【Java核心技术/基础】25道Java基础面试题及答案

以下是从基础层面出发整理的25道Java核心技术面试题及答案。这些问题覆盖了Java的核心概念，包括基本语法、面向对象、集合框架、多线程、JVM基础等，旨在帮助您系统复习面试核心知识点。答案基于Java标准规范和实践经验整理，确保真实可靠。每个问题下方提供简明答案，并自然地引用相关知识点（如JVM内存模型、类加载过程等）。

25道Java核心技术基础面试题及答案

1. Java的基本数据类型有哪些？
   答：Java有8种基本数据类型：byte（8位）、short（16位）、int（32位）、long（64位）、float（32位）、double（64位）、char（16位 Unicode）、boolean（true/false）。这些类型直接存储在栈内存中，效率高。

2. 区分JDK、JRE和JVM的作用？
   答：JDK（Java Development Kit）是开发工具包，包含编译器（javac）和调试工具；JRE（Java Runtime Environment）是运行环境，包含JVM和核心类库；JVM（Java Virtual Machine）是虚拟机，执行字节码。开发需JDK，运行需JRE。

3. 解释面向对象编程（OOP）的四大特性？
   答：封装（隐藏对象细节，通过访问修饰符控制）、继承（子类复用父类属性和方法）、多态（同一接口不同实现，通过重写或重载）、抽象（定义共性，如抽象类和接口）。例如，Animal抽象类可被Dog子类继承。

4. final关键字的作用？
   答：修饰类时表示不可继承（如String）；修饰方法时不可重写；修饰变量时为常量，值不可变（基本类型）或引用不可变（对象类型）。

5. static关键字的作用？
   答：修饰变量时为类变量，所有实例共享；修饰方法时为类方法，可通过类名直接调用；修饰代码块在类加载时执行；修饰内部类时可直接实例化。

6. 抽象类和接口的区别？
   答：抽象类可包含实现方法（非抽象方法）和字段，单继承；接口只定义抽象方法（Java 8后支持默认方法），多实现。接口强调行为契约，抽象类侧重代码复用。

7. Java异常处理机制中，try-catch-finally的执行顺序？
   答：先执行try块，若异常跳转catch块处理，最后执行finally块（无论是否异常）。例如，文件操作中finally常用于关闭资源。

8. checked异常和unchecked异常的区别？
   答：checked异常（如IOException）需在编译时处理（捕获或声明抛出）；unchecked异常（如NullPointerException）是运行时异常，可不处理。

9. 解释Java集合框架的主要接口？
   答：核心接口包括：Collection（根接口）、List（有序可重复，如ArrayList）、Set（无序唯一，如HashSet）、Map（键值对，如HashMap）、Queue（队列）。

10. ArrayList和LinkedList的区别？
    答：ArrayList基于动态数组，随机访问快（$O(1)$），但插入删除慢（$O(n)$）；LinkedList基于双向链表，插入删除快（$O(1)$），但随机访问慢（$O(n)$）。

11. HashMap的工作原理？
    答：基于哈希表，通过hashCode()计算桶位置；冲突时使用链表或红黑树（Java 8优化）。负载因子（默认0.75）触发扩容，性能接近$O(1)$。

12. 如何创建线程？推荐哪种方式？
    答：方式一：继承Thread类并重写run()；方式二：实现Runnable接口；推荐Runnable，避免单继承限制，且支持线程池复用资源。

13. synchronized关键字的作用？
    答：修饰方法或代码块，实现线程同步，确保同一时间只有一个线程访问临界资源。基于监视器锁（monitor），解决竞态条件。

14. volatile关键字的作用？
    答：保证变量可见性（线程直接读写主内存）和禁止指令重排序，但不保证原子性。适用于状态标志变量，如volatile boolean flag。

15. 简述JVM内存结构？
    答：包括线程私有的程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈；线程共享的堆（对象实例）、方法区（存储类信息、常量、静态变量等）。Java 8后方法区改为元空间，使用本地内存。

16. 垃圾回收（GC）机制的基本原理？
    答：GC自动回收堆中不再引用的对象。算法包括标记-清除、复制、标记-整理。分代收集策略：新生代（Minor GC）、老年代（Major GC）。

17. String, StringBuilder, StringBuffer的区别？
    答：String不可变，线程安全但拼接效率低；StringBuilder可变，非线程安全，效率高；StringBuffer可变，线程安全（synchronized修饰），效率较低。

18. 反射是什么？应用场景？
    答：反射允许运行时获取类信息并操作对象（如Class.forName()）。用于框架开发（如Spring依赖注入）、动态代理。但降低性能，需谨慎使用。

19. 泛型的作用和类型擦除机制？
    答：泛型提供编译时类型安全，防止ClassCastException。Java通过类型擦除实现，运行时泛型信息被擦除（如List<String>变为List），兼容旧代码。

20. 注解（Annotation）的作用？
    答：为代码添加元数据，用于编译检查（如@Override）、运行时处理（如Spring的@Autowired）。自定义注解需通过@interface定义。

21. 内部类的类型及优缺点？
    答：包括成员内部类、静态嵌套类、局部内部类、匿名内部类。优点：封装相关逻辑，访问外部类私有成员。缺点：增加复杂性。匿名内部类无名字，必须实现接口或继承抽象类，不能定义静态成员。

22. 类加载过程简述？
    答：加载（Loading）：读取字节码生成Class对象；验证（Verification）：检查格式；准备（Preparation）：分配内存；解析（Resolution）：符号引用转直接引用；初始化（Initialization）：执行静态代码块。加载可从文件、动态代理等多源获取。

23. 方法区存储的内容？
    答：存储已被加载的类信息、常量（如字符串常量池）、静态变量、即时编译器编译后的代码。Java 8后由永久代改为元空间，避免内存溢出。

24. 什么是函数式接口？举例说明。
    答：只含一个抽象方法的接口（如Runnable）。Java 8支持Lambda表达式简化实现，例如() -> System.out.println("Hello")。

25. Java中的序列化与反序列化？
    答：序列化将对象转为字节流（实现Serializable接口），用于网络传输或存储；反序列化重建对象。需注意serialVersionUID保证兼容性。