面试官常问的 Java 基础题(七)

61.你所知道的集合类都有哪些?主要方法?

最常用的集合类是 List 和 Map。
List 的具体实现包括 ArrayList 和 Vector,是可变大小的列表,适合构建、存储和操作任何类型对象的元素列表。
Map 有更通用的元素存储方法,存储键值对,可以返回三个集合,①返回所有 key 集合,②返回所有 value 集合,③返回所有 key-value 键值对集合,map 有 get 方法,参数是 key,返回值是 key 对应的 value。
对于 set,大概有 add,remove,contains;
对于 map,大概有 put,remove,contains 等;
对于 List 类会有 get(intindex) 这样的方法,可以按顺序取元素,而 set 类中没有 get(intindex) 这样的方法。
List 和 set 都可以迭代出所有元素,迭代时先要得到一个 iterator 对象,所以,set 和 list 类都有一个 iterator 方法,用于返回那个 iterator 对象。

我记的不是方法名,而是思想,我知道它们都有增删改查的方法,但这些方法的具体名称,我记得不是很清楚,只要按点操作符,这些方法就出来了。

线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构,这些类均在java.util包中。
面试官常问的 Java 基础题(七)
面试官常问的 Java 基础题(七)

Collection
├ List
│├ LinkedList
│├ ArrayList
│└ Vector
│ └ Stack
└ Set
Map
├ Hashtable
├ HashMap
└ WeakHashMap

Collection接口
  Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类,Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
  所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
  如何遍历Collection中的每一个元素?不论Collection的实际类型如何,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下:
    
    Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
    while(it.hasNext()) {
      Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
    }
    
  由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口
  List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。
  除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。
  实现List接口的常用类有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。

LinkedList类
  LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。
  注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List:
    List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));

ArrayList类
  ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步。
size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
  每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
  和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。

Vector类
  Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。

Stack 类
  Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口
  Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。
  很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。
  请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口
  请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。

Hashtable类
  Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。
  添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下,将1,2,3放到Hashtable中,他们的key分别是”one”,”two”,”three”:
    Hashtable numbers = new Hashtable();
    numbers.put(“one”, new Integer(1));
    numbers.put(“two”, new Integer(2));
    numbers.put(“three”, new Integer(3));
  要取出一个数,比如2,用相应的key:
    Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
    System.out.println(“two = ” + n);
  由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如果两个不同对象的hashCode相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希表的操作。
  如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。
  Hashtable是同步的。

HashMap类
  HashMap和Hashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null value和null key。,但是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。

WeakHashMap类
  WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。

总结
  如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList,如果需要快速随机访问元素,应该使用ArrayList。
  如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该使用同步的类。
  要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
  尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。

62.两个对象值相同(x.equals(y) == true),能不能有不同的 hash code?

能,两个对象值相同(x.equals(y) == true),可以有不同的 hash code

如果对象要保存在 HashSet 或 HashMap 中,它们的 equals 相等,那么,它们的 hashcode 值就必须相等。

如果不是要保存在 HashSet 或 HashMap,则与 hashcode 没有什么关系了,这时候 hashcode 不等是可以的,例如 arrayList 存储的对象就 不用实现 hashcode,当然,我们没有理由不实现,通常都会去实现的。

63.java 中有几种类型的流?JDK 为每种类型的流提供了哪些抽象类?

字节流,字符流。
字节流继承于 InputStreamOutputStream,字符流继承于 Reader ,Writer。
在 java.io 包中还有许多其他的流,主要 是为了提高性能和使用方便。

64.什么是 java 序列化,如何实现 java 序列化?

java 序列化:将数据从内存存储到硬盘;
java 反序列化:将数据从硬盘读取到内存。

面试官常问的 Java 基础题(七)

我们有时候将一个 java 对象变成字节流的形式传出去或者从一个字节流中恢复成一个 java 对象,例如,要将 java 对象存储到硬盘或者 传送给网络上的其他计算机,这个过程我们可以自己写代码去把一个 java 对象变成某个格式的字节流再传输,但是,jre 本身就提供了 这种支持,我们可以调用 OutputStream 的 writeObject 方法来做,如果要让 java 帮我们做,要被传输的对象必须实现 serializable 接口, 这样,javac 编译时就会进行特殊处理,编译的类才可以被 writeObject 方法操作,这就是所谓的序列化。需要被序列化的类必须实现 Serializable 接口,该接口是一个 mini 接口,其中没有需要实现的方法,implementsSerializable 只是为了标注该对象是可被序列化的。

例如,在 web 开发中,如果对象被保存在了 Session 中, tomcat 在重启时要把 Session 对象序列化到硬盘,这个对象就必须实现 Serializable 接口。如果对象要经过分布式系统进行网络传输或通过 rmi 等远程调用,这就需要在网络上传输对象,被传输的对象就必须实现 Serializable 接口。

65.描述一下 JVM 加载 class 文件的原理机制?

java中所有的类都需由 classLoader 类加载到jvm中才能运行,classLoader 本身也是一个类,他的主要工作就是把class文件由硬盘读取到内存。
在写程序时,基本上不需要考虑加载的过程,因为这些都是隐式加载的。

JVM 中类的装载是由 ClassLoader 和它的子类来实现的,JavaClassLoader 是一个重要的 Java 运行时系统组件。它负责在运行时查找和装 入类文件的类。
父类委托机制,自定义类加载器,系统类加载器,扩展类加载器,根类加载器
向上委托,一致性,透明性。

加载类型:
隐式加载 :在程序运行中,碰到通过new生成对象时,隐式调用类加载器加载对应的类到jvm中。
显示加载: 通过class.forname()等方法,显式加载需要的类。

66.heap 和 stack 有什么区别。

1、heap是堆,stack是栈。
2、heap的空间是手动申请释放的,heap常用new关键字来分配,stack的空间由操作系统自动分配释放。
3、heap的空间有很大的*区,stack空间有限。在Java中,若只是声明一个对象,则先在栈内存中为其分配地址空间,若再new一下,实例化它,则在堆内存中为其分配地址。

举例:
数据类型 变量名;这样定义的东西在栈区。
如:Object a =null; 只在栈内存中分配空间。

new 数据类型();或者malloc(长度); 这样定义的东西就在堆区。
如:Object b =new Object(); 则在堆内存中分配空间

java 的内存分为两类,一类是栈内存,一类是堆内存。栈内存是指程序进入一个方法时,会为这个方法单独分配一块私属存储空间, 用于存储这个方法内部的局部变量,当这个方法结束时,分配给这个方法的栈会释放,这个栈中的变量也将随之释放。 堆是与栈作用不同的内存,一般用于存放不放在当前方法栈中的那些数据,例如,使用 new 创建的对象都放在堆里,所以,它不会随 方法的结束而消失。方法中的局部变量使用 final 修饰后,放在堆中,而不是栈中。

67.GC 是什么? 为什么要有 GC?

GC 是垃圾收集的意思(GabageCollection),
内存处理是编程人员容易出现问题的地方,忘记或者错误的内存回收,会导致程序或系统的不稳定甚至是崩溃,而 Java 提供的 GC 功能可以自动监测对象是否超过作用域,从而达到自动回收内存的目的, Java语言没有提供释放已分配内存的显示操作方法。

要请求垃圾收集,可以调用下面的方法之一:System.gc()或Runtime.getRuntime().gc(),但JVM可以屏蔽掉显示的垃圾回收调用。

垃圾回收可以有效的防止内存泄露,有效的使用可以使用的内存。垃圾回收器通常是作为一个单独的低优先级的线程运行,不可预知的情况下对内存堆中已经死亡的或者长时间没有使用的对象进行清除和回收,程序员不能实时的调用垃圾回收器对某个对象或所有对象进行垃圾回收。

在Java诞生初期,垃圾回收是Java最大的亮点之一,因为服务器端的编程需要有效的防止内存泄露问题,然而时过境迁,如今Java的垃圾回收机制已经成为被诟病的东西。移动智能终端用户通常觉得iOS的系统比Android系统有更好的用户体验,其中一个深层次的原因就在于Android系统中垃圾回收的不可预知性。

68.垃圾回收的优点和原理。并考虑 2 种回收机制。

1、不用考虑内存管理。
2、java中对象没有“作用域”的概念,只有引用对象才有“作用域”。
3、防止内存泄露。
分代复制垃圾回收、标记垃圾回收、增量垃圾回收。

原理:垃圾回收器是作为一个单独的低级别的线程运行,在不可知的情况下对内存堆中已死亡的或者长期没有使用的对象回收,但是不能实时的对某一对象或者所有对象进行垃圾回收。

Java 语言中一个显著的特点就是引入了垃圾回收机制,使 c++程序员最头疼的内存管理的问题迎刃而解,它使得 Java 程序员在编写程 序的时候不再需要考虑内存管理。由于有个垃圾回收机制,Java 中的对象不再有"作用域"的概念,只有对象的引用才有"作用域"。垃圾回收可以有效的防止内存泄露,有效的使用可以使用的内存。
垃圾回收器通常是作为一个单独的低级别的线程运行,不可预知的情况下对内存堆中已经死亡的或者长时间没有使用的对象进行清楚和回收,程序员不能实时的调用垃圾回收器对某个对象或所有对象进行
垃圾回收。
回收机制:分代复制垃圾回收、标记垃圾回收、增量垃圾回收。

69.说说垃圾回收器的基本原理?垃圾回收器可以马上回收内存吗?怎么主动通知虚拟机进行垃圾回收?

对于GC来说,当程序员创建对象时,GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。
通常,GC采用有向图的方式记录和管理堆(heap)中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是"可达的",哪些对象是"不可达的"。当GC确定一些对象为"不可达"时,GC就有责任回收这些内存空间。
GC可以马上回收内存。
程序员可以手动执行System.gc(),通知GC运行,但是Java语言规范并不保证GC一定会执行。

对于 GC 来说,当程序员创建对象时,GC 就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。通常,GC 采用有向图的方式记录和管理堆 (heap)中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是"可达的",哪些对象是"不可达的"。当 GC 确定一些对象为"不可达"时,GC 就有责 任回收这些内存空间。可以。程序员可以手动执行 System.gc(),通知 GC 运行,但是 Java 语言规范并不保证 GC 一定会执行。
强制执行垃圾回收:System.gc() ;Runtime.getRuntime().gc() 。

70.什么时候用断言 assert。

检查一个 boolean 表达式为 false,说明程序已经处于不正确的状态下,assert 将给出警告或退出。

assertion(断言)在软件开发中是一种常用的调试方式,很多开发语言中都支持这种机制。

在实现中,assertion 就是在程序中的一条语句, 它对一个 boolean 表达式进行检查,一个正确程序必须保证这个 boolean 表达式的值为 true;如果该值为 false,说明程序已经处于不正确的状态下,assert 将给出警告或退出。
一般来说,assertion 用于保证程序最基本、关键的正确性。
assertion 检查通常在开发和测试时开启。为了提高性能,在软件发布后,assertion 检查通常是关闭的。