Java面试指南一(1)

 

第二部分　CoreJava基础(1)

第04章　解读API

4.1　Object常用的方法

       解析：面试刚开始都很简单，但也容易给面试官留下印象，就像这个题，如果你有三年以上经验，回答的少于六个，那么估计你下面将很危险了。Object中的这些方法都很精典，务必记住。 

参考答案：object常用的方法有clone(),equals(),hashCode(),notify(),notifyAll(),

toString(),wait(),finalize()。

 

 4.2　String与StringBuffer区别

  解析：这是一个很基础的题，String字符串的问题几乎很多面试官都喜欢问，因为在实际项目开发中用到的最多的变量就是String，所以读者要重点对待，熟练掌握。 

参考答案：String与StringBuffer在java中都是用来进行字符串操作的。

String是一个很特别的类，它被final修饰，意味着String类不能被继承使用，一旦声明是一个不可变的类。

StringBuffer是一个长度可变的，通过追加的方式扩充，并且是线程安全；尤其在迭代循环中对字符串的操作，性能一般优于String。但线程安全意味着开销加大，性能下降，所以在线程安全的情况下一般用StringBuilder来代替StringBuffer使用，StringBuilder的速度要优于StringBuffer。

 

拓展：javaAPI中哪些类是final的？String的"+"号操作性能是不是一定慢？

4.3  Vector,ArrayList, LinkedList的区别

       解析：这里主要考察集合类的熟练程度，考察深度可深可浅；浅的主要是考察使用，深点可能考察底层的数据结构，算法实现等，感兴趣的朋友可以深究一下。

 

参考答案：

　1、Vector、ArrayList都是以类似数组的形式存储在内存中，LinkedList则以链表的形式进行存储。

　2、Vector线程同步，ArrayList、LinkedList线程不同步；后两者一般用在线程安全的地方，也可以通过Collections.synchronizedList(……);实现线程同步。

　3、LinkedList适合指定位置插入、删除操作，不适合查找；ArrayList、Vector适合查找，不适合指定位置的插入、删除操作。

　4、ArrayList在元素填满容器时会自动扩充容器大小的50%，而Vector则是100%，因此ArrayList更节省空间。

　5、LinkedList 还实现了 Queue 接口,该接口比List提供了更多的方法,包括 offer(),peek(),poll()等,多与一些线程池一起使用.

　补充：以上都实现了序列化接口，这点在对象远程传输时很重要；而Vector,ArrayList实现了AccessRandom接口，这是一个标记接口，此接口的主要目的是允许一般的算法更改其行为，从而在将其应用到随机或连续访问列表时能提供良好的性能。

　注意: 默认情况下ArrayList的初始容量非常小,所以如果可以预估数据量的话,分配一个较大的初始值属于最佳实践,这样可以减少调整大小的开销。

 

拓展：线性列表和双链表的数据结构实现？

4.4  HashTable, HashMap,ConcurrentHashMap区别

       解析：这里还有一个TreeMap没有列出，TreeMap能够把它保存的记录根据Key键排序，所以Key值不能为空，默认是按升序排序，也可以写自己的比较器（TreeMap排序是根据红黑树实现的，有兴趣的可以研究一下它的算法实现）。而ConcurrentHashMap是从jdk1.5新增的，是HashMap的一种线程安全的实现类，经常在多线程的环境中使用，由于底层的实现使用的是局部锁技术，在线程安全的前提下比HashTable的性能要好，推荐使用（ConcurrentHashMap局部锁技术实际上就是把Map分成了N个Segment，put和get的时候，都是现根据key.hashCode()算出放到哪个Segment中，而这里的每个segment都相当于一个小的HashTable,有兴趣的朋友可以读一下源代码），此题经常在中高级职位面试中问到，所以请慎重对待。

　参考答案：

　1、HashTable线程同步，key,value值均不允许为空；HashMap非线程同步，key,value均可为空,HashTable因为线程安全的额外开销会造成性能下降，而HashMap由于线程不安全，在多线程的情况下，一般要加锁，或者使用Collections.synchronizedMap()来创建线程安全的对象。

2、HashTable继承的父类是Dictionary，而HashMap继承的父类是AbstractMap

，而且又都实现了Map接口，所以Map接口中提供的方法，他们都可以使用；HashTable的遍历是通过Enumeration，而HashMap通常使用Iterator实现。

　3、HashTable有一个contains(Object value)的方法，其功能和HashMap的containsValue(Object value)一样，而HashMap提供的更加细致还有一个取Key值的方法为containsKey(Object key)。

　4、哈希值的使用不同，HashTable直接使用对象的hashCode，代码是这样的：　　　　　　　　　

　int hash = key.hashCode();

　int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

而HashMap重新计算hash值，而且用与代替求模：

　int hash = hash(k);　　　int i = indexFor(hash, table.length);

static int hash(Object x) {　　int h = x.hashCode();

　　h += ~(h << 9);　

　　h ^= (h >>> 14);　　

　　h += (h << 4);

　　h ^= (h >>> 10);　　

　　return h;}

static int indexFor(int h, int length) {return h & (length-1);}　//网络提供，面试时不追问，可以不说出具体的实现代码。

　5、ConcurrentHashMap是HashMap线程安全的实现，并且逐渐取代Hashtable的使用，因为Hashtable锁的机制是对整个对象加锁，而ConcurrentHashMap使用的是局部锁技术，实际上就是把Map分成了N个Segment，put和get的时候，都是现根据key.hashCode()算出放到哪个Segment中，而这里的每个segment都相当于一个小的Hashtable，性能将高于HashTable。

 

 4.5  Equals()和HashCode()作用

       解析：这个问题每个面试求职者或许都被问到过，属于常见题型，但也是比较难回答的面试题之一；包括很多面试官本身也有时候并不能解释得很清楚，如果要回答好这个小问题，首先要了解这两个方法的实现原理（在第Ｉ版中不会太深入讨论）。在《Effective java》中有这样一句话：在每个覆盖了equals方法的类中，也必须覆盖hashCode方法，如果不这样做的话，就会违反Object.hashCode的通用约定，从而导致该类无法结合所有基于散列的集合一起正常动作，这样的集合包括HashMap,Hashtable,HashSet。这里列出一下equals重写的规则：

1 自反性：对任意引用值X，x.equals(x)的返回值一定为true.

2 对称性：对于任何引用值x,y,当且仅当y.equals(x)返回值为true时，x.equals(y)的返回值一定为true;

3 传递性：如果x.equals(y)=true, y.equals(z)=true,则x.equals(z)=true

4 一致性：如果参与比较的对象没任何改变，则对象比较的结果也不应该有任何改变

5 非空性：任何非空的引用值X，x.equals(null)的返回值一定为false。

 

 

参考答案：这两个方法都是Object类的方法，equals通过用来判断两个对象是否相等。HashCode就是一个散列码，用来在散列存储结构中确定对象的存储地址。HashMap，HashSet，他们在将对象存储时，需要确定它们的地址，而HashCode就是做这个用的。在默认情况下，由Object类定义的hashCode方法会针对不同的对象返回不同的整数，这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的。

在java中equals和hashCode之间有一种契约关系：

1. 如果两个对象相等的话，它们的hashcode必须相等。

2. 但如果两个对象的hashcode相等的话，这两个对象不一定相等。

由于java.lang.Object的规范，如果两个对象根据equals()方法是相等的，那么这两个对象中的每一个对象调用hashCode方法都必须生成相同的整数结果。(下面作为解释内容可以不必回答，理解使用)

举例说，在HashSet中，通过被存入对象的hashCode()来确定对象在HashSet中的存储地址，通过equals()来确定存入的对象是否重复，hashCode()和equals()都需要重新定义，因为hashCode()默认是由对象在内存中的存储地址计算返回一个整数得到，而equals()默认是比较对象的引用，如果不同时重写他们的话，那么同一个类产生的两个完全相同的对象就都可以存入Set，因为他们是通过equals()来确定的，这就是HashSet失去了意义。面试时简单的说，HashSet的存储是先比较HashCode，如果HashCode相同再比较equals，这样做的目的是提交储存效率。所以换句方式问，如果用对象来做为Key值的话，要满足什么条件呢？答要重写equals和HashCode方法。

4.6  Sleep()和Wait()区别

       解析：多线程可以说是java面试中的重点难点之一，也是最能筛选面试者的分水领，这个只是属于最基本的考点，尽可能的回答周全，面试的朋友可以对多线程这块多花点时间。

 

参考答案：

　1、wait()是Object类的方法，在每个类中都可以被调用；而sleep()是线程类

Thread中的一个静态方法，无论New成多少对象，它都属于调用的类的。

　2、sleep方法在同步对象中调用时，会持有对象锁，其它线程必须等待其执行结束，如果时间不到只能调用interrupt()强行打断；在sleep时间结束后重新参与cpu时间抢夺，不一定会立刻被执行。

  3、wait()方法在同步中调用时，会让出对象锁。通常与notify,notifyAll一起使用。

4.7  IO与NIO的区别

  解析：这是现在面试中常被问到的一个问题，尤其做后台开发的职位；NIO是从jdk1.4就引入了，但是如果没有实际开发中使用过，不是很容易说的很清楚，这里从概念的层面介绍一下，希望有兴趣的朋友能更深层次的研究一下。

参考答案：IO是早期的输入输出流，而NIO全名是New IO在IO的基础上新增了许多新的特性。提供的新特性包括：非阻塞I/O，字符转换，缓冲以及通道。

　1、IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。

　2、Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。虽然是非阻塞的，但也会遇到一个问题就是服务器对最大连接的支持，但在线用户连接数大于系统支持数时，NIO的默认实现是并不管是否还有足够的可用连接数，而是直接打开连接。在netty框架中经常会看到一个open too many files异常就是由此引起的，所以要灵活使用，合适配置。

3、Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

　扩展：Netty是NIO实现的一个经典框架，好多职位中都要求熟悉netty，大家有时间可以研究一下。

4.8  Synchronized和Lock区别和用法

       解析：这里相对于上面的wait与sleep的区别来说，难度明显增加，也是常见的面试题。

参考答案：

首先他们都是用来实现线程的同步操作的，synchronized是jdk1.2以来一直存在，而且Lock是jdk1.5的新增；具体区别如下：

　1、Lock是JDK1.5才出现的，而在jdk1.5及之前的synchronized存在很大的性能问题，尤其在资源竞争激烈的条件下，性能下降十多倍，而此时的Lock还基本能维持常态。（synchronized在jdk1.5后的版本，作了很大的性能优化）

　2、使用synchronized时对象一定会被阻塞，其它线程必须等待锁释放后才能执行，在高并发的情况下，很容易降低性能，而且控制不当还容易造成死锁，所以要合适的利用Synchronized，并且尽可能的精确到最小的业务逻辑块。而Lock提供了更细致的操作，其常用的实现类有读写锁，这里以ReentrantLock 为例，它拥有Synchronized相同的并发性和内存语义，此外还多了锁投票，定时锁等候和中断锁等候等很多详细的方法操作。 ReentrantLock获取锁定与三种方式：a) lock(), 如果获取了锁立即返回，如果别的线程持有锁，当前线程则一直处于休眠状态，直到获取锁b) tryLock(), 如果获取了锁立即返回true，如果别的线程正持有锁，立即返回false；c)tryLock(long timeout,TimeUnit unit)，如果获取了锁定立即返回true，如果别的线程正持有锁，会等待参数给定的时间，在等待的过程中，如果获取了锁定，就返回true，如果等待超时，返回false；d) lockInterruptibly:如果获取了锁定立即返回，如果没有获取锁定，当前线程处于休眠状态，直到或者锁定，或者当前线程被别的线程中断。

　3、synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()放到finally{}中。

　补充：

A．无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，他取得的锁都是对象，而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。 B．每个对象只有一个锁（lock）和之相关联。

C．实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。synchronized可以加在方法上，也可以加在对象上，通常理解为，只有持有了锁才可以进行对应代码块的执行。

java.util.concurrent.locks包下面提供了一些锁的实现，有读写锁，公平锁等。

将synchronized替换成lock的实现可以提升性能：

1. 大部分应用场景是读写互斥，写和写互斥，读和读不互斥。而synchronized则是都互斥。

可以利用读写锁来优化性能，读锁锁住读的代码块，写锁锁住写的代码块。

2. 要确保你在理解原来利用到synchronized的代码逻辑，避免一概而论地把synchronized替换成锁。

PS：被synchronized修饰的方法所在的对象，其它线程可以访问该对象的非synchronized修饰的方法，不能访问synchronized的任何方法。

　　说明：里面有一部分看网上总结的比较好，就直接拿过来使用了，当然面试时也不是说必须要把上面的点回答完，最重要要通过自己的理解表达出来。

 

 4.9  Final、Finally、Finalize的区别

       解析：这是一个很老很老就存在的面试题，但还是经常被问到，越简单的题在面式中越不允许答错。

 

参考答案：

Final是Java中一个特别的关键字（修饰符），final修饰的类不能被继承，final修饰的变量不能被修改（是常量）,final修饰的方法不能被重写，所以使用final要考虑清楚使用场景。

Finally是Java异常处理try{}catch(..){}finally{}中的一部分，finally语句块中的语句一定会被执行到（Down机除外），通常用于进行资源的关闭操作，如数据连接关闭等。

Finalize是Object类中的一个方法，finalize() 方法是在垃圾收集器删除对象之前对这个对象调用的，设计的初终是可以进行一些资源的关闭，但这个方法很少被重写，因为垃圾回收器执行时并不一定会调用，比如抛异常时，而且垃圾回收本身就是随意的，不可控制的。

4.10  OverLoad与Override的区别

       解析：这里其实是考的是Java面向对象的三（四，如果算上抽象就是四大特征）大特征，封装、继承、多态、（抽象）中的多态，属于基础类型常考题之一。

 

　参考答案：overload和override是多态的两种表现形式；

　overload重载规则是同名不同参,方法名相同，参数类型、个数、顺序至少有一个不相同（与返回值、参数名、抛出的异常都没有关系）；

　overload可以发生在父类、同类、子类中。override重写的规则是方法名、参数、返回值相同，发生在父子类之间，而且子类不能抛出比父类更多的异常，被重写的方法一定不能定义成final。

 

4.11  Collection与Collections的区别

　　参考答案：Collection是一个集合的超级接口，它定义了一些集合常用的操作方法，如add,size,remove,clear等，我们经常用到的List（可重复集合）,Set（不可重复集合）接口就是它的子接口。

　Collections此类完全由在 collection 上进行操作或返回 collection 的静态方法组成。它包含在 collection 上操作的多态算法，即“包装器”，包装器返回由指定 collection 支持的新 collection，以及少数其他内容。如果为此类的方法所提供的 collection 或类对象为 null，则这些方法都将抛出NullPointerException。常用到的方法如copy,sort,reverse,replaceall等。