本文提供了丰富的Java基础知识面试题资料,涵盖了Java基础语法、面向对象特性、集合框架、多线程、异常处理、设计模式和性能优化等多个方面。通过详细示例代码帮助读者理解和掌握相关知识点,是准备Java面试的绝佳资源。
Java基础知识面试题
Java基础语法
Java 是一种广泛使用的面向对象编程语言,主要用于构建企业级应用、Web 应用和安卓应用。以下是一些常见的 Java 基础语法问题和解答:
-
Java中的变量类型
变量指的是程序中使用的存储数据的容器,变量在使用前需要声明类型,可以是基本类型或引用类型。
- 基本类型:
int
、double
、float
、boolean
、char
等。 - 引用类型:
String
、Date
、Object
等。
示例代码:
public class VariableExample { public static void main(String[] args) { // 声明并初始化变量 int num = 10; double d = 20.5; boolean isTrue = true; char ch = 'A'; String name = "John Doe"; // 输出变量值 System.out.println("整型变量 num: " + num); System.out.println("双精度浮点变量 d: " + d); System.out.println("布尔变量 isTrue: " + isTrue); System.out.println("字符变量 ch: " + ch); System.out.println("字符串变量 name: " + name); } }
- 基本类型:
-
Java中的常量
常量在程序运行过程中不会改变其值。在 Java 中,可以使用
final
关键字来定义常量。示例代码:
public class ConstantExample { public static void main(String[] args) { final int MAX_VALUE = 100; final String MESSAGE = "Hello, World!"; System.out.println("常量 MAX_VALUE: " + MAX_VALUE); System.out.println("常量 MESSAGE: " + MESSAGE); } }
-
Java中的流程控制语句
- if 语句:条件判断。
- for 语句:循环执行一段代码。
- while 语句:循环执行一段代码,直到条件不满足。
示例代码:
public class ControlFlowExample { public static void main(String[] args) { int num = 10; // if 语句 if (num > 5) { System.out.println("num > 5"); } else { System.out.println("num <= 5"); } // for 语句 for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("for 循环 i: " + i); } // while 语句 int j = 0; while (j < 5) { System.out.println("while 循环 j: " + j); j++; } } }
-
Java中的方法
方法是一段可以重复使用的代码,可以用来执行特定的功能,方法可以有参数和返回值,也可以没有。
示例代码:
public class MethodExample { public static void main(String[] args) { int result = addNumbers(5, 10); System.out.println("addNumbers 返回值: " + result); } public static int addNumbers(int a, int b) { return a + b; } }
-
Java中的构造函数
构造函数用于创建对象时初始化对象的属性。
- 无参构造函数:如果没有明确定义构造函数,Java 会提供一个默认构造函数。
- 有参构造函数:可以定义带有参数的构造函数。
示例代码:
public class ConstructorExample { private int id; private String name; // 有参构造函数 public ConstructorExample(int id, String name) { this.id = id; this.name = name; } public void display() { System.out.println("ID: " + id + ", Name: " + name); } public static void main(String[] args) { ConstructorExample obj = new ConstructorExample(1, "John Doe"); obj.display(); } }
Java面向对象特性
Java 是一种面向对象的语言,支持封装、继承和多态等特性。
-
封装
封装是把对象的状态信息(即属性)和行为(即方法)结合在一起,防止外部直接访问对象的状态信息。
- 使用
private
关键字修饰变量,从而隐藏内部实现。 - 提供公共方法(getter 和 setter 方法)来访问和修改这些私有变量。
示例代码:
public class EncapsulationExample { private int id; private String name; public int getId() { return id; } public void setId(int id) { this.id = id; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } }
- 使用
-
继承
继承使子类可以继承父类的属性和方法,从而实现代码重用。
示例代码:
public class InheritanceExample { public static void main(String[] args) { ChildClass child = new ChildClass(); child.show(); } } class ParentClass { public void display() { System.out.println("ParentClass display"); } } class ChildClass extends ParentClass { public void show() { display(); System.out.println("ChildClass show"); } }
-
多态
多态允许子类可以实现父类的方法,从而实现不同的功能。
示例代码:
public class PolymorphismExample { public static void main(String[] args) { ParentClass obj = new ChildClass(); obj.display(); } } class ParentClass { public void display() { System.out.println("ParentClass display"); } } class ChildClass extends ParentClass { public void display() { System.out.println("ChildClass display"); } }
-
异常处理
异常处理机制使程序能够捕获并处理运行时发生的异常情况。
示例代码:
public class ExceptionExample { public static void main(String[] args) { try { int result = 10 / 0; } catch (ArithmeticException e) { System.out.println("ArithmeticException caught"); } } }
常见数据类型与操作
Java 中的数据类型分为基本类型和引用类型。
-
基本类型
byte
:8位,有符号整数。short
:16位,有符号整数。int
:32位,有符号整数。long
:64位,有符号整数。float
:32位,带小数点的数值。double
:64位,带小数点的数值。char
:16位,单个字符。boolean
:true 或 false。
-
引用类型
String
List
Map
Object
示例代码:
public class DataTypeExample { public static void main(String[] args) { byte b = 10; short s = 20; int i = 30; long l = 40L; float f = 123.45f; double d = 123.456789; char ch = 'A'; boolean isTrue = true; System.out.println("byte: " + b); System.out.println("short: " + s); System.out.println("int: " + i); System.out.println("long: " + l); System.out.println("float: " + f); System.out.println("double: " + d); System.out.println("char: " + ch); System.out.println("boolean: " + isTrue); } }
-
String 操作
length()
:获取字符串长度。charAt(index)
:获取指定索引位置的字符。substring(beginIndex)
:获取从指定索引位置开始的子串。trim()
:去除字符串前后的空白字符。toUpperCase()
:将字符串转换为大写。toLowerCase()
:将字符串转换为小写。
示例代码:
public class StringExample { public static void main(String[] args) { String str = " Hello, World! "; // 获取字符串长度 int len = str.length(); System.out.println("Length: " + len); // 获取指定索引位置的字符 char ch = str.charAt(6); System.out.println("Char at 6: " + ch); // 获取子串 String sub = str.substring(7); System.out.println("Substring: " + sub); // 去除前后空白字符 String trimmed = str.trim(); System.out.println("Trimmed: " + trimmed); // 转换为大写 String upper = str.toUpperCase(); System.out.println("Upper: " + upper); // 转换为小写 String lower = str.toLowerCase(); System.out.println("Lower: " + lower); } }
Java集合框架面试题
集合框架概述
Java 集合框架提供了很多接口和实现类,用于存储和操作对象集合。主要接口有 List
、Set
和 Map
。
-
List 接口
ArrayList
:实现基于数组的动态增长列表。LinkedList
:实现基于链表的动态增长列表。
示例代码:
import java.util.ArrayList; import java.util.LinkedList; public class ListExample { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("元素1"); list.add("元素2"); list.add("元素3"); System.out.println("ArrayList 输出: " + list.toString()); LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>(); linkedList.add("元素1"); linkedList.add("元素2"); linkedList.add("元素3"); System.out.println("LinkedList 输出: " + linkedList.toString()); } }
-
Set 接口
HashSet
:实现无序的集合,不允许重复元素。TreeSet
:实现有序的集合,不允许重复元素。
示例代码:
import java.util.HashSet; import java.util.TreeSet; public class SetExample { public static void main(String[] args) { HashSet<String> hashSet = new HashSet<>(); hashSet.add("元素1"); hashSet.add("元素2"); hashSet.add("元素3"); System.out.println("HashSet 输出: " + hashSet.toString()); TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>(); treeSet.add("元素1"); treeSet.add("元素2"); treeSet.add("元素3"); System.out.println("TreeSet 输出: " + treeSet.toString()); } }
-
Map 接口
HashMap
:实现无序的键值对集合,不允许重复键。TreeMap
:实现有序的键值对集合,不允许重复键。
示例代码:
import java.util.HashMap; import java.util.TreeMap; public class MapExample { public static void main(String[] args) { HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<>(); hashMap.put("元素1", 1); hashMap.put("元素2", 2); hashMap.put("元素3", 3); System.out.println("HashMap 输出: " + hashMap.toString()); TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>(); treeMap.put("元素1", 1); treeMap.put("元素2", 2); treeMap.put("元素3", 3); System.out.println("TreeMap 输出: " + treeMap.toString()); } }
-
HashMap与Hashtable的区别
-
线程安全性
HashMap
:非线程安全,可以在多线程环境下使用ConcurrentHashMap
。Hashtable
:线程安全,内部所有方法都是同步的。
-
null 键和值
HashMap
:允许 null 键和一个 null 值。Hashtable
:不允许 null 键和 null 值。
-
键和值的类型
HashMap
:键和值可以是任意类型,对键和值的限制较少。Hashtable
:键和值必须是Object
类型,对键和值的限制较多。
-
迭代器
HashMap
:迭代器不是强一致性迭代器。Hashtable
:迭代器是强一致性迭代器。
示例代码:
import java.util.Hashtable; import java.util.HashMap; public class HashTableExample { public static void main(String[] args) { HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<>(); hashMap.put("元素1", 1); hashMap.put("元素2", 2); hashMap.put("元素3", 3); System.out.println("HashMap 输出: " + hashMap.toString()); Hashtable<String, Integer> hashTable = new Hashtable<>(); hashTable.put("元素1", 1); hashTable.put("元素2", 2); hashTable.put("元素3", 3); System.out.println("Hashtable 输出: " + hashTable.toString()); } }
-
Java多线程面试题
多线程基础概念
- 线程:线程是进程中的一个执行单元,多个线程可以共享相同的内存空间。
- 线程调度器:负责管理和调度线程的执行顺序。
- 线程状态:
- 新建状态(新建):线程刚被创建,尚未启动。
- 运行状态(可运行):线程已准备好执行,等待获取 CPU 时间片。
- 阻塞状态(阻塞):线程在等待其他事件的发生。
- 终止状态(终止):线程已完成其任务,退出执行。
示例代码:
public class ThreadExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程运行中");
}
});
// 启动线程
thread.start();
}
}
synchronized关键字与Lock接口
-
synchronized
synchronized
关键字可以用来声明方法或代码块,以实现线程同步。方法级别的synchronized
会锁住整个对象,而代码块级别的synchronized
可以锁定指定对象。示例代码:
public class SynchronizedExample { public synchronized void method() { System.out.println("方法级别的 synchronized"); } public void method2() { synchronized (this) { System.out.println("代码块级别的 synchronized"); } } public static void main(String[] args) { SynchronizedExample obj = new SynchronizedExample(); obj.method(); obj.method2(); } }
-
Lock接口
Lock
接口提供了比synchronized
更灵活的锁定机制,支持公平锁、非公平锁、可重入锁等。示例代码:
import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class LockExample { private Lock lock = new ReentrantLock(); public void method() { lock.lock(); try { System.out.println("Lock 接口的使用"); } finally { lock.unlock(); } } public static void main(String[] args) { LockExample obj = new LockExample(); obj.method(); } }
-
wait()、notify() 和 notifyAll() 方法
wait()
:使当前线程等待,直到被唤醒。notify()
:唤醒一个等待的线程。notifyAll()
:唤醒所有等待的线程。
示例代码:
public class WaitNotifyExample { private Object lock = new Object(); public void producer() { synchronized (lock) { System.out.println("生产者生产了一个产品"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } lock.notify(); } } public void consumer() { synchronized (lock) { System.out.println("消费者等待产品"); try { lock.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("消费者获取了产品"); } } public static void main(String[] args) { WaitNotifyExample example = new WaitNotifyExample(); Thread producerThread = new Thread(() -> example.producer()); Thread consumerThread = new Thread(() -> example.consumer()); producerThread.start(); consumerThread.start(); } }
-
线程同步
使用
synchronized
或Lock
实现线程同步。示例代码:
public class SynchronizedExample { private int counter = 0; public synchronized void increment() { counter++; System.out.println("counter: " + counter); } public static void main(String[] args) { SynchronizedExample example = new SynchronizedExample(); Thread t1 = new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 1000; i++) { example.increment(); } }); Thread t2 = new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 1000; i++) { example.increment(); } }); t1.start(); t2.start(); } }
Java异常处理面试题
异常与错误的区别
- 异常:程序运行时发生的异常情况,可以通过
try-catch
语句捕获和处理。 - 错误:程序无法处理的严重错误,如内存溢出、硬件故障等。
示例代码:
public class ExceptionExample {
public static void main(String[] args) {
try {
int result = 10 / 0;
} catch (ArithmeticException e) {
System.out.println("ArithmeticException caught");
}
}
}
异常处理机制
-
try-catch 语句
使用
try
块捕获异常,使用catch
块处理异常。示例代码:
public class ExceptionExample { public static void main(String[] args) { try { int result = 10 / 0; } catch (ArithmeticException e) { System.out.println("ArithmeticException caught"); } } }
-
finally 语句
finally
块用于无论是否发生异常都会执行的清理操作。示例代码:
public class FinallyExample { public static void main(String[] args) { try { int result = 10 / 0; } catch (ArithmeticException e) { System.out.println("ArithmeticException caught"); } finally { System.out.println("finally block executed"); } } }
-
throw 和 throws
throw
:手动抛出异常。throws
:声明方法可能抛出的异常。
示例代码:
public class ThrowThrowsExample { public void method() throws ArithmeticException { throw new ArithmeticException("ArithmeticException thrown"); } public static void main(String[] args) { ThrowThrowsExample example = new ThrowThrowsExample(); try { example.method(); } catch (ArithmeticException e) { System.out.println("ArithmeticException caught"); } } }
-
自定义异常
可以通过继承
Exception
类或其子类来自定义异常。示例代码:
public class CustomException extends Exception { public CustomException(String message) { super(message); } } public class CustomExceptionExample { public static void main(String[] args) { try { throw new CustomException("自定义异常抛出"); } catch (CustomException e) { System.out.println("CustomException caught: " + e.getMessage()); } } }
Java常用设计模式面试题
单例模式
单例模式保证一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。
-
饿汉式
在类加载时就创建实例,线程安全。
示例代码:
public class SingletonExample { private static final SingletonExample INSTANCE = new SingletonExample(); private SingletonExample() {} public static SingletonExample getInstance() { return INSTANCE; } }
-
懒汉式
在需要实例时才创建实例,线程安全。
示例代码:
public class SingletonExample { private static SingletonExample INSTANCE; private SingletonExample() {} public static synchronized SingletonExample getInstance() { if (INSTANCE == null) { INSTANCE = new SingletonExample(); } return INSTANCE; } }
使用双重检查锁(Double-Checked Locking)优化:
public class SingletonExample { private volatile static SingletonExample INSTANCE; private SingletonExample() {} public static SingletonExample getInstance() { if (INSTANCE == null) { synchronized (SingletonExample.class) { if (INSTANCE == null) { INSTANCE = new SingletonExample(); } } } return INSTANCE; } }
工厂模式
工厂模式用于创建对象的工厂类,可以减少类与类之间的耦合度,提高程序的扩展性和维护性。
-
简单工厂模式
增加新的具体工厂类,只需修改工厂类,不修改客户端代码。
示例代码:
public interface Product { void use(); } public class ProductA implements Product { @Override public void use() { System.out.println("ProductA 使用"); } } public class ProductB implements Product { @Override public void use() { System.out.println("ProductB 使用"); } } public class SimpleFactory { public Product createProduct(String type) { if ("A".equals(type)) { return new ProductA(); } else if ("B".equals(type)) { return new ProductB(); } return null; } } public class SimpleFactoryExample { public static void main(String[] args) { SimpleFactory factory = new SimpleFactory(); Product productA = factory.createProduct("A"); productA.use(); Product productB = factory.createProduct("B"); productB.use(); } }
-
工厂方法模式
提供一个创建对象的接口,但允许子类决定实例化哪一个类。
示例代码:
public interface Factory { Product createProduct(); } public class ConcreteFactoryA implements Factory { @Override public Product createProduct() { return new ProductA(); } } public class ConcreteFactoryB implements Factory { @Override public Product createProduct() { return new ProductB(); } } public class FactoryMethodExample { public static void main(String[] args) { Factory factoryA = new ConcreteFactoryA(); Product productA = factoryA.createProduct(); productA.use(); Factory factoryB = new ConcreteFactoryB(); Product productB = factoryB.createProduct(); productB.use(); } }
装饰者模式
装饰者模式动态地给一个对象添加一些额外的功能,而不会影响其他对象。
-
装饰者模式
示例代码:
public interface Component { void operation(); } public class ConcreteComponent implements Component { @Override public void operation() { System.out.println("ConcreteComponent 执行"); } } public class Decorator implements Component { private Component component; public Decorator(Component component) { this.component = component; } @Override public void operation() { component.operation(); } } public class ConcreteDecoratorA extends Decorator { public ConcreteDecoratorA(Component component) { super(component); } @Override public void operation() { super.operation(); additionalOperation(); } private void additionalOperation() { System.out.println("ConcreteDecoratorA 添加额外的操作"); } } public class ConcreteDecoratorB extends Decorator { public ConcreteDecoratorB(Component component) { super(component); } @Override public void operation() { super.operation(); additionalOperation(); } private void additionalOperation() { System.out.println("ConcreteDecoratorB 添加额外的操作"); } } public class DecoratorExample { public static void main(String[] args) { Component component = new ConcreteComponent(); component = new ConcreteDecoratorA(component); component = new ConcreteDecoratorB(component); component.operation(); } }
Java性能优化面试题
JVM调优
-
JVM 内存模型
JVM 内存模型包括堆内存(Heap)和非堆内存(Non-heap)。
- 堆内存:用于存储对象实例。
- 非堆内存:包括方法区(Method Area)、JVM 栈(JVM Stack)、本地方法栈(Native Method Stack)等。
-
JVM 参数
-Xms
:设置堆内存的初始大小。-Xmx
:设置堆内存的最大大小。-Xmn
:设置年轻代的大小。-XX:PermSize
:设置永久代的初始大小。-XX:MaxPermSize
:设置永久代的最大大小。-XX:NewRatio
:设置年轻代与老年代的比例。-XX:SurvivorRatio
:设置 Eden 区与 Survivor 区的比例。-XX:MaxTenuringThreshold
:设置对象晋升老年代的年龄阈值。-XX:ParallelGCThreads
:设置并行垃圾收集线程的数量。-XX:+UseConcMarkSweepGC
:使用 CMS 垃圾收集器。-XX:+UseG1GC
:使用 G1 垃圾收集器。
GC机制与常见算法
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垃圾收集器
- Serial GC:单线程垃圾收集器,适用于单核 CPU 和小型应用。
- Parallel GC:多线程垃圾收集器,适用于多核 CPU 和大型应用。
- CMS GC:低延迟垃圾收集器,适用于对响应时间要求高的应用。
- G1 GC:并行和并发的垃圾收集器,适用于大规模数据集。
-
常见算法
- 标记-清除算法:标记无用对象,清除这些对象。
- 复制算法:将对象从一个区域复制到另一个区域。
- 标记-整理算法:标记无用对象,然后将所有存活对象向一端移动。
- 分代收集算法:根据对象的年龄,将内存划分为年轻代和老年代。
内存泄漏与解决方法
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内存泄漏
内存泄漏是指程序中已经不再使用的对象没有被回收,导致可用内存减少。
- 静态集合:静态集合中存放的对象不会被垃圾回收。
- 静态引用:静态引用对象不能被垃圾回收。
- 集合元素引用丢失:集合中的元素被移除,但仍然被外部引用。
- 单例对象:单例对象的引用不会被回收。
- 线程局部变量:线程局部变量不会被回收。
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解决方法
- 及时清理静态集合。
- 避免静态引用。
- 确保集合元素被正确移除。
- 使用软引用或弱引用。
- 使用工具检测内存泄漏。
示例代码:
public class MemoryLeakExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
while (true) {
String str = new String("Memory Leak Example");
list.add(str);
}
}
}
以上是 Java 面试题的相关内容,涵盖了 Java 的基础语法、面向对象特性、集合框架、多线程、异常处理、常用设计模式和性能优化等多方面知识。掌握这些知识将有助于面试者更好地应对 Java 相关的面试。
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