Java 问题01 ----- 面向对象

Java 问题01 ----- 面向对象 问题

什么是面向对象 ？JDK，JRE，JVM == 和 equals 比较？哈希码的作用是什么？为什么要有hashCode？finalString ，StringBuffer，StringBuilder重载 和 重写的区别？接口和抽象类的区别？List 和 Set 的区别？ArraysList 和 linkedList 区别？HashMap 和 HashTable 有什么区别，其底层实现是什么？ConcurrentHashMap 原理什么是字节码？采用字节码的好处是什么?Java中的异常体系Java 类加载器有那些？双亲委托模型是什么？GC如何判断对象可以回收？

1 面向对象 1.1 什么是面向对象？

是一种处理问题的思想
面向对象注重事情有哪些参与者（对象），以及各自需要做什么 ，

面向过程注重事情的每一个步骤及顺序，强调的是过程

面向过程比较直接高效；面向对象更易复用，扩展和维护

封装

封装的意义：
在于明确标识出允许外部使用的所有成员函数和数据项
内部细节对外部透明，外部调用无需修改或者关心内部实现

继承

继承父类的方法，并作出自己的改变或扩展

子类共性的方法或者属性直接使用父类的，而不需要自己在定义，（提升代码复用性，不需要在写冗余的代码）
只需要扩展自己个性化的就好

多态

基于对象所属类的不同，外部对同一个方法的调用，实际执行的逻辑不同。

前提：继承，方法重写

父类引用指向子类对象
多态中，编译看左边，运行看右边

父类类型 变量名 = new 子类对象;
变量名.方法名

无法调用子类特有功能

2 JDK JRE JVM

3 == 和 equals 比较

==对比的是栈中的值，基本数据类型是变量值，引用类型是堆中内存对象的地址

equals 不重写，默认采用的是object中的equals，也就是 ==

equals：object中默认也是采用==比较，通常会重写
Object

public boolean equals(Object obj) {
   return (this == obj);
}

String

public boolean equals(Object anObject) {
   if (this == anObject) {
       return true;
  }
   if (anObject instanceof String) {
       String anotherString = (String)anObject;
       int n = value.length;
       if (n == anotherString.value.length) {
           char v1[] = value;
           char v2[] = anotherString.value;
           int i = 0;
           while (n-- != 0) {
               if (v1[i] != v2[i])
                   return false;
               i++;
          }
           return true;
      }
  }
   return false;
}

上述代码可以看出，String类中被复写的equals()方法其实是比较两个字符串的内容。

public class StringDemo {
     public static void main(String args[]) {
         String str1 = "Hello";
         String str2 = new String("Hello");
         String str3 = str2; // 引用传递
         System.out.println(str1 == str2); // false
         System.out.println(str1 == str3); // false
         System.out.println(str2 == str3); // true
         System.out.println(str1.equals(str2)); // true
         System.out.println(str1.equals(str3)); // true
         System.out.println(str2.equals(str3)); // true
    }
}

4 hashCode 与 equals

hashCode() 的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个int整数。

equals()用于判断两个对象是否相等

4.1 这个哈希码的作用是什么？

确定该对象在哈希表中的索引位置。可以快速找到所需要的对象

hashCode() 定义在JDK的Object.java中，Java中的任何类都包含有
hashCode() 函数。
散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用
到了散列码！(可以快速找到所需要的对象)

4.2 为什么要有hashCode ？

使hash容器能够高效工作

以“HashSet如何检查重复”为例子来说明为什么要有hashCode：
对象加入HashSet时，HashSet会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，看该位置是否有
值，如果没有、HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有值，这时会调用equals（）方法来
检查两个对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet就不会让其加入 *** 作成功。如果不同的话，就会
重新散列到其他位置。这样就大大减少了equals的次数，相应就大大提高了执行速度。

4.3 注意

两个对象相等是 hashCode值相等的充分不必要条件
如果两个对象相等，则hashcode一定也是相同的
两个对象有相同的hashcode值，它们也不一定是相等的（哈希碰撞）

equals( ) 相等是两个对象相等的充要条件

两个对象相等,对两个对象分别调用equals方法都返回true

因此，equals方法被覆盖过，则hashCode方法也必须被覆盖

hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode()，则该class的两个
对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）

5 final

修饰类：表示类不可被继承修饰方法：表示方法不可被子类覆盖，但是可以重载修饰变量：表示变量一旦被赋值就不可以更改它的值。

6 String、StringBuffer、StringBuilder

String是final修饰的，不可变，每次 *** 作都会产生新的String对象

StringBuffer和StringBuilder都是在原对象上 *** 作

StringBuffer是线程安全的，StringBuilder线程不安全的

StringBuffer方法都是synchronized修饰的
性能：StringBuilder > StringBuffer > String

场景：经常需要改变字符串内容时使用后面两个
优先使用StringBuilder，多线程使用共享变量时使用StringBuffe

7 重载 和 重写的区别

重载:

发生在同一个类中，方法名必须相同，参数类型不同，个数不同，顺序不同；
方法返回值和修饰符可以不同，发生在编译时；

重写:(两同两小一大)

发生在父子类中，
1. 方法名，参数列表必须相同，
2. 返回值范围小于等于父类，
3. 抛出异常范围小于等于父类，
4. 修饰符范围大于等于父类；

但是如果父类修饰符为private则子类就不能重写该方法。

8 接口和抽象类的区别 ?

抽象类是对类本质的抽象，是is a的关系。
抽象类包含并实现子类的通用特性，将子类存在差异化的特性进行抽象，交由子类去实现。

而接口 是对行为的抽象，是like a的关系。
接口的核心是定义行为，即实现类可以做什么，至于实现类主体是谁，是如何实现的，接口并不关心。

抽象类可以存在普通成员函数，而接口中只能存在public abstract 方法。抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final 类型的。抽象类只能继承一个，接口可以实现多个。 接口的 设计目的? 是制定规则，可以强制要求不同的类具有相同行为，它只约束了行为的有无，但不对如何实现行为进行限制。 抽象类的设计目的？

代码复用，当不同的类具有某些相同的行为（记为行为集合A），
且其中一部分行为的实现方式一致时（A的非真子集，记为B），
可以让这些类都派生于一个抽象类，在这个抽象类中实现了B，避免了让所有的子类来实现B。
而A减B的部分，留给各个子类自己实现。
正是因为A-B这一部分没有实现，所以抽象类不允许实例化（否则当A调用B时，无法执行）

使用场景

当你关注一个事物的本质的时候，用抽象类；
当着重点是一个 *** 作的时候，用接口

抽象类的功能要远超过接口，但是，定义抽象类的代价高。
因为高级语言来说（从实际设计上来说也是）每个类只能继承一个类。在这个类中，你必须继承或编写出其所有子类的所有共性。
虽然接口在功能上会弱化许多，但是它只是针对一个动作的描述。而且你可以在一个类中同时实现多个接口。在设计阶段会降低难度

9 List 和 Set 的区别

List : 有序，按对象进入的顺序保存对象，可重复，允许多个null 元素对象，
可以使用Iterator取出所有元素，再逐一遍历，
还可以使用get(int index) 获取指定下标的元素。Set：无序，不可重复，最多允许有一个 null 元素对象，
取元素时只能用Iterator接口取得所有元素，再逐一遍历各个元素。

10 ArrayList 和 linkedList 区别

ArrayList：

结构：基于动态数组，连续内存存储，适合下标访问（随机访问），扩容机制：因为数组长度定，超出长度存数据时需要新建数组，然后将老数组的数据拷贝到新数组，如果不是尾部插入数据还会涉及到元素的移动（插入位置以后的元素依次往后复制一份，插入新元素），使用尾插法并指定初始容量可以极大提升性能、甚至超过linkedList（需要创建大量的node对象，因为linkedList 每插入一个元素，都会创建一个node对象， 性能消耗主要在创建对象上）

linkedList：

结构：基于链表，可以存储在分散的内存中，适合做数据插入及删除 *** 作，不适合查询：需要逐一遍历。

注意：遍历linkedList必须使用iterator，不能使用for循环，
如果用for循环的话每次for循环体内通过get(i)取得某一元素时都需要对list重新进行遍历，性能消耗极大。

另外不要试图使用indexOf等返回元素索引，并利用其进行遍历，使用indexlOf对list进行了遍历，当结果为空时会遍历整个列表
性能很低，要把linkedList里所有元素都遍历一遍，才知道这个元素是不存在的

导图

拓展

手动实现链表的增删改查
链表的查询：
1、根据节点位置查询该节点；
2、根据节点查询节点存放的位置

11 HashMap 和 HashTable 有什么区别？ 其底层实现是什么？

区别 ：
（1）HashMap方法没有synchronized修饰，线程不安全，HashTable线程安全；
（2）HashMap允许key和value为null，而HashTable不允许
2.底层实现：数组+链表实现
jdk8开始链表高度到8、数组长度超过64，链表转变为红黑树，元素以内部类Node节点存在

计算key的hash值，二次hash然后对数组长度取模，对应到数组下标，如果没有产生hash冲突(下标位置没有元素)，则直接创建Node存入数组，如果产生hash冲突，先进行equal比较，相同则取代该元素，不同，则判断链表高度插入链表，链
表高度达到8，并且数组长度到64则转变为红黑树，长度低于6则将红黑树转回链表key为null，存在下标0的位置
扩容：

12 ConcurrentHashMap 原理

线程安全，效率更高

数据结构：synchronized+CAS+Node+红黑树，Node的val和next都用volatile修饰，保证可见性查找，替换，赋值 *** 作都使用CAS（乐观锁，性能更高）锁：锁链表的head节点，不影响其他元素的读写，锁粒度更细，效率更高，扩容时（并发扩容），阻塞所有的读写 *** 作、并发扩容读 *** 作无锁：
Node的val和next使用volatile修饰，读写线程对该变量互相可见（保证不会读到脏数据）
数组用volatile修饰，保证扩容时被读线程感知

13 什么是字节码？ 采用字节码的好处是什么？ 什么是字节码

它是程序的一种表示，可以运行于Java虚拟机上。将程序抽象成字节码可以保证Java程序在各种设备上的运行

Java号称是一门“一次编译到处运行”的语言，从我们写的java文件到通过编译器编译成java字节码文件（.class文件），这个过程是java编译过程；而我们的java虚拟机执行的就是字节码文件。不论该字节码文件来自何方，由哪种编译器编译，甚至是手写字节码文件，只要符合java虚拟机的规范，那么它就能够执行该字节码文件

Java源代码---->编译器---->jvm可执行的Java字节码(即虚拟指令)---->jvm---->jvm中解释器----->机器可执行的二进制机器码---->程序运行。

采用字节码的好处：

Java语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以Java程序运行时比较高效，而且，由于字节码并不专对一种特定的机器，
因此，Java程序无须重新编译便可在多种不同的计算机上运行

14 Java中的异常体系

Java中的所有异常都来自顶级父类Throwable。
Throwable下有两个子类Exception和Error。

Error是程序无法处理的错误，一旦出现这个错误，则程序将被迫停止运行。

Exception不会导致程序停止，又分为两个部分RunTimeException运行时异常和CheckedException检查异常。
1）RunTimeException常常发生在程序运行过程中，会导致程序当前线程执行失败。
2）CheckedException常常发生在程序编译过程中，会导致程序编译不通过。

15 Java 类加载器 JDK自带有三个类加载器：bootstrap ClassLoader、ExtClassLoader、AppClassLoader。

BootStrapClassLoader是ExtClassLoader的父类加载器，默认负责加载%JAVA_HOME%lib下的jar包和
class文件。ExtClassLoader是AppClassLoader的父类加载器，负责加载%JAVA_HOME%/lib/ext文件夹下的jar包和
class类。AppClassLoader是自定义类加载器的父类，负责加载classpath下的类文件。系统类加载器，线程上下
文加载器

继承ClassLoader实现自定义类加载器

16 双亲委托模型

main方法所在的类是由AppClassLoader加载的，（如果是自定义的类加载器，就从自定义的类加载器开始）
向上委派（查找缓存）
1. 不是直接加载，而是先查找缓存，先找自己的，没有则向上查找缓存（Ext），没有则继续往上
2. 如果找到则直接加载返回

向下查找（查找加载路径）
3. 如果没有则到加载路径查找，有则加载返回，没有则向下查找

双亲委派模型的好处：
1.主要是为了安全性，避免用户自己编写的类动态替换 Java的一些核心类，比如 String。(自己的String类不会被加载)
2.保证类不会重复加载，因为 JVM中区分不同类，不仅仅是根据类名，相同的 class文件被不
同的 ClassLoader加载就是不同的两个类

17 GC如何判断对象可以回收

1.引用计数法：每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计
数为0时可以回收。

  引用计数法，可能会出现A 引用了 B，B 又引用了 A，这时候就算他们都不再使用了，但因为相互
  引用 计数器=1 永远无法被回收。

2.可达性分析法：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC
Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，那么虚拟机就判断是可回收对象。