Java面试必备知识点：基础概念与进阶挑战

"这篇文档是关于Java面试题的综合汇总，涵盖了基础概念、集合框架、并发编程、IO/NIO、反射、设计模式等多个方面。它旨在帮助Java开发者准备面试，了解常见问题及其答案，提升技术素养。" 1. **Java基本数据类型**：Java有8种基本数据类型，包括整型（byte、short、int、long）、浮点型（float、double）、字符型（char）和布尔型（boolean）。它们各自占用的字节数分别为：byte（1字节）、short（2字节）、int（4字节）、long（8字节）、float（4字节）、double（8字节）、char（2字节）、boolean（1字节，但实际存储中通常占32位）。 2. **String类的继承性**：String类在Java中被声明为final，因此不能被继承。这是为了保护其内部实现，防止被篡改，同时也提高了字符串操作的安全性和效率。 3. **String、StringBuffer、StringBuilder的区别**：String是不可变的，每次修改都会生成新的对象；而StringBuffer和StringBuilder是可变的，它们提供了append方法用于拼接字符串，其中StringBuilder是非线程安全的，StringBuffer是线程安全的，因此在多线程环境下推荐使用StringBuffer。 4. **ArrayList和LinkedList的区别**：ArrayList基于动态数组实现，查找速度快，插入删除慢；LinkedList基于双向链表，查找慢，插入删除快。根据具体应用场景选择使用。 5. **类的实例化顺序**：在创建一个对象时，执行顺序为：父类静态初始化器（静态字段初始化）-> 子类静态初始化器-> 父类构造函数-> 父类字段初始化-> 子类构造函数-> 子类字段初始化。 6. **Map类与线程安全**：HashMap不是线程安全的，适合单线程环境。在并发环境下，可以使用ConcurrentHashMap，它是JDK1.5引入的并发容器，通过分段锁实现高效并发。HashMap的默认容量是16，负载因子是0.75，当达到阈值时会进行扩容。 7. **Java 8的ConcurrentHashMap**：Java 8放弃了旧版的分段锁，改为使用CAS操作和ForkJoinPool的线程局部变量来提高并发性能。这是因为分段锁在高并发场景下可能会出现热点段的问题，而新的实现更适应多核CPU环境。 8. **有序Map实现**：TreeMap是有序的Map实现，它按照Key的自然排序或自定义比较器进行排序。 9. **抽象类与接口**：抽象类可以包含字段和方法实现，类只能继承一个抽象类；接口只包含方法声明，类可以实现多个接口。接口提供了多继承的能力，使得设计更灵活。 10. **继承与聚合**：继承是"Is-A"关系，表示一种类型是另一种类型的特殊情况；聚合是"Has-A"关系，表示一个对象包含另一个对象。 11. **IO模型**：Java中有阻塞I/O（BIO）、非阻塞I/O（NIO）和异步I/O（AIO）。NIO允许单线程处理多个通道，降低了系统资源的消耗，而AIO则是真正意义上的异步I/O，无需等待I/O操作完成即可继续执行其他任务。 12. **反射原理**：反射允许程序在运行时检查类的信息，创建类的实例，调用方法等。创建类实例的三种方式是：`Class.newInstance()`、`Constructor.newInstance()`和`Constructor.getParameterTypes()`。 13. **Class.forName()和ClassLoader**：`Class.forName()`由类加载器加载指定类并返回其Class对象，而`ClassLoader`是加载类的机制，两者关系密切，`Class.forName()`实际上是委托给了默认的ClassLoader。 14. **动态代理实现**：Java提供了两种动态代理方式：JDK动态代理（基于接口）和CGLib（基于子类）。JDK动态代理需要目标类实现接口，CGLib通过字节码技术生成目标类的子类，适用于没有接口的情况。 15. **CGlib与JDK动态代理的区别**：JDK动态代理只能针对接口，而CGLib可以针对任何类，但CGLib生成代理类的过程比JDK动态代理慢。 16. **CGlib对接口实现代理**：CGLib通过创建目标类的子类来实现代理，即使接口没有实现类，也可以通过创建一个匿名内部类的方式实现接口。 17. **final关键字**：final用于声明常量、方法和类，表示不可改变、不可重写或不可继承。 18. **单例模式实现**：常见的单例模式实现有饿汉式（静态常量）、懒汉式（线程不安全）、双重检查锁定（DCL）、静态内部类和枚举。 19. **自动完成hashcode和equals**：可以使用`ObjectUtils.equals()`和`HashCodeBuilder`，`EqualsBuilder`来自Apache Commons Lang库。这样做简化了代码，但也可能引入额外的依赖。 20. **访问修饰符的作用**：public、private、protected、default分别控制类、字段和方法的可见性，用于封装和模块化设计，平衡信息隐藏和协作。 21. **深拷贝与浅拷贝**：深拷贝创建了一个完全独立的新对象，包括所有属性及嵌套的对象；浅拷贝仅复制对象本身，不复制引用的对象。 22. **数组和链表的时间复杂度**：数组的查找时间复杂度为O(1)，插入和删除需要移动元素，时间复杂度为O(n)；链表查找时间复杂度为O(n)，插入和删除只需改变指针，时间复杂度为O(1)。 23. **Error和Exception**：Error表示系统级错误，无法通过程序处理；Exception是应用程序可以捕获并处理的异常，分为CheckedException（编译时需要处理）和RuntimeException（运行时异常，可选处理）。 24. **运行时异常举例**：ArithmeticException（算术异常）、NullPointerException（空指针异常）、ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界异常）、IllegalArgumentException（非法参数异常）、ClassNotFoundException（找不到类异常）等。 25. **自定义String类**：由于String是final的，不能创建子类。即使尝试创建，也会在编译阶段报错。 26. **hashCode方法**：`hashCode()`是Object类中的方法，返回对象的哈希码，用于在哈希表（如HashMap）中快速定位对象。重写`hashCode()`时需遵守合同，确保相同对象返回相同哈希码，不同对象返回不同的概率尽可能大。