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1.1、面向对象特性?
1.3、3*0.1 == 0.3 将会返回什么? true 还是 false?
1.6、final、finalize 和 finally 的不同之处?
1.7、String、StringBuffer与StringBuilder的区别?
1.9、this() & super()在构造方法中的区别?
4.2、可查的异常(checked exceptions)和不可查的异常(unchecked exceptions)区别?
4.4、Java 7 的 try-with-resource?
5.3、getName、getCanonicalName与getSimpleName的区别?
致力于一个专栏将Java面试说的清清楚楚,从工作实践角度出发,尽量涵盖Java主流知识点,全面讲述Java面试题。
本篇讲述Java基础,总共涵盖6个知识点,29道热点面试题。
利用抽象数据类型将数据和基于数据的操作封装在一起,使其构成一个不可分割的独立实体。数据被保护在抽象数据类型的内部,尽可能地隐藏内部的细节,只保留一些对外接口使之与外部发生联系。用户无需知道对象内部的细节,但可以通过对象对外提供的接口来访问该对象。
优点:
以下 Person 类封装 name、gender、age 等属性,外界只能通过 get() 方法获取一个 Person 对象的 name 属性和 gender 属性,而无法获取 age 属性,但是 age 属性可以供 work() 方法使用。
注意到 gender 属性使用 int 数据类型进行存储,封装使得用户注意不到这种实现细节。并且在需要修改 gender 属性使用的数据类型时,也可以在不影响客户端代码的情况下进行。
- public class Person {
-
- private String name;
- private int gender;
- private int age;
-
- public String getName() {
- return name;
- }
-
- public String getGender() {
- return gender == 0 ? "man" : "woman";
- }
-
- public void work() {
- if (18 <= age && age <= 50) {
- System.out.println(name + " is working very hard!");
- } else {
- System.out.println(name + " can't work any more!");
- }
- }
- }
继承实现了 IS-A 关系,例如 Cat 和 Animal 就是一种 IS-A 关系,因此 Cat 可以继承自 Animal,从而获得 Animal 非 private 的属性和方法。
继承应该遵循里氏替换原则,子类对象必须能够替换掉所有父类对象。
Cat 可以当做 Animal 来使用,也就是说可以使用 Animal 引用 Cat 对象。父类引用指向子类对象称为 向上转型 。
Animal animal = new Cat();
多态分为编译时多态和运行时多态:
运行时多态有三个条件:
下面的代码中,乐器类(Instrument)有两个子类: Wind 和 Percussion,它们都覆盖了父类的 play() 方法,并且在 main() 方法中使用父类 Instrument 来引用 Wind 和 Percussion 对象。在 Instrument 引用调用 play() 方法时,会执行实际引用对象所在类的 play() 方法,而不是 Instrument 类的方法。
- public class Instrument {
- public void play() {
- System.out.println("Instrument is playing...");
- }
- }
-
- public class Wind extends Instrument {
- public void play() {
- System.out.println("Wind is playing...");
- }
- }
-
- public class Percussion extends Instrument {
- public void play() {
- System.out.println("Percussion is playing...");
- }
- }
-
- public class Music {
- public static void main(String[] args) {
- List<Instrument> instruments = new ArrayList<>();
- instruments.add(new Wind());
- instruments.add(new Percussion());
- for(Instrument instrument : instruments) {
- instrument.play();
- }
- }
- }
+= 隐式的将加操作的结果类型强制转换为持有结果的类型。如果两个整型相加,如 byte、short 或者 int,首先会将它们提升到 int 类型,然后在执行加法操作。
- byte a = 127;
- byte b = 127;
- b = a + b; // error : cannot convert from int to byte
- b += a; // ok
(因为 a+b 操作会将 a、b 提升为 int 类型,所以将 int 类型赋值给 byte 就会编译出错)
false,因为有些浮点数不能完全精确的表示出来。
从 Java 7 开始,我们可以在 switch case 中使用字符串,但这仅仅是一个语法糖。内部实现在 switch 中使用字符串的 hash code。
因为有强制的规范指定需要同时重写 hashcode 与 equals 是方法,许多容器类,如 HashMap、HashSet 都依赖于 hashcode 与 equals 的规定
有可能,两个不相等的对象可能会有相同的 hashcode 值,这就是为什么在 hashmap 中会
冲突。相等 hashcode 值的规定只是说如果两个对象相等,必须有相同的hashcode 值,但是
没有关于不相等对象的任何规定
不能,根据 hash code 的规定,这是不可能的
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。
java中有三种移位运算符
<<
:左移运算符,x << 1
,相当于x乘以2(不溢出的情况下),低位补0>>
:带符号右移,x >> 1
,相当于x除以2,正数高位补0,负数高位补1>>>
:无符号右移,忽略符号位,空位都以0补齐适用于多种数据类型执行相同的代码
- private static int add(int a, int b) {
- System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
- return a + b;
- }
-
- private static float add(float a, float b) {
- System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
- return a + b;
- }
-
- private static double add(double a, double b) {
- System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a + b));
- return a + b;
- }
如果没有泛型,要实现不同类型的加法,每种类型都需要重载一个add方法;通过泛型,我们可以复用为一个方法:
- private static <T extends Number> double add(T a, T b) {
- System.out.println(a + "+" + b + "=" + (a.doubleValue() + b.doubleValue()));
- return a.doubleValue() + b.doubleValue();
- }
泛型中的类型在使用时指定,不需要强制类型转换(类型安全,编译器会检查类型)
看下这个例子:
- List list = new ArrayList();
- list.add("xxString");
- list.add(100d);
- list.add(new Person());
我们在使用上述list中,list中的元素都是Object类型(无法约束其中的类型),所以在取出集合元素时需要人为的强制类型转化到具体的目标类型,且很容易出现java.lang.ClassCastException
异常。
引入泛型,它将提供类型的约束,提供编译前的检查:
- List<String> list = new ArrayList<String>();
-
- // list中只能放String, 不能放其它类型的元素
2.2、泛型类如何定义使用?
从一个简单的泛型类看起:
- class Point<T>{ // 此处可以随便写标识符号,T是type的简称
- private T var ; // var的类型由T指定,即:由外部指定
- public T getVar(){ // 返回值的类型由外部决定
- return var ;
- }
- public void setVar(T var){ // 设置的类型也由外部决定
- this.var = var ;
- }
- }
- public class GenericsDemo06{
- public static void main(String args[]){
- Point<String> p = new Point<String>() ; // 里面的var类型为String类型
- p.setVar("it") ; // 设置字符串
- System.out.println(p.getVar().length()) ; // 取得字符串的长度
- }
- }
- class Notepad<K,V>{ // 此处指定了两个泛型类型
- private K key ; // 此变量的类型由外部决定
- private V value ; // 此变量的类型由外部决定
- public K getKey(){
- return this.key ;
- }
- public V getValue(){
- return this.value ;
- }
- public void setKey(K key){
- this.key = key ;
- }
- public void setValue(V value){
- this.value = value ;
- }
- }
- public class GenericsDemo09{
- public static void main(String args[]){
- Notepad<String,Integer> t = null ; // 定义两个泛型类型的对象
- t = new Notepad<String,Integer>() ; // 里面的key为String,value为Integer
- t.setKey("汤姆") ; // 设置第一个内容
- t.setValue(20) ; // 设置第二个内容
- System.out.print("姓名;" + t.getKey()) ; // 取得信息
- System.out.print(",年龄;" + t.getValue()) ; // 取得信息
-
- }
- }
简单的泛型接口
- interface Info<T>{ // 在接口上定义泛型
- public T getVar() ; // 定义抽象方法,抽象方法的返回值就是泛型类型
- }
- class InfoImpl<T> implements Info<T>{ // 定义泛型接口的子类
- private T var ; // 定义属性
- public InfoImpl(T var){ // 通过构造方法设置属性内容
- this.setVar(var) ;
- }
- public void setVar(T var){
- this.var = var ;
- }
- public T getVar(){
- return this.var ;
- }
- }
- public class GenericsDemo24{
- public static void main(String arsg[]){
- Info<String> i = null; // 声明接口对象
- i = new InfoImpl<String>("汤姆") ; // 通过子类实例化对象
- System.out.println("内容:" + i.getVar()) ;
- }
- }
泛型方法,是在调用方法的时候指明泛型的具体类型。
说明一下,定义泛型方法时,必须在返回值前边加一个<T>
,来声明这是一个泛型方法,持有一个泛型T
,然后才可以用泛型T作为方法的返回值。
Class<T>
的作用就是指明泛型的具体类型,而Class<T>
类型的变量c,可以用来创建泛型类的对象。
为什么要用变量c来创建对象呢?既然是泛型方法,就代表着我们不知道具体的类型是什么,也不知道构造方法如何,因此没有办法去new一个对象,但可以利用变量c的newInstance方法去创建对象,也就是利用反射创建对象。
泛型方法要求的参数是Class<T>
类型,而Class.forName()
方法的返回值也是Class<T>
,因此可以用Class.forName()
作为参数。其中,forName()
方法中的参数是何种类型,返回的Class<T>
就是何种类型。在本例中,forName()
方法中传入的是User类的完整路径,因此返回的是Class<User>
类型的对象,因此调用泛型方法时,变量c的类型就是Class<User>
,因此泛型方法中的泛型T就被指明为User,因此变量obj的类型为User。
当然,泛型方法不是仅仅可以有一个参数Class<T>
,可以根据需要添加其他参数。
为什么要使用泛型方法呢?因为泛型类要在实例化的时候就指明类型,如果想换一种类型,不得不重新new一次,可能不够灵活;而泛型方法可以在调用的时候指明类型,更加灵活。
在使用泛型的时候,我们可以为传入的泛型类型实参进行上下边界的限制,如:类型实参只准传入某种类型的父类或某种类型的子类。
上限
- class Info<T extends Number>{ // 此处泛型只能是数字类型
- private T var ; // 定义泛型变量
- public void setVar(T var){
- this.var = var ;
- }
- public T getVar(){
- return this.var ;
- }
- public String toString(){ // 直接打印
- return this.var.toString() ;
- }
- }
- public class demo1{
- public static void main(String args[]){
- Info<Integer> i1 = new Info<Integer>() ; // 声明Integer的泛型对象
- }
- }
下限
- class Info<T>{
- private T var ; // 定义泛型变量
- public void setVar(T var){
- this.var = var ;
- }
- public T getVar(){
- return this.var ;
- }
- public String toString(){ // 直接打印
- return this.var.toString() ;
- }
- }
- public class GenericsDemo21{
- public static void main(String args[]){
- Info<String> i1 = new Info<String>() ; // 声明String的泛型对象
- Info<Object> i2 = new Info<Object>() ; // 声明Object的泛型对象
- i1.setVar("hello") ;
- i2.setVar(new Object()) ;
- fun(i1) ;
- fun(i2) ;
- }
- public static void fun(Info<? super String> temp){ // 只能接收String或Object类型的泛型,String类的父类只有Object类
- System.out.print(temp + ", ") ;
- }
- }
泛型中类型擦除 Java泛型这个特性是从JDK 1.5才开始加入的,因此为了兼容之前的版本,Java泛型的实现采取了“伪泛型”的策略,即Java在语法上支持泛型,但是在编译阶段会进行所谓的“类型擦除”(Type Erasure),将所有的泛型表示(尖括号中的内容)都替换为具体的类型(其对应的原生态类型),就像完全没有泛型一样。
注解是JDK1.5版本开始引入的一个特性,用于对代码进行说明,可以对包、类、接口、字段、方法参数、局部变量等进行注解。它主要的作用有以下四方面:
@Override
、@Deprecated
和@SuppressWarnings
,分别用于标明重写某个方法、标明某个类或方法过时、标明要忽略的警告,用这些注解标明后编译器就会进行检查。@Retention
、@Target
、@Inherited
、@Documented
@Retention
用于标明注解被保留的阶段@Target
用于标明注解使用的范围@Inherited
用于标明注解可继承@Documented
用于标明是否生成javadoc文档4.1.1、Throwable 是 Java 语言中所有错误与异常的超类。
4.1.2、运行时异常
都是RuntimeException类及其子类异常,如NullPointerException(空指针异常)、IndexOutOfBoundsException(下标越界异常)等,这些异常是不检查异常,程序中可以选择捕获处理,也可以不处理。这些异常一般是由程序逻辑错误引起的,程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。
运行时异常的特点是Java编译器不会检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,即使没有用try-catch语句捕获它,也没有用throws子句声明抛出它,也会编译通过。
4.1.3、非运行时异常 (编译异常)
是RuntimeException以外的异常,类型上都属于Exception类及其子类。从程序语法角度讲是必须进行处理的异常,如果不处理,程序就不能编译通过。如IOException、SQLException等以及用户自定义的Exception异常,一般情况下不自定义检查异常。
正确的程序在运行中,很容易出现的、情理可容的异常状况。可查异常虽然是异常状况,但在一定程度上它的发生是可以预计的,而且一旦发生这种异常状况,就必须采取某种方式进行处理。
除了RuntimeException及其子类以外,其他的Exception类及其子类都属于可查异常。这种异常的特点是Java编译器会检查它,也就是说,当程序中可能出现这类异常,要么用try-catch语句捕获它,要么用throws子句声明抛出它,否则编译不会通过。
包括运行时异常(RuntimeException与其子类)和错误(Error)。
在Java中,当前执行的语句必属于某个方法,Java解释器调用main方法执行开始执行程序。若方法中存在检查异常,如果不对其捕获,那必须在方法头中显式声明该异常,以便于告知方法调用者此方法有异常,需要进行处理。 在方法中声明一个异常,方法头中使用关键字throws,后面接上要声明的异常。若声明多个异常,则使用逗号分割。如下所示:
- public static void method() throws IOException, FileNotFoundException{
- //something statements
- }
如果代码可能会引发某种错误,可以创建一个合适的异常类实例并抛出它,这就是抛出异常。如下所示:
- public static double method(int value) {
- if(value == 0) {
- throw new ArithmeticException("参数不能为0"); //抛出一个运行时异常
- }
- return 5.0 / value;
- }
如果你的资源实现了 AutoCloseable 接口,你可以使用这个语法。大多数的 Java 标准资源都继承了这个接口。当你在 try 子句中打开资源,资源会在 try 代码块执行后或异常处理后自动关闭。
- public void automaticallyCloseResource() {
- File file = new File("./tmp.txt");
- try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file);) {
- // use the inputStream to read a file
- } catch (FileNotFoundException e) {
- log.error(e);
- } catch (IOException e) {
- log.error(e);
- }
- }
提到JVM处理异常的机制,就需要提及Exception Table,以下称为异常表。我们暂且不急于介绍异常表,先看一个简单的 Java 处理异常的小例子。
- public static void simpleTryCatch() {
- try {
- testNPE();
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
使用javap来分析这段代码(需要先使用javac编译)
- //javap -c Main
- public static void simpleTryCatch();
- Code:
- 0: invokestatic #3 // Method testNPE:()V
- 3: goto 11
- 6: astore_0
- 7: aload_0
- 8: invokevirtual #5 // Method java/lang/Exception.printStackTrace:()V
- 11: return
- Exception table:
- from to target type
- 0 3 6 Class java/lang/Exception
看到上面的代码,应该会有会心一笑,因为终于看到了Exception table,也就是我们要研究的异常表。
异常表中包含了一个或多个异常处理者(Exception Handler)的信息,这些信息包含如下
JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法;对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性;这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
在Java中,Class类与java.lang.reflect类库一起对反射技术进行了全力的支持。在反射包中,我们常用的类主要有Constructor类表示的是Class 对象所表示的类的构造方法,利用它可以在运行时动态创建对象、Field表示Class对象所表示的类的成员变量,通过它可以在运行时动态修改成员变量的属性值(包含private)、Method表示Class对象所表示的类的成员方法,通过它可以动态调用对象的方法(包含private)
- @Test
- public void classTest() throws Exception {
- // 获取Class对象的三种方式
- logger.info("根据类名: \t" + User.class);
- logger.info("根据对象: \t" + new User().getClass());
- logger.info("根据全限定类名:\t" + Class.forName("com.test.User"));
- // 常用的方法
- logger.info("获取全限定类名:\t" + userClass.getName());
- logger.info("获取类名:\t" + userClass.getSimpleName());
- logger.info("实例化:\t" + userClass.newInstance());
- }
SPI(Service Provider Interface),是JDK内置的一种 服务提供发现机制,可以用来启用框架扩展和替换组件,主要是被框架的开发人员使用,比如java.sql.Driver接口,其他不同厂商可以针对同一接口做出不同的实现,MySQL和PostgreSQL都有不同的实现提供给用户,而Java的SPI机制可以为某个接口寻找服务实现。Java中SPI机制主要思想是将装配的控制权移到程序之外,在模块化设计中这个机制尤其重要,其核心思想就是 解耦。
SPI整体机制图如下:
当服务的提供者提供了一种接口的实现之后,需要在classpath下的META-INF/services/
目录里创建一个以服务接口命名的文件,这个文件里的内容就是这个接口的具体的实现类。当其他的程序需要这个服务的时候,就可以通过查找这个jar包(一般都是以jar包做依赖)的META-INF/services/
中的配置文件,配置文件中有接口的具体实现类名,可以根据这个类名进行加载实例化,就可以使用该服务了。JDK中查找服务的实现的工具类是:java.util.ServiceLoader
。
在JDBC4.0之前,我们开发有连接数据库的时候,通常会用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")这句先加载数据库相关的驱动,然后再进行获取连接等的操作。而JDBC4.0之后不需要用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")来加载驱动,直接获取连接就可以了,现在这种方式就是使用了Java的SPI扩展机制来实现。
首先在java中定义了接口java.sql.Driver
,并没有具体的实现,具体的实现都是由不同厂商来提供的。
在mysql的jar包mysql-connector-java-6.0.6.jar
中,可以找到META-INF/services
目录,该目录下会有一个名字为java.sql.Driver
的文件,文件内容是com.mysql.cj.jdbc.Driver
,这里面的内容就是针对Java中定义的接口的实现。
同样在postgresql的jar包postgresql-42.0.0.jar
中,也可以找到同样的配置文件,文件内容是org.postgresql.Driver
,这是postgresql对Java的java.sql.Driver
的实现。
上面说了,现在使用SPI扩展来加载具体的驱动,我们在Java中写连接数据库的代码的时候,不需要再使用Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver")
来加载驱动了,而是直接使用如下代码:
- String url = "jdbc:xxxx://xxxx:xxxx/xxxx";
- Connection conn = DriverManager.getConnection(url,username,password);
- .....
我们现在需要使用一个内容搜索接口,搜索的实现可能是基于文件系统的搜索,也可能是基于数据库的搜索。
- public interface Search {
- public List<String> searchDoc(String keyword);
- }
- public class FileSearch implements Search{
- @Override
- public List<String> searchDoc(String keyword) {
- System.out.println("文件搜索 "+keyword);
- return null;
- }
- }
- public class DatabaseSearch implements Search{
- @Override
- public List<String> searchDoc(String keyword) {
- System.out.println("数据搜索 "+keyword);
- return null;
- }
- }
resources 接下来可以在resources下新建META-INF/services/目录,然后新建接口全限定名的文件:com.cainiao.ys.spi.learn.Search
,里面加上我们需要用到的实现类
com.cainiao.ys.spi.learn.FileSearch
- public class TestCase {
- public static void main(String[] args) {
- ServiceLoader<Search> s = ServiceLoader.load(Search.class);
- Iterator<Search> iterator = s.iterator();
- while (iterator.hasNext()) {
- Search search = iterator.next();
- search.searchDoc("hello world");
- }
- }
- }
可以看到输出结果:文件搜索 hello world
如果在com.cainiao.ys.spi.learn.Search
文件里写上两个实现类,那最后的输出结果就是两行了。
这就是因为ServiceLoader.load(Search.class)
在加载某接口时,会去META-INF/services
下找接口的全限定名文件,再根据里面的内容加载相应的实现类。
这就是spi的思想,接口的实现由provider实现,provider只用在提交的jar包里的META-INF/services
下根据平台定义的接口新建文件,并添加进相应的实现类内容就好
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