Java面试题基础

1. String/StringBuffer/StringBuilder区别

• 第一点: 可变和适用范围。String对象是不可变的，而StringBuffer和StringBuilder是可变字符序列。每次对String的操作相当于生成一个新的String对象，而对StringBuffer和StringBuilder的操作是对对象本身的操作，而不会生成新的对象，所以对于频繁改变内容的字符串避免使用String，因为频繁的生成对象将会对系统性能产生影响。

• 第二点: 线程安全。String由于有final修饰，是immutable的，安全性是简单而纯粹的。StringBuilder和StringBuffer的区别在于StringBuilder不保证同步，也就是说如果需要线程安全需要使用StringBuffer，不需要同步的StringBuilder效率更高。

  总结：

• 操作少量的数据 = String

• 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 = StringBuilder
• 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 = StringBuffer

总结：String是不可变的字符串，每次修改都会创建新的对象，适用于不经常修改的字符串操作；StringBuffer是可变的字符串，线程安全，适用于多线程环境；StringBuilder也是可变的字符串，但不是线程安全的，适用于单线程频繁修改字符串的场景。

2.反射机制及主要用到的方法

在 Java 中的反射机制是指在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法；并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能成为 Java 语言的反射机制。通过反射机制使我们所写的代码更具有「通用性」和「灵活性」，比如Spring/Spring Boot、MyBatis 等框架大量用到了反射机制。比如类上加上@Component注解，Spring就帮你创建对象，比如约定大于配置。

以下是反射常用到的方法：

• Class.forName(String className)：根据类名获取对应的Class对象。
• getClass()：获取对象的运行时类型。
• getMethod(String name, Class<?>... parameterTypes)：获取指定方法名和参数类型的方法。
• getField(String name)：获取指定名称的字段。
• newInstance()：使用默认的构造函数创建实例。
• newInstance(Object... initargs)：使用指定参数类型和值的构造函数创建实例。
• invoke(Object obj, Object... args)：调用指定对象的方法。

以上只是反射中常用的一些方法，还有其他更多的方法可根据具体需求来使用。反射功能强大，但也要慎用，因为它可能会降低性能，且破坏了面向对象的封装性。在使用反射时应该知道自己的需求，并权衡利弊。

总结：Java的反射机制是指在运行时动态地获取类的信息并操作类或对象的能力。通过反射，我们可以在编译时无法确定的情况下，通过类名获取类的实例、获取类的字段、方法、构造函数等信息，并且可以在运行时调用这些方法或访问这些字段。

3. JVM内存结构

运行时数据区域被划分为5个主要组件：

方法区（Method Area）

所有类级别数据将被存储在这里，包括静态变量。每个JVM只有一个方法区，它是一个共享的资源。

堆区（Heap Area）

所有的对象和它们相应的实例变量以及数组将被存储在这里。每个JVM同样只有一个堆区。由于方法区和堆区的内存由多个线程共享，所以存储的数据不是线程安全的。

栈区（Stack Area）

对每个线程会单独创建一个运行时栈。对每个函数呼叫会在栈内存生成一个栈帧(Stack Frame)。所有的局部变量将在栈内存中创建。栈区是线程安全的，因为它不是一个共享资源。栈帧被分为三个子实体：

• 局部变量数组 – 包含多少个与方法相关的局部变量并且相应的值将被存储在这里。
• 操作数栈 – 如果需要执行任何中间操作，操作数栈作为运行时工作区去执行指令。
• 帧数据 – 方法的所有符号都保存在这里。在任意异常的情况下，catch块的信息将会被保存在帧数据里面。

PC寄存器

每个线程都有一个单独的PC寄存器来保存当前执行指令的地址，一旦该指令被执行，pc寄存器会被更新至下条指令的地址。

本地方法栈

本地方法栈保存本地方法信息。对每一个线程，将创建一个单独的本地方法栈。

总结：Java的内存结构主要包括方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器。方法区用于存储类信息，堆用于存储对象实例，虚拟机栈用于存储方法调用和局部变量，本地方法栈用于存储非Java方法信息，程序计数器用于记录当前线程执行的指令地址。

4. ==与equals区别

区别1. ==是一个运算符 equals是Object类的方法

区别2. 比较时的区别

• 用于基本类型的变量比较时: ==用于比较值是否相等，equals不能直接用于基本数据类型的比较，需要转换为其对应的包装类型。
• 用于引用类型的比较时。==和equals都是比较栈内存中的地址是否相等 。相等为true 否则为false。但是通常会重写equals方法去实现对象内容的比较。

总结："==" 用于比较对象的引用或基本类型的值是否相等，而equals方法用于比较对象的内容是否相等。换句话说， "=="比较的是身份，equals比较的是内容。

5. 接口和抽象类的区别

• 抽象类可以提供成员方法的实现细节，而接口中只能存在public abstract 方法；
• 抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final 类型的；
• 接口中不能含有静态代码块以及静态方法，而抽象类可以有静态代码块和静态方法；

总结：接口是一种规范，它定义了一组方法的签名，而不包含具体实现。一个类可以实现多个接口。抽象类是一种可以包含具体方法和抽象方法的类，它可以被继承，但不能被实例化。一个类只能继承一个抽象类。简而言之，接口关注的是行为的规范，而抽象类关注的是共享的功能。

6.重写（override）和重载（overload）的区别

1. 重载就是同一个类中，有多个方法名相同，但参数列表不同（包括参数个数和参数类型），与返回值无关，与权限修饰符也无关。调用重载的方法时通过传递给它们不同的参数个数和参数类型来决定具体使用哪个方法，这叫多态。
2. 重写就是子类重写基类的方法，方法名，参数列表和返回值都必须相同，否则就不是重写而是重载。权限修饰符不能小于被重写方法的修饰符。重写方法不能抛出新的异常或者是比被重写方法声明更加宽泛的检查型异常。

总结：重写（override）指的是子类重新实现了父类中已有的方法，子类的方法具有相同的名称、参数列表和返回类型。重载（overload）指的是在同一个类中定义了多个方法，它们具有相同的名称但参数列表不同。重写主要涉及继承和多态性，而重载则是在同一个类中的方法之间进行区分。简而言之，重写是对已有方法的重新实现，而重载是创建具有相同名称但不同参数的多个方法。

7.sleep和wait的区别

• sleep 是线程类（Thread）的方法，导致此线程暂停执行指定时间，给执行机会给其他线程，但是监控状态依然保持，到时后会自动恢复。调用 sleep 不会释放对象锁。
• wait 是 Object 类的方法，对此对象调用 wait 方法导致本线程放弃对象锁，进入等待此对象的等待锁定池，只有针对此对象发出 notify 方法（或notifyAll）后本线程才进入对象锁定池准备获得对象锁进入运行状态。

总结：sleep是线程休眠一段时间后继续执行，期间保持对象锁不释放；wait是线程等待并释放对象锁，直到其他线程通知后才继续执行。

8.String类的常用方法

• length()；返回字符串长度。
• getBytes()；返回字符串byte类型数组。
• indexof(); 返回指定字符的的索引。
• split()；字符串分割，返回分割后的字符串数组。
• replace(); 字符串替换。
• substring(); 字符串截取。
• trim(); 去除字符串两端空格。
• toLowerCase(); 将字符串转换为小写字母。
• toUpperCase();将字符串转换为大写字母。

9. 类加载器加载过程

Java类加载器的加载过程可以分为以下几个步骤：

1. 加载：通过类的全限定名获取字节码文件，并将其转换为方法区内的运行时数据结构。

2. 验证：对字节码进行校验，确保符合Java虚拟机规范。

3. 准备：为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。

4. 解析：将符号引用转换为直接引用，即将类、方法、字段等解析为具体的内存地址。

5. 初始化：执行类的初始化代码，包括静态变量赋值和静态代码块的执行。

10. 双亲委派机制

Java双亲委派机制是指在类加载过程中，类加载器会按照一定的顺序委派给父类加载器来尝试加载类。这个机制可以确保类的加载安全和防止类的重复加载。下面是一个简要解答核心知识的表格：

通过Java双亲委派机制，可以实现类加载的安全性和避免重复加载，同时也允许开发者自定义ClassLoader来实现特定需求的类加载行为。

总结：双亲委派机制是指类加载器在加载类时，首先将加载请求委托给父类加载器，只有当父类加载器无法加载时，才自己尝试加载。从而确保类的加载安全和防止类的重复加载。

11.VM的GC垃圾回收机制

JVM的垃圾回收（Garbage Collection）机制是自动管理内存的一种机制，它可以识别和回收不再使用的对象，释放其占用的内存空间。以下是垃圾回收机制的介绍以及一些常见的垃圾回收算法：

1. 垃圾回收机制介绍：

• 垃圾回收器负责自动检测和回收不再使用的对象。
• 它通过标记-清除、复制、标记-整理等算法来回收垃圾对象。
• 垃圾回收过程包括标记、清除、整理和压缩等阶段。

2. 常见的垃圾回收算法：

• 标记-清除算法（Mark and Sweep）：首先标记出所有活动对象，然后清除未标记的对象。
• 复制算法（Copying）：将可用内存分为两块，每次只使用其中一块，将存活对象复制到另一块中，然后清除当前使用的块。
• 标记-整理算法（Mark and Compact）：标记出所有活动对象，然后将活动对象向一端移动，之后清理边界外的内存。
• 分代收集算法（Generational Collection）：将堆内存分为新生代和老年代，并使用不同的回收算法。新生代通常使用复制算法，老年代使用标记-清除或标记-整理算法。

3. 默认的垃圾回收算法：

• 默认情况下，HotSpot JVM使用分代收集算法。
• 新生代使用复制算法，其中的Eden区和Survivor区各占一部分，并且采用了对象晋升机制。
• 老年代使用标记-清除或标记-整理算法来回收内存。

总结：GC垃圾回收机制是指Java虚拟机自动管理内存的机制，通过自动识别和回收不再使用的对象，释放对应的内存资源，以避免内存泄漏和提高程序性能。

12.JVM如何调优（调优参数）

一般调优，通常优先对堆内存空间进行调整，-Xms表示初始堆内存大小（默认为物理内存的1/64），-Xmx表示最大分配对内存大小（默认为物理内存的1/4）

举例，物理内存4G，运行JAR包时可指定堆内存参数：

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java -Xmx3.2g -Xms1g -jar xxx.jar

13.项目是否出现过OOM问题？怎么排查的？可能原因?如何复现一个内存溢出场景？内存溢出和内存泄露的区别？

1. 项目中的内存溢出出现过，是比较常见的问题。

2. 如何排查OOM问题？对于OOM问题的排查，可以采取以下步骤：

• 检查日志文件：查看错误日志或异常信息，定位到具体的异常堆栈信息。
• 使用内存分析工具：如Java的jmap、jstack、VisualVM等工具，分析内存快照以定位内存泄漏。
• 进行代码审查：检查可能引起内存泄漏的代码，如长时间持有对象、未关闭资源等。
• 增加日志和监控：使用合适的日志和监控工具，记录系统的内存使用情况及峰值。

1. 可能的原因：

• 对象过多：创建了大量对象并占用了大量内存。
• 内存泄漏：某些对象被错误地保持引用，使得其无法被垃圾回收器回收。
• 不合理的内存设置：如分配给应用程序的内存不足导致OOM。

1. 如何复现一个内存溢出场景？复现内存溢出的场景可以通过以下方法：

• 增加测试数据量：模拟大量数据的输入，使得应用程序需要占用更多的内存。
• 重复执行某些操作：如循环读取文件或者对对象进行不断修改等。
• 设置小的堆大小：通过设置较小的堆大小，可以更容易地触发OOM异常。

1. 内存溢出和内存泄露的区别：

• 内存溢出：指应用程序在申请内存时，无法获得足够的内存空间，造成异常终止。常见原因是使用了过多的对象并且没有妥善释放。
• 内存泄漏：指应用程序中存在无用的对象占用内存，并且这些对象无法被垃圾回收器回收。随着时间的推移，内存资源逐渐耗尽，最终导致内存溢出

14.JDK1.8的新特性

好的，以下是除去CompletableFuture、重复注解和接口默认方法之外的JDK 1.8的新特性，并附上一些参考代码案例：

1. Lambda表达式：Lambda允许在Java中更简洁地使用函数式编程风格。它提供了一种简洁的方式来表示匿名函数，并使代码更易读、易写。

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// 使用Lambda表达式实现Runnable接口
Runnable runnable = () -> System.out.println("Hello, Lambda!");
new Thread(runnable).start();

1. Stream API：Stream API提供了一种用于处理集合和数组的声明性编程模型。它使得可以更直观地操作数据集合，如过滤、映射、排序等操作。

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// 使用Stream API过滤集合中的元素
   List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
   List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                       .filter(n -> n % 2 == 0)
                                       .collect(Collectors.toList());
   System.out.println(evenNumbers);  // 输出：[2, 4]

1. 新的日期与时间API：JDK 1.8引入了全新的日期和时间API（java.time包）。它提供了更好的处理日期、时间和时间间隔的方式，并且修复了旧API中存在的许多问题。

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// 使用新的日期与时间API获取当前日期
    LocalDate currentDate = LocalDate.now();
    System.out.println(currentDate);  // 输出当前日期（例如：2023-07-21）

1. 方法引用：方法引用允许通过方法的名称来引用已存在的方法。这种方式常用于Lambda表达式中，使得代码更简洁、易读。

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// 使用方法引用调用静态方法
  List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
  names.forEach(System.out::println);  // 输出列表中的每个元素

这些示例代码展示了JDK 1.8中的一些新特性的使用。请注意，这只是一部分特性，还有更多特性可供探索和学习。