詳解java常見的核心基礎知識

能不能給我簡單介紹一下java

Java是1995年由sun公司推出的一門高級語言，該語言具備如下特點:

• 簡單易學，相較于C語言和C++，沒有指針的概念，所以操作和使用是會相對容易一些。
• 平臺無關性，即Java程序可以通過Java虛擬機在不同硬件不同操作系統(tǒng)上運行，而無需進行任何修改。
• 面向對象:面向對象是一種程序設計技術，以木匠工作為例，使用面向對象方式實現(xiàn)的木匠的工作關注重點永遠是制作椅子，其次才是工具。而面向過程則優(yōu)先關注制作工具。與C++不同的是，Java不支持多繼承，取而代之的是更加簡單的接口的概念。
• 編譯與解釋并存:與C++，Rust，Go不同的是，java源代碼運行時需要先編譯稱為字節(jié)碼文件(.class),然后再通過解釋器翻譯成機器碼運行。
• 可靠性:Java通過早期檢測以及運行時檢測消除了容易出錯的情況。以及與C++不同的是，操作數(shù)組、字符串方式采用的是指針模型避免了重寫內(nèi)存或者損壞數(shù)據(jù)的問題。
• 安全性:Java適用于網(wǎng)絡/分布式環(huán)境，為了達到這個目標，Java在防病毒，防篡改做出很大的努力。
• 支持網(wǎng)絡編程，使用非常方便，也有不錯的性能。
• 支持多線程編程。

Java和C++主要區(qū)別有哪些？能不能給我說說優(yōu)缺點

Java屬于半編譯、半解釋型語言，通過編譯器javac生成JVM可識別的字節(jié)碼(.class)之后，由JVM將其解釋成計算機可執(zhí)行的機器碼，所以執(zhí)行效率相對低，依賴解釋器，但是跨平臺較好?；谶@種情況JVM在后端編譯階段會將那些頻繁執(zhí)行的熱點代碼(hot spot code)的字節(jié)碼直接生成機器碼直接執(zhí)行，由此避免頻繁編譯+解釋的步驟：

而C++則是編譯型語言，代碼通過編譯后就可以直接生成機器碼直接在服務器上運行，執(zhí)行速度塊、效率高、因為代碼是直接服務于針對性的操作系統(tǒng)，所以為了兼容性不得不在邏輯上進行特殊處理，所以跨平臺相對差一些。

除此之外java和C++還有以下幾個區(qū)別：

• 多繼承：Java支持單繼承類，多繼承接口，而C++支持多繼承。
• 內(nèi)存管理方面：java有JVM自動管理、而C++需要手動管理。
• 參數(shù)傳遞方面：Java僅僅支持值傳遞，而C++支持引用、指針、值傳遞。
• 系統(tǒng)資源控制方面：Java相關方法依賴于JVM底層實現(xiàn)沒有指針等機制操作內(nèi)存空間，不夠底層，所以相對C++會弱一些。

Java中有了基本類型為什么還需要包裝類

java開發(fā)是面向對象的，很多特定的操作都需要以對象的維度運行，最典型的就是集合的泛型:

List<String> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);

而且基本類型作為成員變量時，如果沒有做任何初始化則取對應類型的零值，這種情況下會導致某些業(yè)務場景的錯誤，例如我們的某個int變量要求必傳，設置為基本類型時，假如前端沒有傳值，那么這個值就會得到0而不是空，這種場景就很可能導致業(yè)務上的錯誤:

public class Main {
    private int a;
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("a="+new Main().a);//a=0
    }
}

Java的三種技術架構是什么

Java有多種技術架構，但以下是其中三種常見的：

• Java SE（Java Standard Edition）：Java標準版是Java平臺的基礎版本，用于開發(fā)和部署桌面、嵌入式和服務器應用程序。它包含了Java編程語言、Java虛擬機（JVM）、Java類庫等核心組件。Java SE提供了廣泛的功能和API，可以用于開發(fā)各種類型的應用程序，從簡單的命令行工具到復雜的圖形用戶界面（GUI）應用。
• Java EE（Java Enterprise Edition）：Java企業(yè)版是用于開發(fā)和部署企業(yè)級應用程序的Java平臺。它建立在Java SE的基礎上，提供了一組擴展和技術，用于構建分布式、可擴展和安全的企業(yè)應用。Java EE包括諸如Servlet、JavaServer Pages（JSP）、Enterprise JavaBeans（EJB）、Java Persistence API（JPA）等技術，還提供了支持事務管理、安全性、消息傳遞、Web服務等企業(yè)級功能的各種規(guī)范和API。
• Java ME（Java Micro Edition）：Java微版是專門設計用于嵌入式設備和移動設備的Java平臺。它針對資源受限的環(huán)境，如智能手機、個人數(shù)字助理（PDA）、嵌入式系統(tǒng)等，提供了一個輕量級的Java運行時環(huán)境。Java ME包括了一組精簡的Java類庫和API，使開發(fā)人員能夠構建適用于小型設備的應用程序，如移動游戲、手機應用等。

這些Java技術架構可以根據(jù)應用程序的需求和目標進行選擇和使用。Java SE適用于通用的應用程序開發(fā)，Java EE適用于構建大型企業(yè)級應用，而Java ME適用于嵌入式和移動設備的開發(fā)。

JVM簡介

Java虛擬機（Java Virtual Machine，JVM）是Java平臺重要組成部分，它是一個在計算機上運行Java字節(jié)碼的虛擬計算機，它負責解釋并執(zhí)行編譯后的Java字節(jié)碼，并將其轉換為底層操作系統(tǒng)能夠理解的機器碼。

JDK和JRE分別是什么

JDK(Java Development Kit)是Java開發(fā)工具包，包含了JRE所有的東西，所以作為開發(fā)人員，只需要安裝JDK即可

JRE(Java Runtime Environment)是Java運行環(huán)境，包含運行所需要的類庫以及JVM。你可能認為如果僅僅要運行Java程序，安裝JRE即，但是某些web程序例如需要將JSP 轉換為 Java servlet就需要jdk編譯了，所以保守起見，無論運行還是開發(fā)，我們都建議在操作系統(tǒng)上安裝jdk。

什么字節(jié)碼文件，字節(jié)碼文件的優(yōu)勢是什么

首先我們了解一下從編寫Java代碼到Java代碼被執(zhí)行的過程:

• 開發(fā)人員編寫java代碼。
• 通過javac編譯生成字節(jié)碼即.class結尾的文件。
• 通過解釋器翻譯計算機可以理解的機器碼，需要注意的是JIT解釋器通過運行時編譯，會將某些字節(jié)碼對應的機器碼保存下來，這就是HotSpot 的Lazy Evaluation原則，將那些熱點代碼保存起來，執(zhí)行次數(shù)越多速度越快(這里參照了CPU分支預測器的工作原理)
• CPU收到機器碼執(zhí)行該指令。

JDK9的AOT技術以及為什么不全部使用 AOT 呢？

JDK9的AOT（Ahead-of-Time）編譯技術使得Java字節(jié)碼可直接編譯為本地機器碼，相比于傳統(tǒng)JIT編譯來說在運行時將字節(jié)碼轉為機器碼，這種做法帶來了兩個好處：

• 啟動時間快，因為AOT的提前編譯，使得運行時避免了一些編譯的開銷，所以啟動的效率得以提高。
• 執(zhí)行性能優(yōu)化，因為AOT編譯是在運行前針對Java程序進行全局優(yōu)化，而不是僅僅針對運行時的熱點代碼，所以程序執(zhí)行性能相比JIT更高。

同樣的，它也帶來如下幾個缺點:

• Java是一門動態(tài)語言，需要動態(tài)加載類、反射、動態(tài)代碼生成等特性，這些特性無法在編譯器靜態(tài)決定，需要運行時才能進行決策的，所以使用AOT這些特性就無法支持了。
• Java應用程序需要長期的運行，可能需要動態(tài)加載和卸載類，或者在運行時進行動態(tài)的優(yōu)化，AOT的靜態(tài)編譯就無法滿足這些特性。
• Java生態(tài)系統(tǒng)包含大量的第三方框架，如果使用AOT可能使得很多特性都無法支持，最典型就是Spring框架的AOP。

Java 有哪幾種基本數(shù)據(jù)類型？float 和 double 的區(qū)別是？

對應的基本類型和默認0值如下：

基本類型 位數(shù) 字節(jié) 默認值
int  32    4     0
short   16    2     0
long    64    8     0L
byte    8     1     0
char    16    2   'uo000'
float   32    4    0f
double  64    8    0d
boolean  1        false

所以float為4個字節(jié)，double為8字節(jié)。

Java有那些引用類型

除了8種基本類型以外，其余類型都是引用類型即變量所存儲的都是數(shù)據(jù)的引指向堆中某塊內(nèi)存，對應的引用類型有：

• 類類型即用 class關鍵字修飾
• 接口 類型interface
• 數(shù)組類型arr[]

自動類型轉換和強制類型轉換

精度小的賦值給精度大的Java會進行自動轉換，反之就需要我們進行強制轉換了。

精度自小向大有兩種情況，一種是字符和數(shù)字的轉換，char賦值給int類型會自動轉換為int。因為char占兩個字節(jié)，存放都是0到 65535以內(nèi)的整數(shù)，所以賦值給4個字節(jié)的int就會發(fā)生自動類型轉換。

  char c = 'a';
  int num = c;

反之int轉char就需要強制轉換了：

 int num=1;
 char c=(char)num;

另一種情況大家就比較熟悉了，即精度小的轉為精度大的發(fā)生自動類型轉換，反之就是強制類型轉換，如下圖所示:

什么是自動裝箱和自動拆箱

將基本數(shù)據(jù)類型賦值給包裝類就是裝箱，如下所示:

Integer i = 10;  //裝箱 

這一點，我們可以通過查看字節(jié)碼得以印證，可以看到底層就是通過valueOf實現(xiàn)裝箱。

public static main([Ljava/lang/String;)V
   L0
    LINENUMBER 5 L0
    BIPUSH 10
    //valueOf 完成類型裝箱
    INVOKESTATIC java/lang/Integer.valueOf (I)Ljava/lang/Integer;
    ASTORE 1
   L1
    LINENUMBER 6 L1
    RETURN
   L2
    LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L2 0
    LOCALVARIABLE i Ljava/lang/Integer; L1 L2 1
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 2
}

 Integer i = 10;
 int num = i;  //拆箱 

查看字節(jié)碼，可以看到底層是通過Integer.intValue實現(xiàn)拆箱：

 // access flags 0x9
  public static main([Ljava/lang/String;)V
   
   L1
    LINENUMBER 6 L1
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/Integer.intValue ()I
    ISTORE 2
   L2
    LINENUMBER 7 L2
    RETURN
   L3
    LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L3 0
    LOCALVARIABLE i Ljava/lang/Integer; L1 L3 1
    LOCALVARIABLE num I L2 L3 2
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 3
}

&和&&的區(qū)別是什么

前者進行邏輯與時不會因為左邊的false發(fā)生短路即表達式左右兩邊都會執(zhí)行，而后者會發(fā)生短路，即左邊得到false就不執(zhí)行右邊的邏輯：

具體我們可以查看下面這個例子，&運算不會發(fā)生短路，所以第一個func()結果返回false，第二個func()還是會被執(zhí)行。

 public static void main(String[] args) {
        boolean b1 = func() & func();
    }

    private static boolean func() {
        System.out.println("調用了func");
        return false;
    }

從輸出結果我們可以得以印證:

調用了func
調用了func

同理我們再看看&&運算，因為第一次返回了false，所以&&運算符后面的func()就不會被執(zhí)行。

 public static void main(String[] args) {
        boolean b1 = func() && func();
    }

    private static boolean func() {
        System.out.println("調用了func");
        return false;
    }

輸出結果如下:

調用了func

switch 是否能作用在 byte/long/String 上？

到JDK7開始byte、String都可以都可以用在switch上，但是long還是不行的。

break、continue、return的區(qū)別

• break:結束當前循環(huán)體
• continue:跳過本次循環(huán)
• return 結束當前循環(huán)直接返回結果

最有效的計算2乘8是什么方式？

用左移運算符即 2<<3 ，這種寫法在JDK的數(shù)據(jù)結構中經(jīng)常可以見到，例如Arrays中的binarySearch0二分搜索，它獲取中間索引時除2就是用右移運算符號。

 private static int binarySearch0(long[] a, int fromIndex, int toIndex,
                                     long key) {
        int low = fromIndex;
        int high = toIndex - 1;

        while (low <= high) {
         //右移運算實現(xiàn)除2操作
            int mid = (low + high) >>> 1;
            long midVal = a[mid];

            if (midVal < key)
                low = mid + 1;
            else if (midVal > key)
                high = mid - 1;
            else
                return mid; // key found
        }
        return -(low + 1);  // key not found.
    }

為什么不能用浮點數(shù)表示金額？

浮點數(shù)只有8個字節(jié)，作為高精度計算的金融結算場景可能存在偏差，一般情況下針對高精度的計算，我們更推薦使用BigDecimal，因為其底層針對精度和數(shù)值進行相應的處理不會造成丟失。

BigDecimal用equals進行比較可以嗎？為什么？

BigDecimal重寫的equals方法比較的是兩個值的精度的大小是否一致：

@Override
    public boolean equals(Object x) {
        if (!(x instanceof BigDecimal))
            return false;
        BigDecimal xDec = (BigDecimal) x;
        if (x == this)
            return true;
            //先比較精度
        if (scale != xDec.scale)
            return false;
  //再比較數(shù)值
        long s = this.intCompact;
        long xs = xDec.intCompact;
        if (s != INFLATED) {
            if (xs == INFLATED)
                xs = compactValFor(xDec.intVal);
            return xs == s;
        } else if (xs != INFLATED)
            return xs == compactValFor(this.intVal);

        return this.inflated().equals(xDec.inflated());

假設我們BigDecimal聲明的分別是1.0和1.00，最終的結果就可能返回false，所以一般情況下，BigDecimal進行數(shù)值比較時我們建議使用compareTo

BigDecimal(double)和BigDecimal(String)有什么區(qū)別？

因為double只有8個字節(jié)，對于高精度的小數(shù)可能存在進度丟失問題，對應String類型因為字符串字面量的關系所以對應的小數(shù)就可以通過BigDecimal完成正確的轉換。

為什么對Java中的負數(shù)取絕對值結果不一定是正數(shù)

我們都知道integer是4個字節(jié)，即取值范圍是-2的31次方（-2147483648），2的31次方減一（2147483647），當-2147483648取絕對值時就會得到2147483648超過integer最大值導致越界得到負數(shù)。

Lambda表達式是如何實現(xiàn)的

本質上Lambda就是語法糖，編譯階段編譯器會將lambda表達式進行解糖轉換成對應的方法進行解析。

public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
                .filter(i -> i % 2 == 0)
                .map(String::valueOf)
                .collect(Collectors.toList());

        System.out.println(list);


    }

對應的我們給出反編譯后的結果，可以看到這些表達式最后都會轉為Predicate.test、Function.apply等調用：

 83: aastore
        84: invokestatic  #4                  // InterfaceMethod java/util/stream/Stream.of:([Ljava/lang/Object;)Ljava/util/stream/Stream;
        87: invokedynamic #5,  0              // InvokeDynamic #0:test:()Ljava/util/function/Predicate;
        92: invokeinterface #6,  2            // InterfaceMethod java/util/stream/Stream.filter:(Ljava/util/function/Predicate;)Ljava/util/stream/Stream;
        97: invokedynamic #7,  0              // InvokeDynamic #1:apply:()Ljava/util/function/Function;
       102: invokeinterface #8,  2            // InterfaceMethod java/util/stream/Stream.map:(Ljava/util/function/Function;)Ljava/util/stream/Stream;
       107: invokestatic  #9                  // Method java/util/stream/Collectors.toList:()Ljava/util/stream/Collector;
       110: invokeinterface #10,  2           // InterfaceMethod java/util/stream/Stream.collect:(Ljava/util/stream/Collector;)Ljava/lang/Object;
       115: checkcast     #11                 // class java/util/List

finally中代碼一定會執(zhí)行嗎

不會，原因如下：

• 在執(zhí)行finally前調用System.exit(0);。
• try-catch塊中存在死循環(huán)。
• 虛擬機崩潰或者執(zhí)行過程中服務器宕機。
• finally代碼塊由守護線程執(zhí)行，主線程執(zhí)行完時，守護線程可能會直接推出，不執(zhí)行finally。

你覺得Java中的枚舉有什么用處？

• 語義化好，天生自帶屬性，拓展強。
• 天生就是個單例，可以直接保證線程安全，便于使用單例模式。

什么是AIO、BIO和NIO

• BIO：同步阻塞IO，線程發(fā)起請求后一直阻塞直到讀或者寫結束，傳統(tǒng)的socket編程就是BIO適用于那些連接數(shù)較少的服務端。
• NIO：同步非阻塞，線程發(fā)起IO請求后不阻塞立即返回，常用于解決c10k問題，這其中Netty就是最經(jīng)典的NIO框架。
• AIO：異步非阻塞，線程發(fā)起IO請求后不阻塞返回，IO操作有結果后會回調通知。

UUID是什么？可以保證全局唯一？

能，UUID即全局唯一標識，是指在一臺機器上生成的id編碼，由于UUID依賴MAC地址、時間戳、隨機數(shù)等信息，所以UUID具有極高的唯一性，幾乎是不可能重復的。

Arrays.sort是使用什么排序算法實現(xiàn)的

查看底層源碼可知排序算法使用的是雙路快排法，一種針對數(shù)組進行遞歸分而治之再合并的O(nlogN)級別的排序算法：

public static void sort(int[] a) {
        DualPivotQuicksort.sort(a, 0, a.length - 1, null, 0, 0);
    }

為什么Java中的main方法必須是public static void修飾

• 設置public讓JVM可調用。
• 聲明狀態(tài)避免實例化后調用
• 調用后無需任何返回值，所以返回類型設置為void。

BigDecimal和Long哪個更適合標識金額

BigDecimal無論是使用還是進行高精度計算時都比Long類型準確。

怎么修改一個類中的private修飾的String參數(shù)的值

• 反射
• 用set方法

Stream的并行流一定比串行流更快嗎

不一定，針對一些計算密集型任務。它需要時刻活躍于CPU核心才能工作，如果使用并行流以為去提升并發(fā)度，這其中上下文切換和結果聚合的開銷導致的最終性能，可能還不如單線程串行運算。

小結

自此我們將java基礎的核心知識進行了簡單的總結，后續(xù)筆者才會針對這些題目進行進一步的迭代，希望對你有幫助。