Java基础整理

时间:2021-7-3 作者:qvyue

目录:
一、Java 基础
二、容器
三、多线程
四、反射
五、对象拷贝
六、异常
七、设计模式
八、网络(待完善)

欢迎评论留言,文章持续更新优化

一、Java 基础

1. JDK 和 JRE 有什么区别?

  • JDK:Java Development Kit 的简称,java 开发工具包,提供了 java 的开发环境和运行环境。
  • JRE:Java Runtime Environment 的简称,java 运行环境,为 java 的运行提供了所需环境。

具体来说 JDK 其实包含了 JRE,同时还包含了编译 java 源码的编译器 javac,还包含了很多 java 程序调试和分析的工具。简单来说:如果你需要运行 java 程序,只需安装 JRE 就可以了,如果你需要编写 java 程序,需要安装 JDK。

2. == 和 equals 的区别是什么?

对于基本类型和引用类型 == 的作用效果是不同的,如下所示:

  • 基本类型:比较的是值是否相同;
  • 引用类型:比较的是引用是否相同;

equals本质上就是 == ,这个看 equals 源码就知道了,源码如下:

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

String 和 Integer 等重写了 equals 方法,把它变成了值比较,当我们进入 String 的 equals 方法,找到了答案,代码如下:

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

总结 :== 对于基本类型来说是值比较,对于引用类型来说是比较的是引用;而 equals 默认情况下是引用比较,只是很多类重新了 equals 方法,比如 String、Integer 等把它变成了值比较,所以一般情况下 equals 比较的是值是否相等。

3. String 属于基础的数据类型吗?

String 不属于基础类型,基础类型有 8 种:byte、boolean、char、short、int、float、long、double,而 String 属于对象。

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java基本数据类型.png

4. java 中的 Math.round(-1.5) 等于多少?

等于 -1,因为在数轴上取值时,中间值(0.5)向右取整,所以正 0.5 是往上取整,负 0.5 是直接舍弃。

延申Math类常用方法:

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * abs求绝对值
         */
        System.out.println(Math.abs(-10.4));

        /**
         * ceil天花板的意思,就是返回大的值,注意一些特殊值
         */
        System.out.println(Math.ceil(-10.1));   //-10.0
        System.out.println(Math.ceil(10.7));    //11.0
        System.out.println(Math.ceil(-0.7));    //-0.0
        System.out.println("my name is -0.5 "+Math.ceil(-0.5));

        /**
         * floor地板的意思,就是返回小的值
         */
        System.out.println(Math.floor(-10.1));  //-11.0
        System.out.println(Math.floor(10.7));   //10.0
        System.out.println(Math.floor(-0.7));   //-1.0
        System.out.println(Math.floor(0.0));    //0.0
        System.out.println(Math.floor(-0.0));   //-0.0
        
        /**
         * max 两个中返回大的值,min和它相反,就不举例了
         */
        System.out.println(Math.max(-10.1, -10));   //-10.0
        System.out.println(Math.max(10.7, 10));     //10.7
        System.out.println(Math.max(0.0, -0.0));    //0.0

        /**
         * random 取得一个大于或者等于0.0小于不等于1.0的随机数
         */
        System.out.println(Math.random());  //0.08417657924317234
        System.out.println(Math.random());  //0.43527904004403717
        
       /**
         * rint 四舍五入,返回double值
         * 注意.5的时候会取偶数
         */
        System.out.println(Math.rint(10.1));    //10.0
        System.out.println(Math.rint(10.7));    //11.0
        System.out.println(Math.rint(11.5));    //12.0
        System.out.println(Math.rint(10.5));    //10.0
        System.out.println(Math.rint(10.51));   //11.0
        System.out.println(Math.rint(-10.5));   //-10.0
        System.out.println(Math.rint(-11.5));   //-12.0
        System.out.println(Math.rint(-10.51));  //-11.0
        System.out.println(Math.rint(-10.6));   //-11.0
        System.out.println(Math.rint(-10.2));   //-10.0

        /**
         * round 四舍五入,float时返回int值,double时返回long值
         */
        System.out.println(Math.round(10.1));   //10
        System.out.println(Math.round(10.7));   //11
        System.out.println(Math.round(10.5));   //11
        System.out.println(Math.round(10.51));  //11
        System.out.println(Math.round(-10.5));  //-10
        System.out.println(Math.round(-10.51)); //-11
        System.out.println(Math.round(-10.6));  //-11
        System.out.println(Math.round(-10.2));  //-10

    }
}

5.final 在 java 中有什么作用?

  • final 修饰的类叫最终类,该类不能被继承。
  • final 修饰的方法不能被重写。
  • final 修饰的变量叫常量,常量必须初始化,初始化之后值就不能被修改。
    第一种情况,修饰基本类型(非引用类型)。这时参数的值在方法体内是不能被修改的,即不能被重新赋值。
    第二种情况,修饰引用类型,这时可以改变值,但是不能重新赋值,引用类型变量所指的引用是不能够改变的,但是引用类型的成员变量的值是可以改变。

6. java 中操作字符串都有哪些类?它们之间有什么区别?

操作字符串的类有:String、StringBuffer、StringBuilder。

String 和 StringBuffer、StringBuilder 的区别在于 String 声明的是不可变的对象,每次操作都会生成新的 String 对象,然后将指针指向新的 String 对象,而 StringBuffer、StringBuilder 可以在原有对象的基础上进行操作,所以在经常改变字符串内容的情况下最好不要使用 String。

StringBuffer 和 StringBuilder 最大的区别在于,StringBuffer 是线程安全的,而 StringBuilder 是非线程安全的,但 StringBuilder 的性能却高于 StringBuffer,所以在单线程环境下推荐使用 StringBuilder,多线程环境下推荐使用 StringBuffer。

7. 两个对象的 hashCode()相同,则 equals()也一定为 true,对吗?

不对,两个对象的 hashCode()相同,equals()不一定 true。详细请看下面的网址介绍
hashCode和equals的区别

8. String str=”i”与 String str=new String(“i”)一样吗?

不一样,因为内存的分配方式不一样。String str=”i”的方式,java 虚拟机会将其分配到常量池中;而 String str=new String(“i”) 则会被分到堆内存中。

延申:String str=”i”与 String str=new String(“i”) 创建了几个对象 ?
1、String str = “abc”; 创建了几个对象? 0个 或者 1个
2、String str = new String(“abc”);创建了几个对象? 1个或2个

String str = “abc”;和String str =new String(“abc”);到底分别创建了几个对象?

9. 如何将字符串反转?

使用 StringBuilder 或者 stringBuffer 的 reverse() 方法。

10. String 类的常用方法都有那些?

  • indexOf():返回指定字符的索引。
  • charAt():返回指定索引处的字符。
  • replace():字符串替换。
  • trim():去除字符串两端空白。
  • split():分割字符串,返回一个分割后的字符串数组。
  • getBytes():返回字符串的 byte 类型数组。
  • length():返回字符串长度。
  • toLowerCase():将字符串转成小写字母。
  • toUpperCase():将字符串转成大写字符。
  • substring():截取字符串。
  • equals():字符串比较。

11. 抽象类必须要有抽象方法吗?

不需要,抽象类不一定非要有抽象方法。

12. 普通类和抽象类有哪些区别?

普通类不能包含抽象方法,抽象类可以包含抽象方法。
抽象类不能直接实例化,普通类可以直接实例化。

13. 抽象类能使用 final 修饰吗?

不能,定义抽象类就是让其他类继承的,如果定义为 final 该类就不能被继承,这样彼此就会产生矛盾,所以 final 不能修饰抽象类。

14. 接口和抽象类有什么区别?

  • 实现:抽象类的子类使用 extends 来继承;接口必须使用 implements 来实现接口。
  • 构造函数:抽象类可以有构造函数;接口不能有。
  • main 方法:抽象类可以有 main 方法,并且我们能运行它;接口不能有 main 方法。
  • 实现数量:类可以实现很多个接口;但是只能继承一个抽象类。
  • 访问修饰符:接口中的方法默认使用 public 修饰;抽象类中的方法可以是任意访问修饰符

15. java 中 IO 流分为几种?

按功能来分:输入流(input)、输出流(output)。
按类型来分:字节流和字符流。
字节流和字符流的区别是:字节流按 8 位传输以字节为单位输入输出数据,字符流按 16 位传输以字符为单位输入输出数据。

16. 什么是包装类?为什么要有包装类?基本类型与包装类如何转换?

Java 中有 8 个基本类型,分别对应的包装类如下
byte — Byte
boolean — Boolean
short — Short
char — Character
int — Integer
long — Long
float — Float
double — Double

为什么要有包装类
基本数据类型方便、简单、高效,但泛型不支持、集合元素不支持
不符合面向对象思维
包装类提供很多方法,方便使用,如 Integer 类 toHexString(int i)、parseInt(String s) 方法等等

基本数据类型和包装类之间的转换
包装类–>基本数据类型:包装类对象.xxxValue()
基本数据类型–>包装类:new 包装类(基本类型值)
JDK1.5 开始提供了自动装箱(autoboxing)和自动拆箱(autounboxing)功能, 实现了包装类和基本数据类型之间的自动转换
包装类可以实现基本类型和字符串之间的转换,字符串转基本类型:parseXXX(String s);基本类型转字符串:String.valueOf(基本类型)

17. 如何理解Java的多态?其中,重载和重写有什么区别?

多态是同一个行为具有多个不同表现形式或形态的能力,多态是同一个接口,使用不同的实例而执行不同操作,多态就是程序运行期间才确定,一个引用变量倒底会指向哪个类的实例对象,该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法。
多态存在的三个必要条件是:继承,重写,父类引用指向子类引用。
多态的三个实现方式是:重写,接口,抽象类和抽象方法

重写(Override)和重载(Overload)的区别

区别点 重载 重写
参数列表 必须修改 不能修改
返回类型 可以修改 不能修改
异常 可以修改 可以减少或删除,一定不能抛出新的或者更广的异常
访问 可以修改 一定不能做更严格的限制(可以降低限制)

二、容器

1. java 容器都有哪些?

常用容器的图录:

Java基础整理

Collection 与 Map 是顶层容器接口,对于set 、List、Queue和Map 四种集合,最常用的类在上图以灰色背景覆盖,分别是HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayDeque、LinkedList和HashMap、TreeMap等实现类。这里暂时不涉及并发集合。

2. Collection 和 Collections 有什么区别?

  • java.util.Collection 是一个集合接口(集合类的一个顶级接口)。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式,其直接继承接口有List、Set与Queue。
  • Collections则是集合类的一个工具类/帮助类,其中提供了一系列静态方法,用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等各种操作。

3. List、Set、Map 之间的区别是什么?

List:有序集合,元素可重复,Vector线程安全,实现Collection接口。
Set:不重复集合,LinkedHashSet按照插入排序,SortedSet可排序,HashSet无序,实现Collection接口。
Map:键值对集合,存储键、值和之间的映射;Key无序,唯一;value 不要求有序,允许重复。Hashtable线程安全,实现Map接口。

注意:
在java中我们通常说的集合有序无序针对的是插入顺序,是指在插入元素时,插入的顺序是否保持,当遍历集合时它是否会按照插入顺序展示。像TreeSet和TreeMap这样的集合主要实现了自动排序,我们称之为排序,而根据前面的定义它不一定是有序的

4. HashMap 和 Hashtable 有什么区别?

  • hashTable同步的,而HashMap是非同步的,效率上比hashTable要高。
  • hashMap允许空键值,而hashTable不允许。

5. 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap?

  • HashMap不支持排序;TreeMap默认是按照Key值升序排序的,可指定排序的比较器,主要用于存入元素时对元素进行自动排序。
  • HashMap大多数情况下有更好的性能,尤其是读数据。在没有排序要求的情况下,使用HashMap。

都是非线程安全。

进一步分析:

HashMap和TreeMap区别详解以及底层实现

6. 说一下 HashMap 的实现原理?

HashMap概述: HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。

HashMap的数据结构: 在java编程语言中,最基本的结构就是两种,一个是数组,另外一个是模拟指针(引用),所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的,HashMap也不例外。

HashMap 基于 Hash 算法实现,通过 put(key,value) 存储,get(key) 来获取 value
当传入 key 时,HashMap 会根据 key,调用 hash(Object key) 方法,计算出 hash 值,根据 hash 值将 value 保存在 Node 对象里,Node 对象保存在数组里,当计算出的 hash 值相同时,称之为 hash 冲突,HashMap 的做法是用链表和红黑树存储相同 hash 值的 value,当 hash 冲突的个数:小于等于 8 使用链表;大于 8 时,使用红黑树解决链表查询慢的问题

ps:
上述是 JDK 1.8 HashMap 的实现原理,并不是每个版本都相同,Jdk 1.8中对HashMap的实现做了优化,当链表中的节点数据超过八个之后,该链表会转为红黑树来提高查询效率,从原来的O(n)到O(logn),JDK 1.7 的 HashMap 是基于数组 + 链表实现,所以 hash 冲突时链表的查询效率低。hash(Object key) 方法的具体算法是 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16),经过这样的运算,让计算的 hash 值分布更均匀

7. 说一下 HashSet 的实现原理?

  • HashSet底层由HashMap实现。
  • HashSet的值存放于HashMap的key上,HashMap 是支持 key 为 null 值的,所以 HashSet 支持添加 null 值。
  • HashSet的value统一为PRESENT。

8. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么?

最明显的区别是 ArrrayList底层的数据结构是数组,支持随机访问,而 LinkedList 的底层数据结构是双向循环链表,不支持随机访问。使用下标访问一个元素,ArrayList 的时间复杂度是 O(1),而 LinkedList 是 O(n)。ArrayList 添加元素时,存在扩容问题,扩容时需要复制数组,消耗性能。LinkedList 只需要将元素添加到链表最后一个元素的下一个即可。

9. 如何实现数组和 List 之间的转换?

  • List转换成为数组:调用ArrayList的toArray方法。
  • 数组转换成为List:调用Arrays的asList方法。

10. ArrayList 和 Vector 的区别是什么?

  • Vector是同步的,而ArrayList不是。然而,如果你寻求在迭代的时候对列表进行改变,你应该使用CopyOnWriteArrayList。
  • ArrayList比Vector快,它因为有同步,不会过载。
  • ArrayList更加通用,因为我们可以使用Collections工具类轻易地获取同步列表和只读列表。

11. Array 和 ArrayList 有何区别?

  • Array可以容纳基本类型和对象,而ArrayList只能容纳对象。
  • 定义一个 Array 时,必须指定数组的数据类型及数组长度,即数组中存放的元素个数固定并且类型相同;ArrayList 是动态数组,长度动态可变,会自动扩容。不使用泛型的时候,可以添加不同类型元素。
  • Array没有提供ArrayList那么多功能,比如addAll、removeAll和iterator等。

12. 在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别?

poll() 和 remove() 都是从队列中取出一个元素,但是 poll() 在获取元素失败的时候会返回空,但是 remove() 失败的时候会抛出异常。

13. Queue的element()和peek()方法有什么区别?

Queue 中 element() 和 peek() 都是用来返回队列的头元素,不删除。
在队列元素为空的情况下,element() 方法会抛出NoSuchElementException异常,peek() 方法只会返回 null。

14. 哪些集合类是线程安全的?

  • vector:就比arraylist多了个同步化机制(线程安全),因为效率较低,现在已经不太建议使用。在web应用中,特别是前台页面,往往效率(页面响应速度)是优先考虑的。
  • statck:堆栈类,先进后出。
  • hashtable:就比hashmap多了个线程安全。
  • enumeration:枚举,相当于迭代器。
  • java.util.concurrent 包下所有的集合类 ArrayBlockingQueue、ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentLinkedDeque…

15. 迭代器 Iterator 是什么?

迭代器是一种设计模式,它是一个对象,它可以遍历并选择序列中的对象,而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象,因为创建它的代价小。

16. Iterator 怎么使用?有什么特点?

Java中的Iterator功能比较简单,并且只能单向移动:

  • 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时,它返回序列的第一个元素。注意:iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。

  • 使用next()获得序列中的下一个元素。

  • 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。

  • 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。

Iterator是Java迭代器最简单的实现,为List设计的ListIterator具有更多的功能,它可以从两个方向遍历List,也可以从List中插入和删除元素。

17. Iterator 和 ListIterator 有什么区别?

  • Iterator可用来遍历Set和List集合,但是ListIterator只能用来遍历List。
  • Iterator对集合只能是前向遍历,ListIterator既可以前向也可以后向。
  • ListIterator实现了Iterator接口,并包含其他的功能,比如:增加元素,替换元素,获取前一个和后一个元素的索引,等等。

18.Java 8 新增特性详解(Predicate和Stream)

https://www.jianshu.com/p/38a58aa36ccb


三、多线程

1. 并行和并发有什么区别?

  • 并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生;而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生。

  • 并行没有对 CPU 资源的抢占;并发执行的线程需要对 CPU 资源进行抢占。

  • 并行执行的线程之间不存在切换;并发操作系统会根据任务调度系统给线程分配线程的 CPU 执行时间,线程的执行会进行切换。

Java 中的多线程

  • Java 中多线程运行的程序可能是并发也可能是并行,取决于操作系统对线程的调度和计算机硬件资源( CPU 的个数和 CPU 的核数)。
  • CPU 资源比较充足时,多线程被分配到不同的 CPU 资源上,即并行;CPU 资源比较紧缺时,多线程可能被分配到同个 CPU 的某个核上去执行,即并发。
  • 不管多线程是并行还是并发,都是为了提高程序的性能。

2. 线程和进程的区别?

进程:

  • 程序执行时的一个实例
  • 每个进程都有独立的内存地址空间
  • 系统进行资源分配和调度的基本单位
  • 进程里的堆,是一个进程中最大的一块内存,被进程中的所有线程共享的,进程创建时分配,主要存放 new 创建的对象实例
  • 进程里的方法区,是用来存放进程中的代码片段的,是线程共享的
  • 在多线程 OS 中,进程不是一个可执行的实体,即一个进程至少创建一个线程去执行代码

为什么要有线程?
每个进程都有自己的地址空间,即进程空间。一个服务器通常需要接收大量并发请求,为每一个请求都创建一个进程系统开销大、请求响应效率低,因此操作系统引进线程。

线程:

  • 进程中的一个实体
  • 进程的一个执行路径
  • CPU 调度和分派的基本单位
  • 线程本身是不会独立存在
  • 当前线程 CPU 时间片用完后,会让出 CPU 等下次轮到自己时候在执行
  • 系统不会为线程分配内存,线程组之间只能共享所属进程的资源
  • 线程只拥有在运行中必不可少的资源(如程序计数器、栈)
  • 线程里的程序计数器就是为了记录该线程让出 CPU 时候的执行地址,待再次分配到时间片时候就可以从自己私有的计数器指定地址继续执行
  • 每个线程有自己的栈资源,用于存储该线程的局部变量和调用栈帧,其它线程无权访问

关系:

  • 一个程序至少一个进程,一个进程至少一个线程,进程中的多个线程是共享进程的资源
  • Java 中当我们启动 main 函数时候就启动了一个 JVM 的进程,而 main 函数所在线程就是这个进程中的一个线程,也叫做主线程
  • 一个进程中有多个线程,多个线程共享进程的堆和方法区资源,但是每个线程有自己的程序计数器,栈区域

区别:

  • 本质:进程是操作系统资源分配的基本单位;线程是任务调度和执行的基本单位
  • 内存分配:系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间,建立数据表来维护代码段、堆栈段和数据段;除了 CPU 外,系统不会为线程分配内存,线程所使用的资源来自其所属进程的资源
  • 资源拥有:进程之间的资源是独立的,无法共享;同一进程的所有线程共享本进程的资源,如内存,CPU,IO 等
  • 开销:每个进程都有独立的代码和数据空间,程序之间的切换会有较大的开销;线程可以看做轻量级的进程,同一类线程共享代码和数据空间,每个线程都有自己独立的运行程序计数器和栈,线程之间切换的开销小
  • 通信:进程间 以IPC(管道,信号量,共享内存,消息队列,文件,套接字等)方式通信 ;同一个进程下,线程间可以共享全局变量、静态变量等数据进行通信,做到同步和互斥,以保证数据的一致性
  • 调度和切换:线程上下文切换比进程上下文切换快,代价小
  • 执行过程:每个进程都有一个程序执行的入口,顺序执行序列;线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由程序的多线程控制机制控制
  • 健壮性:每个进程之间的资源是独立的,当一个进程崩溃时,不会影响其他进程;同一进程的线程共享此线程的资源,当一个线程发生崩溃时,此进程也会发生崩溃,稳定性差,容易出现共享与资源竞争产生的各种问题,如死锁等
  • 可维护性:线程的可维护性,代码也较难调试,bug 难排查

3.进程与线程的选择?

  • 需要频繁创建销毁的优先使用线程。因为进程创建、销毁一个进程代价很大,需要不停的分配资源;线程频繁的调用只改变 CPU 的执行
  • 线程的切换速度快,需要大量计算,切换频繁时,用线程
  • 耗时的操作使用线程可提高应用程序的响应
  • 线程对 CPU 的使用效率更优,多机器分布的用进程,多核分布用线程
  • 需要跨机器移植,优先考虑用进程
  • 需要更稳定、安全时,优先考虑用进程
  • 需要速度时,优先考虑用线程
  • 并行性要求很高时,优先考虑用线程

4. 守护线程、守护进程是什么?守护线程与守护进程的区别?

https://www.cnblogs.com/chanyuli/p/11552384.html

5. 创建线程有哪几种方式?

1.继承Thread类创建线程类

  • 定义Thread类的子类,并重写该类的run方法,该run方法的方法体就代表了线程要完成的任务。因此把run()方法称为执行体。
  • 创建Thread子类的实例,即创建了线程对象。
  • 调用线程对象的start()方法来启动该线程。

2.通过Runnable接口创建线程类

  • 定义runnable接口的实现类,并重写该接口的run()方法,该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
  • 创建 Runnable实现类的实例,并依此实例作为Thread的target来创建Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象。
  • 调用线程对象的start()方法来启动该线程。

3.通过Callable和Future创建线程

  • 创建Callable接口的实现类,并实现call()方法,该call()方法将作为线程执行体,并且有返回值。
  • 创建Callable实现类的实例,使用FutureTask类来包装Callable对象,该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。
  • 使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
  • 调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。

6. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别?

  • Runnable接口中的run()方法的返回值是void,它做的事情只是纯粹地去执行run()方法中的代码而已;
  • Callable接口中的call()方法是有返回值的,是一个泛型,和Future、FutureTask配合可以用来获取异步执行的结果。

7. 线程有哪些状态?

线程通常都有五种状态,创建、就绪、运行、阻塞和死亡。

  • 创建状态。在生成线程对象,并没有调用该对象的start方法,这是线程处于创建状态。
  • 就绪状态。当调用了线程对象的start方法之后,该线程就进入了就绪状态,但是此时线程调度程序还没有把该线程设置为当前线程,此时处于就绪状态。在线程运行之后,从等待或者睡眠中回来之后,也会处于就绪状态。
  • 运行状态。线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程,此时线程就进入了运行状态,开始运行run函数当中的代码。
  • 阻塞状态。线程正在运行的时候,被暂停,通常是为了等待某个时间的发生(比如说某项资源就绪)之后再继续运行。sleep,suspend,wait等方法都可以导致线程阻塞。
  • 死亡状态。如果一个线程的run方法执行结束或者调用stop方法后,该线程就会死亡。对于已经死亡的线程,无法再使用start方法令其进入就绪

8. sleep() 和 wait() 有什么区别?

sleep():方法是线程类(Thread)的静态方法,让调用线程进入睡眠状态,让出执行机会给其他线程,等到休眠时间结束后,线程进入就绪状态和其他线程一起竞争cpu的执行时间。因为sleep() 是static静态的方法,他不能改变对象的机锁,当一个synchronized块中调用了sleep() 方法,线程虽然进入休眠,但是对象的机锁没有被释放,其他线程依然无法访问这个对象。

wait():wait()是Object类的方法,当一个线程执行到wait方法时,它就进入到一个和该对象相关的等待池,同时释放对象的机锁,使得其他线程能够访问,可以通过notify,notifyAll方法来唤醒等待的线程。

9. notify()和 notifyAll()有什么区别?

  • 如果线程调用了对象的 wait()方法,那么线程便会处于该对象的等待池中,等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
  • 当有线程调用了对象的 notifyAll()方法(唤醒所有 wait 线程)或 notify()方法(只随机唤醒一个 wait 线程),被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中,锁池中的线程会去竞争该对象锁。也就是说,调用了notify后只有一个线程会由等待池进入锁池,而notifyAll会将该对象等待池内的所有线程移动到锁池中,等待锁竞争。
  • 优先级高的线程竞争到对象锁的概率大,假若某线程没有竞争到该对象锁,它还会留在锁池中,唯有线程再次调用 wait()方法,它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行,直到执行完了 synchronized 代码块,它会释放掉该对象锁,这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。

10. 线程的 run()和 start()有什么区别?

每个线程都是通过某个特定Thread对象所对应的方法run()来完成其操作的,方法run()称为线程体。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程。

start()方法来启动一个线程,真正实现了多线程运行。这时无需等待run方法体代码执行完毕,可以直接继续执行下面的代码; 这时此线程是处于就绪状态, 并没有运行。 然后通过此Thread类调用方法run()来完成其运行状态, 这里方法run()称为线程体,它包含了要执行的这个线程的内容, Run方法运行结束, 此线程终止。然后CPU再调度其它线程。

run()方法是在本线程里的,只是线程里的一个函数,而不是多线程的。 如果直接调用run(),其实就相当于是调用了一个普通函数而已,直接待用run()方法必须等待run()方法执行完毕才能执行下面的代码,所以执行路径还是只有一条,根本就没有线程的特征,所以在多线程执行时要使用start()方法而不是run()方法。

11.什么是线程池?为什么要使用线程池?

什么是线程池?

线程池就是创建若干个可执行的线程放入一个池(容器)中,有任务需要处理时,会提交到线程池中的任务队列,处理完之后线程并不会被销毁,而是仍然在线程池中等待下一个任务。

为什么要使用线程池?
因为 Java 中创建一个线程,需要调用操作系统内核的 API,操作系统要为线程分配一系列的资源,成本很高,所以线程是一个重量级的对象,应该避免频繁创建和销毁。使用线程池就能很好地避免频繁创建和销毁。

JDK 中提供的最核心的线程池工具类 ThreadPoolExecutor,在 JDK 1.8 中这个类最复杂的构造方法有 7 个参数。

ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,
    int maximumPoolSize,
    long keepAliveTime,
    TimeUnit unit,
    BlockingQueue workQueue,
    ThreadFactory threadFactory,
    RejectedExecutionHandler handler)
  • corePoolSize:线程池保有的最小线程数。
  • maximumPoolSize:线程池创建的最大线程数。
  • keepAliveTime:上面提到项目根据忙闲来增减人员,那在编程世界里,如何定义忙和闲呢?很简单,一个线程如果在一段时间内,都没有执行任务,说明很闲,keepAliveTime 和 unit 就是用来定义这个“一段时间”的参数。也就是说,如果一个线程空闲了keepAliveTime & unit这么久,而且线程池的线程数大于 corePoolSize ,那么这个空闲的线程就要被回收了。
  • unit:keepAliveTime 的时间单位
  • workQueue:任务队列
  • threadFactory:线程工厂对象,可以自定义如何创建线程,如给线程指定name。
  • handler:自定义任务的拒绝策略。线程池中所有线程都在忙碌,且任务队列已满,线程池就会拒绝接收再提交的任务。handler 就是拒绝策略,包括 4 种(即RejectedExecutionHandler 接口的 4个实现类)。
    1.AbortPolicy:默认的拒绝策略,throws RejectedExecutionException
    2.CallerRunsPolicy:提交任务的线程自己去执行该任务
    3.DiscardPolicy:直接丢弃任务,不抛出任何异常
    4.DiscardOldestPolicy:丢弃最老的任务,加入新的任务

12. 创建线程池有哪几种方式?

  1. newFixedThreadPool(int nThreads)

创建一个固定长度的线程池,每当提交一个任务就创建一个线程,直到达到线程池的最大数量,这时线程规模将不再变化,当线程发生未预期的错误而结束时,线程池会补充一个新的线程。

  1. newCachedThreadPool()

创建一个可缓存的线程池,如果线程池的规模超过了处理需求,将自动回收空闲线程,而当需求增加时,则可以自动添加新线程,线程池的规模不存在任何限制。

  1. newSingleThreadExecutor()

这是一个单线程的Executor,它创建单个工作线程来执行任务,如果这个线程异常结束,会创建一个新的来替代它;它的特点是能确保依照任务在队列中的顺序来串行执行。

  1. newScheduledThreadPool(int corePoolSize)

创建了一个固定长度的线程池,而且以延迟或定时的方式来执行任务,类似于Timer。

5.newSingleThreadScheduledExecutor

单线程可执行周期性任务的线程池

6.newWorkStealingPool

任务窃取线程池,不保证执行顺序,适合任务耗时差异较大。

线程池中有多个线程队列,有的线程队列中有大量的比较耗时的任务堆积,而有的线程队列却是空的,就存在有的线程处于饥饿状态,当一个线程处于饥饿状态时,它就会去其它的线程队列中窃取任务。解决饥饿导致的效率问题。

默认创建的并行 level 是 CPU 的核数。主线程结束,即使线程池有任务也会立即停止。

13. 线程池都有哪些状态?

线程池有5种状态:Running、ShutDown、Stop、Tidying、Terminated。

见 ThreadPoolExecutor 源码

// runState is stored in the high-order bits
    private static final int RUNNING    = -1 
  1. RUNNING:线程池一旦被创建,就处于 RUNNING 状态,任务数为 0,能够接收新任务,对已排队的任务进行处理。

  2. SHUTDOWN:不接收新任务,但能处理已排队的任务。调用线程池的 shutdown() 方法,线程池由 RUNNING 转变为 SHUTDOWN 状态。

  3. STOP:不接收新任务,不处理已排队的任务,并且会中断正在处理的任务。调用线程池的 shutdownNow() 方法,线程池由(RUNNING 或 SHUTDOWN ) 转变为 STOP 状态。

  4. TIDYING:

  • SHUTDOWN 状态下,任务数为 0, 其他所有任务已终止,线程池会变为 TIDYING 状态,会执行 terminated() 方法。线程池中的 terminated() 方法是空实现,可以重写该方法进行相应的处理。
  • 线程池在 SHUTDOWN 状态,任务队列为空且执行中任务为空,线程池就会由 SHUTDOWN 转变为 TIDYING 状态。
  • 线程池在 STOP 状态,线程池中执行中任务为空时,就会由 STOP 转变为 TIDYING 状态。
  1. TERMINATED:线程池彻底终止。线程池在 TIDYING 状态执行完 terminated() 方法就会由 TIDYING 转变为 TERMINATED 状态。

线程池各个状态切换框架图:

Java基础整理

14. 线程池中 submit()和 execute()方法有什么区别?

  • 接收的参数不一样
  • submit有返回值,而execute没有
  • submit方便Exception处理

15. 在 java 程序中怎么保证多线程的运行安全?

线程安全在三个方面体现:

  • 原子性:提供互斥访问,同一时刻只能有一个线程对数据进行操作,(atomic,synchronized);
  • 可见性:一个线程对主内存的修改可以及时地被其他线程看到,(synchronized,volatile);
  • 有序性:一个线程观察其他线程中的指令执行顺序,由于指令重排序,该观察结果一般杂乱无序,(happens-before原则)。

16. 多线程锁的升级原理是什么?

在Java中,锁共有4种状态,锁的级别从低到高:

无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁

这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级。

锁分级别原因:

没有优化以前,synchronized 是重量级锁(悲观锁),使用 wait 和 notify、notifyAll 来切换线程状态非常消耗系统资源;线程的挂起和唤醒间隔很短暂,这样很浪费资源,影响性能。所以 JVM 对 synchronized 关键字进行了优化,把锁分为 无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁 状态。锁升级的目的是为了减低锁带来的性能消耗,在 Java 6 之后优化 synchronized 为此方式。

无锁:没有对资源进行锁定,所有的线程都能访问并修改同一个资源,但同时只有一个线程能修改成功,其他修改失败的线程会不断重试直到修改成功。

偏向锁:对象的代码一直被同一线程执行,不存在多个线程竞争,该线程在后续的执行中自动获取锁,降低获取锁带来的性能开销。偏向锁,指的就是偏向第一个加锁线程,该线程是不会主动释放偏向锁的,只有当其他线程尝试竞争偏向锁才会被释放。

偏向锁的撤销,需要在某个时间点上没有字节码正在执行时,先暂停拥有偏向锁的线程,然后判断锁对象是否处于被锁定状态。如果线程不处于活动状态,则将对象头设置成无锁状态,并撤销偏向锁;

如果线程处于活动状态,升级为轻量级锁的状态。

轻量级锁:轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候,被第二个线程 B 所访问,此时偏向锁就会升级为轻量级锁,线程 B 会通过自旋的形式尝试获取锁,线程不会阻塞,从而提高性能。

当前只有一个等待线程,则该线程将通过自旋进行等待。但是当自旋超过一定的次数时,轻量级锁便会升级为重量级锁;当一个线程已持有锁,另一个线程在自旋,而此时又有第三个线程来访时,轻量级锁也会升级为重量级锁。

重量级锁:指当有一个线程获取锁之后,其余所有等待获取该锁的线程都会处于阻塞状态。

重量级锁通过对象内部的监视器(monitor)实现,而其中 monitor 的本质是依赖于底层操作系统的 Mutex Lock 实现,操作系统实现线程之间的切换需要从用户态切换到内核态,切换成本非常高。

synchronized 锁升级的过程:

1.在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段,未访问时 threadid 为空
2.第一次访问 jvm 让其持有偏向锁,并将 threadid 设置为其线程 id
3.再次访问时会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致。如果一致则可以直接使用此对象;如果不一致,则升级偏向锁为轻量级锁,通过自旋循环一定次数来获取锁
4.执行一定次数之后,如果还没有正常获取到要使用的对象,此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁

synchronized四种锁状态的升级

17. 什么是线程死锁?

线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有所需要的资源,导致这些线程一直处于等待其他线程释放资源的状态,无法继续执行,如果线程都不主动释放所占有的资源,将产生死锁。当线程处于这种僵持状态时,若无外力作用,它们都将无法再向前推进。

18. 怎么防止死锁?

某个任务在等待另一个任务,而后者又等待别的任务,这样一直下去,直到这个链条上的任务又在等待第一个任务释放锁。这得到了一个任务之间互相等待的连续循环,没有哪个线程能继续。这被称之为死锁。当以下四个条件同时满足时,就会产生死锁:
(1) 互斥条件。在一段时间内某资源只由一个进程占用。
(2) 请求和保持条件。指进程已经保持至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其它进程占有,此时请求进程阻塞,但又对自己已获得的其它资源保持不放。
(3) 不剥夺条件。指进程已获得的资源,在未使用完之前,不能被剥夺,只能在使用完时由自己释放。
(4) 环路等待条件。一个任务正在等待另一个任务所持有的资源,后者又在等待别的任务所持有的资源,这样一直下去,直到有一个任务在等待第一个任务所持有的资源,使得大家都被锁住。
要解决死锁问题,必须打破上面四个条件的其中之一。在程序中,最容易打破的往往是第四个条件。
关于如何手写死锁和定位方法,可参考这篇博客。

19. ThreadLocal 是什么?有哪些使用场景?

线程局部变量是局限于线程内部的变量,属于线程自身所有,不在多个线程间共享。Java提供ThreadLocal类来支持线程局部变量,是一种实现线程安全的方式。但是在管理环境下(如 web 服务器)使用线程局部变量的时候要特别小心,在这种情况下,工作线程的生命周期比任何应用变量的生命周期都要长。任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放,Java 应用就存在内存泄露的风险。

20.说一下 synchronized 底层实现原理?

https://blog.csdn.net/javazejian/article/details/72828483

21. synchronized 和 volatile 的区别是什么?

作用:

  • synchronized 表示只有一个线程可以获取作用对象的锁,执行代码,阻塞其他线程。
  • volatile 表示变量在 CPU 的寄存器中是不确定的,必须从主存中读取。保证多线程环境下变量的可见性;禁止指令重排序。

区别:

  • synchronized 可以作用于变量、方法、对象;volatile 只能作用于变量。
  • synchronized 可以保证线程间的有序性(个人猜测是无法保证线程内的有序性,即线程内的代码可能被 CPU 指令重排序)、原子性和可见性;volatile 只保证了可见性和有序性,无法保证原子性。
  • synchronized 线程阻塞,volatile 线程不阻塞。
  • volatile 本质是告诉 jvm 当前变量在寄存器中的值是不安全的需要从内存中读取;sychronized 则是锁定当前变量,只有当前线程可以访问到该变量其他线程被阻塞。
  • volatile 标记的变量不会被编译器优化;synchronized 标记的变量可以被编译器优化。

22. synchronized 和 Lock 有什么区别?

  • 实现层面不一样。synchronized 是 Java 关键字,JVM层面 实现加锁和释放锁;Lock 是一个接口,在代码层面实现加锁和释放锁
  • 获取锁成功是否可知。synchronized无法判断是否获取锁的状态,Lock可以判断是否获取到锁;
  • 是否自动释放锁。synchronized会自动释放锁(a 线程执行完同步代码会释放锁 ;b 线程执行过程中发生异常会释放锁),Lock需在finally中手工释放锁(unlock()方法释放锁),否则容易造成线程死锁;
  • 是否一直等待。用synchronized关键字的两个线程1和线程2,如果当前线程1获得锁,线程2线程等待。如果线程1阻塞,线程2则会一直等待下去,而Lock锁就不一定会等待下去,如果尝试获取不到锁,线程可以不用一直等待就结束了;
    +功能复杂性, synchronized的锁可重入、不可中断、非公平,而Lock锁可重入、可判断、可公平(两者皆可);
  • Lock锁适合大量同步的代码的同步问题,synchronized锁适合代码少量的同步问题。

23. synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么?

synchronized是和if、else、for、while一样的关键字,ReentrantLock是类,这是二者的本质区别。既然ReentrantLock是类,那么它就提供了比synchronized更多更灵活的特性,可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量,ReentrantLock比synchronized的扩展性体现在几点上:

  • ReentrantLock可以对获取锁的等待时间进行设置,这样就避免了死锁
  • ReentrantLock可以获取各种锁的信息
  • ReentrantLock可以灵活地实现多路通知

另外,二者的锁机制其实也是不一样的:ReentrantLock底层调用的是Unsafe的park方法加锁,synchronized操作的应该是对象头中mark word。

24. 说一下 atomic 的原理?

Atomic包中的类基本的特性就是在多线程环境下,当有多个线程同时对单个(包括基本类型及引用类型)变量进行操作时,具有排他性,即当多个线程同时对该变量的值进行更新时,仅有一个线程能成功,而未成功的线程可以向自旋锁一样,继续尝试,一直等到执行成功。

Atomic系列的类中的核心方法都会调用unsafe类中的几个本地方法。我们需要先知道一个东西就是Unsafe类,全名为:sun.misc.Unsafe,这个类包含了大量的对C代码的操作,包括很多直接内存分配以及原子操作的调用,而它之所以标记为非安全的,是告诉你这个里面大量的方法调用都会存在安全隐患,需要小心使用,否则会导致严重的后果,例如在通过unsafe分配内存的时候,如果自己指定某些区域可能会导致一些类似C++一样的指针越界到其他进程的问题。


四、反射

1.什么是反射?

对于任意一个对象,都能够调用它的任意方法和属性;这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

Java反射机制主要提供了以下功能:

  • 获取任意类的名称、package 信息、所有属性、方法、注解、类型、类加载器、modifiers(public、static)、父类、现实接口等
  • 获取任意对象的属性,并且能改变对象的属性
  • 调用任意对象的方法
  • 判断任意一个对象所属的类
  • 实例化任意一个类的对象
  • 生成动态代理。

Java 的动态就体现在反射。通过反射我们可以实现动态装配,降低代码的耦合度;动态代理等。反射的过度使用会严重消耗系统资源

2.反射的使用场景、作用及优缺点?

使用场景
在编译时无法知道该对象或类可能属于哪些类,程序在运行时获取对象和类的信息

作用
通过反射可以使程序代码访问装载到 JVM 中的类的内部信息,获取已装载类的属性信息、方法信息

优点
提高了 Java 程序的灵活性和扩展性,降低耦合性,提高自适应能力。
允许程序创建和控制任何类的对象,无需提前硬编码目标类
应用很广,测试工具、框架都用到了反射

缺点
性能问题:反射是一种解释操作,远慢于直接代码。因此反射机制主要用在对灵活性和扩展性要求很高的系统框架上,普通程序不建议使用
模糊程序内部逻辑:反射绕过了源代码,无法再源代码中看到程序的逻辑,会带来维护问题
增大了复杂性:反射代码比同等功能的直接代码更复杂

3. 什么是 java 序列化?什么情况下需要序列化?

简单说就是为了保存在内存中的各种对象的状态(也就是实例变量,不是方法),并且可以把保存的对象状态再读出来。虽然你可以用你自己的各种各样的方法来保存object states,但是Java给你提供一种应该比你自己好的保存对象状态的机制,那就是序列化。

Java 序列化是指把 Java 对象转换为字节序列的过程;
Java 反序列化是指把字节序列恢复为 Java 对象的过程;

什么情况下需要序列化:

  • 当你想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候;
  • 当你想用套接字在网络上传送对象的时候;

4. 动态代理是什么?有哪些应用?

动态代理:当想要给实现了某个接口的类中的方法,加一些额外的处理。比如说加日志,加事务等。可以给这个类创建一个代理,故名思议就是创建一个新的类,这个类不仅包含原来类方法的功能,而且还在原来的基础上添加了额外处理的新类。这个代理类并不是定义好的,是动态生成的。具有解耦意义,灵活,扩展性强。

动态代理实现:首先必须定义一个接口,还要有一个InvocationHandler(将实现接口的类的对象传递给它)处理类。再有一个工具类Proxy(习惯性将其称为代理类,因为调用他的newInstance()可以产生代理对象,其实他只是一个产生代理对象的工具类)。利用到InvocationHandler,拼接代理类源码,将其编译生成代理类的二进制码,利用加载器加载,并将其实例化产生代理对象,最后返回。

动态代理的应用:Spring的AOP,加事务,加权限,加日志。


五、对象拷贝

1. 为什么要使用克隆?

想对一个对象进行处理,又想保留原有的数据进行接下来的操作,就需要克隆了,Java语言中克隆针对的是类的实例。

  • 方法需要 return 引用类型,但又不希望自己持有引用类型的对象被修改。
  • 程序之间方法的调用时参数的传递。有些场景为了保证引用类型的参数不被其他方法修改,可以使用克隆后的值作为参数传递。

2. 深拷贝和浅拷贝区别是什么?

  • 浅拷贝只是复制了对象的引用地址,两个对象指向同一个内存地址,所以修改其中任意的值,另一个值都会随之变化,这就是浅拷贝

  • 深拷贝是将对象及值复制过来,两个对象修改其中任意的值另一个值不会改变,这就是深拷贝(例:JSON.parse()和JSON.stringify(),但是此方法无法复制函数类型)

3. 如何实现对象克隆?

有两种方式:

  • 实现Cloneable接口并重写Object类中的clone()方法,不实现 Cloneable 接口,会报 CloneNotSupportedException 异常;
public class TestClone {
 
    public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
        Person p1 = new Person(1, "ConstXiong");//创建对象 Person p1
        Person p2 = (Person)p1.clone();//克隆对象 p1
        p2.setName("其不答");//修改 p2的name属性,p1的name未变
        System.out.println(p1);
        System.out.println(p2);
    }
    
}
 

class Person implements Cloneable {
    
    private int pid;
    
    private String name;
    
    public Person(int pid, String name) {
        this.pid = pid;
        this.name = name;
        System.out.println("Person constructor call");
    }
 
    public int getPid() {
        return pid;
    }
 
    public void setPid(int pid) {
        this.pid = pid;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [pid:"+pid+", name:"+name+"]";
    }
    
}

打印结果
Person constructor call
Person [pid:1, name:ConstXiong]
Person [pid:1, name:其不答]
  • Object 的 clone() 方法是浅拷贝,即如果类中属性有自定义引用类型,只拷贝引用,不拷贝引用指向的对象,使用clone方法也是可以的,但是会很麻烦。这时我们可以用序列化的方式来实现对象的深克隆。实现Serializable接口,通过对象的序列化和反序列化实现克隆,可以实现真正的深度克隆。
//对象的属性的Class 也实现 Cloneable 接口,在克隆对象时也手动克隆属性
public class TestManalDeepClone {
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DPerson p1 = new DPerson(1, "ConstXiong", new DFood("米饭"));//创建Person 对象 p1
        DPerson p2 = (DPerson)p1.clone();//克隆p1
        p2.setName("其不答");//修改p2的name属性
        p2.getFood().setName("面条");//修改p2的自定义引用类型 food 属性
        System.out.println(p1);//修改p2的自定义引用类型 food 属性被改变,p1的自定义引用类型 food 属性也随之改变,说明p2的food属性,只拷贝了引用,没有拷贝food对象
        System.out.println(p2);
    }
    
}
 
class DPerson implements Cloneable {
    
    private int pid;
    
    private String name;
    
    private DFood food;
    
    public DPerson(int pid, String name, DFood food) {
        this.pid = pid;
        this.name = name;
        this.food = food;
        System.out.println("Person constructor call");
    }
 
    public int getPid() {
        return pid;
    }
 
    public void setPid(int pid) {
        this.pid = pid;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        DPerson p = (DPerson)super.clone();
        p.setFood((DFood)p.getFood().clone());
        return p;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [pid:"+pid+", name:"+name+", food:"+food.getName()+"]";
    }
 
    public DFood getFood() {
        return food;
    }
 
    public void setFood(DFood food) {
        this.food = food;
    }
    
}
 
class DFood implements Cloneable{
    
    private String name;
    
    public DFood(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    @Override
    public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone();
    }
    
}

打印结果:
Person constructor call
Person [pid:1, name:ConstXiong, food:米饭]
Person [pid:1, name:其不答, food:面条]
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
 //结合 java.io.Serializable 接口,完成深拷贝
public class TestSeriazableClone {
 
    public static void main(String[] args) {
        SPerson p1 = new SPerson(1, "ConstXiong", new SFood("米饭"));//创建 SPerson 对象 p1
        SPerson p2 = (SPerson)p1.cloneBySerializable();//克隆 p1
        p2.setName("其不答");//修改 p2 的 name 属性
        p2.getFood().setName("面条");//修改 p2 的自定义引用类型 food 属性
        System.out.println(p1);//修改 p2 的自定义引用类型 food 属性被改变,p1的自定义引用类型 food 属性未随之改变,说明p2的food属性,只拷贝了引用和 food 对象
        System.out.println(p2);
    }
    
}
 
class SPerson implements Cloneable, Serializable {
    
    private static final long serialVersionUID = -7710144514831611031L;
 
    private int pid;
    
    private String name;
    
    private SFood food;
    
    public SPerson(int pid, String name, SFood food) {
        this.pid = pid;
        this.name = name;
        this.food = food;
        System.out.println("Person constructor call");
    }
 
    public int getPid() {
        return pid;
    }
 
    public void setPid(int pid) {
        this.pid = pid;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    /**
     * 通过序列化完成克隆
     * @return
     */
    public Object cloneBySerializable() {
        Object obj = null;
        try {
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
            oos.writeObject(this);
            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
            obj = ois.readObject();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return obj;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "Person [pid:"+pid+", name:"+name+", food:"+food.getName()+"]";
    }
 
    public SFood getFood() {
        return food;
    }
 
    public void setFood(SFood food) {
        this.food = food;
    }
    
}
 
class SFood implements Serializable {
    
    private static final long serialVersionUID = -3443815804346831432L;
    
    private String name;
    
    public SFood(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
}
打印结果
Person constructor call
Person [pid:1, name:ConstXiong, food:米饭]
Person [pid:1, name:其不答, food:面条]

注意:基于序列化和反序列化实现的克隆不仅仅是深度克隆,更重要的是通过泛型限定,可以检查出要克隆的对象是否支持序列化,这项检查是编译器完成的,不是在运行时抛出异常,这种是方案明显优于使用Object类的clone方法克隆对象。让问题在编译的时候暴露出来总是优于把问题留到运行时。

https://www.cnblogs.com/fnlingnzb-learner/p/10649509.html


六、异常

1. JAVA 异常类型结构?

Java基础整理

Error 和 Exeption

Error

Error 描述了 JAVA 程序运行时系统的内部错误,通常比较严重,除了通知用户和尽力使应用程序安全地终止之外,无能为力,应用程序不应该尝试去捕获这种异常。通常为一些虚拟机异常,如 StackOverflowError 等。

Exception

Exception 类型下面又分为两个分支,一个分支派生自 RuntimeException,这种异常通常为程序错误导致的异常;另一个分支为非派生自 RuntimeException 的异常,这种异常通常是程序本身没有问题,由于像 I/O 错误等问题导致的异常,每个异常类用逗号隔开。

受查异常和非受查异常

受查异常

受查异常会在编译时被检测。如果一个方法中的代码会抛出受查异常,则该方法必须包含异常处理,即 try-catch 代码块,或在方法签名中用 throws 关键字声明该方法可能会抛出的受查异常,否则编译无法通过。如果一个方法可能抛出多个受查异常类型,就必须在方法的签名处列出所有的异常类。

非受查异常

非受查异常不会在编译时被检测。JAVA 中 Error 和 RuntimeException 类的子类属于非受查异常,除此之外继承自 Exception 的类型为受查异常。

2. throw 和 throws 的区别?

throws是用来声明一个方法可能抛出的所有异常信息,throws是将异常声明但是不处理,而是将异常往上传,谁调用我就交给谁处理。而throw则是指抛出的一个具体的异常类型。

3. final、finally、finalize 有什么区别?

  • final可以修饰类、变量、方法,修饰类表示该类不能被继承、修饰方法表示该方法不能被重写、修饰变量表示该变量是一个常量不能被重新赋值。

  • finally一般作用在try-catch代码块中,在处理异常的时候,通常我们将一定要执行的代码方法放在finally代码块中,表示不管是否出现异常,该代码块都会执行,一般用来存放一些关闭资源的代码。

  • finalize是一个方法,属于Object类的一个方法,而Object类是所有类的父类,该方法一般由垃圾回收器来调用,当我们调用System的gc()方法的时候,由垃圾回收器调用finalize(),回收垃圾。

4. try-catch-finally 中哪个部分可以省略?

答:
以下三种情况都是可以的:
try-catch
try-finally
try-catch-finally
可以省略catch或者finally。catch和finally不可以同时省略。

5. try-catch-finally 中,如果 catch 中 return 了,finally 还会执行吗?

答:会执行,在 return 前执行。
代码示例1:

/*
 * java面试题--如果catch里面有return语句,finally里面的代码还会执行吗?
 */
public class FinallyDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getInt());
    }
 
    public static int getInt() {
        int a = 10;
        try {
            System.out.println(a / 0);
            a = 20;
        } catch (ArithmeticException e) {
            a = 30;
            return a;
            /*
             * return a 在程序执行到这一步的时候,这里不是return a 而是 return 30;这个返回路径就形成了
             * 但是呢,它发现后面还有finally,所以继续执行finally的内容,a=40
             * 再次回到以前的路径,继续走return 30,形成返回路径之后,这里的a就不是a变量了,而是常量30
             */
        } finally {
            a = 40;
        }
 
//      return a;
    }
}

执行结果:30

package com.java_02;
 
/*
 * java面试题--如果catch里面有return语句,finally里面的代码还会执行吗?
 */
public class FinallyDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(getInt());
    }
 
    public static int getInt() {
        int a = 10;
        try {
            System.out.println(a / 0);
            a = 20;
        } catch (ArithmeticException e) {
            a = 30;
            return a;
            /*
             * return a 在程序执行到这一步的时候,这里不是return a 而是 return 30;这个返回路径就形成了
             * 但是呢,它发现后面还有finally,所以继续执行finally的内容,a=40
             * 再次回到以前的路径,继续走return 30,形成返回路径之后,这里的a就不是a变量了,而是常量30
             */
        } finally {
            a = 40;
            return a; //如果这样,就又重新形成了一条返回路径,由于只能通过1个return返回,所以这里直接返回40
        }
 
//      return a;
    }
}

执行结果:40

6.NoClassDefFoundError 和 ClassNotFoundException 区别?

NoClassDefFoundError 是一个 Error 类型的异常,是由 JVM 引起的,不应该尝试捕获这个异常。

引起该异常的原因是 JVM 或 ClassLoader 尝试加载某类时在内存中找不到该类的定义,该动作发生在运行期间,即编译时该类存在,但是在运行时却找不到了,可能是编译后被删除了等原因导致;

ClassNotFoundException 是一个受查异常,需要显式地使用 try-catch 对其进行捕获和处理,或在方法签名中用 throws 关键字进行声明。当使用 Class.forName, ClassLoader.loadClass 或 ClassLoader.findSystemClass 动态加载类到内存的时候,通过传入的类路径参数没有找到该类,就会抛出该异常;另一种抛出该异常的可能原因是某个类已经由一个类加载器加载至内存中,另一个加载器又尝试去加载它。

Java基础整理

7. JVM 是如何处理异常的?

在一个方法中如果发生异常,这个方法会创建一个异常对象,并转交给 JVM,该异常对象包含异常名称,异常描述以及异常发生时应用程序的状态。创建异常对象并转交给 JVM 的过程称为抛出异常。可能有一系列的方法调用,最终才进入抛出异常的方法,这一系列方法调用的有序列表叫做调用栈。

JVM 会顺着调用栈去查找看是否有可以处理异常的代码,如果有,则调用异常处理代码。当 JVM 发现可以处理异常的代码时,会把发生的异常传递给它。如果 JVM 没有找到可以处理该异常的代码块,JVM 就会将该异常转交给默认的异常处理器(默认处理器为 JVM 的一部分),默认异常处理器打印出异常信息并终止应用程序。

8. 常见的异常类有哪些?

  • NullPointerException:当应用程序试图访问空对象时,则抛出该异常。
  • SQLException:提供关于数据库访问错误或其他错误信息的异常。
  • IndexOutOfBoundsException:指示某排序索引(例如对数组、字符串或向量的排序)超出范围时抛出。
  • NumberFormatException:当应用程序试图将字符串转换成一种数值类型,但该字符串不能转换为适当格式时,抛出该异常。
  • FileNotFoundException:当试图打开指定路径名表示的文件失败时,抛出此异常。
  • IOException:当发生某种I/O异常时,抛出此异常。此类是失败或中断的I/O操作生成的异常的通用类。
  • ClassCastException:当试图将对象强制转换为不是实例的子类时,抛出该异常。
  • ArrayStoreException:试图将错误类型的对象存储到一个对象数组时抛出的异常。
  • IllegalArgumentException:抛出的异常表明向方法传递了一个不合法或不正确的参数。
  • ArithmeticException:当出现异常的运算条件时,抛出此异常。例如,一个整数“除以零”时,抛出此类的一个实例。
  • NegativeArraySizeException:如果应用程序试图创建大小为负的数组,则抛出该异常。
  • NoSuchMethodException:无法找到某一特定方法时,抛出该异常。
  • SecurityException:由安全管理器抛出的异常,指示存在安全侵犯。
  • UnsupportedOperationException:当不支持请求的操作时,抛出该异常。
  • RuntimeException:是那些可能在Java虚拟机正常运行期间抛出的异常的超类(父类)。

阿里巴巴异常处理规约,纯建议

1、【强制】 Java 类库中定义的可以通过预检查方式规避的 RuntimeException 异常不应该通过catch 的方式来处理,比如: NullPointerException, IndexOutOfBoundsException 等等。

说明:无法通过预检查的异常除外,比如,在解析字符串形式的数字时,不得不通过 catch NumberFormatException 来实现。

正例:if (obj != null) {…}

反例:try { obj.method(); } catch (NullPointerException e) {…}

2、【强制】 异常不要用来做流程控制,条件控制。

说明: 异常设计的初衷是解决程序运行中的各种意外情况,且异常的处理效率比条件判断方式要低很多

3、【强制】 catch 时请分清稳定代码和非稳定代码,稳定代码指的是无论如何不会出错的代码。对于非稳定代码的 catch 尽可能进行区分异常类型,再做对应的异常处理。

说明: 对大段代码进行 try-catch,使程序无法根据不同的异常做出正确的应激反应,也不利于定位问题,这是一种不负责任的表现。
正例: 用户注册的场景中,如果用户输入非法字符, 或用户名称已存在, 或用户输入密码过于简单,在程序上作出分门别类的判断,并提示给用户。

4、【强制】 捕获异常是为了处理它,不要捕获了却什么都不处理而抛弃之,如果不想处理它,请将该异常抛给它的调用者。最外层的业务使用者,必须处理异常,将其转化为用户可以理解的内容。

5、【强制】 有 try 块放到了事务代码中, catch 异常后,如果需要回滚事务,一定要注意手动回滚事务。

6、【强制】 finally 块必须对资源对象、流对象进行关闭,有异常也要做 try-catch。

说明: 如果 JDK7 及以上,可以使用 try-with-resources 方式。

7、【强制】 不要在 finally 块中使用 return。

说明: finally 块中的 return 返回后方法结束执行,不会再执行 try 块中的 return 语句。

8、【强制】 捕获异常与抛异常,必须是完全匹配,或者捕获异常是抛异常的父类。

说明: 如果预期对方抛的是绣球,实际接到的是铅球,就会产生意外情况。

9、【推荐】 方法的返回值可以为 null,不强制返回空集合,或者空对象等,必须添加注释充分说明什么情况下会返回 null 值。

说明: 本手册明确防止 NPE 是调用者的责任。即使被调用方法返回空集合或者空对象,对调用者来说,也并非高枕无忧,必须考虑到远程调用失败、 序列化失败、 运行时异常等场景返回null 的情况。

10、【推荐】 防止 NPE,是程序员的基本修养,注意 NPE 产生的场景:

1)返回类型为基本数据类型, return 包装数据类型的对象时,自动拆箱有可能产生 NPE。
反例: public int f() { return Integer 对象}, 如果为 null,自动解箱抛 NPE。
2) 数据库的查询结果可能为 null。
3) 集合里的元素即使 isNotEmpty,取出的数据元素也可能为 null。
4) 远程调用返回对象时,一律要求进行空指针判断,防止 NPE。
5) 对于 Session 中获取的数据,建议 NPE 检查,避免空指针。
6) 级联调用 obj.getA().getB().getC(); 一连串调用,易产生 NPE。

正例: 使用 JDK8 的 Optional 类来防止 NPE 问题。

11、【推荐】 定义时区分 unchecked / checked 异常,避免直接抛出 new RuntimeException(),更不允许抛出 Exception 或者 Throwable,应使用有业务含义的自定义异常。

推荐业界已定义过的自定义异常,如: DAOException / ServiceException 等。

12、【参考】 对于公司外的 http/api 开放接口必须使用“错误码”; 而应用内部推荐异常抛出;跨应用间 RPC 调用优先考虑使用 Result 方式,封装 isSuccess()方法、 “错误码”、 “错误简短信息”。

说明: 关于 RPC 方法返回方式使用 Result 方式的理由:
1) 使用抛异常返回方式,调用方如果没有捕获到就会产生运行时错误。
2) 如果不加栈信息,只是 new 自定义异常,加入自己的理解的 error message,对于调用端解决问题的帮助不会太多。如果加了栈信息,在频繁调用出错的情况下,数据序列化和传输的性能损耗也是问题。

13、【参考】 避免出现重复的代码(Don’t Repeat Yourself) ,即 DRY 原则。

说明: 随意复制和粘贴代码,必然会导致代码的重复,在以后需要修改时,需要修改所有的副本,容易遗漏。必要时抽取共性方法,或者抽象公共类,甚至是组件化。

正例: 一个类中有多个 public 方法,都需要进行数行相同的参数校验操作,这个时候请抽取:private boolean checkParam(DTO dto) {…}


七、设计模式

1. 说一下你熟悉的设计模式?

参考:常用的设计模式汇总,超详细!


八、网络

计算机网络基础知识总结

java网络编程面试题

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