Java 基礎(理論篇)

時間 2019-11-17

標籤 java 基礎理論欄目 Java 简体版

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一、面向對象和麪向過程的區別二、Java 語言有哪些特色?三、什麼是 Java 虛擬機？爲何 Java 被稱做是「平臺無關的編程語言」？四、JDK 和 JRE 的區別是什麼？五、Java 和 C++的區別?六、面向對象的特徵有哪些方面？七、訪問修飾符 public,private,protected,以及不寫（默認）時的區別？八、」static」關鍵字是什麼意思？Java 中是否能夠覆蓋(override)一個 private 或者是 static 的方法？九、是否能夠在 static 環境中訪問非 static 變量？十、Java 支持的數據類型有哪些？什麼是自動拆裝箱？十一、Java 中的方法覆蓋(Overriding)和方法重載(Overload)是什麼意思？十二、Java 中，什麼是構造方法？什麼是構造方法重載？什麼是複製構造方法？1三、Java支持多繼承麼？1四、什麼是值傳遞和引用傳遞？1五、== 和 equals 的區別是什麼？1六、爲何重寫 equals 時必須重寫 hashCode 方法？1七、final 在 Java 中有什麼做用？1八、java 中操做字符串都有哪些類？它們之間有什麼區別？1九、如何將字符串反轉？20、String 類的經常使用方法都有那些？2一、int和Integer有什麼區別？2二、靜態嵌套類（Static Nested Class）和內部類（Inner Class）的不一樣？2三、接口和抽象類的區別和相同點是什麼？2四、普通類和抽象類有哪些區別？2五、抽象類能使用 final 修飾嗎？2六、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？2七、Java 有沒有 goto？2八、&和&&的區別？2九、Java 中 IO 流分爲幾種？30、BIO、NIO、AIO 有什麼區別？3一、Files的經常使用方法都有哪些？html

一、面向對象和麪向過程的區別

面向過程：面向過程性能比面向對象高。由於對象調用須要實例化，開銷比較大，較消耗資源，因此當性能是最重要的考量因素的時候，好比單片機、嵌入式開發、Linux/Unix 等，通常採用面向過程開發。可是，面向過程沒有面向對象易維護、易複用、易擴展。java

面向對象：面向對象易維護、易複用、易擴展。由於面向對象有封裝、繼承、多態性的特性，因此可設計出低耦合的系統，使得系統更加靈活、更加易於維護。程序員

面向過程性能比面向對象高的背後緣由？web

面向過程也須要分配內存，計算內存偏移量，Java 性能差的主要緣由並非由於它是面嚮對象語言，而是由於 Java 是半編譯語言，最終的執行代碼並非能夠直接被 CPU 執行的二進制機器碼。編程

而面向過程語言大多都是直接編譯成機器碼在電腦上執行，而且其它一些面向過程的腳本語言性能也並不必定比 Java 好。數組

二、Java 語言有哪些特色?

簡單易學(其實相比較 Python 仍是更容易上手一些)
面向對象(封裝、繼承、抽象、多態)
平臺無關性(Java 虛擬機實現字節碼文件的跨平臺)
安全可靠性
支持多線程(C++語言沒有內置的多線程機制，所以必須調用操做系統的多線程功能來進行多線程程序設計，而 Java 語言卻提供了多線程支持)
支持網絡編程而且很方便(Java 語言誕生就是爲了簡化網絡編程設計的)
編譯與解釋並存

擴展：爲何說 Java 語言編譯與解釋並存？緩存

當 .class 字節碼文件經過 JVM 轉爲機器能夠執行的二進制機器碼時，JVM 類加載器首先加載字節碼文件，而後經過解釋器逐行進行解釋執行，這種方式的執行速度相對比較慢。並且有些方法和代碼塊是反覆被調用的(也就是所謂的熱點代碼)，因此後面引進了 JIT 編譯器，而 JIT 屬於運行時編譯。當 JIT 編譯器完成一次編譯後，會將字節碼對應的機器碼保存下來，下次能夠直接調用。這也解釋了咱們爲何常常會說 Java 是編譯與解釋共存的語言。安全

HotSpot採用了惰性評估(Lazy Evaluation)的作法，根據二八定律，消耗大部分系統資源的只有那一小部分的代碼（熱點代碼），而這也就是JIT所須要編譯的部分。JVM會根據代碼每次被執行的狀況收集信息並相應地作出一些優化，所以執行的次數越多，它的速度就越快。JDK 9引入了一種新的編譯模式AOT(Ahead of Time Compilation)，它是直接將字節碼編譯成機器碼，這樣就避免了JIT預熱等各方面的開銷。JDK支持分層編譯和AOT協做使用。可是，AOT 編譯器的編譯質量是確定比不上 JIT 編譯器的。服務器

三、什麼是 Java 虛擬機？爲何 Java 被稱做是「平臺無關的編程語言」？

Java 虛擬機是一個能夠執行 Java 字節碼的虛擬機進程。Java 源文件被編譯成能被 Java 虛擬機執行的字節碼文件。網絡

Java 的跨平臺指的是 java 源文件通過 javac 編譯器編譯成的二進制.class 字節碼的跨平臺性。各個平臺裝有不一樣的 jvm,而 jvm 能將相同的字節碼翻譯成平臺相關的機器碼，進而執行。

四、JDK 和 JRE 的區別是什麼？

Java 運行時環境(JRE)。它包括 Java 虛擬機、Java 核心類庫和支持文件。它不包含開發工具（JDK）--編譯器、調試器和其餘工具。

Java 開發工具包(JDK)是完整的 Java 軟件開發包，包含了 JRE，編譯器和其餘的工具(好比：JavaDoc，Java 調試器)，可讓開發者開發、編譯、執行 Java 應用程序。

五、Java 和 C++的區別?

都是面向對象的語言，都支持封裝、繼承和多態；
Java 不提供指針來直接訪問內存，程序內存更加安全；
Java 的類是單繼承的，C++ 支持多重繼承；雖然 Java 的類不能夠多繼承，可是接口能夠多繼承；
Java 有自動內存管理機制，不須要程序員手動釋放無用內存。

六、面向對象的特徵有哪些方面？

封裝：一般認爲封裝是把數據和操做數據的方法綁定起來，對數據的訪問只能經過已定義的接口。
繼承：繼承是從已有類獲得繼承信息建立新類的過程。提供繼承信息的類被稱爲父類（超類、基類）；獲得繼承信息的類被稱爲子類（派生類）。
抽象：抽象是將一類對象的共同特徵總結出來構造類的過程，包括數據抽象和行爲抽象兩方面。抽象只關注對象有哪些屬性和行爲，並不關注這些行爲的細節是什麼。
多態性：多態性是指容許不一樣子類型的對象對同一消息做出不一樣的響應。即同一消息能夠根據發送對象的不一樣而採起不一樣的行爲方式。

多態性分爲編譯時的多態性和運行時的多態性。

方法重載（overload）實現的是編譯時的多態性（也稱爲前綁定），而方法重寫（override）實現的是運行時的多態性（也稱爲後綁定）。

實現多態的技術：動態綁定，是指執行期間判斷所引用對象的實際類型，根據其實際的類型調用其相應的方法。

實現多態的條件：(1)繼承(2)方法重寫(3)父類引用指向子類對象。

多態的做用：消除類型之間的耦合關係。

七、訪問修飾符 public,private,protected,以及不寫（默認）時的區別？

private：類成員只能被當前類自己訪問，若是類的構造方法聲明爲 private，則其餘類不能生成該類的實例。
default：類成員能夠被這個類和同一個包中的類所訪問。
protected：類成員被同一個類，同一個包中的其餘類，子類(同包或不一樣包)訪問。
public：被全部類訪問。

八、」static」關鍵字是什麼意思？Java 中是否能夠覆蓋(override)一個 private 或者是 static 的方法？

static 表示靜態的意義，能夠修飾成員變量、成員方法、內部類和代碼塊，被 static 修飾的變量叫作靜態變量，隨類加載一次，能夠被多個對象共享。被其修飾的方法成爲靜態方法（類方法），其隨着類的加載而被加載，能夠經過類直接訪問，不須要實例化對象。此外靜態方法只能訪問靜態成員，不能夠直接訪問非靜態成員。靜態內部類能夠直接調用靜態構造器（不用對象）。靜態代碼塊只需加載一次，能夠有多個代碼塊。

重寫是子類中的方法和子類繼承的父類中的方法同樣（函數名，參數，參數類型，返回值類型），可是子類中的訪問權限要不低於父類中的訪問權限。重寫的前提是必需要繼承，private 修飾不支持繼承，所以被私有的方法不能夠被重寫。靜態方法形式上能夠被重寫，可是會被隱藏。緣由在於方法重寫基於運行時動態綁定，而 static 方法是編譯時靜態綁定的。

九、是否能夠在 static 環境中訪問非 static 變量？

由於靜態的成員屬於類，隨着類的加載而加載到靜態方法區內存，當類加載時，此時不必定有實例建立，沒有實例，就不能夠直接訪問非靜態的成員。

最多見的 static 方法就是 main,做爲程序的入口，全部對象都是在該方法裏面實例化。

十、Java 支持的數據類型有哪些？什麼是自動拆裝箱？

基本數據類型：byte,short,char,int,long,float,double,boolean。
引用數據類型：Integer、String 等。引用類型實體在堆中，聲明的變量存放的是該對象的引用地址。

自動裝箱就是 Java 編譯器在基本數據類型和對應的對象包裝類型間的轉化，即 int 轉化爲 Integer,自動拆箱是 Integer 調用其方法將其轉化爲 int 的過程

十一、Java 中的方法覆蓋(Overriding)和方法重載(Overload)是什麼意思？

方法重寫

方法名，參數列表必須相同，返回類型能夠相同也能夠是原類型的子類型
重寫方法不能比原方法訪問性差（即訪問權限不容許縮小）。
重寫方法不能比原方法拋出更多的異常。
重寫發生在子類和父類之間
重寫實現運行時的多態性

方法重載

方法名必須相同，參數列表必須不一樣（個數不一樣、或類型不一樣、參數類型排列順序不一樣等）
方法的返回類型能夠相同也能夠不相同。
重載發生在同一類中
重載實現編譯時的多態性

十二、Java 中，什麼是構造方法？什麼是構造方法重載？什麼是複製構造方法？

Java 中的構造函數是爲了初始化對象的，構造函數的函數名和類名一致，默認的構造函數沒有參數，沒有返回值，構造函數的函數體內，沒有內容。構造函數的重載是函數名與類名相同，參數列表不一樣。一樣也是爲了初始化對象的。

關於複製構造函數：C++ 中的複製構造函數一般有三種做用

對象做爲函數參數
對象做爲函數返回值
使用一個對象對另外一個對象初始化。

C++ 語法容許用戶定義本身的複製構造函數以實現自定義的複製，好比說進行深複製。Java 並不支持這樣的複製構造函數。可是這並不表明 Java 中沒有這種機制，在 Java 中 Object 類的 clone()方法就是這種機制的體現。並且經過以上三種方式對 Java 對象進行的操做都是對引用的操做，不像 C++ 裏面是對原對象的操做，所以 Java 中也不須要考慮須要使用複製構造函數這種問題。

1三、Java支持多繼承麼？

Java 中類不支持多繼承，只支持單繼承（即一個類只有一個父類）。可是 Java 中的接口支持多繼承，，即一個子接口能夠有多個父接口。（接口的做用是用來擴展對象的功能，一個子接口繼承多個父接口，說明子接口擴展了多個功能，當類實現接口時，類就擴展了相應的功能）。

1四、什麼是值傳遞和引用傳遞？

值傳遞是對基本型變量而言的,傳遞的是該變量的一個副本,改變副本不影響原變量. 引用傳遞通常是對於引用型變量而言的,傳遞的是該對象地址的一個副本, 並非原對象自己。通常認爲,Java 內的基礎類型數據傳遞都是值傳遞. Java 中實例對象的傳遞是引用傳遞

Java 編程語言只有值傳遞參數。當一個對象實例做爲一個參數被傳遞到方法中時，參數的值就是該對象的引用的一個副本。指向同一個對象,對象的內容能夠在被調用的方法中改變，但對象的引用(不是引用的副本)是永遠不會改變的。

當基本型變量做爲參數傳遞到方法中時，參數的值是該變量的副本，改變副本不影響原變量。

StringBuilder sb = new StringBuilder("iphone");
void foo(StringBuilder builder) {
    builder = new StringBuilder("ipad");
}
foo(sb); // sb 沒有被改變，仍是 "iphone"。
複製代碼

推薦閱讀：Java中只有按值傳遞，沒有按引用傳遞！

1五、== 和 equals 的區別是什麼？

基本數據類型，也稱原始數據類型。byte,short,char,int,long,float,double,boolean 它們之間的比較，應用雙等號（==）,比較的是它們的值。

複合數據類型(類)。當它們用雙等號進行比較的時候，比較的是它們在內存中的存放地址，因此，除非是同一個 new 出來的對象，它們的比較後的結果爲 true，不然比較後結果爲 false。 Java 當中全部的類都是繼承於 Object 這個基類的，在 Object 中的基類中定義了一個 equals 的方法，這個方法的初始行爲是比較對象的內存地址，但在一些類庫當中這個方法被覆蓋掉了，如 String,Integer,Date 在這些類當中 equals 有其自身的實現（在重寫 equals 方法的時候，有必要重寫對象的 hashCode 方法，從而保證程序完整性），而再也不是比較類在堆內存中的存放地址了。

1六、爲何重寫 equals 時必須重寫 hashCode 方法？

hashCode（）與equals（）的相關規定：

若是兩個對象相等（即用 equals 比較返回 true），則 hashcode 必定也是相同的;
兩個對象有相同的 hashcode 值，它們也不必定是相等的（不一樣的對象也可能產生相同的 hashcode，機率性問題）;
equals 方法被覆蓋過，則 hashCode 方法也必須被覆蓋。

爲何要有 hashCode?

咱們先以「HashSet 如何檢查重複」爲例子來講明爲何要有 hashCode：當你把對象加入 HashSet 時，HashSet 會先計算對象的 hashcode 值來判斷對象加入的位置，同時也會與其餘已經加入的對象的 hashcode 值做比較，若是沒有相同的 hashcode，HashSet 會假設對象沒有重複出現。可是若是發現有相同 hashcode 值的對象，這時會調用 equals（）方法來檢查 hashcode 相等的對象是否真的相同。若是二者相同，HashSet 就不會讓其加入操做成功。若是不一樣的話，就會從新散列到其餘位置。（摘自個人Java啓蒙書《Head first java》第二版）。這樣咱們就大大減小了 equals 的次數，相應就大大提升了執行速度。

經過咱們能夠看出：hashCode() 的做用就是獲取哈希碼，也稱爲散列碼；它其實是返回一個 int 整數。這個哈希碼的做用是肯定該對象在哈希表中的索引位置。hashCode()在散列表中才有用，在其它狀況下沒用。在散列表中 hashCode() 的做用是獲取對象的散列碼，進而肯定該對象在散列表中的位置。

繼續上面的話題，爲何必需要重寫 hashcode 方法，其實簡單的說就是爲了保證同一個對象，保證在 equals 相同的狀況下 hashcode 值一定相同，若是重寫了 equals 而未重寫 hashcode 方法，可能就會出現兩個沒有關係的對象 equals 相同的（由於 equals 都是根據對象的特徵進行重寫的），但 hashcode 確實不相同的。

1七、final 在 Java 中有什麼做用？

當用 final 修飾一個類時，代表這個類不能被繼承。

final 修飾的方法不能被重寫。

final 修飾的變量叫常量，常量必須初始化，初始化以後值就不能被修改。

1八、java 中操做字符串都有哪些類？它們之間有什麼區別？

操做字符串的類有：String、StringBuffer、StringBuilder。

String 和 StringBuffer、StringBuilder 的區別在於 String 聲明的是不可變的對象，每次操做都會生成新的 String 對象，而後將指針指向新的 String 對象，而 StringBuffer、StringBuilder 能夠在原有對象的基礎上進行操做，因此在常常改變字符串內容的狀況下最好不要使用 String。

StringBuffer 和 StringBuilder 最大的區別在於，StringBuffer 是線程安全的，而 StringBuilder 是非線程安全的，但 StringBuilder 的性能卻高於 StringBuffer，因此在單線程環境下推薦使用 StringBuilder，多線程環境下推薦使用 StringBuffer。

1九、如何將字符串反轉？

使用 StringBuilder 或者 stringBuffer 的 reverse() 方法。

20、String 類的經常使用方法都有那些？

indexOf()：返回指定字符的索引。

charAt()：返回指定索引處的字符。

replace()：字符串替換。

trim()：去除字符串兩端空白。

split()：分割字符串，返回一個分割後的字符串數組。

getBytes()：返回字符串的 byte 類型數組。

length()：返回字符串長度。

toLowerCase()：將字符串轉成小寫字母。

toUpperCase()：將字符串轉成大寫字符。

substring()：截取字符串。

equals()：字符串比較

2一、int和Integer有什麼區別？

public class Test03 {

    public static void main(String[] args) {
        Integer f1 = 100, f2 = 100, f3 = 150, f4 = 150;

        System.out.println(f1 == f2);
        System.out.println(f3 == f4);
    }

//結果
true
false
複製代碼

Java 在編譯 Integer i = 100 ;時，會翻譯成爲 Integer i = Integer.valueOf(100)。根據 Java API 中對 Integer 類型的 valueOf 的定義可知，當數值在[-128,127]範圍內時，Integer 對象會存儲在緩存中，f1 和 f2 都指向的是緩存中同一個對象，而不會 new 個新對象。反之若是不在該範圍內，f3 和 f4 指向兩個不一樣的對象。

2二、靜態嵌套類（Static Nested Class）和內部類（Inner Class）的不一樣？

Static Nested Class 是被聲明爲靜態（static）的內部類，它能夠不依賴於外部類實例被實例化。而一般的內部類須要在外部類實例化後才能實例化。

class Outer {

    class Inner {}

    public static void foo() { 
        new Inner(); //編譯報錯
    }

    public void bar() { 
        new Inner(); 
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Inner();//編譯報錯
    }
}
複製代碼

Java 中非靜態內部類對象的建立要依賴其外部類對象，上述代碼中 foo 和 main 方法都是靜態方法，靜態方法中沒有 this，也就是說沒有所謂的外部類對象，所以沒法建立內部類對象，若是要在靜態方法中建立內部類對象，能夠這樣作：new Outer().new Inner();

2三、接口和抽象類的區別和相同點是什麼？

接口和抽象類的區別

從設計層面來講，抽象是對類的抽象，是一種模板設計，接口是行爲的抽象，是一種行爲的規範。
定義接口的關鍵字是 interface ，抽象類的關鍵字是 abstract class
接口中全部的方法隱含的都是抽象的。而抽象類則能夠同時包含抽象和非抽象的方法。
類能夠實現不少個接口，可是隻能繼承一個抽象類
Java 接口中聲明的變量默認都是 final 的。抽象類能夠包含非 final 的變量。
Java 接口中的成員函數默認是 public 的。抽象類的成員函數能夠是 private，protected 或者是 public。

相同點：

接口是絕對抽象的，不能夠被實例化，抽象類也不能夠被實例化。
類能夠不實現抽象類和接口聲明的全部方法，固然，在這種狀況下，類也必須得聲明成是抽象的。

2四、普通類和抽象類有哪些區別？

普通類不能包含抽象方法，抽象類能夠包含抽象方法。

抽象類不能直接實例化，普通類能夠直接實例化。

2五、抽象類能使用 final 修飾嗎？

不能，定義抽象類就是讓其餘類繼承的，若是定義爲 final 該類就不能被繼承，這樣彼此就會產生矛盾，因此 final 不能修飾抽象類。

2六、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？

都不能。抽象方法須要子類重寫，而靜態的方法是沒法被重寫的，所以兩者是矛盾的。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，所以也是相互矛盾的。

2七、Java 有沒有 goto？

goto 是 Java 中的保留字，在目前版本的 Java 中沒有使用。

2八、&和&&的區別？

&運算符有兩種用法：(1)按位與；(2)邏輯與。&&運算符是短路與運算。邏輯與跟短路與的差異是很是巨大的，雖然兩者都要求運算符左右兩端的布爾值都是 true 整個表達式的值纔是 true。&&之因此稱爲短路運算是由於，若是&&左邊的表達式的值是 false，右邊的表達式會被直接短路掉，不會進行運算。注意：邏輯或運算符（|）和短路或運算符（||）的差異也是如此。

2九、Java 中 IO 流分爲幾種？

按功能來分：輸入流（input）、輸出流（output）。
按類型來分：字節流和字符流。
按照流的角色劃分爲節點流和處理流。

字節流和字符流的區別是：字節流按 8 位傳輸以字節爲單位輸入輸出數據，字符流按 16 位傳輸以字符爲單位輸入輸出數據。

節點流：能夠從或向一個特定的地方（節點）讀寫數據。如 FileReader。處理流：是對一個已存在的流的鏈接和封裝，經過所封裝的流的功能調用實現數據讀寫。如 BufferedReader。處理流的構造方法老是要帶一個其餘的流對象作參數。一個流對象通過其餘流的屢次包裝，稱爲流的連接。

推薦閱讀：JAVA的節點流和處理流

Java IO 流共涉及 40 多個類，這些類看上去很雜亂，但實際上頗有規則，並且彼此之間存在很是緊密的聯繫， Java I0 流的 40 多個類都是從以下 4 個抽象類基類中派生出來的。

InputStream/Reader: 全部輸入流的基類，前者是字節輸入流，後者是字符輸入流。
OutputStream/Writer: 全部輸出流的基類，前者是字節輸出流，後者是字符輸出流。

按操做方式分類結構圖：

按操做對象分類結構圖:

30、BIO、NIO、AIO 有什麼區別？

BIO：Block IO 同步阻塞式 IO，就是咱們日常使用的傳統 IO，它的特色是模式簡單使用方便，併發處理能力低。
NIO：New IO 同步非阻塞 IO，是傳統 IO 的升級，客戶端和服務器端經過 Channel（通道）通信，實現了多路複用。在Java 1.4 中引入了 NIO 框架，對應 java.nio 包，提供了 Channel , Selector，Buffer等抽象。NIO中的N能夠理解爲Non-blocking，不單純是New。它支持面向緩衝的，基於通道的I/O操做方法。 NIO提供了與傳統BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相對應的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 兩種不一樣的套接字通道實現,兩種通道都支持阻塞和非阻塞兩種模式。對於高負載、高併發的（網絡）應用，應使用 NIO 的非阻塞模式來開發。
AIO：Asynchronous IO 是 NIO 的升級，也叫 NIO2，在 Java 7 中引入了 NIO 的改進版 NIO 2,它是異步非阻塞的IO模型。異步 IO 是基於事件和回調機制實現的，也就是應用操做以後會直接返回，不會堵塞在那裏，當後臺處理完成，操做系統會通知相應的線程進行後續的操做。AIO 是異步 IO 的縮寫，雖然 NIO 在網絡操做中，提供了非阻塞的方法，可是 NIO 的 IO 行爲仍是同步的。對於 NIO 來講，咱們的業務線程是在 IO 操做準備好時，獲得通知，接着就由這個線程自行進行 IO 操做，IO操做自己是同步的。