詳解java常見(jiàn)的核心基礎(chǔ)知識(shí)

能不能給我簡(jiǎn)單介紹一下java

Java是1995年由sun公司推出的一門高級(jí)語(yǔ)言，該語(yǔ)言具備如下特點(diǎn):

• 簡(jiǎn)單易學(xué)，相較于C語(yǔ)言和C++，沒(méi)有指針的概念，所以操作和使用是會(huì)相對(duì)容易一些。
• 平臺(tái)無(wú)關(guān)性，即Java程序可以通過(guò)Java虛擬機(jī)在不同硬件不同操作系統(tǒng)上運(yùn)行，而無(wú)需進(jìn)行任何修改。
• 面向?qū)ο?面向?qū)ο笫且环N程序設(shè)計(jì)技術(shù)，以木匠工作為例，使用面向?qū)ο蠓绞綄?shí)現(xiàn)的木匠的工作關(guān)注重點(diǎn)永遠(yuǎn)是制作椅子，其次才是工具。而面向過(guò)程則優(yōu)先關(guān)注制作工具。與C++不同的是，Java不支持多繼承，取而代之的是更加簡(jiǎn)單的接口的概念。
• 編譯與解釋并存:與C++，Rust，Go不同的是，java源代碼運(yùn)行時(shí)需要先編譯稱為字節(jié)碼文件(.class),然后再通過(guò)解釋器翻譯成機(jī)器碼運(yùn)行。
• 可靠性:Java通過(guò)早期檢測(cè)以及運(yùn)行時(shí)檢測(cè)消除了容易出錯(cuò)的情況。以及與C++不同的是，操作數(shù)組、字符串方式采用的是指針模型避免了重寫內(nèi)存或者損壞數(shù)據(jù)的問(wèn)題。
• 安全性:Java適用于網(wǎng)絡(luò)/分布式環(huán)境，為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，Java在防病毒，防篡改做出很大的努力。
• 支持網(wǎng)絡(luò)編程，使用非常方便，也有不錯(cuò)的性能。
• 支持多線程編程。

Java和C++主要區(qū)別有哪些？能不能給我說(shuō)說(shuō)優(yōu)缺點(diǎn)

Java屬于半編譯、半解釋型語(yǔ)言，通過(guò)編譯器javac生成JVM可識(shí)別的字節(jié)碼(.class)之后，由JVM將其解釋成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的機(jī)器碼，所以執(zhí)行效率相對(duì)低，依賴解釋器，但是跨平臺(tái)較好。基于這種情況JVM在后端編譯階段會(huì)將那些頻繁執(zhí)行的熱點(diǎn)代碼(hot spot code)的字節(jié)碼直接生成機(jī)器碼直接執(zhí)行，由此避免頻繁編譯+解釋的步驟：

而C++則是編譯型語(yǔ)言，代碼通過(guò)編譯后就可以直接生成機(jī)器碼直接在服務(wù)器上運(yùn)行，執(zhí)行速度塊、效率高、因?yàn)榇a是直接服務(wù)于針對(duì)性的操作系統(tǒng)，所以為了兼容性不得不在邏輯上進(jìn)行特殊處理，所以跨平臺(tái)相對(duì)差一些。

除此之外java和C++還有以下幾個(gè)區(qū)別：

• 多繼承：Java支持單繼承類，多繼承接口，而C++支持多繼承。
• 內(nèi)存管理方面：java有JVM自動(dòng)管理、而C++需要手動(dòng)管理。
• 參數(shù)傳遞方面：Java僅僅支持值傳遞，而C++支持引用、指針、值傳遞。
• 系統(tǒng)資源控制方面：Java相關(guān)方法依賴于JVM底層實(shí)現(xiàn)沒(méi)有指針等機(jī)制操作內(nèi)存空間，不夠底層，所以相對(duì)C++會(huì)弱一些。

Java中有了基本類型為什么還需要包裝類

java開(kāi)發(fā)是面向?qū)ο蟮模芏嗵囟ǖ牟僮鞫夹枰詫?duì)象的維度運(yùn)行，最典型的就是集合的泛型:

List<String> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);

而且基本類型作為成員變量時(shí)，如果沒(méi)有做任何初始化則取對(duì)應(yīng)類型的零值，這種情況下會(huì)導(dǎo)致某些業(yè)務(wù)場(chǎng)景的錯(cuò)誤，例如我們的某個(gè)int變量要求必傳，設(shè)置為基本類型時(shí)，假如前端沒(méi)有傳值，那么這個(gè)值就會(huì)得到0而不是空，這種場(chǎng)景就很可能導(dǎo)致業(yè)務(wù)上的錯(cuò)誤:

public class Main {
    private int a;
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("a="+new Main().a);//a=0
    }
}

Java的三種技術(shù)架構(gòu)是什么

Java有多種技術(shù)架構(gòu)，但以下是其中三種常見(jiàn)的：

• Java SE（Java Standard Edition）：Java標(biāo)準(zhǔn)版是Java平臺(tái)的基礎(chǔ)版本，用于開(kāi)發(fā)和部署桌面、嵌入式和服務(wù)器應(yīng)用程序。它包含了Java編程語(yǔ)言、Java虛擬機(jī)（JVM）、Java類庫(kù)等核心組件。Java SE提供了廣泛的功能和API，可以用于開(kāi)發(fā)各種類型的應(yīng)用程序，從簡(jiǎn)單的命令行工具到復(fù)雜的圖形用戶界面（GUI）應(yīng)用。
• Java EE（Java Enterprise Edition）：Java企業(yè)版是用于開(kāi)發(fā)和部署企業(yè)級(jí)應(yīng)用程序的Java平臺(tái)。它建立在Java SE的基礎(chǔ)上，提供了一組擴(kuò)展和技術(shù)，用于構(gòu)建分布式、可擴(kuò)展和安全的企業(yè)應(yīng)用。Java EE包括諸如Servlet、JavaServer Pages（JSP）、Enterprise JavaBeans（EJB）、Java Persistence API（JPA）等技術(shù)，還提供了支持事務(wù)管理、安全性、消息傳遞、Web服務(wù)等企業(yè)級(jí)功能的各種規(guī)范和API。
• Java ME（Java Micro Edition）：Java微版是專門設(shè)計(jì)用于嵌入式設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備的Java平臺(tái)。它針對(duì)資源受限的環(huán)境，如智能手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、嵌入式系統(tǒng)等，提供了一個(gè)輕量級(jí)的Java運(yùn)行時(shí)環(huán)境。Java ME包括了一組精簡(jiǎn)的Java類庫(kù)和API，使開(kāi)發(fā)人員能夠構(gòu)建適用于小型設(shè)備的應(yīng)用程序，如移動(dòng)游戲、手機(jī)應(yīng)用等。

這些Java技術(shù)架構(gòu)可以根據(jù)應(yīng)用程序的需求和目標(biāo)進(jìn)行選擇和使用。Java SE適用于通用的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，Java EE適用于構(gòu)建大型企業(yè)級(jí)應(yīng)用，而Java ME適用于嵌入式和移動(dòng)設(shè)備的開(kāi)發(fā)。

JVM簡(jiǎn)介

Java虛擬機(jī)（Java Virtual Machine，JVM）是Java平臺(tái)重要組成部分，它是一個(gè)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行Java字節(jié)碼的虛擬計(jì)算機(jī)，它負(fù)責(zé)解釋并執(zhí)行編譯后的Java字節(jié)碼，并將其轉(zhuǎn)換為底層操作系統(tǒng)能夠理解的機(jī)器碼。

JDK和JRE分別是什么

JDK(Java Development Kit)是Java開(kāi)發(fā)工具包，包含了JRE所有的東西，所以作為開(kāi)發(fā)人員，只需要安裝JDK即可

JRE(Java Runtime Environment)是Java運(yùn)行環(huán)境，包含運(yùn)行所需要的類庫(kù)以及JVM。你可能認(rèn)為如果僅僅要運(yùn)行Java程序，安裝JRE即，但是某些web程序例如需要將JSP 轉(zhuǎn)換為 Java servlet就需要jdk編譯了，所以保守起見(jiàn)，無(wú)論運(yùn)行還是開(kāi)發(fā)，我們都建議在操作系統(tǒng)上安裝jdk。

什么字節(jié)碼文件，字節(jié)碼文件的優(yōu)勢(shì)是什么

首先我們了解一下從編寫Java代碼到Java代碼被執(zhí)行的過(guò)程:

• 開(kāi)發(fā)人員編寫java代碼。
• 通過(guò)javac編譯生成字節(jié)碼即.class結(jié)尾的文件。
• 通過(guò)解釋器翻譯計(jì)算機(jī)可以理解的機(jī)器碼，需要注意的是JIT解釋器通過(guò)運(yùn)行時(shí)編譯，會(huì)將某些字節(jié)碼對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼保存下來(lái)，這就是HotSpot 的Lazy Evaluation原則，將那些熱點(diǎn)代碼保存起來(lái)，執(zhí)行次數(shù)越多速度越快(這里參照了CPU分支預(yù)測(cè)器的工作原理)
• CPU收到機(jī)器碼執(zhí)行該指令。

JDK9的AOT技術(shù)以及為什么不全部使用 AOT 呢？

JDK9的AOT（Ahead-of-Time）編譯技術(shù)使得Java字節(jié)碼可直接編譯為本地機(jī)器碼，相比于傳統(tǒng)JIT編譯來(lái)說(shuō)在運(yùn)行時(shí)將字節(jié)碼轉(zhuǎn)為機(jī)器碼，這種做法帶來(lái)了兩個(gè)好處：

• 啟動(dòng)時(shí)間快，因?yàn)锳OT的提前編譯，使得運(yùn)行時(shí)避免了一些編譯的開(kāi)銷，所以啟動(dòng)的效率得以提高。
• 執(zhí)行性能優(yōu)化，因?yàn)锳OT編譯是在運(yùn)行前針對(duì)Java程序進(jìn)行全局優(yōu)化，而不是僅僅針對(duì)運(yùn)行時(shí)的熱點(diǎn)代碼，所以程序執(zhí)行性能相比JIT更高。

同樣的，它也帶來(lái)如下幾個(gè)缺點(diǎn):

• Java是一門動(dòng)態(tài)語(yǔ)言，需要?jiǎng)討B(tài)加載類、反射、動(dòng)態(tài)代碼生成等特性，這些特性無(wú)法在編譯器靜態(tài)決定，需要運(yùn)行時(shí)才能進(jìn)行決策的，所以使用AOT這些特性就無(wú)法支持了。
• Java應(yīng)用程序需要長(zhǎng)期的運(yùn)行，可能需要?jiǎng)討B(tài)加載和卸載類，或者在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的優(yōu)化，AOT的靜態(tài)編譯就無(wú)法滿足這些特性。
• Java生態(tài)系統(tǒng)包含大量的第三方框架，如果使用AOT可能使得很多特性都無(wú)法支持，最典型就是Spring框架的AOP。

Java 有哪幾種基本數(shù)據(jù)類型？float 和 double 的區(qū)別是？

對(duì)應(yīng)的基本類型和默認(rèn)0值如下：

基本類型 位數(shù) 字節(jié) 默認(rèn)值
int  32    4     0
short   16    2     0
long    64    8     0L
byte    8     1     0
char    16    2   'uo000'
float   32    4    0f
double  64    8    0d
boolean  1        false

所以float為4個(gè)字節(jié)，double為8字節(jié)。

Java有那些引用類型

除了8種基本類型以外，其余類型都是引用類型即變量所存儲(chǔ)的都是數(shù)據(jù)的引指向堆中某塊內(nèi)存，對(duì)應(yīng)的引用類型有：

• 類類型即用 class關(guān)鍵字修飾
• 接口 類型interface
• 數(shù)組類型arr[]

自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換和強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換

精度小的賦值給精度大的Java會(huì)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，反之就需要我們進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換了。

精度自小向大有兩種情況，一種是字符和數(shù)字的轉(zhuǎn)換，char賦值給int類型會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為int。因?yàn)閏har占兩個(gè)字節(jié)，存放都是0到 65535以內(nèi)的整數(shù)，所以賦值給4個(gè)字節(jié)的int就會(huì)發(fā)生自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換。

  char c = 'a';
  int num = c;

反之int轉(zhuǎn)char就需要強(qiáng)制轉(zhuǎn)換了：

 int num=1;
 char c=(char)num;

另一種情況大家就比較熟悉了，即精度小的轉(zhuǎn)為精度大的發(fā)生自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換，反之就是強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，如下圖所示:

什么是自動(dòng)裝箱和自動(dòng)拆箱

將基本數(shù)據(jù)類型賦值給包裝類就是裝箱，如下所示:

Integer i = 10;  //裝箱 

這一點(diǎn)，我們可以通過(guò)查看字節(jié)碼得以印證，可以看到底層就是通過(guò)valueOf實(shí)現(xiàn)裝箱。

public static main([Ljava/lang/String;)V
   L0
    LINENUMBER 5 L0
    BIPUSH 10
    //valueOf 完成類型裝箱
    INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
    ASTORE 1
   L1
    LINENUMBER 6 L1
    RETURN
   L2
    LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L2 0
    LOCALVARIABLE i Ljava/lang/Integer; L1 L2 1
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 2
}

 Integer i = 10;
 int num = i;  //拆箱 

查看字節(jié)碼，可以看到底層是通過(guò)Integer.intValue實(shí)現(xiàn)拆箱：

 // access flags 0x9
  public static main([Ljava/lang/String;)V
   
   L1
    LINENUMBER 6 L1
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Integer.intValue ()I
    ISTORE 2
   L2
    LINENUMBER 7 L2
    RETURN
   L3
    LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L3 0
    LOCALVARIABLE i Ljava/lang/Integer; L1 L3 1
    LOCALVARIABLE num I L2 L3 2
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 3
}

&和&&的區(qū)別是什么

前者進(jìn)行邏輯與時(shí)不會(huì)因?yàn)樽筮叺膄alse發(fā)生短路即表達(dá)式左右兩邊都會(huì)執(zhí)行，而后者會(huì)發(fā)生短路，即左邊得到false就不執(zhí)行右邊的邏輯：

具體我們可以查看下面這個(gè)例子，&運(yùn)算不會(huì)發(fā)生短路，所以第一個(gè)func()結(jié)果返回false，第二個(gè)func()還是會(huì)被執(zhí)行。

 public static void main(String[] args) {
        boolean b1 = func() & func();
    }

    private static boolean func() {
        System.out.println("調(diào)用了func");
        return false;
    }

從輸出結(jié)果我們可以得以印證:

調(diào)用了func
調(diào)用了func

同理我們?cè)倏纯?amp;&運(yùn)算，因?yàn)榈谝淮畏祷亓薴alse，所以&&運(yùn)算符后面的func()就不會(huì)被執(zhí)行。

 public static void main(String[] args) {
        boolean b1 = func() && func();
    }

    private static boolean func() {
        System.out.println("調(diào)用了func");
        return false;
    }

輸出結(jié)果如下:

調(diào)用了func

switch 是否能作用在 byte/long/String 上？

到JDK7開(kāi)始byte、String都可以都可以用在switch上，但是long還是不行的。

break、continue、return的區(qū)別

• break:結(jié)束當(dāng)前循環(huán)體
• continue:跳過(guò)本次循環(huán)
• return 結(jié)束當(dāng)前循環(huán)直接返回結(jié)果

最有效的計(jì)算2乘8是什么方式？

用左移運(yùn)算符即 2<<3 ，這種寫法在JDK的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中經(jīng)常可以見(jiàn)到，例如Arrays中的binarySearch0二分搜索，它獲取中間索引時(shí)除2就是用右移運(yùn)算符號(hào)。

 private static int binarySearch0(long[] a, int fromIndex, int toIndex,
                                     long key) {
        int low = fromIndex;
        int high = toIndex - 1;

        while (low <= high) {
         //右移運(yùn)算實(shí)現(xiàn)除2操作
            int mid = (low + high) >>> 1;
            long midVal = a[mid];

            if (midVal < key)
                low = mid + 1;
            else if (midVal > key)
                high = mid - 1;
            else
                return mid; // key found
        }
        return -(low + 1);  // key not found.
    }

為什么不能用浮點(diǎn)數(shù)表示金額？

浮點(diǎn)數(shù)只有8個(gè)字節(jié)，作為高精度計(jì)算的金融結(jié)算場(chǎng)景可能存在偏差，一般情況下針對(duì)高精度的計(jì)算，我們更推薦使用BigDecimal，因?yàn)槠涞讓俞槍?duì)精度和數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的處理不會(huì)造成丟失。

BigDecimal用equals進(jìn)行比較可以嗎？為什么？

BigDecimal重寫的equals方法比較的是兩個(gè)值的精度的大小是否一致：

@Override
    public boolean equals(Object x) {
        if (!(x instanceof BigDecimal))
            return false;
        BigDecimal xDec = (BigDecimal) x;
        if (x == this)
            return true;
            //先比較精度
        if (scale != xDec.scale)
            return false;
  //再比較數(shù)值
        long s = this.intCompact;
        long xs = xDec.intCompact;
        if (s != INFLATED) {
            if (xs == INFLATED)
                xs = compactValFor(xDec.intVal);
            return xs == s;
        } else if (xs != INFLATED)
            return xs == compactValFor(this.intVal);

        return this.inflated().equals(xDec.inflated());

假設(shè)我們BigDecimal聲明的分別是1.0和1.00，最終的結(jié)果就可能返回false，所以一般情況下，BigDecimal進(jìn)行數(shù)值比較時(shí)我們建議使用compareTo

BigDecimal(double)和BigDecimal(String)有什么區(qū)別？

因?yàn)閐ouble只有8個(gè)字節(jié)，對(duì)于高精度的小數(shù)可能存在進(jìn)度丟失問(wèn)題，對(duì)應(yīng)String類型因?yàn)樽址置媪康年P(guān)系所以對(duì)應(yīng)的小數(shù)就可以通過(guò)BigDecimal完成正確的轉(zhuǎn)換。

為什么對(duì)Java中的負(fù)數(shù)取絕對(duì)值結(jié)果不一定是正數(shù)

我們都知道integer是4個(gè)字節(jié)，即取值范圍是-2的31次方（-2147483648），2的31次方減一（2147483647），當(dāng)-2147483648取絕對(duì)值時(shí)就會(huì)得到2147483648超過(guò)integer最大值導(dǎo)致越界得到負(fù)數(shù)。

Lambda表達(dá)式是如何實(shí)現(xiàn)的

本質(zhì)上Lambda就是語(yǔ)法糖，編譯階段編譯器會(huì)將lambda表達(dá)式進(jìn)行解糖轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的方法進(jìn)行解析。

public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
                .filter(i -> i % 2 == 0)
                .map(String::valueOf)
                .collect(Collectors.toList());

        System.out.println(list);


    }

對(duì)應(yīng)的我們給出反編譯后的結(jié)果，可以看到這些表達(dá)式最后都會(huì)轉(zhuǎn)為Predicate.test、Function.apply等調(diào)用：

 83: aastore
        84: invokestatic  #4                  // InterfaceMethod java/util/stream/Stream.of:([Ljava/lang/Object;)Ljava/util/stream/Stream;
        87: invokedynamic #5,  0              // InvokeDynamic #0:test:()Ljava/util/function/Predicate;
        92: invokeinterface #6,  2            // InterfaceMethod java/util/stream/Stream.filter:(Ljava/util/function/Predicate;)Ljava/util/stream/Stream;
        97: invokedynamic #7,  0              // InvokeDynamic #1:apply:()Ljava/util/function/Function;
       102: invokeinterface #8,  2            // InterfaceMethod java/util/stream/Stream.map:(Ljava/util/function/Function;)Ljava/util/stream/Stream;
       107: invokestatic  #9                  // Method java/util/stream/Collectors.toList:()Ljava/util/stream/Collector;
       110: invokeinterface #10,  2           // InterfaceMethod java/util/stream/Stream.collect:(Ljava/util/stream/Collector;)Ljava/lang/Object;
       115: checkcast     #11                 // class java/util/List

finally中代碼一定會(huì)執(zhí)行嗎

不會(huì)，原因如下：

• 在執(zhí)行finally前調(diào)用System.exit(0);。
• try-catch塊中存在死循環(huán)。
• 虛擬機(jī)崩潰或者執(zhí)行過(guò)程中服務(wù)器宕機(jī)。
• finally代碼塊由守護(hù)線程執(zhí)行，主線程執(zhí)行完時(shí)，守護(hù)線程可能會(huì)直接推出，不執(zhí)行finally。

你覺(jué)得Java中的枚舉有什么用處？

• 語(yǔ)義化好，天生自帶屬性，拓展強(qiáng)。
• 天生就是個(gè)單例，可以直接保證線程安全，便于使用單例模式。

什么是AIO、BIO和NIO

• BIO：同步阻塞IO，線程發(fā)起請(qǐng)求后一直阻塞直到讀或者寫結(jié)束，傳統(tǒng)的socket編程就是BIO適用于那些連接數(shù)較少的服務(wù)端。
• NIO：同步非阻塞，線程發(fā)起IO請(qǐng)求后不阻塞立即返回，常用于解決c10k問(wèn)題，這其中Netty就是最經(jīng)典的NIO框架。
• AIO：異步非阻塞，線程發(fā)起IO請(qǐng)求后不阻塞返回，IO操作有結(jié)果后會(huì)回調(diào)通知。

UUID是什么？可以保證全局唯一？

能，UUID即全局唯一標(biāo)識(shí)，是指在一臺(tái)機(jī)器上生成的id編碼，由于UUID依賴MAC地址、時(shí)間戳、隨機(jī)數(shù)等信息，所以UUID具有極高的唯一性，幾乎是不可能重復(fù)的。

Arrays.sort是使用什么排序算法實(shí)現(xiàn)的

查看底層源碼可知排序算法使用的是雙路快排法，一種針對(duì)數(shù)組進(jìn)行遞歸分而治之再合并的O(nlogN)級(jí)別的排序算法：

public static void sort(int[] a) {
        DualPivotQuicksort.sort(a, 0, a.length - 1, null, 0, 0);
    }

為什么Java中的main方法必須是public static void修飾

• 設(shè)置public讓JVM可調(diào)用。
• 聲明狀態(tài)避免實(shí)例化后調(diào)用
• 調(diào)用后無(wú)需任何返回值，所以返回類型設(shè)置為void。

BigDecimal和Long哪個(gè)更適合標(biāo)識(shí)金額

BigDecimal無(wú)論是使用還是進(jìn)行高精度計(jì)算時(shí)都比Long類型準(zhǔn)確。

怎么修改一個(gè)類中的private修飾的String參數(shù)的值

• 反射
• 用set方法

Stream的并行流一定比串行流更快嗎

不一定，針對(duì)一些計(jì)算密集型任務(wù)。它需要時(shí)刻活躍于CPU核心才能工作，如果使用并行流以為去提升并發(fā)度，這其中上下文切換和結(jié)果聚合的開(kāi)銷導(dǎo)致的最終性能，可能還不如單線程串行運(yùn)算。

小結(jié)

自此我們將java基礎(chǔ)的核心知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總結(jié)，后續(xù)筆者才會(huì)針對(duì)這些題目進(jìn)行進(jìn)一步的迭代，希望對(duì)你有幫助。