Java面試題整理(一)

1、解釋內存中的棧(stack)、堆(heap)和方法區(method area)的用法。

通常我們定義一個基本數據類型的變量,一個對象的引用,還有就是函數調用的現場保存都使用JVM中的棧空間;而通過new關鍵字和構造器創建的對象則放在堆空間,堆是垃圾收集器管理的主要區域,由于現在的垃圾收集器都采用分代收集算法,所以堆空間還可以細分為新生代和老生代,再具體一點可以分為Eden、Survivor(又可分為From Survivor和To Survivor)、Tenured;方法區和堆都是各個線程共享的內存區域,用于存儲已經被JVM加載的類信息、常量、靜態變量、JIT編譯器編譯后的代碼等數據;程序中的字面量(literal)如直接書寫的100、"hello"和常量都是放在常量池中,常量池是方法區的一部分,。棧空間操作起來最快但是棧很小,通常大量的對象都是放在堆空間,棧和堆的大小都可以通過JVM的啟動參數來進行調整,棧空間用光了會引發StackOverflowError,而堆和常量池空間不足則會引發OutOfMemoryError。

Stringstr =newString("hello");

上面的語句中變量str放在棧上,用new創建出來的字符串對象放在堆上,而"hello"這個字面量是放在方法區的。

補充1:較新版本的Java(從Java 6的某個更新開始)中,由于JIT編譯器的發展和"逃逸分析"技術的逐漸成熟,棧上分配、標量替換等優化技術使得對象一定分配在堆上這件事情已經變得不那么絕對了。

補充2:運行時常量池相當于Class文件常量池具有動態性,Java語言并不要求常量一定只有編譯期間才能產生,運行期間也可以將新的常量放入池中,String類的intern()方法就是這樣的。

2、描述一下JVM加載class文件的原理機制?

答:JVM中類的裝載是由類加載器(ClassLoader)和它的子類來實現的,Java中的類加載器是一個重要的Java運行時系統組件,它負責在運行時查找和裝入類文件中的類。

由于Java的跨平臺性,經過編譯的Java源程序并不是一個可執行程序,而是一個或多個類文件。當Java程序需要使用某個類時,JVM會確保這個類已經被加載、連接(驗證、準備和解析)和初始化。類的加載是指把類的.class文件中的數據讀入到內存中,通常是創建一個字節數組讀入.class文件,然后產生與所加載類對應的Class對象。加載完成后,Class對象還不完整,所以此時的類還不可用。當類被加載后就進入連接階段,這一階段包括驗證、準備(為靜態變量分配內存并設置默認的初始值)和解析(將符號引用替換為直接引用)三個步驟。最后JVM對類進行初始化,包括:1)如果類存在直接的父類并且這個類還沒有被初始化,那么就先初始化父類;2)如果類中存在初始化語句,就依次執行這些初始化語句。

類的加載是由類加載器完成的,類加載器包括:根加載器(BootStrap)、擴展加載器(Extension)、系統加載器(System)和用戶自定義類加載器(java.lang.ClassLoader的子類)。從Java 2(JDK 1.2)開始,類加載過程采取了父親委托機制(PDM)。PDM更好的保證了Java平臺的安全性,在該機制中,JVM自帶的Bootstrap是根加載器,其他的加載器都有且僅有一個父類加載器。類的加載首先請求父類加載器加載,父類加載器無能為力時才由其子類加載器自行加載。JVM不會向Java程序提供對Bootstrap的引用。下面是關于幾個類加載器的說明:

Bootstrap:一般用本地代碼實現,負責加載JVM基礎核心類庫(rt.jar);

Extension:從java.ext.dirs系統屬性所指定的目錄中加載類庫,它的父加載器是Bootstrap;

System:又叫應用類加載器,其父類是Extension。它是應用最廣泛的類加載器。它從環境變量classpath或者系統屬性java.class.path所指定的目錄中記載類,是用戶自定義加載器的默認父加載器。

3、抽象類(abstract class)和接口(interface)有什么異同?

答:抽象類和接口都不能夠實例化,但可以定義抽象類和接口類型的引用。一個類如果繼承了某個抽象類或者實現了某個接口都需要對其中的抽象方法全部進行實現,否則該類仍然需要被聲明為抽象類。接口比抽象類更加抽象,因為抽象類中可以定義構造器,可以有抽象方法和具體方法,而接口中不能定義構造器而且其中的方法全部都是抽象方法。抽象類中的成員可以是private、默認、protected、public的,而接口中的成員全都是public的。抽象類中可以定義成員變量,而接口中定義的成員變量實際上都是常量。有抽象方法的類必須被聲明為抽象類,而抽象類未必要有抽象方法。

4、靜態嵌套類(Static Nested Class)和內部類(Inner Class)的不同?

答:Static Nested Class是被聲明為靜態(static)的內部類,它可以不依賴于外部類實例被實例化。而通常的內部類需要在外部類實例化后才能實例化。即內部類只能先實例化外部類才能調用內部類,而靜態內部類可直接調用。

5、Java 中會存在內存泄漏嗎,請簡單描述。

答:理論上Java因為有垃圾回收機制(GC)不會存在內存泄露問題(這也是Java被廣泛使用于服務器端編程的一個重要原因);然而在實際開發中,可能會存在無用但可達的對象,這些對象不能被GC回收,因此也會導致內存泄露的發生。例如Hibernate的Session(一級緩存)中的對象屬于持久態,垃圾回收器是不會回收這些對象的,然而這些對象中可能存在無用的垃圾對象,如果不及時關閉(close)或清空(flush)一級緩存就可能導致內存泄露。下面例子中的代碼也會導致內存泄露。


內存泄漏例子代碼

上面的代碼實現了一個棧(先進后出(FILO))結構,乍看之下似乎沒有什么明顯的問題,它甚至可以通過你編寫的各種單元測試。然而其中的pop方法卻存在內存泄露的問題,當我們用pop方法彈出棧中的對象時,該對象不會被當作垃圾回收,即使使用棧的程序不再引用這些對象,因為棧內部維護著對這些對象的過期引用(obsolete reference)。在支持垃圾回收的語言中,內存泄露是很隱蔽的,這種內存泄露其實就是無意識的對象保持。如果一個對象引用被無意識的保留起來了,那么垃圾回收器不會處理這個對象,也不會處理該對象引用的其他對象,即使這樣的對象只有少數幾個,也可能會導致很多的對象被排除在垃圾回收之外,從而對性能造成重大影響,極端情況下會引發Disk Paging(物理內存與硬盤的虛擬內存交換數據),甚至造成OutOfMemoryError。

6、抽象的(abstract)方法是否可同時是靜態的(static),是否可同時是本地方法(native),是否可同時被synchronized修飾?

答:都不能。抽象方法需要子類重寫,而靜態的方法是無法被重寫的,因此二者是矛盾的。本地方法是由本地代碼(如C代碼)實現的方法,而抽象方法是沒有實現的,也是矛盾的。synchronized和方法的實現細節有關,抽象方法不涉及實現細節,因此也是相互矛盾的。

7、是否可以從一個靜態(static)方法內部發出對非靜態(non-static)方法的調用?

答:不可以,靜態方法只能訪問靜態成員,因為非靜態方法的調用要先創建對象,在調用靜態方法時可能對象并沒有被初始化。

8、GC是什么?為什么要有GC?

答:GC是垃圾收集的意思,內存處理是編程人員容易出現問題的地方,忘記或者錯誤的內存回收會導致程序或系統的不穩定甚至崩潰,Java提供的GC功能可以自動監測對象是否超過作用域從而達到自動回收內存的目的,Java語言沒有提供釋放已分配內存的顯示操作方法。Java程序員不用擔心內存管理,因為垃圾收集器會自動進行管理。要請求垃圾收集,可以調用下面的方法之一:System.gc() 或Runtime.getRuntime().gc() ,但JVM可以屏蔽掉顯示的垃圾回收調用。

垃圾回收可以有效的防止內存泄露,有效的使用可以使用的內存。垃圾回收器通常是作為一個單獨的低優先級的線程運行,不可預知的情況下對內存堆中已經死亡的或者長時間沒有使用的對象進行清除和回收,程序員不能實時的調用垃圾回收器對某個對象或所有對象進行垃圾回收。在Java誕生初期,垃圾回收是Java最大的亮點之一,因為服務器端的編程需要有效的防止內存泄露問題,然而時過境遷,如今Java的垃圾回收機制已經成為被詬病的東西。移動智能終端用戶通常覺得iOS的系統比Android系統有更好的用戶體驗,其中一個深層次的原因就在于Android系統中垃圾回收的不可預知性。

???????? 補充:垃圾回收機制有很多種,包括:分代復制垃圾回收、標記垃圾回收、增量垃圾回收等方式。標準的Java進程既有棧又有堆。棧保存了原始型局部變量,堆保存了要創建的對象。Java平臺對堆內存回收和再利用的基本算法被稱為標記和清除,但是Java對其進行了改進,采用“分代式垃圾收集”。這種方法會跟Java對象的生命周期將堆內存劃分為不同的區域,在垃圾收集過程中,可能會將對象移動到不同區域:

- 伊甸園(Eden):這是對象最初誕生的區域,并且對大多數對象來說,這里是它們唯一存在過的區域。

- 幸存者樂園(Survivor):從伊甸園幸存下來的對象會被挪到這里。

- 終身頤養園(Tenured):這是足夠老的幸存對象的歸宿。年輕代收集(Minor-GC)過程是不會觸及這個地方的。當年輕代收集不能把對象放進終身頤養園時,就會觸發一次完全收集(Major-GC),這里可能還會牽扯到壓縮,以便為大對象騰出足夠的空間。

?????? 與垃圾回收相關的JVM參數

-Xms / -Xmx — 堆的初始大小 / 堆的最大大小

-Xmn — 堆中年輕代的大小

-XX:-DisableExplicitGC — 讓System.gc()不產生任何作用

-XX:+PrintGCDetails — 打印GC的細節

-XX:+PrintGCDateStamps — 打印GC操作的時間戳

-XX:NewSize / XX:MaxNewSize — 設置新生代大小/新生代最大大小

-XX:NewRatio — 可以設置老生代和新生代的比例

-XX:PrintTenuringDistribution — 設置每次新生代GC后輸出幸存者樂園中對象年齡的分布

-XX:InitialTenuringThreshold / -XX:MaxTenuringThreshold:設置老年代閥值的初始值和最大值

-XX:TargetSurvivorRatio:設置幸存區的目標使用率

9、String s = new String("xyz");創建了幾個字符串對象?

答:兩個對象,一個是靜態區的"xyz",一個是用new創建在堆上的對象。

10、接口是否可繼承(extends)接口?抽象類是否可實現(implements)接口?抽象類是否可繼承具體類(concrete class)?

答:接口可以繼承接口,而且支持多重繼承。抽象類可以實現(implements)接口,抽象類可繼承具體類也可以繼承抽象類。

11、Anonymous Inner Class(匿名內部類)是否可以繼承其它類?是否可以實現接口?

答:可以繼承其他類或實現其他接口,在Swing編程和Android開發中常用此方式來實現事件監聽和回調。

12、內部類可以引用它的包含類(外部類)的成員嗎?有沒有什么限制?

答:一個內部類對象可以訪問創建它的外部類對象的成員,包括私有成員。

13、數據類型之間的轉換:

- 如何將字符串轉換為基本數據類型?

- 如何將基本數據類型轉換為字符串?

答:- 調用基本數據類型對應的包裝類中的方法parseXXX(String)或valueOf(String)即可返回相應基本類型;

- 一種方法是將基本數據類型與空字符串("")連接(+)即可獲得其所對應的字符串;另一種方法是調用String 類中的valueOf()方法返回相應字符串

14、如何實現字符串的反轉及替換?

答:方法很多,可以自己寫實現也可以使用String或StringBuffer/StringBuilder中的方法。有一道很常見的面試題是用遞歸實現字符串反轉,代碼如下所示:


15、比較一下Java和JavaSciprt。

答:JavaScript 與Java是兩個公司開發的不同的兩個產品。Java 是原Sun Microsystems公司推出的面向對象的程序設計語言,特別適合于互聯網應用程序開發;而JavaScript是Netscape公司的產品,為了擴展Netscape瀏覽器的功能而開發的一種可以嵌入Web頁面中運行的基于對象和事件驅動的解釋性語言。JavaScript的前身是LiveScript;而Java的前身是Oak語言。

下面對兩種語言間的異同作如下比較:

- 基于對象和面向對象:Java是一種真正的面向對象的語言,即使是開發簡單的程序,必須設計對象;JavaScript是種腳本語言,它可以用來制作與網絡無關的,與用戶交互作用的復雜軟件。它是一種基于對象(Object-Based)和事件驅動(Event-Driven)的編程語言,因而它本身提供了非常豐富的內部對象供設計人員使用。

- 解釋和編譯:Java的源代碼在執行之前,必須經過編譯。JavaScript是一種解釋性編程語言,其源代碼不需經過編譯,由瀏覽器解釋執行。(目前的瀏覽器幾乎都使用了JIT(即時編譯)技術來提升JavaScript的運行效率)

- 強類型變量和類型弱變量:Java采用強類型變量檢查,即所有變量在編譯之前必須作聲明;JavaScript中變量是弱類型的,甚至在使用變量前可以不作聲明,JavaScript的解釋器在運行時檢查推斷其數據類型。

- 代碼格式不一樣。

補充:上面列出的四點是網上流傳的所謂的標準答案。其實Java和JavaScript最重要的區別是一個是靜態語言,一個是動態語言。目前的編程語言的發展趨勢是函數式語言和動態語言。在Java中類(class)是一等公民,而JavaScript中函數(function)是一等公民,因此JavaScript支持函數式編程,可以使用Lambda函數和閉包(closure),當然Java 8也開始支持函數式編程,提供了對Lambda表達式以及函數式接口的支持。對于這類問題,在面試的時候最好還是用自己的語言回答會更加靠譜,不要背網上所謂的標準答案。

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