Java面试必备：基础知识点与常见问题解答

引言

在Java开发的面试中，基础知识的掌握程度往往是面试官考察的重点之一。本文整理了Java开发中常见的基础知识点和面试问题，包括基本数据类型、字符串、反射、注解、泛型、内部类以及I/O模型等。通过复习这些内容，可以帮助你更好地准备面试，同时巩固Java基础知识。

Java 基础知识

1. Java中的几种基本数据类型是什么？对应的包装类型是什么？各自占用多少字节呢？

基本数据类型	包装类型	占用字节数
byte	Byte	1字节
short	Short	2字节
int	Integer	4字节
long	Long	8字节
float	Float	4字节
double	Double	8字节
char	Character	2字节
boolean	Boolean	无固定大小

说明：

• 基本数据类型直接存储在栈内存中，性能高，但不能作为对象使用。

• 包装类型是Java为基本数据类型提供的类，位于java.lang包中，支持方法调用和空值（null）。

• boolean类型在JVM中通常占用1字节，但具体取决于JVM实现。

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2. String、StringBuffer和StringBuilder的区别是什么？String为什么是不可变的？

String：

• 不可变性：String对象一旦创建，其内容不可修改。每次对String的操作都会生成一个新的String对象。

• 线程安全：由于不可变性，String是线程安全的。

• 性能问题：频繁修改字符串会导致大量临时对象的创建，性能较差。

StringBuffer：

• 可变性：StringBuffer对象的内容可以修改。

• 线程安全：StringBuffer的方法是同步的，线程安全。

• 性能问题：由于同步机制，性能较差。

StringBuilder：

• 可变性：StringBuilder对象的内容可以修改。

• 线程不安全：StringBuilder的方法是非同步的，线程不安全。

• 性能优势：在单线程环境下，性能优于StringBuffer。

总结：

• 如果需要频繁修改字符串且线程安全，使用StringBuffer。

• 如果需要频繁修改字符串且线程不安全，使用StringBuilder。

• 如果字符串内容不需要修改，使用String。

String为什么是不可变的？

• 线程安全：不可变性使得String对象在多线程环境下不会被修改，天然线程安全。

• 缓存优化：JVM可以缓存常用的String对象，提高性能。

• 安全性：不可变性使得String对象可以用作类加载器、数据库用户名/密码等敏感信息的存储。

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3. ==与equals？hashCode与equals？

==与equals：

• ==：

  • 对于基本数据类型，比较的是值。

  • 对于引用数据类型，比较的是内存地址。

• equals：

  • 是Object类的方法，用于比较两个对象的内容是否相等。

  • 默认情况下比较内存地址，但可以被重写。例如，String类重写了equals方法，用于比较字符串的内容。

hashCode与equals：

• hashCode：

  • 是Object类的方法，返回对象的哈希码值。

  • 用于哈希表等数据结构中快速定位对象。

• equals与hashCode的关系：

  • 如果两个对象通过equals方法相等，那么它们的hashCode值必须相同。

  • 如果两个对象的hashCode值相同，它们不一定通过equals方法相等。

  • 重写equals方法时，通常需要重写hashCode方法，以保证哈希表等数据结构的正确性。

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4. Java反射？反射有什么缺点？你是怎么理解反射的（为什么框架需要反射）？

Java反射：

• 定义：Java反射机制允许程序在运行时查询类、接口、字段和方法的信息，并且可以调用对象的方法和修改对象的属性。

• 用途：

  • 动态加载类、创建对象、调用方法。

  • 实现框架和库中的通用功能，如Spring、Hibernate等。

  • 实现注解处理器。

反射的缺点：

• 性能问题：反射操作比直接调用慢，因为需要在运行时动态解析。

• 破坏封装性：反射可以访问私有成员，破坏了类的封装性。

• 安全性问题：反射可以绕过访问控制，可能导致安全问题。

为什么框架需要反射：

• 灵活性：框架可以动态加载和管理类，无需在编译时确定类的具体实现。

• 通用性：框架可以通过反射操作任意对象，实现通用的功能，如依赖注入、事务管理等。

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5. 谈谈对Java注解的理解，解决了什么问题？

Java注解：

• 定义：注解是Java 5引入的一种元数据形式，用于为代码提供额外的信息。

• 用途：

  • 编译时检查：如@Override、@Deprecated等。

  • 运行时处理：如Spring的@Component、@Service等注解，用于标记类的用途。

  • 代码生成：如Lombok的@Getter、@Setter等注解，用于生成getter和setter方法。

解决的问题：

• 减少样板代码：通过注解减少重复代码，提高开发效率。

• 增强代码可读性：注解可以清晰地表达代码的意图。

• 动态处理：框架可以通过注解动态处理代码，实现依赖注入、事务管理等功能。

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6. Java泛型了解么？什么是类型擦除？介绍一下常用的通配符？

Java泛型：

• 定义：泛型允许在定义类、接口和方法时使用类型参数，使得代码更加通用和类型安全。

• 类型擦除：

  • 定义：Java泛型在运行时会被擦除，即运行时无法获取泛型的具体类型信息。

  • 原因：为了兼容Java 5之前的代码。

  • 影响：运行时无法直接获取泛型类型，需要通过其他方式（如反射）获取。

常用的通配符：

• ?：表示任意类型。

  • List<?>：表示一个未知类型的List。

• ? extends T：表示类型为T或T的子类。

  • List<? extends Number>：表示一个List，其元素类型为Number或Number的子类。

• ? super T：表示类型为T或T的父类。

  • List<? super Integer>：表示一个List，其元素类型为Integer或Integer的父类。

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7. 内部类了解吗？匿名内部类了解吗？

内部类：

• 定义：定义在另一个类内部的类。

• 种类：

  • 成员内部类：定义在类的成员位置。

  • 静态内部类：定义在类的静态成员位置。

  • 局部内部类：定义在方法内部。

  • 匿名内部类：没有类名的内部类，通常用于实现接口或继承类。

匿名内部类：

• 定义：没有类名的内部类，通常用于实现接口或继承类。

• 用途：

  • 简化代码：用于实现单个接口或继承单个类时，可以减少代码量。

  • 临时对象：用于创建临时对象，不需要单独定义类。

示例：

Runnable r = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello from anonymous inner class!");
    }
};

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8. BIO、NIO、AIO有什么区别？

BIO（Blocking I/O）：

• 定义：阻塞式I/O，基于流的I/O操作。

• 特点：

  • 每个连接都需要一个线程来处理。

  • 线程资源有限，不适合高并发场景。

NIO（Non-blocking I/O）：

• 定义：非阻塞式I/O，基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）的I/O操作。

• 特点：

  • 支持非阻塞模式，一个线程可以管理多个连接。

  • 使用选择器（Selector）来管理多个通道，适合高并发场景。

AIO（Asynchronous I/O）：

• 定义：异步I/O，基于事件和回调的I/O操作。

• 特点：

  • 真正的异步操作，I/O操作完全由操作系统完成，无需线程阻塞等待。

  • 适合高并发场景，但Java的AIO支持（java.nio.channels.AsynchronousChannel）相对较晚且使用复杂。

  • 在Java中，AIO的实现依赖于操作系统底层的异步I/O支持（如Linux的epoll、Windows的IOCP）。

• BIO：

  • 优点：简单易用，适合低并发场景。

  • 缺点：每个连接都需要一个线程，线程资源有限，不适合高并发场景。

• NIO：

  • 优点：支持非阻塞模式，一个线程可以管理多个连接，适合高并发场景。

  • 缺点：使用复杂，需要管理通道和缓冲区，代码复杂度较高。

• AIO：

  • 优点：真正的异步操作，性能最高，适合高并发场景。

  • 缺点：实现复杂，依赖操作系统底层支持，Java的AIO支持相对较晚且不够完善。