JavaGuide阅读笔记之二（Java基础）

面向过程：面向过程性能比面向对象高。因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较耗费资源，所以当性能是最重要考量因素的时候，比如单片机、嵌入式开发、Linux/Unix等一般采用面向过程开发。但是，面向过程没有面向对象易维护、易复用、易扩展。
面向对象：面向对象易维护、易复用、易扩展。因为面向对象有封装、继承、多态的特性，所以可以设计出低耦合的系统，使得系统更加灵活，更加易于维护。但是，面向对象性能比面向过程低。
c和c++就是很好的例子，两种语言执行效率差距其实并不大，但是两种语言的设计思想就不同。
面向过程也需要分配内存，计算内存偏移量，Java性能差的主要原因并不是因为它是面向对象语言，而是Java是半编译语言，最终执行代码并不是直接被CPU执行的二进制机械码。而面向过程语言大多都是直接编译成机械码在电脑上执行，并且其他一些面向过程的脚本语言性能也并不一定比Java好。

二、Java语言有哪些特点？

1、面向对象（封装、继承、多态）；

2、平台无关性，一次编译、多处运行（Java虚拟机实现平台无关性）；

3、可靠性、安全性；

4、支持多线程；

5、支持网络编程；

6、编译与解释并存。

三、关于JVM、JDK、JRE详细通俗的解答

1、JVM

Java虚拟机（JVM）是运行Java字节码的虚拟机。JVM有针对不同系统的特定实现，目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。

（1）什么是字节码？采用字节码的好处是什么？

在Java中，JVM可以理解的代码叫做字节码（即扩展名为.class的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。Java语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可以指的特性。所以Java程序运行时比较高效，而且，由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java程序无需重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

（2）Java程序从源代码到运行一般有下面三步：

（3）总结

Java虚拟机是运行Java字节码的虚拟机。JVM有针对不同系统的特定实现，目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。字节码和不同系统的JVM实现是Java语言“一次编译，多次运行”的关键所在。

2、JDK、JRE

JDK（Java Development Kit），是功能齐全的Java SDK。它拥有JRE所拥有的一切，还有编译器（javac）和工具（如javadoc和jdb）。它能够创建和编译程序。

JRE 是Java运行时环境，它时运行已编译Java程序所需的所有内容的集合，包括Java虚拟机、Java类库、Java命令和其他的一些基础构件。但是，它不能用于创建新程序，只能运行。

如果你只是为了运行一下Java程序的话，那么你只需要安装JRE就可以了。如果你需要进行一些Java编程方面的工作，那么你就需要安装JDK了。但是这不是绝对的，有时，即使不打算再计算机上进行开发Java，仍然需要安装JDK；例如，你要使用JSP部署Web应用程序，那么从技术上讲，你只是在应用程序服务器中运行Java程序，那么为什么还需要JDK呢，因为应用程序服务器会将JSP转换为JavaServlet，并且需要使用JDK来编译servlet。

四、Java 和 C++ 的区别

1、都是面向对象的语言，都支持封装、继承、多态；

2、Java不提供指针来直接访问内存，程序内存更加安全；

3、Java的类是单继承的，C++支持多重继承；虽然Java的类不可以多继承，但是接口可以多继承。

4、Java有自动内存管理机制，不需要程序员手动释放内存；

5、在C语言中，字符串或字符数组最后都会有一个额外的字符“\o”来表示结束。但是Java语言中没有结束这个概念。

五、什么是Java程序的主类？应用程序和小程序的主类有何不同？

一个程序中可以有多个类，但是只能有一个主类。在Java应用程序中，这个主类是指包含main()方法的类。而在Java小程序中，这个主类是一个继承自系统类JApplet或者Applet的子类。应用程序的主类不一定要求是public类，但小程序的主类要求必须是public类。主类是Java程序执行的入口点。

六、Java应用程序与小程序之间有哪些差别？

简单说，应用程序是从主线程启动（也就是main()方法）。applet小程序没有main()方法，主要是嵌在浏览器页面上运行（调用init()或者run()来启动），嵌入浏览器这点跟flash的小游戏类似。

七、字符型常量和字符串常量的区别？

1、形式上：字符常量是单引号引起的一个字符；字符串常量是双引号引起的若干字符；

2、含义上：字符常量相当于一个整型值（ASCII值），可以参加表达式运算；字符串常量代表一个地址值；

3、占内存大小：字符常量只占2个字节；字符串常量占若干字节（char在Java中占两个字节）。

八、构造器Constructor是否可被override?

Constructor不可被override（重写），但是可以overload（重载）,所以你可以看到一个类中有多个构造函数的情况。

九、重载和重写的取别？

1、重载

发生在同一个类中，方法名必须相同，参数类型不同、个数不同、顺序不同、方法返回值和访问修饰符可以不同。

2、重写

重写是子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写，发生在子类中，方法名、参数列表必须相同返回值范围小于等于父类，抛出的异常小于等于父类，访问修饰符范围大于等于父类。另外，如果父类方法访问修饰符为private，则子类就不能重写该方法。也就是说，方法提供的行为改变，而方法的外貌并没有改变。

十、Java面向对象编程三大特性：封装、继承、多态

1 封装

封装把一个对象的属性私有化，同时提供一些可以被外界访问的属性的方法；如果一个类中没有提供给外界访问的方法，那么这个类也没有什么意义了。

2 继承

继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以用父类的功能，但是不能选择性的继承父类。通过使用继承我们能够非常方便地复用以前地代码。

继承关键点：

1、子类拥有父类对象所有地属性和方法（包括私有属性和私有方法），但是父类中地私有属性和方法子类是无法访问的，只是拥有。

2、子类可以拥有自己的属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。

3、子类可以用自己的方式实现父类的方法。

3 多态

所谓多态就是指程序中定义的引用变量所指向的具体类型和通过该引用变量发出的方法调用在编程时并不确定，而是在程序运行期间才确定，即一个引用变量到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那个类中实现的方法，必须在由程序运行期间才能决定。

在Java中有两种方式可以实现多态：继承（多个子类对同一个方法的重写）和接口（实现接口并覆盖接口中同一方法）。

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

1、可变性

简单来说，String类中使用final关键字修饰字符数组来保存字符串，即private final char value[],所以String对象是不可变的；（Java 9 之后，String类的实现改用byte数组来存储字符串，即private final byte[] value）。

而StringBuffer与StringBuilder都是继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组来保存字符串char[] value，但是并没有用final关键字修饰，所以这两种对象都是可变的；StringBuffer与StringBuilder的构造方法都是调用AbstractStringBuilder父类的构造方法实现的。

2、线程安全性

String中的对象是不可变的，也就是可以理解为常量，线程安全；

AbstractStringBuilder是StringBuffer与StringBuilder的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity、append、insert、indexOf等公共方法，

StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的；

StringBuilder并没有对方法加同步锁，所以是非线程安全的。

3、性能

每次对String类型进行改变的时候，都会生成一个新的String对象，然后讲指针指向新的String对象；

StringBuffer每次都会对StringBuffer对象本身操作，而不是生成新的对象并改变引用；

相同情况下，使用StringBuilder相比使用StringBufferr仅能获得10%-15%的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

4、对于三者使用的总结

（1）操作少量的数据，适用String；

（2）单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据，适用StringBuilder；

（3）多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据，适用StringBuffer。

十二、自动装箱与拆箱

1、装箱

将基本类型用他们对应的引用类型包装起来。

2、拆箱

将包装类型转换为基本数据类型。

深入剖析Java中的装箱和拆箱 - Matrix海子 - 博客园 (cnblogs.com)

十三、在一个静态方法中调用一个非静态成员为什么是非法的？

由于静态方法可以不通过对象进行调用，因此在静态方法中不能调用其他非静态变量，也不可以访问非静态变量成员。

十四、Java中定义一个不做事且没有参数的构造方法的作用？

Java程序在执行子类的构造方法之前，如果没有用super()来调用父类特定的构造方法，则会调用父类的“无参构造方法”。因此如果父类中之定义了有参构造方法，而在子类的构造方法中又没有用super()来调用父类中特定的构造方法，则编译时将发生错误，因为Java程序在父类中找不到无参构造方法可供执行。

十五、import java 和 javax 有什么区别？

没有什么区别，只是一个名字。

十六、接口和抽象类有什么区别？

1、接口的方法默认是public，所有方法在接口中不能有实现（Java8 开始接口方法可以有默认实现），而抽象类可以有非抽象的方法。

2、接口中除了static、final变量，不能有其他变量，而抽象类中则不一定。

3、一个类中可以实现多个接口，但是只能实现一个抽象类。接口自己本身可以通过extends关键字扩展多个接口。

4、接口方法默认修饰符是public，抽象方法可以有public、protected和default这些修饰符（抽象方法就是为了被重写所有不能使用private关键字修饰！）。

5、从设计层面来说，抽象是对类的抽象，是一种模板设计，而接口是对行为的抽象，是一种行为的规范。

十七、成员变量与局部变量的区别有哪些？

1、从语法形式上看，成员变量是属于类的，而局部变量是在方法中定义的变量或是方法的参数；成员变量可以被public，private，static等修饰符修饰，而局部变量不能被访问修饰符修饰以及static修饰；但是，成员变量和局部变量都可以被final所修饰。

2、从变量在内存中的存储方式来看，如果成员变量使用static修饰，那么这个成员变量是属于类的，如果没有使用static修饰，那么这个成员变量是属于实例的。而对象存在于堆内存，局部变量存在于栈内存。

3、从变量在内存中的生存时间来看，成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在，而局部变量，随着方法的调用而自动消失。

4、成员变量如果没有被赋值，则会自动以类型的默认值而赋值（一种情况例外：被final修饰的成员变量也必须显示的赋值），而局部变量则不会自动赋值。

十八、创建一个对象用什么运算符？对象实体与对象引用有什么不同？

new运算符。new创建对象实例（对象实例在堆内存中），对象引用指向对象实例（对象引用存在栈内存中）。一个对象引用可以指向0或1个对象；一个对象可以有n个引用指向它。

十九、一个类的构造方法的作用是什么？若一个类没有声明构造方法，该程序能正确执行吗？为什么？

主要作用是完成对类对象的初始化工作。

可以执行，因为一个类即使没有声明构造方法，也会有默认的不带参数的构造方法。

二十、构造方法有那些特性？

1、名字与类名相同；

2、没有返回值，但不能用void 声明构造函数；

3、生成类的对象时自动执行，无需调用。

二十一、静态方法和实例方法有何不同？

1、在外部调用静态方法时，可以使用”类名.方法名“的方式，也可以使用”对象名.方法名“的方式。而实例方法只能使用后面这种方式。也就是说，调用静态方法可以无需创建对象。

2、静态方法在访问本类的成员时，只允许访问静态成员（即静态成员变量和静态方法），而不允许访问实例成员变量和实例方法；实力方法则无此限制。

二十二、对象的相等与指向他们的引用相等，两者有什么不同？

对象的相等，比的是内存中存放的内容是否相等；

引用的相等，比较的是指向的内存地址是否相等；

二十三、在调用子类构造方法之前会先调用父类没有参数的构造方法，其目的是？

帮助子类做初始化工作。

二十四、== 与 equals() 的区别？

1、”==“：它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即判断两个对象是不是同一个对象（基本数据类型==比较的是指，引用数据类型==比较的是内存地址）。

2、equals()：它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况：

（1）类没有覆盖equals()方法。则通过equals()比较该类的两个对象，等价于通过”==“比较两个对象。

（2）类覆盖了equals()方法。一般，我们覆盖equals()方法来比较两个对象的内容是否相等；若他们的内容相等，则返回true（即认为这两个对象相等）。

二十五、hashCode与equals()

1、hashCode()介绍

hashCode() 的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个int整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode() 定义在JDK的Obiect.java中，这就意味着Java中任何类都包含hashCode()函数。

2、为什么要有hashCode

hashCode()在散列表中才有用，在其他情况下没用。在散列表中hashCode() 的作用是获取对象的散列码，进而确定该对象在散列表中的位置。

3、hashCode() 与equals() 的相关规定

（1）如果两个对象相等，则hashCode一定也是相同的；

（2）两个对象相等，对两个对象分别调用equals方法都返回true；

（3）两个对象都有相同的hashCode值，他们也不一定是相等的；

（4）因此，equals 方法被覆盖过，则hashCode方法也必须被覆盖；

（5）hashCode() 的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode()，则该class的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）。

Java hashCode() 和 equals()的若干问题解答 - 如果天空不死 - 博客园 (cnblogs.com)

二十六、简述线程、程序、进程的基本概念，以及它们之间的关系是什么？

1、线程

线程与进程相似，但线程是一个比进程更小的执行单位。一个进程在其执行的过程中可以产生多个线程。与进程不同的是同类的多个线程共享同一块内存空间和一组系统资源，所以系统在产生一个线程，或是在各个线程之间做切换工作时，负担要比进程小得多，也正因为如此，线程也被称为轻量级进程。

2、程序

程序是含有指令和数据的文件，被存储在磁盘或其他的数据存储设备中，也就是说程序是静态的代码。

3、进程

进程是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位，因此进程是动态的。系统运行一个程序既是一个进程从创建，运行到消亡的过程。简单来说，一个进程就是一个执行中的程序，它在计算机中一个指令接着一个指令的执行着，同时，每个进程还占有某些系统资源，如CPU时间，内存空间，文件，输入输出设备的使用权等等。

4、他们之间的关系

当程序在执行时，将会被操作系统载入内存中，线程是进程划分成的更小的运行单位。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的，而线程则不一定，因为同一进程中的线程极有可能会相互影响。另一角度来说，进程属于操作系统的范畴，主要是同一时间段内可以同时执行一个以上的程序，而线程则是在同一程序内几乎同时执行一个以上的程序段。

二十七、线程有哪些基本状态？

状态名称	说明
New	初始状态，线程被构建，但是还没调用start()方法
Runnable	运行状态，Java线程将操作系统中的就绪和运行两种状态笼统的称作”运行中“
Blocked	阻塞状态，表示线程阻塞于锁
Waiting	等待状态，表示线程进入等待状态，进入该状态表示当前线程需要等待其他线程进行一些特定动作（通知或中断）
Time_Waiting	超市等待状态，该状态不同意Waiting，它是在指定的时间自行返回的
Terminated	终止状态，表示当前线程以及执行完毕

线程在生命周期中并不是固定处于某一个状态，而是随着代码的执行在不同状态之间转换。Java线程状态变迁如下图所示。

二十八、关于final 关键字的一些总结

final 关键字主要用在的三个地方：变量、方法、类

1、对于一个final变量，如果是基本数据类型的变量，则其数值一旦在初始化之后便不能更改；如果是引用类型的变量，则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。

2、当用final指向一个类时，表明这个类不能被继承。final类中的所有成员方法都会被隐式的指定为final方法；

3、使用final方法的原因有两个。第一个是把方法锁定，以防任何继承类修改它的含义；第二个原因是效率（现在已经不需要使用final对方法进行优化了，类中private方法都隐式地指定为final）。

二十九、Java中的异常处理

1、Java异常类层次结构图

在Java中，所有的异常都有一个共同的祖先：java.lang包中的Throwable类。

Throwable：有两个重要的子类。Exception（异常）和Error（错误），二者都是Java异常处理的重要子类，各自都包含大量子类。

2、Error（错误）

Error（错误）是程序无法处理的错误，表示运行应用程序中比较严重的问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关，而表示代码运行时JVM出现的问题。例如Java虚拟机运行错误（Virtual Machine Error），当JVM不在继续执行操作所需的内存资源时，将出现OutOfMemoryError。这些异常发生时，Java虚拟机一遍会选择线程终止。

3、Exception（异常）

Exception（异常）是程序本身可以处理的异常。Exception类有一个重要的子类RuntimeException（由Java虚拟机抛出）。NullPointerException（空指针异常），ArithmeticException（算数异常），ArrayIndexOutOfBoundsException（下标越界异常）。

异常和错误的区别：异常能被程序本身处理，错误是无法处理的。

4、Throwable类常用方法

public string getMessage(): 返回异常发生时的简要描述；

public string toString(): 返回异常发生时的详细信息；

public string getLocalizedMessage(): 返回异常对象的本地化信息；

public void printStackTrace(): 在控制台上打印Throwable对象封装的异常信息。

5、异常处理总结

try块：用于捕获异常。其后可接0个或多个catch块，如果没有catch块，则必须跟一个finally块。

catch块：用于处理try捕获到的异常；

finally块：无论是否捕获或处理异常，finally块里的语句都会执行。当try 块或catch块中遇到return语句时，finally块将在方法返回之前被执行，并且finally语句的返回值会覆盖原始的返回值。

在以下四种情况下，finally块不会被执行：

（1）在finally语句第一行发生了异常。在其他行，finally块还是会得到执行；

（2）在前面的代码中用了System.exit(int)已退出程序。exit是带参函数；若该语句在异常语句之后，finally会执行。

（3）程序所在线程死亡。

（4）关闭CPU。

三十、Java序列化中如果有些字段不想进行序列化，怎么办？

对于不想进行序列化的变量，使用 transient 关键字修饰。

transient 关键字的作用: 阻止实例中那些用此关键字修饰的变量序列化；当对象被反序列化时，被 transient 修饰的变量值不会被持久化和恢复。transient 只能修饰变量，不能修饰类和方法。

三十一、获取键盘输入常用的两种方法

1、通过Scanner

Scanner input = new Scanner(System.in);

String s = input.nextLine();

input.close;

2、通过BufferedReader

BufferedReader input = new BufferedReafer(new InputStreamReader(System.in));

String s = input.readLine();

三十二、深拷贝 vs 浅拷贝

1、浅拷贝

对基本数据类型进行值传递，对引用数据类型进行引用传递般的拷贝，此为浅拷贝；

2、深拷贝

对基本数据类型进行值传递，对引用数据类型，创建一个新的对象，并复制其内容，此为深拷贝。

三十三、Java中的IO流

1、Java中IO流分为几种？

按照流的流向分，可以分为输入流和输出流；
按照操作单元划分，可以划分为字节流和字符流；
按照流的角色划分，可以分为节点流和处理流；
InputStream/Reader：所有输入流的基类，前者时字节输入流，后者是字符输入流；
OutputStream/Writer：所有输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

2、既然有了字节流，为什么还要有字符流？

本质想问：不管是文件读写还是网络发送接收，信息的最小存储单元都是字节，那么为什么IO流操作要分字节流操作和字符流操作呢？

字符流是由Java虚拟机将字节转换得到的，问题就出在这个过程还算是非常消耗时，并且，如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。所以，IO流就干脆提供了直接操作字符的接口，方便我们平时对字符进行流操作。如果音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好，如果涉及到字符的话，使用字符流比较好。

3、BIO、NIO、AIO有什么区别？

（1）BIO（Blocking I/O）

同步阻塞I/O模式，数据的读取写入不惜阻塞在一个线程内等待其完成。在活动连接数不是很高的情况下，这种模型是比较不错的，可以让每一个连接专注于自己的I/O并且编程模型简单，也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗，可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是，当面对十万甚至百万级连接的时候，传统的BIO模式是无能为力的。因此，我们需要一种更加高效I/O处理模型来应对更高的并发量。

（2）NIO（Non-blocking/New I/O）

NIO是一种同步非阻塞的I/O模型，在Java1.4中引入了NIO框架，对应java.nio包，提供了Channel，Selector，Buffer等抽象。NIO中的N可以理解为Non-blocking，不单纯时new。它支持面向缓冲的，基于通道I/O操作方法。NIO提供了与传统BIO模型中的Socket和ServerSocket相对应的SocketChannel和ServerSocketChannel两种不同的套接字通道实现，两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样，比较简单，但是性能和可靠性都不好；非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序，可以使用同步阻塞IO来提升开发速率和更好的维护性；对于高负载、高并发的应用，应使用NIO的非阻塞模式来开发。

（3）AIO（Asynchronous I/O）

AIO也就是NIO2。在Java7中引入NIO的改进版本NIO2，它是异步非阻塞的IO模型。异步IO是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，造作系统会通知相应的线程进行后续操作。AIO是异步IO的缩写，虽然NIO在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但NIO的IO行为还是同步的。对于NIO来说，我们的业务线程是在IO操作准备好时，得到通知，接着就由这个线程自行进行IO操作，IO操作本身是同步的。（AIO目前应用还不是很广泛，Netty之前有尝试过AIO，不过又放弃了）