java基础面试题九网络编程与反射机制-优快云博客

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1. TCP协议和UDP协议的区别

TCP 协议和 UDP 协议都是传输层协议，用于在网络中传输数据，但它们在工作机制和应用场景上存在显著差异。

连接性

TCP 协议 是一种 面向连接 的协议，这意味着在数据传输之前，必须先建立连接。建立连接需要经过三次握手，确保双方都准备好进行数据传输。数据传输完成后，还需要进行四次挥手，断开连接。

UDP 协议 是一种 面向无连接 的协议，这意味着数据传输前不需要建立连接。发送方可以直接将数据打包成数据报，然后发送到接收方。接收方只要能够识别数据报的来源和目的地址，就可以接收数据。

可靠性

TCP 协议 是一种可靠的协议，它提供了以下机制来保证数据的可靠传输：

数据校验： TCP 会对每个数据包进行校验，确保数据在传输过程中没有被损坏。
数据排序： TCP 会对接收到的数据包进行排序，确保数据按照正确的顺序到达接收方。
数据重传： 如果数据包丢失，TCP 会重传丢失的数据包，直到接收方确认收到所有数据。

UDP 协议 是一种 不可靠 的协议，它不提供数据校验、排序和重传机制。如果数据包丢失，接收方将无法收到丢失的数据。

效率

TCP 协议 由于需要建立连接、进行数据校验和重传，因此 效率较低，但可以保证数据的可靠传输。

UDP 协议 由于不需要建立连接，也不进行数据校验和重传，因此 效率较高，但不能保证数据的可靠传输。

应用场景

TCP 协议 适用于对数据可靠性要求较高的场景，例如：

网页浏览： 浏览器需要从服务器获取网页内容，要求数据完整且准确。
文件传输： 文件传输需要保证数据的完整性，避免数据丢失或损坏。
数据库管理： 数据库操作需要保证数据的准确性，避免数据丢失或错误。

UDP 协议 适用于对实时性要求较高、对可靠性要求相对较低的场景，例如：

实时视频通话： 视频通话需要实时传输数据，即使偶尔丢失一些数据，也不会影响通话质量。
网络游戏： 网络游戏需要实时传输玩家操作数据，即使偶尔丢失一些数据，也不会影响游戏体验。
DNS 查询： DNS 查询需要快速获取域名解析结果，即使偶尔丢失一些数据，也不会影响查询结果。

2. 简单说说TCP协议的三次握手与四次挥手机制

TCP 协议的三次握手和四次挥手机制是保证 TCP 连接可靠性的重要手段。

三次握手

三次握手用于建立 TCP 连接，确保双方都准备好进行数据传输。

客户端发送 SYN 包（SYN=1，seq=x）： 客户端向服务器发送一个 SYN 包，表示请求建立连接。
服务器发送 SYN-ACK 包（SYN=1，ACK=x+1，seq=y）： 服务器收到 SYN 包后，回复一个 SYN-ACK 包，表示同意建立连接，并确认客户端的序列号。
客户端发送 ACK 包（ACK=y+1，seq=x+1）： 客户端收到 SYN-ACK 包后，回复一个 ACK 包，表示确认服务器的序列号，至此连接建立成功。

四次挥手

四次挥手用于断开 TCP 连接，确保双方都已停止数据传输。

客户端发送 FIN 包（FIN=1，seq=x）： 客户端向服务器发送一个 FIN 包，表示请求断开连接。
服务器发送 ACK 包（ACK=x+1，seq=y）： 服务器收到 FIN 包后，回复一个 ACK 包，表示确认客户端的请求，但此时服务器可能还有数据要发送给客户端。
服务器发送 FIN 包（FIN=1，seq=y）： 当服务器发送完所有数据后，再发送一个 FIN 包，表示服务器也请求断开连接。
客户端发送 ACK 包（ACK=y+1，seq=x+1）： 客户端收到 FIN 包后，回复一个 ACK 包，表示确认服务器的请求，至此连接断开。

3. 对反射了解吗？反射有什么好处？为什么需要反射？

反射的好处：

动态加载类： 反射机制允许在运行时动态地加载类，而无需在编译时指定类名。这使得程序更加灵活，可以根据需要加载不同的类。
获取类信息： 反射机制可以获取类的所有信息，包括类的属性、方法、构造函数、接口、父类等。这使得程序可以对类进行深入的分析和操作。
动态调用方法： 反射机制可以动态地调用类的任意方法，即使该方法是在运行时才被定义的。这使得程序更加灵活，可以根据需要调用不同的方法。
动态创建对象： 反射机制可以动态地创建类的对象，即使该类是在运行时才被加载的。这使得程序更加灵活，可以根据需要创建不同的对象。

为什么需要反射？

框架开发： 反射机制是许多框架的基础，例如 Spring 框架、Hibernate 框架等。这些框架使用反射机制来动态地加载、配置和管理对象。
插件开发： 反射机制允许程序在运行时加载插件，而无需修改程序本身。这使得程序更加灵活，可以根据需要添加不同的功能。
测试工具： 反射机制可以用于编写测试工具，例如 Mockito，它使用反射机制来模拟对象的行为。
动态代理： 反射机制可以用于实现动态代理，动态代理可以拦截方法调用并执行自定义的逻辑。

4. 反射的使用场合和作用、及其优缺点

反射的使用场合

反射机制常用于以下场景：

框架开发： Spring、Hibernate 等框架广泛应用反射机制来动态加载、配置和管理对象。
插件开发： 反射机制允许程序在运行时加载插件，无需修改程序本身，扩展程序功能。
测试工具： Mockito 等测试工具利用反射机制模拟对象行为，进行单元测试。
动态代理： 反射机制可以实现动态代理，拦截方法调用并执行自定义逻辑。
通用工具库： 反射机制可以用于开发通用工具库，例如数据库操作工具、数据类型转换工具等。
代码生成工具： 反射机制可以用于开发代码生成工具，根据类信息自动生成代码。

反射的作用

反射机制在这些场景中发挥着重要作用，主要体现在以下方面：

动态加载类： 在运行时根据需要加载不同的类，实现灵活的程序设计。
获取类信息： 获取类的属性、方法、构造函数、接口、父类等信息，方便进行分析和操作。
动态调用方法： 在运行时动态调用类的任意方法，提高程序的灵活性和可扩展性。
动态创建对象： 在运行时动态创建类的对象，实现更灵活的实例化过程。

反射的优缺点

反射机制虽然强大，但也存在一些缺点：

优点：

灵活性： 反射机制提供了极高的灵活性，允许在运行时动态地操作类和对象。
可扩展性： 反射机制可以方便地扩展程序的功能，无需修改源代码。
通用性： 反射机制可以用于开发通用的框架和工具。

缺点：

性能损耗： 反射机制会带来一定的性能损耗，因为它需要在运行时进行动态解析和操作。
安全性： 不当使用反射机制可能会导致安全问题，例如恶意代码利用反射机制绕过安全机制。
代码复杂性： 使用反射机制可能会使代码变得更加复杂，难以理解和维护。

5. 实现Java反射的类有什么？

Java 反射机制主要由以下几个核心类实现，它们都位于 java.lang.reflect 包中：

Class 类： 代表一个类，是反射机制的核心。通过 Class 类，我们可以获取类的所有信息，包括属性、方法、构造函数、接口、父类等。
Field 类： 代表类的成员变量（属性）。通过 Field 类，我们可以获取和修改类的属性值。
Method 类： 代表类的成员方法。通过 Method 类，我们可以获取和调用类的成员方法。
Constructor 类： 代表类的构造函数。通过 Constructor 类，我们可以创建类的对象。

6. 反射是怎么实现的？

反射机制的实现主要依赖于 Java 虚拟机 (JVM) 的支持，而 Class 类是整个反射机制的起点。

1. Class 类

Class 类是 Java 中所有类的元数据描述，它保存了类的所有信息，包括属性、方法、构造函数、接口、父类等。
每个类在加载时，JVM 都会为其创建一个 Class 对象，并将其保存在内存中。
通过 Class 对象，我们可以获取类的所有信息，并进行动态操作。

2. 获取 Class 对象

使用 Class.forName() 方法：通过类名获取 Class 对象，例如：Class clazz = Class.forName("com.example.MyClass");
使用 类名.class 语法：直接获取类的 Class 对象，例如：Class clazz = MyClass.class;
使用 对象.getClass() 方法：获取对象的 Class 对象，例如：MyClass obj = new MyClass(); Class clazz = obj.getClass();

3. 利用 Class 对象实现反射

获取类的属性：Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
获取类的方法：Method[] methods = clazz.getDeclaredMethods();
获取类的构造函数：Constructor[] constructors = clazz.getDeclaredConstructors();
创建类的对象：Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(); Object obj = constructor.newInstance();
调用类的方法：Method method = clazz.getDeclaredMethod("methodName", parameterTypes); method.invoke(obj, args);
设置类的属性值：Field field = clazz.getDeclaredField("fieldName"); field.setAccessible(true); field.set(obj, value);

4. JVM 的支持

JVM 在加载类时，会将类的字节码文件解析成元数据，并存储在内存中。
Class 类就是对这些元数据的封装，它提供了访问这些元数据的接口。
当我们使用反射机制时，JVM 会根据 Class 对象中的元数据信息，动态地加载、解析和执行相应的代码。

7. Class类的作用？生成Class对象的方法有哪些？

Class 类的作用

获取类信息： Class 类提供了获取类信息的方法，例如获取类的名称、属性、方法、构造函数、接口、父类等。
动态加载类： Class 类可以用于动态加载类，例如在运行时根据需要加载不同的类。
动态创建对象： Class 类可以用于动态创建类的对象，例如在运行时创建类的实例。
动态调用方法： Class 类可以用于动态调用类的成员方法，例如在运行时调用类的任意方法。

生成 Class 对象的方法

有三种方法可以生成 Class 对象：

使用 Class.forName() 方法： 通过类名获取 Class 对象。

Class clazz = Class.forName("com.example.MyClass");

该方法需要传入类的全限定名，并使用 Class.forName() 方法进行加载。

使用 类名.class 语法： 直接获取类的 Class 对象。

Class clazz = MyClass.class;

该方法适用于已经知道类的具体类型的情况。

使用 对象.getClass() 方法： 获取对象的 Class 对象。

MyClass obj = new MyClass();
Class clazz = obj.getClass();

8. Class.forName("全路径") 会调用哪些方法？会调用构造方法吗？加载的类会放在哪？

Class.forName("全路径") 方法会调用一系列方法来完成类的加载和初始化，但不一定会调用构造方法。

1. 类加载过程

Class.forName("全路径") 方法会触发 Java 虚拟机 (JVM) 的类加载机制，这个过程包含以下步骤：

加载： JVM 会根据类名找到对应的字节码文件并将其加载到内存中。
连接： JVM 会进行验证、准备和解析，确保类符合规范并准备好运行。
初始化： JVM 会执行类的静态初始化块和静态变量的赋值。

2. 具体方法调用

Class.forName("全路径") 方法会调用以下方法：

ClassLoader.loadClass()： 负责加载类文件。
Class.forName0()： 负责解析类名并找到对应的类文件。
Class.initializeClass()： 负责初始化类，包括执行静态初始化块和静态变量的赋值。

3. 构造方法调用

Class.forName("全路径") 方法本身并不会调用类的构造方法，它只负责加载和初始化类。如果需要创建类的实例，需要使用 Class.newInstance() 方法，该方法会调用类的默认构造方法。

4. 类加载位置

加载的类会被放在 JVM 的方法区中，方法区是一个所有线程共享的区域，用于存储类的元数据信息，包括类名称、属性、方法、常量池等。

9. 类加载流程

类加载流程

Java 类的加载过程主要分为七个阶段：

加载 (Loading)
- 查找并获取类的二进制字节流。
- 将字节流所代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构。
- 在内存中创建代表这个类的 java.lang.Class 对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口。[1][2][5]
验证 (Verification)
- 确保加载的类符合 JVM 规范，例如检查字节码的格式、数据类型、访问权限等。
- 这一阶段主要保证加载的类不会危害 JVM 的安全。
准备 (Preparation)
- 为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。
- 例如，如果一个类的静态变量是 int 类型，则其默认值为 0。
解析 (Resolution)
- 将类的符号引用替换为直接引用。
- 符号引用是指用符号来描述目标，例如类名、方法名、字段名等。
- 直接引用是指直接指向目标的指针或偏移量。
初始化 (Initialization)
- 执行类的静态初始化块和静态变量的赋值。
- 静态初始化块是在类加载过程中执行的代码块，用于初始化类。
使用 (Using)
- 使用已加载的类，包括创建类的实例、调用类的方法等。
卸载 (Unloading)
- 当类不再被使用时，JVM 会将其从内存中卸载。

10. 说一下创建对象的几种方法？

11. 如何找到对象实际类的？

对象.getClass();

Object obj = new Date();

obj.getClass();// 获取到的是Date。

12. Java反射创建对象效率高还是通过new创建对象的效率高？

通过 new 创建对象的效率远高于使用 Java 反射创建对象。

原因：

反射需要额外的步骤： 反射机制需要在运行时动态地解析类信息，包括加载类、查找方法、创建对象等，这些步骤都需要额外的开销，导致效率降低。
编译器优化： 编译器可以对 new 操作进行优化，例如将对象创建代码直接嵌入到字节码中，而反射机制则无法进行这种优化。
缓存机制： new 操作会将创建的对象缓存在内存中，下次使用时可以直接从缓存中获取，而反射机制则需要每次都重新解析类信息。

13. 如何利用反射机制来访问一个类的方法？

调用指定的方法（步骤）
步骤1.通过Class的实例调用getDeclaredMethod(String methodName,Class ... args),获取指定的方法
步骤2. setAccessible(true)：确保此方法是可访问的
步骤3.通过Method实例调用invoke(Object obj,Object ... objs),即为对Method对应的方法的调用。
     invoke()的返回值即为Method对应的方法的返回值
     特别的：如果Method对应的方法的返回值类型为void，则invoke()返回值为null

14. 说一下Java反射获取私有属性，如何改变值？

调用指定的属性（步骤）
步骤1.通过Class实例调用getDeclaredField(String fieldName)，获取运行时类指定名的属性
步骤2. setAccessible(true)：确保此属性是可以访问的
步骤3. 通过Filed类的实例调用get(Object obj) （获取的操作）
                       或 set(Object obj,Object value) （设置的操作）进行操作。