Java基础常见面试题总结

主要参考：JavaGuide、小林coding，同时加上网上搜索整理和个人理解总结

1 基础概念

1.1 说一下Java的特点

• 平台无关性：Java的“一次编译，到处运行”哲学是其最大的特点之一。Java编译器将源代码编译成字节码（bytecode），该字节码可以在任何安装了Java虚拟机（JVM）的系统上运行。
• 面向对象：Java是一门严格的面向对象编程语言，几乎一切都是对象。面向对象编程（OOP）特性使得代码更易于维护和重用，包括类（class）、对象（object）、继承（inheritance）、多态（polymorphism）、抽象（abstraction）和封装（encapsulation）。
• 内存管理：Java有自己的垃圾回收机制，自动管理内存和回收不再使用的对象。这样，开发者不需要手动管理内存，从而减少内存泄漏和其他内存相关的问题。

1.2 JVM vs JDK vs JRE🔥

JDK（Java Development Kit）是Java开发工具包。它包含了 JRE，同时还包含了编译 java 源码的编译器 javac 以及一些其他工具比如 javadoc（文档注释工具）、jdb（调试器）、jconsole（基于 JMX 的可视化监控⼯具）、javap（反编译工具）等等。

JRE（Java Runtime Environment） 是 Java 运行时环境。它是运行已编译 Java 程序所需的所有内容的集合，主要包括 Java 虚拟机（JVM）、Java 基础类库（Class Library）。

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。字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言“一次编译，到处运行”的关键所在。

1.3 什么是字节码?采用字节码的好处是什么?

JVM 可以理解的代码就叫做字节码（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移植的特点。所以， Java 程序运行时相对来说还是高效的，而且，由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

1.4 为什么说 Java 语言“编译与解释并存”？

我们可以将高级编程语言按照程序的执行方式分为两种：

• 编译型：编译型语言 会通过编译器将源代码一次性翻译成可被该平台执行的机器码。一般情况下，编译语言的执行速度比较快，开发效率比较低。常见的编译性语言有 C、C++、Go、Rust 等等。
• 解释型：解释型语言会通过解释器一句一句的将代码解释（interpret）为机器代码后再执行。解释型语言开发效率比较快，执行速度比较慢。常见的解释性语言有 Python、JavaScript、PHP 等等。

为什么说 Java 语言“编译与解释并存”？

这是因为 Java 语言既具有编译型语言的特征，也具有解释型语言的特征。因为 Java 程序要经过先编译，后解释两个步骤，由 Java 编写的程序需要先经过编译步骤，生成字节码（.class 文件），这种字节码必须由 Java 解释器来解释执行。

1.5 Java 和 C++ 的区别?

虽然，Java 和 C++ 都是面向对象的语言，都支持封装、继承和多态，但是，它们还是有挺多不相同的地方：

• Java 不提供指针来直接访问内存，程序内存更加安全
• 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。
• Java 有自动内存管理垃圾回收机制(GC)，不需要程序员手动释放无用内存。
• C ++同时支持方法重载和操作符重载，但是 Java 只支持方法重载（操作符重载增加了复杂性，这与 Java 最初的设计思想不符）。
• ……

1.6 Java 语言关键字有哪些？

分类	关键字
访问控制	private	protected	public
类，方法和变量修饰符	abstract	class	extends	final	implements	interface	native
	new	static	strictfp	synchronized	transient	volatile	enum
程序控制	break	continue	return	do	while	if	else
	for	instanceof	switch	case	default	assert
错误处理	try	catch	throw	throws	finally
包相关	import	package
基本类型	boolean	byte	char	double	float	int	long
	short
变量引用	super	this	void
保留字	goto	const

1.7 移位运算符

• << :左移运算符，向左移若干位，高位丢弃，低位补零。x << 1,相当于 x 乘以 2(不溢出的情况下)。
• >> :带符号右移，向右移若干位，高位补符号位，低位丢弃。正数高位补 0,负数高位补 1。x >> 1,相当于 x 除以 2。
• >>> :无符号右移，忽略符号位，空位都以 0 补齐。

由于 double，float 在二进制中的表现比较特殊，因此不能来进行移位操作。

移位操作符实际上支持的类型只有int和long，编译器在对short、byte、char类型进行移位前，都会将其转换为int类型再操作。

如果移位的位数超过数值所占有的位数会怎样？

当 int 类型左移/右移位数大于等于 32 位操作时，会先求余（%）后再进行左移/右移操作。也就是说：x<<42等同于x<<10，x>>42等同于x>>10，x >>>42等同于x >>> 10。

1.8 Java 中的几种基本数据类型了解么？🔥

基本类型	位数	字节	默认值	取值范围	包装类
byte	8	1	0	-128（-2^7） ~ 127（2^7 - 1）	Byte
short	16	2	0	-2^15 ~ 2^15 - 1	Short
int	32	4	0	-2^31~ 2^31 - 1	Integer
long	64	8	0L	-2^63 ~ 2^63 -1	Long
char	16	2	‘u0000’	0 ~ 2^16 - 1	Character
float	32	4	0f	1.4E-45 ~ 3.4028235E38	Float
double	64	8	0d	4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308	Double
boolean	1		false	true、false	Boolean

对于 boolean 所占位数，官方文档未明确定义，它依赖于 JVM 厂商的具体实现。

注： -128 的二进制为 1000 0000

1.9 基本类型和包装类型的区别？

• 用途：除了定义一些常量和局部变量之外，在其他地方如方法参数、对象属性中很少会使用基本类型来定义变量。并且，包装类型可用于泛型，而基本类型不可以。
• 存储方式：基本数据类型的局部变量存放在 Java 虚拟机栈中的局部变量表中，基本数据类型的成员变量存放在 Java 虚拟机的堆中。包装类型属于对象类型，都存在于堆中。
• 占用空间：相比于包装类型（对象类型）， 基本数据类型占用的空间往往非常小。
• 默认值：成员变量包装类型不赋值就是 null ，而基本类型有默认值且不是 null。
• 比较方式：对于基本数据类型来说，== 比较的是值。对于包装数据类型来说，== 比较的是对象的内存地址。

为什么说是几乎所有对象实例都存在于堆中呢？

因为 HotSpot 虚拟机引入了 JIT 优化之后，会对对象进行逃逸分析，如果发现某一个对象并没有逃逸到方法外部，那么就可能通过标量替换来实现栈上分配，而避免堆上分配内存

⚠️ 注意：基本数据类型存放在栈中是一个常见的误区！

基本数据类型的存储位置取决于它们的作用域和声明方式。如果它们是局部变量，那么它们会存放在栈中；如果它们是成员变量，那么它们会存放在堆中。

1.10 包装类型的缓存机制了解么？

Byte, Short, Integer, Long 这 4 种包装类默认创建了数值 [-128,127] 的相应类型的缓存数据，Character 创建了数值在 [0,127] 范围的缓存数据，Boolean 直接返回 True or False。两种浮点数类型的包装类 Float, Double 并没有实现缓存机制。

如果超出对应范围仍然会去创建新的对象，缓存的范围区间的大小只是在性能和资源之间的权衡。

Integer i1 = 40; // 缓存中的对象
Integer i2 = new Integer(40);<