Java

final & finalize()

final

final修饰的类不可被继承，方法不可被覆盖(或者叫重写)，对象不可被更改。

finalize()

finalize()是Object的protected方法，是用来给对象在Gc前一次行动的机会：首先，当对象变成(GC Roots)不可达时，GC会判断该对象是否覆盖了finalize方法，若未覆盖，则直接将其回收。否则，若对象未执行过finalize方法，将其放入F-Queue队列，由一低优先级线程执行该队列中对象的finalize方法。执行finalize方法完毕后，GC会再次判断该对象是否可达，若不可达，则进行回收，否则，对象“复活”。

• System.gc()与System.runFinalization()方法增加了finalize方法执行的机会，但不可盲目依赖它们

• Java语言规范并不保证finalize方法会被及时地执行、而且根本不会保证它们会被执行

• finalize方法可能会带来性能问题。因为JVM通常在单独的低优先级线程中完成finalize的执行

• 对象再生问题：finalize方法中，可将待回收对象赋值给GC Roots可达的对象引用，从而达到对象再生的目的

• finalize方法至多由GC执行一次(用户当然可以手动调用对象的finalize方法，但并不影响GC对finalize的行为)

简述：finalize()方法会在对象回收前至多被调用一次，一般可以在这里做一次重新挂到GcRoot链上的保活操作，或者像Android6以前安卓在覆盖的finalize()方法中释放native内存一样。

Object

.toString

toString 默认是个指针，一般需要重写，未重写情况下，返回

getClass().getName() + '@' + Integer.toHexString(hashCode())

equal & hashcode

• If o1.equals(o2), then o1.hashCode() == o2.hashCode() should always be true.
• If o1.hashCode() == o2.hashCode is true, it doesn’t mean that o1.equals(o2) will be true.

也就是equals 是 hashcode的充分不必要条件

equals

比较对象是否内容相同，默认和==功能一致

hashcode

该对象哈希。hashcode有多种实现，不一定与内存地址相关。目前版本是”当前线程有关的一个随机数+三个确定值，运用xorshift随机数算法得到的一个随机数“

重写equal 的同时为什么必须重写hashcode？

注意：当equals方法被重写时，通常有必要重写 hashCode 方法，以维护 hashCode 方法的常规协定，该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码。

hashCode是编译器为不同对象产生的不同整数，根据equal方法的定义：如果两个对象是相等（equal）的，那么两个对象调用hashCode必须产生相同的整数结果，即：equal为true，hashCode必须为true，equal为false，hashCode也必须为false，所以必须重写hashCode来保证与equal同步。

finalize()

wait() & notify()

getClass()

clone()

面向对象

封装：对抽象的事物抽象化成一个对象，并对其对象的属性私有化，同时提供一些能被外界访问属性的方法；

继承：子类扩展新的数据域或功能，并复用父类的属性与功能，单继承，多实现；

多态：通过继承（多个⼦类对同⼀⽅法的重写）、也可以通过接⼝（实现接⼝并覆盖接⼝）

静态绑定与动态绑定，重载Overload与重写Override：

重载

一种是在编译期确定，被称为静态分派，比如方法的重载Overload；

重载指在同一个类中定义多个方法，这些方法名称相同，签名不同。**(参数列表必须改，其他无要求)**

多态

一种是在运行时确定，被称为动态分派，比如方法的覆盖Override（重写）和接口的实现。

重写指在子类中的方法的名称和签名都和父类相同，使用override注解。**(参数和返回不能改，其他不能升级)**

多态实现

多态的底层实现是动态绑定，即在运行时才把方法调用与方法实现关联起来。在Java中有两种形式可以实现多态：方法的覆盖Override（重写）和接口的实现。

多态的实现原理

虚拟机栈中会存放当前方法调用的栈帧（局部变量表、操作栈、动态连接 、返回地址）。多态的实现过程，就是方法调用动态分派的过程，如果子类覆盖了父类的方法，则在多态调用中，动态绑定过程会首先确定实际类型是子类，从而先搜索到子类中的方法。这个过程便是方法覆盖的本质。

附录：重写Override和重载Overload的区别

Overload 在同一个类中，重载指在同一个类中定义多个方法，这些方法名称相同，签名不同。**(参数列表必须改，其他无要求)**

Overwirte 集成于父类的子类中，重写指在子类中的方法的名称和签名都和父类相同，使用override注解。**(参数和返回不能改，其他不能升级)**

区别点	重载方法	重写方法
参数列表	必须修改	一定不能修改
返回类型	可以修改	一定不能修改
异常	可以修改	可以减少或删除，一定不能抛出新的或者更广的异常
访问	可以修改	一定不能做更严格的限制（可以降低限制）

面向对象三大特性

特性：封装、继承、多态

封装：对抽象的事物抽象化成一个对象，并对其对象的属性私有化，同时提供一些能被外界访问属性的方法；

继承：子类扩展新的数据域或功能，并复用父类的属性与功能，单继承，多实现；

多态：通过继承（多个⼦类对同⼀⽅法的重写）、也可以通过接⼝（实现接⼝并覆盖接⼝）

1、Java与C++区别

不同点：c++支持多继承，并且有指针的概念，由程序员自己管理内存；Java是单继承，可以用接口实现多继承，Java 不提供指针来直接访问内存，程序内存更加安全，并且Java有JVM⾃动内存管理机制，不需要程序员⼿动释放⽆⽤内存

2、多态实现原理

多态的底层实现是动态绑定，即在运行时才把方法调用与方法实现关联起来。

静态绑定与动态绑定：

一种是在编译期确定，被称为静态分派，比如方法的重载；

一种是在运行时确定，被称为动态分派，比如方法的覆盖（重写）和接口的实现。

多态的实现

虚拟机栈中会存放当前方法调用的栈帧（局部变量表、操作栈、动态连接 、返回地址）。多态的实现过程，就是方法调用动态分派的过程，如果子类覆盖了父类的方法，则在多态调用中，动态绑定过程会首先确定实际类型是子类，从而先搜索到子类中的方法。这个过程便是方法覆盖的本质。

3、static和final关键字

static：可以修饰属性、方法

static修饰属性：

类级别属性，所有对象共享一份，随着类的加载而加载（只加载一次），先于对象的创建；可以使用类名直接调用。

static修饰方法：

随着类的加载而加载；可以使用类名直接调用；静态方法中，只能调用静态的成员，不可用this；

final：关键字主要⽤在三个地⽅：变量、⽅法、类。

final修饰变量：

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。

final修饰方法：

把⽅法锁定，以防任何继承类修改它的含义（重写）；类中所有的 private ⽅法都隐式地指定为 final。

final修饰类：

final 修饰类时，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地指定为 final ⽅法。

一个类不能被继承，除了final关键字之外，还有可以私有化构造器。（内部类无效）

4、抽象类和接口

抽象类：包含抽象方法的类，即使用abstract修饰的类；抽象类只能被继承，所以不能使用final修饰，抽象类不能被实例化，

接口：接口是一个抽象类型，是抽象方法的集合，接口支持多继承，接口中定义的方法，默认是public abstract修饰的抽象方法

相同点：

① 抽象类和接口都不能被实例化

② 抽象类和接口都可以定义抽象方法，子类/实现类必须覆写这些抽象方法

不同点：

① 抽象类有构造方法，接口没有构造方法

③抽象类可以包含普通方法，接口中只能是public abstract修饰抽象方法（Java8之后可以）

③ 抽象类只能单继承，接口可以多继承

④ 抽象类可以定义各种类型的成员变量，接口中只能是public static final修饰的静态常量

抽象类的使用场景：

既想约束子类具有共同的行为（但不再乎其如何实现），又想拥有缺省的方法，又能拥有实例变量

接口的应用场景：

约束多个实现类具有统一的行为，但是不在乎每个实现类如何具体实现；实现类中各个功能之间可能没有任何联系

5、泛型以及泛型擦除

参考：https://blog.csdn.net/baoyinwang/article/details/107341997

泛型：

泛型的本质是参数化类型。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中，分别称为泛型类、泛型接口和泛型方法。

泛型擦除：

Java的泛型是伪泛型，使用泛型的时候加上类型参数，在编译器编译生成的字节码的时候会去掉，这个过程成为类型擦除。

如List等类型，在编译之后都会变成 List。JVM 看到的只是 List，而由泛型附加的类型信息对 JVM 来说是不可见的。

可以通过反射添加其它类型元素

6、反射原理以及使用场景

Java反射：

是指在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法；并且都能够调用它的任意一个方法；

反射原理：

反射首先是能够获取到Java中的反射类的字节码，然后将字节码中的方法，变量，构造函数等映射成 相应的 Method、Filed、Constructor 等类

如何得到Class的实例:

1.类名.class(就是一份字节码)
2.Class.forName(String className);根据一个类的全限定名来构建Class对象
3.每一个对象多有getClass()方法:obj.getClass();返回对象的真实类型

使用场景：

• 开发通用框架 - 反射最重要的用途就是开发各种通用框架。很多框架（比如 Spring）都是配置化的（比如通过 XML 文件配置 JavaBean、Filter 等），为了保证框架的通用性，需要根据配置文件运行时动态加载不同的对象或类，调用不同的方法。

• 动态代理 - 在切面编程（AOP）中，需要拦截特定的方法，通常，会选择动态代理方式。这时，就需要反射技术来实现了。

  JDK：spring默认动态代理，需要实现接口

  CGLIB：通过asm框架序列化字节流，可配置，性能差

• 自定义注解 - 注解本身仅仅是起到标记作用，它需要利用反射机制，根据注解标记去调用注解解释器，执行行为。

7、Java异常体系

Throwable 是 Java 语言中所有错误或异常的超类。下一层分为 Error 和 Exception

Error ：

是指 java 运行时系统的内部错误和资源耗尽错误。应用程序不会抛出该类对象。如果出现了这样的错误，除了告知用户，剩下的就是尽力使程序安全的终止。

Exception 包含：RuntimeException 、CheckedException

编程错误可以分成三类：语法错误、逻辑错误和运行错误。

语法错误（也称编译错误）是在编译过程中出现的错误，由编译器检查发现语法错误

逻辑错误指程序的执行结果与预期不符，可以通过调试定位并发现错误的原因

运行错误是引起程序非正常终端的错误，需要通过异常处理的方式处理运行错误

RuntimeException： 运行时异常，程序应该从逻辑角度尽可能避免这类异常的发生。

如 NullPointerException 、 ClassCastException ；

CheckedException：受检异常，程序使用trycatch进行捕捉处理

如IOException、SQLException、NotFoundException；

数据结构

1、ArrayList和LinkedList

ArrayList：

底层基于数组实现，支持对元素进行快速随机访问，适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。（提一句实际上）
​ 默认初始大小为10，当数组容量不够时，会触发扩容机制（扩大到当前的1.5倍），需要将原来数组的数据复制到新的数组中；当从 ArrayList 的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。

LinkedList：

底层基于双向链表实现，适合数据的动态插入和删除；
​ 内部提供了 List 接口中没有定义的方法，用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。（比如jdk官方推荐使用基于linkedList的Deque进行堆栈操作）

ArrayList与LinkedList区别：

都是线程不安全的，ArrayList 适用于查找的场景，LinkedList 适用于增加、删除多的场景

实现线程安全：

可以使用原生的Vector，或者是Collections.synchronizedList(List list)函数返回一个线程安全的ArrayList集合。
​ 建议使用concurrent并发包下的CopyOnWriteArrayList的。

①Vector: 底层通过synchronize修饰保证线程安全，效率较差

②CopyOnWriteArrayList：写时加锁，使用了一种叫写时复制的方法；读操作是可以不用加锁的

2、List遍历快速和安全失败

①普通for循环遍历List删除指定元素

for(int i=0; i < list.size(); i++){
   if(list.get(i) == 5) 
       list.remove(i);
}

② 迭代遍历,用list.remove(i)方法删除元素

Iterator<Integer> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    Integer value = it.next();
    if(value == 5){
        list.remove(value);
    }
}

③foreach遍历List删除元素

for(Integer i:list){
    if(i==3) list.remove(i);
}

fail—fast：快速失败

当异常产生时，直接抛出异常，程序终止;

fail-fast主要是体现在当我们在遍历集合元素的时候，经常会使用迭代器，但在迭代器遍历元素的过程中，如果集合的结构（modCount）被改变的话，就会抛出异常ConcurrentModificationException，防止继续遍历。这就是所谓的快速失败机制。

fail—safe：安全失败

    采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历。由于在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，所以不会触发ConcurrentModificationException。

    缺点：基于拷贝内容的优点是避免了ConcurrentModificationException，但同样地，迭代器并不能访问到修改后的内容，即：迭代器遍历的是开始遍历那一刻拿到的集合拷贝，在遍历期间原集合发生的修改迭代器是不知道的。

    场景：java.util.concurrent包下的容器都是安全失败，可以在多线程下并发使用，并发修改。

3、详细介绍HashMap

角度：数据结构+扩容情况+put查找的详细过程+哈希函数+容量为什么始终都是2^N，JDK1.7与1.8的区别。

参考：https://www.jianshu.com/p/9fe4cb316c05

数据结构：

HashMap在底层数据结构上采用了数组＋链表＋红黑树，通过散列映射来存储键值对数据

扩容情况：

默认的负载因子是0.75，如果数组中已经存储的元素个数大于数组长度的75%，将会引发扩容操作。

【1】创建一个长度为原来数组长度两倍的新数组。

【2】1.7采用Entry的重新hash运算，1.8采用高于与运算。

put操作步骤：

1、判断数组是否为空，为空进行初始化;

2、不为空，则计算 key 的 hash 值，通过(n - 1) & hash计算应当存放在数组中的下标 index;

3、查看 table[index] 是否存在数据，没有数据就构造一个Node节点存放在 table[index] 中；

4、存在数据，说明发生了hash冲突(存在二个节点key的hash值一样), 继续判断key是否相等，相等，用新的value替换原数据；

5、若不相等，判断当前节点类型是不是树型节点，如果是树型节点，创造树型节点插入红黑树中；

6、若不是红黑树，创建普通Node加入链表中；判断链表长度是否大于 8，大于则将链表转换为红黑树；

7、插入完成之后判断当前节点数是否大于阈值，若大于，则扩容为原数组的二倍

哈希函数：

通过hash函数（优质因子31循环累加）先拿到 key 的hashcode，是一个32位的值，然后让hashcode的高16位和低16位进行异或操作。该函数也称为扰动函数，做到尽可能降低hash碰撞，通过尾插法进行插入。

容量为什么始终都是2^N：

先做对数组的⻓度取模运算，得到的余数才能⽤来要存放的位置也就是对应的数组下标。这个数组下标的计算⽅法是“ (n - 1) & hash ”。（n代表数组⻓度）。方便数组的扩容和增删改时的取模。

JDK1.7与1.8的区别：

JDK1.7 HashMap：

底层是 数组和链表 结合在⼀起使⽤也就是链表散列。如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。扩容翻转时顺序不一致使用头插法会产生死循环，导致cpu100%

JDK1.8 HashMap：

底层数据结构上采用了数组＋链表＋红黑树；当链表⻓度⼤于阈值（默认为 8-泊松分布），数组的⻓度大于 64时，链表将转化为红⿊树，以减少搜索时间。（解决了tomcat臭名昭著的url参数dos攻击问题）

**4、ConcurrentHashMap **

可以通过ConcurrentHashMap 和 Hashtable来实现线程安全；Hashtable 是原始API类，通过synchronize同步修饰，效率低下；ConcurrentHashMap 通过分段锁实现，效率较比Hashtable要好；

ConcurrentHashMap的底层实现：

JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底层采⽤ 分段的数组+链表 实现；采用 分段锁（Sagment） 对整个桶数组进⾏了分割分段(Segment默认16个)，每⼀把锁只锁容器其中⼀部分数据，多线程访问容器⾥不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提⾼并发访问率。

JDK1.8的 ConcurrentHashMap 采⽤的数据结构跟HashMap1.8的结构⼀样，数组+链表/红⿊树；摒弃了Segment的概念，⽽是直接⽤ Node 数组+链表+红⿊树的数据结构来实现，通过并发控制 synchronized 和CAS来操作保证线程的安全。

5、序列化和反序列化

序列化的意思就是将对象的状态转化成字节流，以后可以通过这些值再生成相同状态的对象。对象序列化是对象持久化的一种实现方法，它是将对象的属性和方法转化为一种序列化的形式用于存储和传输。反序列化就是根据这些保存的信息重建对象的过程。

序列化：将java对象转化为字节序列的过程。

反序列化：将字节序列转化为java对象的过程。

优点：

a、实现了数据的持久化，通过序列化可以把数据永久地保存到硬盘上（通常存放在文件里）Redis的RDB

b、利用序列化实现远程通信，即在网络上传送对象的字节序列。 Google的protoBuf

反序列化失败的场景：

序列化ID：serialVersionUID不一致的时候，导致反序列化失败

6、String

String 使用数组存储内容，数组使用 final 修饰，因此 String 定义的字符串的值也是不可变的

StringBuffer 对方法加了同步锁，线程安全，效率略低于 StringBuilder

设计模式与原则

1、单例模式

某个类只能生成一个实例，该实例全局访问，例如Spring容器里一级缓存里的单例池。

优点：

唯一访问：如生成唯一序列化的场景、或者spring默认的bean类型。

提高性能：频繁实例化创建销毁或者耗时耗资源的场景，如连接池、线程池。

缺点：

不适合有状态且需变更的

实现方式：

饿汉式：线程安全速度快

懒汉式：双重检测锁，第一次减少锁的开销、第二次防止重复、volatile防止重排序导致实例化未完成

静态内部类：线程安全利用率高

枚举：effictiveJAVA推荐，反射也无法破坏

2、工厂模式

定义一个用于创建产品的接口，由子类决定生产何种产品。

优点：解耦：提供参数即可获取产品，通过配置文件可以不修改代码增加具体产品。

缺点：每增加一个产品就得新增一个产品类

3、抽象工厂模式

提供一个接口，用于创建相关或者依赖对象的家族，并由此进行约束。

优点：可以在类的内部对产品族进行约束

缺点：假如产品族中需要增加一个新的产品，则几乎所有的工厂类都需要进行修改。

面试题

构造方法

构造方法可以被重载，只有当类中没有显性声明任何构造方法时，才会有默认构造方法。

构造方法没有返回值，构造方法的作用是创建新对象。

初始化块

静态初始化块的优先级最高，会最先执行，在非静态初始化块之前执行。

静态初始化块会在类第一次被加载时最先执行，因此在 main 方法之前。

This

关键字 this 代表当前对象的引用。当前对象指的是调用类中的属性或方法的对象

关键字 this 不可以在静态方法中使用。静态方法不依赖于类的具体对象的引用

重写Override和重载Overload的区别

重载指在同一个类中定义多个方法，这些方法名称相同，签名不同。**(参数列表必须改，其他无要求)**

重写指在子类中的方法的名称和签名都和父类相同，使用override注解。**(参数和返回不能改，其他不能升级)**

区别点	重载方法	重写方法
参数列表	必须修改	一定不能修改
返回类型	可以修改	一定不能修改
异常	可以修改	可以减少或删除，一定不能抛出新的或者更广的异常
访问	可以修改	一定不能做更严格的限制（可以降低限制）

Object类方法

toString 默认是个指针，一般需要重写

equals 比较对象是否相同，默认和==功能一致

hashCode 散列码，equals则hashCode相同，所以重写equals必须重写hashCode

**finalize ** 用于垃圾回收之前做的遗嘱，默认空，子类需重写

clone 深拷贝，类需实现cloneable的接口

getClass 反射获取对象元数据，包括类名、方法、

notify、wait 用于线程通知和唤醒

基本数据类型和包装类

类型	缓存范围
Byte,Short,Integer,Long	[-128, 127]
Character	[0, 127]
Boolean	[false, true]

JVM-DOC-DataType

primitive values and reference values.

2.3. Primitive Types and Values

The primitive data types supported by the Java Virtual Machine are the numeric types, the boolean type (§2.3.4), and the returnAddress type (§2.3.3).

The numeric types consist of the integral types (§2.3.1) and the floating-point types (§2.3.2).

The integral types are:

• byte, whose values are 8-bit signed two’s-complement integers, and whose default value is zero
• short, whose values are 16-bit signed two’s-complement integers, and whose default value is zero
• int, whose values are 32-bit signed two’s-complement integers, and whose default value is zero
• long, whose values are 64-bit signed two’s-complement integers, and whose default value is zero
• char, whose values are 16-bit unsigned integers representing Unicode code points in the Basic Multilingual Plane, encoded with UTF-16, and whose default value is the null code point ('\u0000')

The floating-point types are:

• float, whose values are elements of the float value set or, where supported, the float-extended-exponent value set, and whose default value is positive zero
• double, whose values are elements of the double value set or, where supported, the double-extended-exponent value set, and whose default value is positive zero

2.4. Reference Types and Values

There are three kinds of reference types: class types, array types, and interface types. Their values are references to dynamically created class instances, arrays, or class instances or arrays that implement interfaces, respectively.