Java基础八股文_java基础知识八股文

1. Java基础

1.1 为什么Java代码可以实现一次编写、到处运行？

参考答案

JVM（Java虚拟机）是Java跨平台的关键。

在程序运行前，Java源代码（.java）需要经过编译器编译成字节码（.class）。在程序运行时，JVM负责将字节码翻译成特定平台下的机器码并运行，也就是说，只要在不同的平台上安装对应的JVM，就可以运行字节码文件。

同一份Java源代码在不同的平台上运行，它不需要做任何的改变，并且只需要编译一次。而编译好的字节码，是通过JVM这个中间的“桥梁”实现跨平台的，JVM是与平台相关的软件，它能将统一的字节码翻译成该平台的机器码。

注意事项

1. 编译的结果是生成字节码、不是机器码，字节码不能直接运行，必须通过JVM翻译成机器码才能运行；
2. 跨平台的是Java程序、而不是JVM，JVM是用C/C++开发的软件，不同平台下需要安装不同版本的JVM。

1.2 一个Java文件里可以有多个类吗（不含内部类）？

参考答案

1. 一个java文件里可以有多个类，但最多只能有一个被public修饰的类；
2. 如果这个java文件中包含public修饰的类，则这个类的名称必须和java文件名一致。

1.3 说一说你对Java访问权限的了解

参考答案

Java语言为我们提供了三种访问修饰符，即private、protected、public，在使用这些修饰符修饰目标时，一共可以形成四种访问权限，即private、defalut、protected、public，注意在不加任何修饰符时为defalut访问权限。

在修饰成员变量/成员方法时，该成员的四种访问权限的含义如下：

• private：该成员可以被该类内部成员访问；
• defalut：该成员可以被该类内部成员访问，也可以被同一包下其他的类访问；
• protected：该成员可以被该类内部成员访问，也可以被同一包下其他的类访问，还可以被它的子类访问；
• public：该成员可以被任意包下，任意类的成员进行访问。

在修饰类时，该类只有两种访问权限，对应的访问权限的含义如下：

• defalut：该类可以被同一包下其他的类访问；
• public：该类可以被任意包下，任意的类所访问。

1.4 介绍一下Java的数据类型

参考答案

Java数据类型包括基本数据类型和引用数据类型两大类。

基本数据类型有8个，可以分为4个小类，分别是整数类型（byte/short/int/long）、浮点类型（float/double）、字符类型（char）、布尔类型（boolean）。其中，4个整数类型中，int类型最为常用。2个浮点类型中，double最为常用。另外，在这8个基本类型当中，除了布尔类型之外的其他7个类型，都可以看做是数字类型，它们相互之间可以进行类型转换。

引用类型就是对一个对象的引用，根据引用对象类型的不同，可以将引用类型分为3类，即数组、类、接口类型。引用类型本质上就是通过指针，指向堆中对象所持有的内存空间，只是Java语言不再沿用指针这个说法而已。

扩展阅读

对于基本数据类型，你需要了解每种类型所占据的内存空间，面试官可能会追问这类问题：

• byte：1字节（8位），数据范围是 -2^7 ~ 2^7-1。

• short：2字节（16位），数据范围是 -2^15 ~ 2^15-1。

• int：4字节（32位），数据范围是 -2^31 ~ 2^31-1。

• long：8字节（64位），数据范围是 -2^63 ~ 2^63-1。

• float：4字节（32位），数据范围大约是 -3.4*10^38 ~ 3.4*10^38。

• double：8字节（64位），数据范围大约是 -1.8*10^308 ~ 1.8*10^308。

• char：2字节（16位），数据范围是 \u0000 ~ \uffff。

• boolean：Java规范没有明确的规定，不同的JVM有不同的实现机制。

对于引用数据类型，你需要了解JVM的内存分布情况，知道引用以及引用对象存放的位置，详见JVM部分的题目。

1.5 int类型的数据范围是多少？

参考答案

int类型占4字节（32位），数据范围是 -2^31 ~ 2^31-1。

1.6 请介绍全局变量和局部变量的区别

参考答案

Java中的变量分为成员变量和局部变量，它们的区别如下：

成员变量：

1. 成员变量是在类的范围里定义的变量；
2. 成员变量有默认初始值；
3. 未被static修饰的成员变量也叫实例变量，它存储于对象所在的堆内存中，生命周期与对象相同；
4. 被static修饰的成员变量也叫类变量，它存储于方法区中，生命周期与当前类相同。

局部变量：

1. 局部变量是在方法里定义的变量；
2. 局部变量没有默认初始值；
3. 局部变量存储于栈内存中，作用的范围结束，变量空间会自动的释放。

注意事项

Java中没有真正的全局变量，面试官应该是出于其他语言的习惯说全局变量的，他的本意应该是指成员变量。

1.7 请介绍一下实例变量的默认值

参考答案

实例变量若为引用数据类型，其默认值一律为null。若为基本数据类型，其默认值如下：

• byte：0

• short：0

• int：0

• long：0L

• float：0.0F

• double：0.0

• char：'\u0000'

• boolean：false

注意事项

上述默认值规则适用于所有的成员变量，所以对于类变量也是适用的。

1.8 为啥要有包装类？

参考答案

Java语言是面向对象的语言，其设计理念是“一切皆对象”。但8种基本数据类型却出现了例外，它们不具备对象的特性。正是为了解决这个问题，Java为每个基本数据类型都定义了一个对应的引用类型，这就是包装类。

扩展阅读

Java之所以提供8种基本数据类型，主要是为了照顾程序员的传统习惯。这8种基本数据类型的确带来了一定的方便性，但在某些时候也会受到一些制约。比如，所有的引用类型的变量都继承于Object类，都可以当做Object类型的变量使用，但基本数据类型却不可以。如果某个方法需要Object类型的参数，但实际传入的值却是数字的话，就需要做特殊的处理了。有了包装类，这种问题就可以得以简化。

1.9 说一说自动装箱、自动拆箱的应用场景

参考答案

自动装箱、自动拆箱是JDK1.5提供的功能。

自动装箱：可以把一个基本类型的数据直接赋值给对应的包装类型；

自动拆箱：可以把一个包装类型的对象直接赋值给对应的基本类型；

通过自动装箱、自动拆箱功能，可以大大简化基本类型变量和包装类对象之间的转换过程。比如，某个方法的参数类型为包装类型，调用时我们所持有的数据却是基本类型的值，则可以不做任何特殊的处理，直接将这个基本类型的值传入给方法即可。

1.10 如何对Integer和Double类型判断相等？

参考答案

Integer、Double不能直接进行比较，这包括：

• 不能用==进行直接比较，因为它们是不同的数据类型；
• 不能转为字符串进行比较，因为转为字符串后，浮点值带小数点，整数值不带，这样它们永远都不相等；
• 不能使用compareTo方法进行比较，虽然它们都有compareTo方法，但该方法只能对相同类型进行比较。

整数、浮点类型的包装类，都继承于Number类型，而Number类型分别定义了将数字转换为byte、short、int、long、float、double的方法。所以，可以将Integer、Double先转为转换为相同的基本数据类型（如double），然后使用==进行比较。

示例代码

1.11 int和Integer有什么区别，二者在做==运算时会得到什么结果？

参考答案

int是基本数据类型，Integer是int的包装类。二者在做==运算时，Integer会自动拆箱为int类型，然后再进行比较。届时，如果两个int值相等则返回true，否则就返回false。

1.12 说一说你对面向对象的理解

参考答案

面向对象是一种更优秀的程序设计方法，它的基本思想是使用类、对象、继承、封装、消息等基本概念进行程序设计。它从现实世界中客观存在的事物出发来构造软件系统，并在系统构造中尽可能运用人类的自然思维方式，强调直接以现实世界中的事物为中心来思考，认识问题，并根据这些事物的本质特点，把它们抽象地表示为系统中的类，作为系统的基本构成单元，这使得软件系统的组件可以直接映像到客观世界，并保持客观世界中事物及其相互关系的本来面貌。

扩展阅读

结构化程序设计方法主张按功能来分析系统需求，其主要原则可概括为自顶向下、逐步求精、模块化等。结构化程序设计首先采用结构化分析方法对系统进行需求分析，然后使用结构化设计方法对系统进行概要设计、详细设计，最后采用结构化编程方法来实现系统。

因为结构化程序设计方法主张按功能把软件系统逐步细分，因此这种方法也被称为面向功能的程序设计方法；结构化程序设计的每个功能都负责对数据进行一次处理，每个功能都接受一些数据，处理完后输出一些数据，这种处理方式也被称为面向数据流的处理方式。

结构化程序设计里最小的程序单元是函数，每个函数都负责完成一个功能，用以接收一些输入数据，函数对这些输入数据进行处理，处理结束后输出一些数据。整个软件系统由一个个函数组成，其中作为程序入口的函数被称为主函数，主函数依次调用其他普通函数，普通函数之间依次调用，从而完成整个软件系统的功能。

每个函数都是具有输入、输出的子系统，函数的输入数据包括函数形参、全局变量和常量等，函数的输出数据包括函数返回值以及传出参数等。结构化程序设计方式有如下两个局限性：

• 设计不够直观，与人类习惯思维不一致。采用结构化程序分析、设计时，开发者需要将客观世界模型分解成一个个功能，每个功能用以完成一定的数据处理。
• 适应性差，可扩展性不强。由于结构化设计采用自顶向下的设计方式，所以当用户的需求发生改变，或需要修改现有的实现方式时，都需要自顶向下地修改模块结构，这种方式的维护成本相当高。

1.13 面向对象的三大特征是什么？

参考答案

面向对象的程序设计方法具有三个基本特征：封装、继承、多态。其中，封装指的是将对象的实现细节隐藏起来，然后通过一些公用方法来暴露该对象的功能；继承是面向对象实现软件复用的重要手段，当子类继承父类后，子类作为一种特殊的父类，将直接获得父类的属性和方法；多态指的是子类对象可以直接赋给父类变量，但运行时依然表现出子类的行为特征，这意味着同一个类型的对象在执行同一个方法时，可能表现出多种行为特征。

扩展阅读

抽象也是面向对象的重要部分，抽象就是忽略一个主题中与当前目标无关的那些方面，以便更充分地注意与当前目标有关的方面。抽象并不打算了解全部问题，而只是考虑部分问题。例如，需要考察Person对象时，不可能在程序中把Person的所有细节都定义出来，通常只能定义Person的部分数据、部分行为特征，而这些数据、行为特征是软件系统所关心的部分。

1.14 封装的目的是什么，为什么要有封装？

参考答案

封装是面向对象编程语言对客观世界的模拟，在客观世界里，对象的状态信息都被隐藏在对象内部，外界无法直接操作和修改。对一个类或对象实现良好的封装，可以实现以下目的：

• 隐藏类的实现细节；
• 让使用者只能通过事先预定的方法来访问数据，从而可以在该方法里加入控制逻辑，限制对成员变量的不合理访问；
• 可进行数据检查，从而有利于保证对象信息的完整性；
• 便于修改，提高代码的可维护性。

扩展阅读

为了实现良好的封装，需要从两个方面考虑：

• 将对象的成员变量和实现细节隐藏起来，不允许外部直接访问；
• 把方法暴露出来，让方法来控制对这些成员变量进行安全的访问和操作。

封装实际上有两个方面的含义：把该隐藏的隐藏起来，把该暴露的暴露出来。这两个方面都需要通过使用Java提供的访问控制符来实现。

1.15 说一说你对多态的理解

参考答案

因为子类其实是一种特殊的父类，因此Java允许把一个子类对象直接赋给一个父类引用变量，无须任何类型转换，或者被称为向上转型，向上转型由系统自动完成。

当把一个子类对象直接赋给父类引用变量时，例如 BaseClass obj = new SubClass();，这个obj引用变量的编译时类型是BaseClass，而运行时类型是SubClass，当运行时调用该引用变量的方法时，其方法行为总是表现出子类方法的行为特征，而不是父类方法的行为特征，这就可能出现：相同类型的变量、调用同一个方法时呈现出多种不同的行为特征，这就是多态。

扩展阅读

多态可以提高程序的可扩展性，在设计程序时让代码更加简洁而优雅。

例如我要设计一个司机类，他可以开轿车、巴士、卡车等等，示例代码如下：

在设计上述代码时，我已采用了重载机制，将方法名进行了统一。这样在进行调用时，无论要开什么交通工具，都是通过 driver.drive(obj) 这样的方式来调用，对调用者足够的友好。

但对于程序的开发者来说，这显得繁琐，因为实际上这个司机可以驾驶更多的交通工具。当系统需要为这个司机增加车型时，开发者就需要相应的增加driver方法，类似的代码会堆积的越来越多，显得臃肿。

采用多态的方式来设计上述程序，就会变得简洁很多。我们可以为所有的交通工具定义一个父类Vehicle，然后按照如下的方式设计drive方法。调用时，我们可以传入Vehicle类型的实例，也可以传入任意的Vechile子类型的实例，对于调用者来说一样的方便，但对于开发者来说，代码却变得十分的简洁了。

复制代码

1.16 Java中的多态是怎么实现的？

参考答案

多态的实现离不开继承，在设计程序时，我们可以将参数的类型定义为父类型。在调用程序时，则可以根据实际情况，传入该父类型的某个子类型的实例，这样就实现了多态。对于父类型，可以有三种形式，即普通的类、抽象类、接口。对于子类型，则要根据它自身的特征，重写父类的某些方法，或实现抽象类/接口的某些抽象方法。

1.17 Java为什么是单继承，为什么不能多继承？

参考答案

首先，Java是单继承的，指的是Java中一个类只能有一个直接的父类。Java不能多继承，则是说Java中一个类不能直接继承多个父类。

其次，Java在设计时借鉴了C++的语法，而C++是支持多继承的。Java语言之所以摒弃了多继承的这项特征，是因为多继承容易产生混淆。比如，两个父类中包含相同的方法时，子类在调用该方法或重写该方法时就会迷惑。

准确来说，Java是可以实现"多继承"的。因为尽管一个类只能有一个直接父类，但是却可以有任意多个间接的父类。这样的设计方式，避免了多继承时所产生的混淆。

1.18 说一说重写与重载的区别

参考答案

重载发生在同一个类中，若多个方法之间方法名相同、参数列表不同，则它们构成重载的关系。重载与方法的返回值以及访问修饰符无关，即重载的方法不能根据返回类型进行区分。

重写发生在父类子类中，若子类方法想要和父类方法构成重写关系，则它的方法名、参数列表必须与父类方法相同。另外，返回值要小于等于父类方法，抛出的异常要小于等于父类方法，访问修饰符则要大于等于父类方法。还有，若父类方法的访问修饰符为private，则子类不能对其重写。

1.19 构造方法能不能重写？

参考答案

构造方法不能重写。因为构造方法需要和类保持同名，而重写的要求是子类方法要和父类方法保持同名。如果允许重写构造方法的话，那么子类中将会存在与类名不同的构造方法，这与构造方法的要求是矛盾的。

1.20 介绍一下Object类中的方法

参考答案

Object类提供了如下几个常用方法：

• Class<?> getClass()：返回该对象的运行时类。
• boolean equals(Object obj)：判断指定对象与该对象是否相等。
• int hashCode()：返回该对象的hashCode值。在默认情况下，Object类的hashCode()方法根据该对象的地址来计算。但很多类都重写了Object类的hashCode()方法，不再根据地址来计算其hashCode()方法值。
• String toString()：返回该对象的字符串表示，当程序使用System.out.println()方法输出一个对象，或者把某个对象和字符串进行连接运算时，系统会自动调用该对象的toString()方法返回该对象的字符串表示。Object类的toString()方法返回 运行时类名@十六进制hashCode值 格式的字符串，但很多类都重写了Object类的toString()方法，用于返回可以表述该对象信息的字符串。

另外，Object类还提供了wait()、notify()、notifyAll()这几个方法，通过这几个方法可以控制线程的暂停和运行。Object类还提供了一个clone()方法，该方法用于帮助其他对象来实现“自我克隆”，所谓“自我克隆”就是得到一个当前对象的副本，而且二者之间完全隔离。由于该方法使用了protected修饰，因此它只能被子类重写或调用。

扩展阅读

Object类还提供了一个finalize()方法，当系统中没有引用变量引用到该对象时，垃圾回收器调用此方法来清理该对象的资源。并且，针对某一个对象，垃圾回收器最多只会调用它的finalize()方法一次。

注意，finalize()方法何时调用、是否调用都是不确定的，我们也不要主动调用finalize()方法。从JDK9开始，这个方法被标记为不推荐使用的方法。

1.21 说一说hashCode()和equals()的关系

参考答案

hashCode()用于获取哈希码（散列码），eauqls()用于比较两个对象是否相等，它们应遵守如下规定：

• 如果两个对象相等，则它们必须有相同的哈希码。
• 如果两个对象有相同的哈希码，则它们未必相等。

扩展阅读

在Java中，Set接口代表无序的、元素不可重复的集合，HashSet则是Set接口的典型实现。

当向HashSet中加入一个元素时，它需要判断集合中是否已经包含了这个元素，从而避免重复存储。由于这个判断十分的频繁，所以要讲求效率，绝不能采用遍历集合逐个元素进行比较的方式。实际上，HashSet是通过获取对象的哈希码，以及调用对象的equals()方法来解决这个判断问题的。

HashSet首先会调用对象的hashCode()方法获取其哈希码，并通过哈希码确定该对象在集合中存放的位置。假设这个位置之前已经存了一个对象，则HashSet会调用equals()对两个对象进行比较。若相等则说明对象重复，此时不会保存新加的对象。若不等说明对象不重复，但是它们存储的位置发生了碰撞，此时HashSet会采用链式结构在同一位置保存多个对象，即将新加对象链接到原来对象的之后。之后，再有新添加对象也映射到这个位置时，就需要与这个位置中所有的对象进行equals()比较，若均不相等则将其链到最后一个对象之后。

1.22 为什么要重写hashCode()和equals()？

参考答案

Object类提供的equals()方法默认是用==来进行比较的，也就是说只有两个对象是同一个对象时，才能返回相等的结果。而实际的业务中，我们通常的需求是，若两个不同的对象它们的内容是相同的，就认为它们相等。鉴于这种情况，Object类中equals()方法的默认实现是没有实用价值的，所以通常都要重写。

由于hashCode()与equals()具有联动关系（参考“说一说hashCode()和equals()的关系”一题），所以equals()方法重写时，通常也要将hashCode()进行重写，使得这两个方法始终满足相关的约定。

1.23 ==和equals()有什么区别？

参考答案

==运算符：

• 作用于基本数据类型时，是比较两个数值是否相等；
• 作用于引用数据类型时，是比较两个对象的内存地址是否相同，即判断它们是否为同一个对象；

equals()方法：

• 没有重写时，Object默认以 == 来实现，即比较两个对象的内存地址是否相同；
• 进行重写后，一般会按照对象的内容来进行比较，若两个对象内容相同则认为对象相等，否则认为对象不等。

1.24 String类有哪些方法？

参考答案

String类是Java最常用的API，它包含了大量处理字符串的方法，比较常用的有：

• char charAt(int index)：返回指定索引处的字符；
• String substring(int beginIndex, int endIndex)：从此字符串中截取出一部分子字符串；
• String[] split(String regex)：以指定的规则将此字符串分割成数组；
• String trim()：删除字符串前导和后置的空格；
• int indexOf(String str)：返回子串在此字符串首次出现的索引；
• int lastIndexOf(String str)：返回子串在此字符串最后出现的索引；
• boolean startsWith(String prefix)：判断此字符串是否以指定的前缀开头；
• boolean endsWith(String suffix)：判断此字符串是否以指定的后缀结尾；
• String toUpperCase()：将此字符串中所有的字符大写；
• String toLowerCase()：将此字符串中所有的字符小写；
• String replaceFirst(String regex, String replacement)：用指定字符串替换第一个匹配的子串；
• String replaceAll(String regex, String replacement)：用指定字符串替换所有的匹配的子串。

注意事项

String类的方法太多了，你没必要都记下来，更不需要一一列举。面试时能说出一些常用的方法，表现出对这个类足够的熟悉就可以了。另外，建议你挑几个方法仔细看看源码实现，面试时可以重点说这几个方法。

1.25 String可以被继承吗？

参考答案

String类由final修饰，所以不能被继承。

扩展阅读

在Java中，String类被设计为不可变类，主要表现在它保存字符串的成员变量是final的。

• Java 9之前字符串采用char[]数组来保存字符，即 private final char[] value；
• Java 9做了改进，采用byte[]数组来保存字符，即 private final byte[] value；

之所以要把String类设计为不可变类，主要是出于安全和性能的考虑，可归纳为如下4点。

• 由于字符串无论在任何 Java 系统中都广泛使用，会用来存储敏感信息，如账号，密码，网络路径，文件处理等场景里，保证字符串 String 类的安全性就尤为重要了，如果字符串是可变的，容易被篡改，那我们就无法保证使用字符串进行操作时，它是安全的，很有可能出现 SQL 注入，访问危险文件等操作。
• 在多线程中，只有不变