面向对象编程详解：概念、特性与JDK/JRE/JVM关系

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本文档主要围绕IT面试中常被提问的基础概念进行总结，涉及的关键知识点如下： 1. **面向对象编程**： - 面向对象是一种编程范式，它以现实世界的对象为基础，将数据和处理这些数据的行为（方法）组织成类和对象。与面向过程的函数驱动不同，面向对象更注重类和对象的定义，以及通过实例化和消息传递实现功能。 - 区别： - 思维方式：面向过程关注函数的实现，而面向对象则先抽象出类结构，再通过实例化操作实现功能。 - 封装性：两者都有封装性，但面向过程主要封装功能，面向对象则更深入地封装数据和操作。 - 继承和多态性：面向对象具有继承（子类继承父类的特征和行为）和多态（方法重载和重写）特性，这些都是面向过程不具备的优势。 2. **面向对象的三大特性**： - **封装**：隐藏数据细节，只通过预定义接口访问数据，确保数据的安全性。 - **继承**：子类继承父类的属性和方法，同时允许重写或扩展，实现代码复用和层次结构。 - **多态**：方法的多态性体现在编译时的重载（相同名称，不同参数）和运行时的重写（子类覆盖父类方法），使程序更具灵活性。 3. **JDK、JRE和JVM的关系**： - **JDK**（Java Development Kit）：Java的核心开发工具包，包含了Java运行环境（JRE）和一系列开发工具，如编译器（javac）、文档生成工具（javadoc）等。 - **JRE**（Java Runtime Environment）：Java的运行时环境，包括Java虚拟机（JVM）和其他必要的库文件，用于运行Java应用程序。 - **JVM**（Java Virtual Machine）：Java的虚拟机，是JRE的重要组成部分，负责执行Java字节码，提供内存管理和垃圾回收机制。这篇文档深入浅出地介绍了面向对象编程的基本概念和原则，以及Java开发环境的核心组件及其作用，对于理解Java编程和技术面试来说非常关键。掌握这些知识点有助于求职者在面试中展现扎实的编程基础和理论知识。

（3）内部暴露：由于反射允许代码执行一些在正常情况下不被允许的操作（比如：访问私有的属性和方

法），所以使用反射可能会导致意料之外的副作用，这可能导致代码功能失调并破坏可移植性。反射代

码破坏了抽象性，因此当平台发生改变的时候，代码的行为就有可能也随着变化。

54、Java 中的动态代理是什么？有哪些应用？

动态代理：当想要给实现了某个接口的类中的方法，加一些额外的处理。比如说加日志，加事务等。可

以给这个类创建一个代理，故名思议就是创建一个新的类，这个类不仅包含原来类方法的功能，而且还

在原来的基础上添加了额外处理的新功能。这个代理类并不是定义好的，是动态生成的。具有解耦意

义，灵活，扩展性强。

动态代理的应用：Spring 的 AOP 、加事务、加权限、加日志。

55、怎么实现动态代理？

首先必须定义一个接口，还要有一个 InvocationHandler（将实现接口的类的对象传递给它）处理类。

再有一个工具类 Proxy（习惯性将其称为代理类，因为调用它的 newInstance() 可以产生代理对象，其

实它只是一个产生代理对象的工具类）。利用到 InvocationHandler，拼接代理类源码，将其编译生成

代理类的二进制码，利用加载器加载，并将其实例化产生代理对象，最后返回。

每一个动态代理类都必须要实现 InvocationHandler 这个接口，并且每个代理类的实例都关联到了一个

handler，当我们通过代理对象调用一个方法的时候，这个方法的调用就会被转发为由

InvocationHandler 这个接口的 invoke 方法来进行调用。我们来看看 InvocationHandler 这个接口的唯

一一个方法 invoke 方法：

proxy: 指代我们所代理的那个真实对象

method: 指代的是我们所要调用真实对象的某个方法的 Method 对象

args: 指代的是调用真实对象某个方法时接受的参数

Proxy 类的作用是动态创建一个代理对象的类。它提供了许多的方法，但是我们用的最多的就是

newProxyInstance 这个方法：

loader：一个 ClassLoader 对象，定义了由哪个 ClassLoader 对象来对生成的代理对象进行加载；

interfaces：一个 Interface 对象的数组，表示的是我将要给我需要代理的对象提供一组什么接口，如果

我提供了一组接口给它，那么这个代理对象就宣称实现了该接口(多态)，这样我就能调用这组接口中的方

法了

handler：一个 InvocationHandler 对象，表示的是当我这个动态代理对象在调用方法的时候，会关联

到哪一个 InvocationHandler 对象上。

通过 Proxy.newProxyInstance 创建的代理对象是在 Jvm 运行时动态生成的一个对象，它并不是我们的

InvocationHandler 类型，也不是我们定义的那组接口的类型，而是在运行是动态生成的一个对象。

56、Java 中的 IO 流的分类？说出几个你熟悉的实现类？

按功能来分：输入流（input）、输出流（output）。

按类型来分：字节流和字符流。

字节流：InputStream/OutputStream 是字节流的抽象类，这两个抽象类又派生了若干子类，不同的子

类分别处理不同的操作类型。具体子类如下所示：

Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable

public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces,

InvocationHandler handler) throws IllegalArgumentException

系统处理不了的连接或请求。但是，当面对十万甚至百万级连接的时候，传统的 BIO 模型是无能为力

的。因此，我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。

NIO：New IO 同步非阻塞 IO，是传统 IO 的升级，客户端和服务器端通过 Channel（通道）通讯，实现

了多路复用。NIO 是一种同步非阻塞的 I/O 模型，在 Java1.4 中引入了 NIO 框架，对应 java.nio 包，

提供了 Channel , Selector，Buffer 等抽象。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking，不单纯是 New。

它支持面向缓冲的，基于通道的 I/O 操作方法。NIO 提供了与传统BIO模型中的 Socket 和

ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现，两种通

道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样，比较简单，但是性能和可靠性

都不好；非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序，可以使用同步阻塞 I/O 来提升开

发速率和更好的维护性；对于高负载、高并发的（网络）应用，应使用 NIO 的非阻塞模式来开发。

AIO：Asynchronous IO 是 NIO 的升级，也叫 NIO2，实现了异步非堵塞 IO ，异步 IO 的操作基于事件

和回调机制。也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相

应的线程进行后续的操作。AIO 是异步 IO 的缩写，虽然 NIO 在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但

是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说，我们的业务线程是在 IO 操作准备好时，得到通知，接

着就由这个线程自行进行 IO 操作，IO操作本身是同步的。

集合篇

1、Java 中常用的容器有哪些？

常见容器主要包括 Collection 和 Map 两种，Collection 存储着对象的集合，而 Map 存储着键值对（两

个对象）的映射表。

Collection

Set

1. TreeSet：基于红黑树实现，支持有序性操作，例如：根据一个范围查找元素的操作。但是查找效

率不如 HashSet，HashSet 查找的时间复杂度为 O(1)，TreeSet 则为 O(logN)。

2. HashSet：基于哈希表实现，支持快速查找，但不支持有序性操作。并且失去了元素的插入顺序信

息，也就是说使用 Iterator 遍历 HashSet 得到的结果是不确定的。

3. LinkedHashSet：具有 HashSet 的查找效率，且内部使用双向链表维护元素的插入顺序。

List

1. ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问。

2. Vector：和 ArrayList 类似，但它是线程安全的。

3. LinkedList：基于双向链表实现，只能顺序访问，但是可以快速地在链表中间插入和删除元素。不

仅如此，LinkedList 还可以用作栈、队列和双向队列。

Queue

1. LinkedList：可以用它来实现双向队列。

2. PriorityQueue：基于堆结构实现，可以用它来实现优先队列。

Map

1. TreeMap：基于红黑树实现。

2. HashMap：基于哈希表实现。

3. HashTable：和 HashMap 类似，但它是线程安全的，这意味着同一时刻多个线程可以同时写入

HashTable 并且不会导致数据不一致。它是遗留类，不应该去使用它。现在可以使用

ConcurrentHashMap 来支持线程安全，并且 ConcurrentHashMap 的效率会更高，因为

ConcurrentHashMap 引入了分段锁。

4. LinkedHashMap：使用双向链表来维护元素的顺序，顺序为插入顺序或者最近最少使用（LRU）

顺序。

2、ArrayList 和 LinkedList 的区别？

ArrayList基于动态数组实现的非线程安全的集合；LinkedList基于链表实现的非线程安全的集合。

对于随机index访问的get和set方法，一般ArrayList的速度要优于LinkedList。因为ArrayList直接

通过数组下标直接找到元素；LinkedList要移动指针遍历每个元素直到找到为止。

新增和删除元素，一般LinkedList的速度要优于ArrayList。因为ArrayList在新增和删除元素时，可

能扩容和复制数组；LinkedList实例化对象需要时间外，只需要修改指针即可。

LinkedList集合不支持高效的随机随机访问（RandomAccess）

ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则

体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间

ArrayList用普通for循环效率高，LinkedList用增强for循环效率高

3、ArrayList 实现 RandomAccess 接口有何作用？为何 LinkedList 却没实现这个接口？

\1. RandomAccess 接口只是一个标志接口，只要 List 集合实现这个接口，就能支持快速随机访问。通

过查看 Collections 类中的 binarySearch() 方法，可以看出，判断 List 是否实现 RandomAccess 接口来

实行indexedBinarySerach(list, key) 或 iteratorBinarySerach(list, key)方法。再通过查看这两个方法的

源码发现：实现 RandomAccess 接口的 List 集合采用一般的 for 循环遍历，而未实现这接口则采用迭代

器，即 ArrayList 一般采用 for 循环遍历，而 LinkedList 一般采用迭代器遍历；

2. ArrayList 用 for 循环遍历比 iterator 迭代器遍历快，LinkedList 用 iterator 迭代器遍历比 for

循环遍历快。所以说，当我们在做项目时，应该考虑到 List 集合的不同子类采用不同的遍历方

式，能够提高性能。

4、ArrayList 的扩容机制？

1. 当使用 add 方法的时候首先调用 ensureCapacityInternal 方法，传入 size+1 进去，检查是否需要

扩充 elementData 数组的大小；

2. newCapacity = 扩充数组为原来的 1.5 倍(不能自定义)，如果还不够，就使用它指定要扩充的大小

minCapacity ，然后判断 minCapacity 是否大于 MAX_ARRAY_SIZE(Integer.MAX_VALUE - 8) ，如

果大于，就取 Integer.MAX_VALUE；

3. 扩容的主要方法：grow；

4. ArrayList 中 copy 数组的核心就是 System.arraycopy 方法，将 original 数组的所有数据复制到

copy 数组中，这是一个本地方法。

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花开丶醉玄月

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