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Java 核心面试题及答案汇总
Java 面试题涵盖 Java 基础、容器、多线程、反射、Web、异常等多个模块。内容包括 JDK 与 JRE 区别、equals 与==对比、HashMap 原理、线程池创建方式、锁机制升级等核心知识点。文章通过代码示例解释了 String 不可变性、IO 流分类、BIO/NIO/AIO 差异以及集合类线程安全等问题。适合准备 Java 开发岗位面试的开发者参考复习。
Java 面试题涵盖 Java 基础、容器、多线程、反射、Web、异常等多个模块。内容包括 JDK 与 JRE 区别、equals 与==对比、HashMap 原理、线程池创建方式、锁机制升级等核心知识点。文章通过代码示例解释了 String 不可变性、IO 流分类、BIO/NIO/AIO 差异以及集合类线程安全等问题。适合准备 Java 开发岗位面试的开发者参考复习。
具体来说 JDK 其实包含了 JRE，同时还包含了编译 Java 源码的编译器 Javac，还包含了很多 Java 程序调试和分析的工具。简单来说：如果你需要运行 Java 程序，只需安装 JRE 就可以了，如果你需要编写 Java 程序，需要安装 JDK。
对于基本类型和引用类型 == 的作用效果是不同的，如下所示：
代码示例：
String x = "string";
String y = "string";
String z = new String("string");
System.out.println(x == y); // true
System.out.println(x == z); // false
System.out.println(x.equals(y)); // true
System.out.println(x.equals(z)); // true
代码解读：因为 x 和 y 指向的是同一个引用，所以 == 也是 true，而 new String() 方法则重写开辟了内存空间，所以 == 结果为 false，而 equals 比较的一直是值，所以结果都为 true。
equals 本质上就是 ==，只不过 String 和 Integer 等重写了 equals 方法，把它变成了值比较。看下面的代码就明白了。
首先来看默认情况下 equals 比较一个有相同值的对象，代码如下：
class Cat {
public Cat(String name) {
this.name = name;
}
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
Cat c1 = new Cat("王磊");
Cat c2 = new Cat("王磊");
System.out.println(c1.equals(c2)); // false
输出结果出乎我们的意料，竟然是 false？这是怎么回事，看了 equals 源码就知道了，源码如下：
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
原来 equals 本质上就是 ==。
那问题来了，两个相同值的 String 对象，为什么返回的是 true？代码如下：
String s1 = new String("老王");
String s2 = new String("老王");
System.out.println(s1.equals(s2)); // true
同样的，当我们进入 String 的 equals 方法，找到了答案，代码如下：
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;
}
原来是 String 重写了 Object 的 equals 方法，把引用比较改成了值比较。
== 对于基本类型来说是值比较，对于引用类型来说是比较的是引用；而 equals 默认情况下是引用比较，只是很多类重新了 equals 方法，比如 String、Integer 等把它变成了值比较，所以一般情况下 equals 比较的是值是否相等。
不对，两个对象的 hashCode() 相同，equals() 不一定 true。
代码示例：
String str1 = "通话";
String str2 = "重地";
System.out.println(String.format("str1：%d | str2：%d", str1.hashCode(), str2.hashCode()));
System.out.println(str1.equals(str2));
执行的结果：
str1:1179395 | str2:1179395 false
代码解读：很显然'通话'和'重地'的 hashCode() 相同，然而 equals() 则为 false，因为在散列表中，hashCode() 相等即两个键值对的哈希值相等，然而哈希值相等，并不一定能得出键值对相等。
等于 -1，因为在数轴上取值时，中间值（0.5）向右取整，所以正 0.5 是往上取整，负 0.5 是直接舍弃。
String 不属于基础类型，基础类型有 8 种：byte、boolean、char、short、int、float、long、double，而 String 属于对象。
操作字符串的类有：String、StringBuffer、StringBuilder。
String 和 StringBuffer、StringBuilder 的区别在于 String 声明的是不可变的对象，每次操作都会生成新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象，而 StringBuffer、StringBuilder 可以在原有对象的基础上进行操作，所以在经常改变字符串内容的情况下最好不要使用 String。
StringBuffer 和 StringBuilder 最大的区别在于，StringBuffer 是线程安全的，而 StringBuilder 是非线程安全的，但 StringBuilder 的性能却高于 StringBuffer，所以在单线程环境下推荐使用 StringBuilder，多线程环境下推荐使用 StringBuffer。
不一样，因为内存的分配方式不一样。String str="i"的方式，Java 虚拟机会将其分配到常量池中；而 String str=new String('i') 则会被分到堆内存中。
使用 StringBuilder 或者 stringBuffer 的 reverse() 方法。
示例代码：
// StringBuffer reverse
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
stringBuffer.append("abcdefg");
System.out.println(stringBuffer.reverse()); // gfedcba
// StringBuilder reverse
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
stringBuilder.append("abcdefg");
System.out.println(stringBuilder.reverse()); // gfedcba
不需要，抽象类不一定非要有抽象方法。
示例代码：
abstract class Cat {
public static void sayHi() {
System.out.println("hi~");
}
}
上面代码，抽象类并没有抽象方法但完全可以正常运行。
不能，定义抽象类就是让其他类继承的，如果定义为 final 该类就不能被继承，这样彼此就会产生矛盾，所以 final 不能修饰抽象类，如下图所示，编辑器也会提示错误信息：
按功能来分：输入流（input）、输出流（output）。
按类型来分：字节流和字符流。
字节流和字符流的区别是：字节流按 8 位传输以字节为单位输入输出数据，字符流按 16 位传输以字符为单位输入输出数据。
Java 容器分为 Collection 和 Map 两大类，其下又有很多子类，如下所示：
List、Set、Map 的区别主要体现在两个方面：元素是否有序、是否允许元素重复。
三者之间的区别，如下表：
对于在 Map 中插入、删除、定位一个元素这类操作，HashMap 是最好的选择，因为相对而言 HashMap 的插入会更快，但如果你要对一个 key 集合进行有序的遍历，那 TreeMap 是更好的选择。
HashMap 基于 Hash 算法实现的，我们通过 put(key,value) 存储，get(key) 来获取。当传入 key 时，HashMap 会根据 key.hashCode() 计算出 hash 值，根据 hash 值将 value 保存在 bucket 里。当计算出的 hash 值相同时，我们称之为 hash 冲突，HashMap 的做法是用链表和红黑树存储相同 hash 值的 value。当 hash 冲突的个数比较少时，使用链表否则使用红黑树。
HashSet 是基于 HashMap 实现的，HashSet 底层使用 HashMap 来保存所有元素，因此 HashSet 的实现比较简单，相关 HashSet 的操作，基本上都是直接调用底层 HashMap 的相关方法来完成，HashSet 不允许重复的值。
综合来说，在需要频繁读取集合中的元素时，更推荐使用 ArrayList，而在插入和删除操作较多时，更推荐使用 LinkedList。
代码示例：
// list to array
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("item1");
list.add("item2");
list.toArray();
// array to list
String[] array = new String[]{"item1", "item2"};
Arrays.asList(array);
代码示例：
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("string"); // add
System.out.println(queue.poll());
System.out.println(queue.remove());
System.out.println(queue.size());
Vector、Hashtable、Stack 都是线程安全的，而像 HashMap 则是非线程安全的，不过在 JDK 1.5 之后随着 java.util.concurrent 并发包的出现，它们也有了自己对应的线程安全类，比如 HashMap 对应的线程安全类就是 ConcurrentHashMap。
Iterator 接口提供遍历任何 Collection 的接口。我们可以从一个 Collection 中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了 Java 集合框架中的 Enumeration，迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。
Iterator 使用代码如下：
List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
String obj = it.next();
System.out.println(obj);
}
Iterator 的特点是更加安全，因为它可以确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候，就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。
可以使用 Collections.unmodifiableCollection(Collection c) 方法来创建一个只读集合，这样改变集合的任何操作都会抛出 java.lang.UnsupportedOperationException 异常。
示例代码如下：
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("x");
Collection<String> clist = Collections.unmodifiableCollection(list);
clist.add("y"); // 运行时此行报错
System.out.println(list.size());
如下图：
并发 = 两个队列和一台咖啡机。
并行 = 两个队列和两台咖啡机。
一个程序下至少有一个进程，一个进程下至少有一个线程，一个进程下也可以有多个线程来增加程序的执行速度。
守护线程是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。在 Java 中垃圾回收线程就是特殊的守护线程。
创建线程有三种方式：
runnable 没有返回值，callable 可以拿到有返回值，callable 可以看作是 runnable 的补充。
线程的状态：
notifyAll() 会唤醒所有的线程，notify() 之后唤醒一个线程。notifyAll() 调用后，会将全部线程由等待池移到锁池，然后参与锁的竞争，竞争成功则继续执行，如果不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。而 notify() 只会唤醒一个线程，具体唤醒哪一个线程由虚拟机控制。
start() 方法用于启动线程，run() 方法用于执行线程的运行时代码。run() 可以重复调用，而 start() 只能调用一次。
线程池创建有七种方式，最核心的是最后一种：
Callable 类型的任务可以获取执行的返回值，而 Runnable 执行无返回值。
手动锁 Java 示例代码如下：
Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
System.out.println("获得锁");
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
} finally {
System.out.println("释放锁");
lock.unlock();
}
synchronized 锁升级原理：在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段，在第一次访问的时候 threadid 为空，jvm 让其持有偏向锁，并将 threadid 设置为其线程 id，再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致，如果一致则可以直接使用此对象，如果不一致，则升级偏向锁为轻量级锁，通过自旋循环一定次数来获取锁，执行一定次数之后，如果还没有正常获取到要使用的对象，此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁，此过程就构成了 synchronized 锁的升级。
锁的升级的目的：锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。在 Java 6 之后优化 synchronized 的实现方式，使用了偏向锁升级为轻量级锁再升级到重量级锁的方式，从而减低了锁带来的性能消耗。
当线程 A 持有独占锁 a，并尝试去获取独占锁 b 的同时，线程 B 持有独占锁 b，并尝试获取独占锁 a 的情况下，就会发生 AB 两个线程由于互相持有对方需要的锁，而发生的阻塞现象，我们称为死锁。
ThreadLocal 为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。
ThreadLocal 的经典使用场景是数据库连接和 session 管理等。
synchronized 是由一对 monitorenter/monitorexit 指令实现的，monitor 对象是同步的基本实现单元。在 Java 6 之前，monitor 的实现完全是依靠操作系统内部的互斥锁，因为需要进行用户态到内核态的切换，所以同步操作是一个无差别的重量级操作，性能也很低。但在 Java 6 的时候，Java 虚拟机 对此进行了大刀阔斧地改进，提供了三种不同的 monitor 实现，也就是常说的三种不同的锁：偏向锁（Biased Locking）、轻量级锁和重量级锁，大大改进了其性能。
synchronized 早期的实现比较低效，对比 ReentrantLock，大多数场景性能都相差较大，但是在 Java 6 中对 synchronized 进行了非常多的改进。
主要区别如下：
atomic 主要利用 CAS (Compare And Swap) 和 volatile 和 native 方法来保证原子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升。
反射是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 Java 语言的反射机制。
Java 序列化是为了保存各种对象在内存中的状态，并且可以把保存的对象状态再读出来。
以下情况需要使用 Java 序列化：
动态代理是运行时动态生成代理类。
动态代理的应用有 spring aop、hibernate 数据查询、测试框架的后端 mock、rpc，Java 注解对象获取等。
JDK 原生动态代理和 cglib 动态代理。JDK 原生动态代理是基于接口实现的，而 cglib 是基于继承当前类的子类实现的。
克隆的对象可能包含一些已经修改过的属性，而 new 出来的对象的属性都还是初始化时候的值，所以当需要一个新的对象来保存当前对象的'状态'就靠克隆方法了。
JSP 是 servlet 技术的扩展，本质上就是 servlet 的简易方式。servlet 和 JSP 最主要的不同点在于，servlet 的应用逻辑是在 Java 文件中，并且完全从表示层中的 html 里分离开来，而 JSP 的情况是 Java 和 html 可以组合成一个扩展名为 JSP 的文件。JSP 侧重于视图，servlet 主要用于控制逻辑。
JSP 有 9 大内置对象：
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查找任何按下的键的javascript键代码、代码、位置和修饰符。 在线工具，Keycode 信息在线工具，online
JavaScript 字符串转义/反转义；Java 风格 \uXXXX（Native2Ascii）编码与解码。 在线工具，Escape 与 Native 编解码在线工具，online
使用 Prettier 在浏览器内格式化 JavaScript 或 HTML 片段。 在线工具，JavaScript / HTML 格式化在线工具，online
Terser 压缩、变量名混淆，或 javascript-obfuscator 高强度混淆（体积会增大）。 在线工具，JavaScript 压缩与混淆在线工具，online
将字符串编码和解码为其 Base64 格式表示形式即可。 在线工具，Base64 字符串编码/解码在线工具，online
将字符串、文件或图像转换为其 Base64 表示形式。 在线工具，Base64 文件转换器在线工具，online