
• 如果发生异常，跳转到对应的catch块执行。
• 无论是否发生异常，finally块中的代码都会执行（除非在try或catch块中调用System.exit()）。

19. throw与throws的区别？

• throw ：用于方法内部，抛出一个具体的异常对象。
• throws ：用于方法声明，指定方法可能抛出的异常类型。

20. 什么是异常链？

异常链是指在捕获一个异常后，抛出另一个异常，并将原始异常作为新异常的原因。通过这种方式，可以保留异常的原始信息。

五、多线程

21. 线程的创建方式有哪些？

• 继承Thread类 ：重写run()方法。
• 实现Runnable接口 ：实现run()方法，将实例传给Thread对象。
• 实现Callable接口 ：实现call()方法，通过FutureTask获取返回值。
• 线程池 ：使用ExecutorService创建线程。

22. 线程的状态有哪些？

• 新建（New）
• 就绪（Runnable）
• 运行（Running）
• 阻塞（Blocked）
• 等待（Waiting）
• 超时等待（Timed Waiting）
• 终止（Terminated）

23. synchronized与volatile的区别？

• synchronized ：可以修饰方法和代码块，保证原子性、可见性和有序性，是重量级锁。
• volatile ：只能修饰变量，保证可见性和有序性，不保证原子性，是轻量级同步机制。

24. 什么是线程安全？如何实现线程安全？

线程安全是指多线程环境下，程序的执行结果与单线程环境下一致。实现方式：

• 使用synchronized
• 使用volatile
• 使用Lock接口
• 使用线程安全的集合类（如ConcurrentHashMap）
• 使用原子类（如AtomicInteger）

25. 什么是死锁？如何避免死锁？

死锁是指两个或多个线程互相持有对方需要的资源，导致所有线程都无法继续执行。避免死锁的方法：

• 按顺序获取锁
• 设置锁超时
• 使用Lock接口的tryLock()方法
• 减少锁的持有时间

六、其他核心知识点

26. 什么是反射机制？有什么用途？

反射机制是指程序在运行时可以获取自身的信息，并操作类或对象的内部属性和方法。用途：

• 动态创建对象
• 动态调用方法
• 访问私有成员
• 实现框架（如Spring）

27. 什么是注解？有什么用途？

注解是一种标记性接口，用于为代码添加元数据。用途：

• 提供编译时检查（如@Override）
• 生成文档（如@param）
• 运行时处理（如Spring的@Autowired）

28. JVM的内存模型？

JVM内存模型分为：

• 程序计数器：线程私有，存储当前线程执行的字节码行号。
• 虚拟机栈：线程私有，存储方法的局部变量、操作数栈、返回地址等。
• 本地方法栈：线程私有，为Native方法服务。
• 堆：线程共享，存储对象实例和数组。
• 方法区：线程共享，存储类信息、常量、静态变量等。

29. 什么是垃圾回收？常见的垃圾回收算法有哪些？

垃圾回收是指自动回收不再使用的对象内存。常见算法：

• 标记-清除（Mark-Sweep）
• 复制（Copying）
• 标记-整理（Mark-Compact）
• 分代收集（Generational Collection）

30. 类加载器的作用？有哪些类型？

类加载器用于将class文件加载到JVM中。类型：

• 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
• 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
• 应用程序类加载器（Application ClassLoader）
• 自定义类加载器

31. 什么是单例模式？有哪些实现方式？

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。实现方式：

• 饿汉式
• 懒汉式（线程不安全）
• 懒汉式（线程安全，双重检查锁定）
• 静态内部类
• 枚举

32. 什么是工厂模式？有哪些类型？

工厂模式用于创建对象，隐藏创建细节。类型：

• 简单工厂模式
• 工厂方法模式
• 抽象工厂模式

33. 什么是序列化与反序列化？

• 序列化 ：将对象转换为字节流的过程。
• 反序列化 ：将字节流转换为对象的过程。
  实现方式：让类实现Serializable接口。

34. 什么是泛型？有什么用途？

泛型允许在定义类、接口和方法时使用类型参数，在使用时指定具体类型。用途：

• 提高代码复用性
• 提供编译时类型检查
• 避免类型转换