面向對象編程（OOP）
Java是一個支持并發、基于類和面向對象的計算機編程語言。下面列出了面向對象軟件開發的優點：
- 代碼開發模塊化，更易維護和修改。
- 代碼復用。
- 增強代碼的可靠性和靈活性。
- 增加代碼的可理解性。
面向對象編程有很多重要的特性，比如：封裝，繼承，多態和抽象。下面的章節我們會逐個分析這些特性。
封裝
封裝給對象提供了隱藏內部特性和行為的能力。對象提供一些能被其他對象訪問的方法來改變它內部的數據。在Java當中，有4種修飾符：public，private、protected和默認。每一種修飾符給其他的位于同一個包或者不同包下面對象賦予了不同的訪問權限。
下面列出了使用封裝的一些好處：
- 通過隱藏對象的屬性來保護對象內部的狀態。
- 提高了代碼的可用性和可維護性，因為對象的行為可以被單獨的改變或者是擴展。
- 禁止對象之間的不良交互提高模塊化。
參考這個文檔獲取更多關于封裝的細節和示例。
多態
多態是編程語言給不同的底層數據類型做相同的接口展示的一種能力。一個多態類型上的操作可以應用到其他類型的值上面。
繼承
繼承給對象提供了從基類獲取字段和方法的能力。繼承提供了代碼的重用行，也可以在不修改類的情況下給現存的類添加新特性。
抽象
抽象是把想法從具體的實例中分離出來的步驟，因此，要根據他們的功能而不是實現細節來創建類。Java支持創建只暴漏接口而不包含方法實現的抽象的類。這種抽象技術的主要目的是把類的行為和實現細節分離開。
抽象和封裝的不同點
抽象和封裝是互補的概念。一方面，抽象關注對象的行為。另一方面，封裝關注對象行為的細節。一般是通過隱藏對象內部狀態信息做到封裝，因此，封裝可以看成是用來提供抽象的一種策略。
常見的Java問題
- 什么是Java虛擬機？為什么Java被稱作是“平臺無關的編程語言”？
Java虛擬機是一個可以執行Java字節碼的虛擬機進程。Java源文件被編譯成能被Java虛擬機執行的字節碼文件。
Java被設計成允許應用程序可以運行在任意的平臺，而不需要程序員為每一個平臺單獨重寫或者是重新編譯。Java虛擬機讓這個變為可能，因為它知道底層硬件平臺的指令長度和其他特性。
- JDK和JRE的區別是什么？
Java運行時環境(JRE)是將要執行Java程序的Java虛擬機。它同時也包含了執行applet需要的瀏覽器插件。Java開發工具包(JDK)是完整的Java軟件開發包，包含了JRE，編譯器和其他的工具(比如：JavaDoc，Java調試器)，可以讓開發者開發、編譯、執行Java應用程序。
- ”static”關鍵字是什么意思？Java中是否可以覆蓋(override)一個private或者是static的方法？
“static”關鍵字表明一個成員變量或者是成員方法可以在沒有所屬的類的實例變量的情況下被訪問。
Java中static方法不能被覆蓋，因為方法覆蓋是基于運行時動態綁定的，而static方法是編譯時靜態綁定的。static方法跟類的任何實例都不相關，所以概念上不適用。
- 是否可以在static環境中訪問非static變量？
static變量在Java中是屬于類的，它在所有的實例中的值是一樣的。當類被Java虛擬機載入的時候，會對static變量進行初始化。如果你的代碼嘗試不用實例來訪問非static的變量，編譯器會報錯，因為這些變量還沒有被創建出來，還沒有跟任何實例關聯上。
- Java支持的數據類型有哪些？什么是自動拆裝箱？
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Java語言支持的8中基本數據類型是：
- byte
- short
- int
- long
- float
- double
- boolean
- char
自動裝箱是Java編譯器在基本數據類型和對應的對象包裝類型之間做的一個轉化。比如：把int轉化成Integer，double轉化成double，等等。反之就是自動拆箱。
- Java中的方法覆蓋(Overriding)和方法重載(Overloading)是什么意思？
Java中的方法重載發生在同一個類里面兩個或者是多個方法的方法名相同但是參數不同的情況。與此相對，方法覆蓋是說子類重新定義了父類的方法。方法覆蓋必須有相同的方法名，參數列表和返回類型。覆蓋者可能不會限制它所覆蓋的方法的訪問。
- Java中，什么是構造函數？什么是構造函數重載？什么是復制構造函數？
當新對象被創建的時候，構造函數會被調用。每一個類都有構造函數。在程序員沒有給類提供構造函數的情況下，Java編譯器會為這個類創建一個默認的構造函數。
Java中構造函數重載和方法重載很相似。可以為一個類創建多個構造函數。每一個構造函數必須有它自己唯一的參數列表。
Java不支持像C++中那樣的復制構造函數，這個不同點是因為如果你不自己寫構造函數的情況下，Java不會創建默認的復制構造函數。
- Java支持多繼承么？
不支持，Java不支持多繼承。每個類都只能繼承一個類，但是可以實現多個接口。
- 接口和抽象類的區別是什么？
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Java提供和支持創建抽象類和接口。它們的實現有共同點，不同點在于：
- 接口中所有的方法隱含的都是抽象的。而抽象類則可以同時包含抽象和非抽象的方法。
- 類可以實現很多個接口，但是只能繼承一個抽象類
- 類如果要實現一個接口，它必須要實現接口聲明的所有方法。但是，類可以不實現抽象類聲明的所有方法，當然，在這種情況下，類也必須得聲明成是抽象的。
- 抽象類可以在不提供接口方法實現的情況下實現接口。
- Java接口中聲明的變量默認都是final的。抽象類可以包含非final的變量。
- Java接口中的成員函數默認是public的。抽象類的成員函數可以是private，protected或者是public。
- 接口是絕對抽象的，不可以被實例化。抽象類也不可以被實例化，但是，如果它包含main方法的話是可以被調用的。
也可以參考JDK8中抽象類和接口的區別
- 什么是值傳遞和引用傳遞？
對象被值傳遞，意味著傳遞了對象的一個副本。因此，就算是改變了對象副本，也不會影響源對象的值。
對象被引用傳遞，意味著傳遞的并不是實際的對象，而是對象的引用。因此，外部對引用對象所做的改變會反映到所有的對象上。
Java線程
- 進程和線程的區別是什么？
進程是執行著的應用程序，而線程是進程內部的一個執行序列。一個進程可以有多個線程。線程又叫做輕量級進程。
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創建線程有幾種不同的方式？你喜歡哪一種？為什么？
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有三種方式可以用來創建線程：
- 繼承Thread類
- 實現Runnable接口
- 應用程序可以使用Executor框架來創建線程池
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實現Runnable接口這種方式更受歡迎，因為這不需要繼承Thread類。在應用設計中已經繼承了別的對象的情況下，這需要多繼承（而Java不支持多繼承），只能實現接口。同時，線程池也是非常高效的，很容易實現和使用。
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概括的解釋下線程的幾種可用狀態。
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線程在執行過程中，可以處于下面幾種狀態：
- 就緒(Runnable):線程準備運行，不一定立馬就能開始執行。
- 運行中(Running)：進程正在執行線程的代碼。
- 等待中(Waiting):線程處于阻塞的狀態，等待外部的處理結束。
- 睡眠中(Sleeping)：線程被強制睡眠。
- I/O阻塞(Blocked on I/O)：等待I/O操作完成。
- 同步阻塞(Blocked on Synchronization)：等待獲取鎖。
- 死亡(Dead)：線程完成了執行。
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同步方法和同步代碼塊的區別是什么？
在Java語言中，每一個對象有一把鎖。線程可以使用synchronized關鍵字來獲取對象上的鎖。synchronized關鍵字可應用在方法級別(粗粒度鎖)或者是代碼塊級別(細粒度鎖)。
- 在監視器(Monitor)內部，是如何做線程同步的？程序應該做哪種級別的同步？
監視器和鎖在Java虛擬機中是一塊使用的。監視器監視一塊同步代碼塊，確保一次只有一個線程執行同步代碼塊。每一個監視器都和一個對象引用相關聯。線程在獲取鎖之前不允許執行同步代碼。
- 什么是死鎖(deadlock)？
兩個進程都在等待對方執行完畢才能繼續往下執行的時候就發生了死鎖。結果就是兩個進程都陷入了無限的等待中。
- 如何確保N個線程可以訪問N個資源同時又不導致死鎖？
使用多線程的時候，一種非常簡單的避免死鎖的方式就是：指定獲取鎖的順序，并強制線程按照指定的順序獲取鎖。因此，如果所有的線程都是以同樣的順序加鎖和釋放鎖，就不會出現死鎖了。
Java集合類
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Java集合類框架的基本接口有哪些？
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Java集合類提供了一套設計良好的支持對一組對象進行操作的接口和類。Java集合類里面最基本的接口有：
- Collection：代表一組對象，每一個對象都是它的子元素。
- Set：不包含重復元素的Collection。
- List：有順序的collection，并且可以包含重復元素。
- Map：可以把鍵(key)映射到值(value)的對象，鍵不能重復。
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為什么集合類沒有實現Cloneable和Serializable接口？
集合類接口指定了一組叫做元素的對象。集合類接口的每一種具體的實現類都可以選擇以它自己的方式對元素進行保存和排序。有的集合類允許重復的鍵，有些不允許。
- 什么是迭代器(Iterator)？
Iterator接口提供了很多對集合元素進行迭代的方法。每一個集合類都包含了可以返回迭代器實例的
迭代方法。迭代器可以在迭代的過程中刪除底層集合的元素。
克隆(cloning)或者是序列化(serialization)的語義和含義是跟具體的實現相關的。因此，應該由集合類的具體實現來決定如何被克隆或者是序列化。
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Iterator和ListIterator的區別是什么？
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下面列出了他們的區別：
- Iterator可用來遍歷Set和List集合，但是ListIterator只能用來遍歷List。
- Iterator對集合只能是前向遍歷，ListIterator既可以前向也可以后向。
- ListIterator實現了Iterator接口，并包含其他的功能，比如：增加元素，替換元素，獲取前一個和后一個元素的索引，等等。
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快速失敗(fail-fast)和安全失敗(fail-safe)的區別是什么？
Iterator的安全失敗是基于對底層集合做拷貝，因此，它不受源集合上修改的影響。java.util包下面的所有的集合類都是快速失敗的，而java.util.concurrent包下面的所有的類都是安全失敗的。快速失敗的迭代器會拋出ConcurrentModificationException異常，而安全失敗的迭代器永遠不會拋出這樣的異常。
- Java中的HashMap的工作原理是什么？
Java中的HashMap是以鍵值對(key-value)的形式存儲元素的。HashMap需要一個hash函數，它使用hashCode()和equals()方法來向集合/從集合添加和檢索元素。當調用put()方法的時候，HashMap會計算key的hash值，然后把鍵值對存儲在集合中合適的索引上。如果key已經存在了，value會被更新成新值。HashMap的一些重要的特性是它的容量(capacity)，負載因子(load factor)和擴容極限(threshold resizing)。
- hashCode()和equals()方法的重要性體現在什么地方？
Java中的HashMap使用hashCode()和equals()方法來確定鍵值對的索引，當根據鍵獲取值的時候也會用到這兩個方法。如果沒有正確的實現這兩個方法，兩個不同的鍵可能會有相同的hash值，因此，可能會被集合認為是相等的。而且，這兩個方法也用來發現重復元素。所以這兩個方法的實現對HashMap的精確性和正確性是至關重要的。
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HashMap和Hashtable有什么區別？
- HashMap和Hashtable都實現了Map接口，因此很多特性非常相似。但是，他們有以下不同點：
- HashMap允許鍵和值是null，而Hashtable不允許鍵或者值是null。
- Hashtable是同步的，而HashMap不是。因此，HashMap更適合于單線程環境，而Hashtable適合于多線 程環境。
- HashMap提供了可供應用迭代的鍵的集合，因此，HashMap是快速失敗的。另一方面，Hashtable提供了對鍵的列舉(Enumeration)。
- 一般認為Hashtable是一個遺留的類。
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數組(Array)和列表(ArrayList)有什么區別？什么時候應該使用Array而不是ArrayList？
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下面列出了Array和ArrayList的不同點：
- Array可以包含基本類型和對象類型，ArrayList只能包含對象類型。
- Array大小是固定的，ArrayList的大小是動態變化的。
- ArrayList提供了更多的方法和特性，比如：addAll()，removeAll()，iterator()等等。
- 對于基本類型數據，集合使用自動裝箱來減少編碼工作量。但是，當處理固定大小的基本數據類型的時候，這種方式相對比較慢。
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ArrayList和LinkedList有什么區別？
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ArrayList和LinkedList都實現了List接口，他們有以下的不同點：
ArrayList是基于索引的數據接口，它的底層是數組。它可以以O(1)時間復雜度對元素進行隨機訪問。與此對應，LinkedList是以元素列表的形式存儲它的數據，每一個元素都和它的前一個和后一個元素鏈接在一起，在這種情況下，查找某個元素的時間復雜度是O(n)。
相對于ArrayList，LinkedList的插入，添加，刪除操作速度更快，因為當元素被添加到集合任意位置的時候，不需要像數組那樣重新計算大小或者是更新索引。
LinkedList比ArrayList更占內存，因為LinkedList為每一個節點存儲了兩個引用，一個指向前一個元素，一個指向下一個元素。
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也可以參考ArrayList vs. LinkedList。
- Comparable和Comparator接口是干什么的？列出它們的區別。
Java提供了只包含一個compareTo()方法的Comparable接口。這個方法可以個給兩個對象排序。具體來說，它返回負數，0，正數來表明輸入對象小于，等于，大于已經存在的對象。
Java提供了包含compare()和equals()兩個方法的Comparator接口。compare()方法用來給兩個輸入參數排序，返回負數，0，正數表明第一個參數是小于，等于，大于第二個參數。equals()方法需要一個對象作為參數，它用來決定輸入參數是否和comparator相等。只有當輸入參數也是一個comparator并且輸入參數和當前comparator的排序結果是相同的時候，這個方法才返回true。
- 什么是Java優先級隊列(Priority Queue)？
PriorityQueue是一個基于優先級堆的無界隊列，它的元素是按照自然順序(natural order)排序的。在創建的時候，我們可以給它提供一個負責給元素排序的比較器。PriorityQueue不允許null值，因為他們沒有自然順序，或者說他們沒有任何的相關聯的比較器。最后，PriorityQueue不是線程安全的，入隊和出隊的時間復雜度是O(log(n))。
- 你了解大O符號(big-O notation)么？你能給出不同數據結構的例子么？
大O符號描述了當數據結構里面的元素增加的時候，算法的規模或者是性能在最壞的場景下有多么好。
大O符號也可用來描述其他的行為，比如：內存消耗。因為集合類實際上是數據結構，我們一般使用大O符號基于時間，內存和性能來選擇最好的實現。大O符號可以對大量數據的性能給出一個很好的說明。
- 如何權衡是使用無序的數組還是有序的數組？
有序數組最大的好處在于查找的時間復雜度是O(log n)，而無序數組是O(n)。有序數組的缺點是插入操作的時間復雜度是O(n)，因為值大的元素需要往后移動來給新元素騰位置。相反，無序數組的插入時間復雜度是常量O(1)。
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Java集合類框架的最佳實踐有哪些？
- 根據應用的需要正確選擇要使用的集合的類型對性能非常重要，比如：假如元素的大小是固定的，而且能事先知道，我們就應該用Array而不是ArrayList。
- 有些集合類允許指定初始容量。因此，如果我們能估計出存儲的元素的數目，我們可以設置初始容量來避免重新計算hash值或者是擴容。
- 為了類型安全，可讀性和健壯性的原因總是要使用泛型。同時，使用泛型還可以避免運行時的ClassCastException。
- 使用JDK提供的不變類(immutable class)作為Map的鍵可以避免為我們自己的類實現hashCode()和equals()方法。
- 編程的時候接口優于實現。
- 底層的集合實際上是空的情況下，返回長度是0的集合或者是數組，不要返回null。
Enumeration接口和Iterator接口的區別有哪些？
Enumeration速度是Iterator的2倍，同時占用更少的內存。但是，Iterator遠遠比Enumeration安全，因為其他線程不能夠修改正在被iterator遍歷的集合里面的對象。同時，Iterator允許調用者刪除底層集合里面的元素，這對Enumeration來說是不可能的。
- HashSet和TreeSet有什么區別？
HashSet是由一個hash表來實現的，因此，它的元素是無序的。add()，remove()，contains()方法的時間復雜度是O(1)。
另一方面，TreeSet是由一個樹形的結構來實現的，它里面的元素是有序的。因此，add()，remove()，contains()方法的時間復雜度是O(logn)。
垃圾收集器(Garbage Collectors)
- Java中垃圾回收有什么目的？什么時候進行垃圾回收？
垃圾回收的目的是識別并且丟棄應用不再使用的對象來釋放和重用資源。
- System.gc()和Runtime.gc()會做什么事情？
這兩個方法用來提示JVM要進行垃圾回收。但是，立即開始還是延遲進行垃圾回收是取決于JVM的。
- finalize()方法什么時候被調用？析構函數(finalization)的目的是什么？
在釋放對象占用的內存之前，垃圾收集器會調用對象的finalize()方法。一般建議在該方法中釋放對象持有的資源。
- 如果對象的引用被置為null，垃圾收集器是否會立即釋放對象占用的內存？
不會，在下一個垃圾回收周期中，這個對象將是可被回收的。
- Java堆的結構是什么樣子的？什么是堆中的永久代(Perm Gen space)?
JVM的堆是運行時數據區，所有類的實例和數組都是在堆上分配內存。它在JVM啟動的時候被創建。對象所占的堆內存是由自動內存管理系統也就是垃圾收集器回收。
堆內存是由存活和死亡的對象組成的。存活的對象是應用可以訪問的，不會被垃圾回收。死亡的對象是應用不可訪問尚且還沒有被垃圾收集器回收掉的對象。一直到垃圾收集器把這些對象回收掉之前，他們會一直占據堆內存空間。
- 串行(serial)收集器和吞吐量(throughput)收集器的區別是什么？
吞吐量收集器使用并行版本的新生代垃圾收集器，它用于中等規模和大規模數據的應用程序。而串行收集器對大多數的小應用(在現代處理器上需要大概100M左右的內存)就足夠了。
- 在Java中，對象什么時候可以被垃圾回收？
當對象對當前使用這個對象的應用程序變得不可觸及的時候，這個對象就可以被回收了。
- JVM的永久代中會發生垃圾回收么？
垃圾回收不會發生在永久代，如果永久代滿了或者是超過了臨界值，會觸發完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔細查看垃圾收集器的輸出信息，就會發現永久代也是被回收的。這就是為什么正確的永久代大小對避免Full GC是非常重要的原因。請參考下Java8：從永久代到元數據區
