java基础常见面试题系列，21-30

21、描述一下 JVM 加载 class 文件的原理机制？

JVM 中类的装载是由类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的，Java 中的 类加载器是一个重要的 Java 运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件 中的类。

由于 Java 的跨平台性，经过编译的 Java 源程序并不是一个可执行程序，而是一 个或多个类文件。当 Java 程序需要使用某个类时，JVM 会确保这个类已经被加载、 连接（验证、准备和解析）和初始化。类的加载是指把类的.class 文件中的数据读 入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class 文件，然后产生与所加载类对应 的 Class 对象。加载完成后，Class 对象还不完整，所以此时的类还不可用。当类 被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括验证、准备（为静态变量分配内存并设 置默认的初始值）和解析（将符号引用替换为直接引用）三个步骤。最后 JVM 对 类进行初始化，包括：1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么 就先初始化父类；2)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。 类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括：根加载器（BootStrap）、扩展加 载器（Extension）、系统加载器（System）和用户自定义类加载器 （java.lang.ClassLoader 的子类）。从 Java 2（JDK 1.2）开始，类加载过程采 取了父亲委托机制（PDM）。PDM 更好的保证了 Java 平台的安全性，在该机制 中，JVM 自带的 Bootstrap 是根加载器，其他的加载器都有且仅有一个父类加载 器。类的加载首先请求父类加载器加载，父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM 不会向 Java 程序提供对 Bootstrap 的引用。

下面是关于几个类 加载器的说明： 

Bootstrap：一般用本地代码实现，负责加载 JVM 基础核心类库（rt.jar）； 

Extension：从 java.ext.dirs 系统属性所指定的目录中加载类库，它的父 加载器是 Bootstrap； 

System：又叫应用类加载器，其父类是 Extension。它是应用最广泛的 类加载器。它从环境变量 classpath 或者系统属性 java.class.path 所指定的目 录中记载类，是用户自定义加载器的默认父加载器。

22、char 型变量中能不能存贮一个中文汉字，为什么？

char 类型可以存储一个中文汉字，因为 Java 中使用的编码是 Unicode（不选择 任何特定的编码，直接使用字符在字符集中的编号，这是统一的唯一方法），一 个 char 类型占 2 个字节（16 比特），所以放一个中文是没问题的。

使用 Unicode 意味着字符在 JVM 内部和外部有不同的表现形式，在 JVM 内部都是 Unicode，当这个字符被从 JVM 内部转移到外部时（例如存入文件系统 中），需要进行编码转换。所以 Java 中有字节流和字符流，以及在字符流和字节 流之间进行转换的转换流，如 InputStreamReader 和 OutputStreamReader， 这两个类是字节流和字符流之间的适配器类，承担了编码转换的任务；对于 C 程 序员来说，要完成这样的编码转换恐怕要依赖于 union（联合体/共用体）共享内 存的特征来实现了。

字节流与字符流的相同点：

InputStream，OutputStream,Reader,writer都是抽象类。所以不能直接new 

字节流与字符流的区别：

字节流和字符流使用是非常相似的，那么除了操作代码的不同之外，还有哪些不同呢？

区别：

1、字节流在操作的时候本身是不会用到缓冲区（内存）的，是与文件本身直接操作的，而字符流在操作的时候是使用到缓冲区的

2、字节流在操作文件时，即使不关闭资源（close方法），文件也能输出，但是如果字符流不使用close方法的话，则不会输出任何内容，说明字符流用的是缓冲区，并且可以使用flush方法强制进行刷新缓冲区，这时才能在不close的情况下输出内容

3、Reader类的read()方法返回类型为int ：作为整数读取的字符（占两个字节共16位），范围在 0 到 65535 之间 (0x00-0xffff)，如果已到达流的末尾，则返回 -1
inputStream的read()虽然也返回int，但由于此类是面向字节流的，一个字节占8个位，所以返回 0 到 255 范围内的 int 字节值。如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1。因此对于不能用0-255来表示的值就得用字符流来读取！比如说汉字.

4、字节流与字符流主要的区别是他们的的处理方式

字节流：处理字节和字节数组或二进制对象；

字符流：处理字符、字符数组或字符串。

那开发中究竟用字节流好还是用字符流好呢？

一、字符（Reader和 Writer）：中文，字符是只有在内存中才会形成的，操作字符、字符数组或字符串，

二、字节（InputStream 和OutputStream）：音频文件、图片、歌曲，所有的硬盘上保存文件或进行传输的时候，操作字节和字节数组或二进制对象,

23、抽象类（abstract class）和接口（interface）有什么异 同？

抽象类和接口都不能够实例化，但可以定义抽象类和接口类型的引用。一个类如 果继承了某个抽象类或者实现了某个接口都需要对其中的抽象方法全部进行实 现，否则该类仍然需要被声明为抽象类。接口比抽象类更加抽象，因为抽象类中 可以定义构造器，可以有抽象方法和具体方法，而接口中不能定义构造器而且其 中的方法全部都是抽象方法。抽象类中的成员可以是 private、默认、protected、 public 的，而接口中的成员全都是 public 的。抽象类中可以定义成员变量，而接 口中定义的成员变量实际上都是常量。有抽象方法的类必须被声明为抽象类，而 抽象类未必要有抽象方法。

24、静态嵌套类(Static Nested Class)和内部类（Inner Class） 的不同？

Static Nested Class 是被声明为静态（static）的内部类，它可以不依赖于外部类 实例被实例化。而通常的内部类需要在外部类实例化后才能实例化。

Java 中非静态内部类对象的创建要依赖其外部类对象，静态方法中没有 this，也就是说没有所谓的外部类对 象，因此无法创建内部类对象。

25、Java 中会存在内存泄漏吗，请简单描述。

理论上 Java 因为有垃圾回收机制（GC）不会存在内存泄露问题（这也是 Java 被 广泛使用于服务器端编程的一个重要原因）；然而在实际开发中，可能会存在无 用但可达的对象，这些对象不能被 GC 回收，因此也会导致内存泄露的发生。例如 Hibernate 的 Session（一级缓存）中的对象属于持久态，垃圾回收器是不会回收 这些对象的，然而这些对象中可能存在无用的垃圾对象，如果不及时关闭（close） 或清空（flush）一级缓存就可能导致内存泄露。

在支持垃圾回收的语言中，内存泄露是很隐蔽的， 这种内存泄露其实就是无意识的对象保持。如果一个对象引用被无意识的保留起 来了，那么垃圾回收器不会处理这个对象，也不会处理该对象引用的其他对象， 即使这样的对象只有少数几个，也可能会导致很多的对象被排除在垃圾回收之外， 从而对性能造成重大影响，极端情况下会引发 Disk Paging（物理内存与硬盘的虚 拟内存交换数据），甚至造成 OutOfMemoryError。

这段代码会导致内存泄漏：

import java.util.Arrays;
import java.util.EmptyStackException;

public class MyStack<T> {
	private T[] elements;
	private int size = 0;
	private static final int INIT_CAPACITY = 16;

	public MyStack() {
		elements = (T[]) new Object[INIT_CAPACITY];
	}

	public void push(T elem) {
		ensureCapacity();
		elements[size++] = elem;
	}

	public T pop() {
		if (size == 0)
			throw new EmptyStackException();
		return elements[--size];
	}

	private void ensureCapacity() {
		if (elements.length == size) {
			elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
		}
	}
}

上面的代码实现了一个栈（先进后出（FILO））结构，乍看之下似乎没有什么明 显的问题，它甚至可以通过你编写的各种单元测试。然而其中的 pop 方法却存在 内存泄露的问题，当我们用 pop 方法弹出栈中的对象时，该对象不会被当作垃圾 回收，即使使用栈的程序不再引用这些对象，因为栈内部维护着对这些对象的过 期引用（obsolete reference）。

26、抽象的（abstract）方法是否可同时是静态的（static）, 是否可同时是本地方法（native），是否可同时被 synchronized 修饰？

都不能。抽象方法需要子类重写，而静态的方法是无法被重写的，因此二者是矛 盾的。本地方法是由本地代码（如 C 代码）实现的方法，而抽象方法是没有实现 的，也是矛盾的。synchronized 和方法的实现细节有关，抽象方法不涉及实现细 节，因此也是相互矛盾的。

27、阐述静态变量和实例变量的区别。

静态变量是被 static 修饰符修饰的变量，也称为类变量，它属于类，不属于类的 任何一个对象，一个类不管创建多少个对象，静态变量在内存中有且仅有一个拷 贝；实例变量必须依存于某一实例，需要先创建对象然后通过对象才能访问到它。 静态变量可以实现让多个对象共享内存。 补充：在 Java 开发中，上下文类和工具类中通常会有大量的静态成员。

28、是否可以从一个静态（static）方法内部发出对非静态 （non-static）方法的调用？

不可以，静态方法只能访问静态成员，因为非静态方法的调用要先创建对象，在 调用静态方法时可能对象并没有被初始化。

29、如何实现对象克隆？

有两种方式： 1). 实现 Cloneable 接口并重写 Object 类中的 clone()方法； 2). 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。

30、GC 是什么？为什么要有 GC？

GC 是垃圾收集的意思，内存处理是编程人员容易出现问题的地方，忘记或者错误 的内存回收会导致程序或系统的不稳定甚至崩溃，Java 提供的 GC 功能可以自动 监测对象是否超过作用域从而达到自动回收内存的目的，Java 语言没有提供释放 已分配内存的显示操作方法。Java 程序员不用担心内存管理，因为垃圾收集器会 自动进行管理。要请求垃圾收集，可以调用下面的方法之一：System.gc() 或 Runtime.getRuntime().gc() ，但 JVM 可以屏蔽掉显示的垃圾回收调用。垃圾回收可以有效的防止内存泄露，有效的使用可以使用的内存。垃圾回收器通 常是作为一个单独的低优先级的线程运行，不可预知的情况下对内存堆中已经死 亡的或者长时间没有使用的对象进行清除和回收，程序员不能实时的调用垃圾回 收器对某个对象或所有对象进行垃圾回收。在 Java 诞生初期，垃圾回收是 Java 最大的亮点之一，因为服务器端的编程需要有效的防止内存泄露问题，然而时过 境迁，如今 Java 的垃圾回收机制已经成为被诟病的东西。移动智能终端用户通常 觉得 iOS 的系统比 Android 系统有更好的用户体验，其中一个深层次的原因就在 于 Android 系统中垃圾回收的不可预知性。

补充：垃圾回收机制有很多种，包括：分代复制垃圾回收、标记垃圾回收、增量 垃圾回收等方式。标准的 Java 进程既有栈又有堆。栈保存了原始型局部变量，堆 保存了要创建的对象。Java 平台对堆内存回收和再利用的基本算法被称为标记和 清除，但是 Java 对其进行了改进，采用“分代式垃圾收集”。这种方法会跟 Java 对象的生命周期将堆内存划分为不同的区域，在垃圾收集过程中，可能会将对象 移动到不同区域。