115个Java面试题和答案——终极列表（上）

这篇整理 Java 面试里常见的题型，方便雇主考查面向对象和 Java 基础。全文分上下两篇：本篇（上）覆盖 OOP 特性、Java 常见问题、线程、集合、垃圾收集；第二篇 再谈异常、Applet、Swing、JDBC、RMI、Servlet 和 JSP。

目录仍指向原文锚点。上篇对应 ImportNew 第一篇。

一、面向对象编程（OOP）

Java 是支持并发、基于类、面向对象的语言。面向对象开发的好处：

• 代码按模块开发，更易维护和修改。
• 代码复用。
• 可靠性和灵活性更好。
• 可理解性更强。

四个关键特性：封装、继承、多态、抽象。

封装

封装让对象能藏起内部状态和行为，只暴露少量方法给外界改数据。Java 有三种修饰符：public、private、protected，分别决定同包、跨包能看到什么。好处：

• 藏属性，保护内部状态。
• 行为可以单独改或扩展，可用性和可维护性更好。
• 减少对象之间的不良交互，模块化更干净。

更多细节见 这份封装文档。

多态

多态是语言给不同底层数据类型提供同一套接口的能力。作用在多态类型上的操作，也可以作用到其它类型的值上。

继承

继承让对象从基类拿到字段和方法，从而复用代码，也能在不改原类的前提下给现存类加新特性。

抽象

抽象是把想法从具体实例里抽出来，按功能而不是按实现细节来建类。Java 允许只暴露接口、不含方法实现的抽象类。目的就是把行为和实现拆开。

抽象和封装的不同

二者互补。抽象关心对象做什么，封装关心怎么做。通常靠隐藏内部状态来封装，所以封装可以看成提供抽象的一种策略。

二、常见的 Java 问题

1. 什么是 Java 虚拟机？为什么 Java 被称作「平台无关的编程语言」？

JVM 是能执行 Java 字节码的虚拟机进程。源文件先编译成字节码，再由 JVM 执行。

Java 被设计成同一份程序能跑在任意平台，不必为每个平台重写或重编译。JVM 知道底层硬件的指令长度和其它特性，把这件事扛下来。

2. JDK 和 JRE 的区别是什么？

JRE（Java 运行时环境）是要执行 Java 程序的那套 JVM，也包含执行 applet 需要的浏览器插件。JDK 是完整开发包，内含 JRE、编译器以及 JavaDoc、调试器等，用来开发、编译、执行应用程序。

3. static 关键字是什么意思？能否覆盖 private 或 static 方法？

static 表示成员变量或方法可以在没有实例的情况下访问。static 方法不能被覆盖：覆盖靠运行时动态绑定，static 是编译期静态绑定，跟任何实例无关，概念上就不适用。

4. 能否在 static 环境中访问非 static 变量？

static 变量属于类，所有实例共享一份，类被 JVM 载入时初始化。不用实例去碰非 static 变量，编译器会报错：那些变量还没创建，也没绑到任何实例上。

5. Java 支持的数据类型有哪些？什么是自动拆装箱？

八种基本类型：

• byte
• short
• int
• long
• float
• double
• boolean
• char

自动装箱是编译器在基本类型和对应包装类之间做的转换，例如 int → Integer、double → Double；反过来就是拆箱。

6. 方法覆盖（Overriding）和方法重载（Overloading）是什么意思？

重载：同一个类里多个方法同名但参数不同。覆盖：子类重新定义父类方法，必须同名、同参数列表、同返回类型；覆盖方不能收紧被覆盖方法的访问权限。

7. 什么是构造函数？构造函数重载？复制构造函数？

创建新对象时会调构造函数。每个类都有；程序员不写时，编译器生成默认构造。构造函数也可以重载，每个必须有自己唯一的参数列表。Java 不像 C++ 那样支持复制构造函数：你不写的话，Java 也不会自动生成一份复制构造。

8. Java 支持多继承么？

不支持。每个类只能继承一个类，但可以实现多个接口。

9. 接口和抽象类的区别是什么？

• 接口里的方法默认都是抽象的；抽象类可以同时有抽象方法和具体方法。
• 类可以实现多个接口，只能继承一个抽象类。
• 实现接口必须实现全部方法；继承抽象类可以不实现全部，但自己也得声明为抽象。
• 抽象类可以在不提供接口方法实现的情况下实现接口。
• 接口里的变量默认 final；抽象类可以有非 final 变量。
• 接口成员默认 public；抽象类可以是 private、protected 或 public。
• 接口绝对抽象，不能实例化。抽象类也不能 new，但如果有 main 仍可被调用。

也可参考 JDK 8 里抽象类和接口的区别。

10. 什么是值传递和引用传递？

值传递：传的是对象的一份副本，改副本不影响源对象。

引用传递：传的不是实际对象，而是引用；外面通过引用做的修改，所有持有该引用的地方都能看见。（Java 方法参数本身仍是值传递，传引用类型时传递的是引用的副本。）

三、Java 线程

11. 进程和线程的区别是什么？

进程是正在执行的应用程序；线程是进程内部的一条执行序列。一个进程可以有多条线程。线程也叫轻量级进程。

12. 创建线程有几种方式？你喜欢哪一种？为什么？

• 继承 Thread 类
• 实现 Runnable 接口
• 用 Executor 框架创建线程池

更受欢迎的是实现 Runnable：不必再继承 Thread。若业务类已经继承了别的类，Java 又没有多继承，就只能走接口。线程池也高效，容易实现和使用。

13. 概括线程的几种可用状态。

• 就绪（Runnable）：准备运行，不一定立刻执行。
• 运行中（Running）：正在执行线程代码。
• 等待中（Waiting）：阻塞，等外部处理结束。
• 睡眠中（Sleeping）：被强制睡眠。
• I/O 阻塞（Blocked on I/O）：等 I/O 完成。
• 同步阻塞（Blocked on Synchronization）：等锁。
• 死亡（Dead）：执行完毕。

14. 同步方法和同步代码块的区别是什么？

每个对象一把锁。线程用 synchronized 拿这把锁。可以加在方法上（粗粒度）或代码块上（细粒度）。

15. 在监视器（Monitor）内部如何做线程同步？程序应该做哪种级别的同步？

监视器和锁在 JVM 里配套使用。监视器盯着一块同步代码，保证一次只有一条线程执行。每个监视器关联一个对象引用。线程没拿到锁，就不许进同步代码。

16. 什么是死锁（deadlock）？

两个进程都在等对方执行完才能继续，结果两边都陷入无限等待。

17. 如何确保 N 个线程访问 N 个资源同时又不导致死锁？

指定获取锁的顺序，并强制所有线程按同一顺序加锁、按同一顺序释放。顺序一致就不会环等待。

四、Java 集合类

18. Java 集合类框架的基本接口有哪些？

• Collection：一组对象，每个都是子元素。
• Set：不包含重复元素的 Collection。
• List：有顺序，可以重复。
• Map：键映射到值，键不能重复。

19. 为什么集合类没有实现 Cloneable 和 Serializable 接口？

集合接口只规定一组元素。每种具体实现可以用自己的方式保存和排序；有的允许重复键，有的不允许。克隆和序列化的语义跟具体实现相关，所以该由实现类自己决定怎么 clone / serialize。（原文第 20 题后半段补了这条理由。）

20. 什么是迭代器（Iterator）？

Iterator 提供迭代集合元素的方法。每个集合类都有能返回迭代器的方法。迭代过程中可以删除底层集合的元素。

21. Iterator 和 ListIterator 的区别是什么？

• Iterator 能遍历 Set 和 List；ListIterator 只能遍历 List。
• Iterator 只能向前；ListIterator 可以向前也可以向后。
• ListIterator 实现了 Iterator，还支持增加、替换、取前一个/后一个索引等。

22. 快速失败（fail-fast）和安全失败（fail-safe）的区别是什么？

安全失败的迭代器基于底层集合的拷贝，源集合被改也不受影响。java.util 下的集合都是快速失败，java.util.concurrent 下的是安全失败。快速失败会抛 ConcurrentModificationException，安全失败不会。

23. HashMap 的工作原理是什么？

以键值对存储。靠 hash 函数，用 hashCode() 和 equals() 完成添加和检索。put() 时计算 key 的 hash，放到合适索引；key 已存在则更新 value。重要参数：容量（capacity）、负载因子（load factor）、扩容阈值（threshold）。

24. hashCode() 和 equals() 的重要性体现在什么地方？

HashMap 用它们确定键值对索引，按键取值时也用。实现不对，两个不同 key 可能得到相同 hash，被当成相等；查重也靠它们。对正确性至关重要。

25. HashMap 和 Hashtable 有什么区别？

• 都实现 Map，很多特性相似。
• HashMap 允许 key、value 为 null；Hashtable 都不允许。
• Hashtable 同步，HashMap 不同步：单线程用 HashMap，多线程才考虑 Hashtable。
• HashMap 提供可迭代的键集合，快速失败；Hashtable 提供 Enumeration。
• 一般认为 Hashtable 是遗留类。

26. 数组（Array）和 ArrayList 有什么区别？什么时候该用 Array？

• Array 能装基本类型和对象；ArrayList 只能装对象。
• Array 大小固定；ArrayList 动态。
• ArrayList 方法更多：addAll、removeAll、iterator 等。
• 集合对基本类型靠自动装箱，写起来省事；处理固定大小的基本类型时，数组更快。

27. ArrayList 和 LinkedList 有什么区别？

• ArrayList 底层数组，随机访问 O(1)；LinkedList 双向链表，查找 O(n)。
• LinkedList 插入、删除通常更快，不必像数组那样搬元素、改索引。
• LinkedList 更占内存：每个结点两个引用（前驱、后继）。

也可参考 ArrayList vs. LinkedList。

28. Comparable 和 Comparator 接口是干什么的？列出区别。

Comparable 只有一个 compareTo()，返回负/零/正，表示小于/等于/大于已有对象。

Comparator 有 compare() 和 equals()。compare() 给两个参数排序；equals() 判断另一个对象是否是「排序结果相同」的 comparator，是才返回 true。

29. 什么是 Java 优先级队列（PriorityQueue）？

基于优先级堆的无界队列，元素按自然顺序排；创建时也可以传入比较器。不允许 null（没有自然顺序）。不是线程安全的。入队出队 O(log n)。

30. 你了解大 O 符号么？能给出不同数据结构的例子么？

大 O 描述元素增多时，算法规模或性能在最坏情况下长什么样，也可以描述内存消耗。集合类就是数据结构，用时间、内存、性能上的大 O 来选实现。数据量大时特别有用。

31. 如何权衡无序数组还是有序数组？

有序数组查找 O(log n)，无序是 O(n)。有序数组插入是 O(n)，因为大的元素要后移；无序插入是 O(1)。

32. Java 集合类框架的最佳实践有哪些？

• 按需求选类型：大小固定且事先知道，用 Array 而不是 ArrayList。
• 能估计元素个数就设初始容量，避免反复 rehash / 扩容。
• 总是用泛型：类型安全、可读、健壮，还能避免运行时 ClassCastException。
• 用 JDK 不可变类当 Map 的键，可避免自己实现 hashCode / equals。
• 面向接口编程，而不是面向实现。
• 底层集合为空时，返回长度 0 的集合或数组，不要返回 null。

33. Enumeration 和 Iterator 的区别有哪些？

Enumeration 大约快一倍，内存更少。但 Iterator 更安全：其它线程不能改正在遍历的集合。Iterator 还允许删除底层元素，Enumeration 做不到。

34. HashSet 和 TreeSet 有什么区别？

HashSet 用哈希表，无序；add / remove / contains 是 O(1)。TreeSet 用树，有序；这几个方法是 O(log n)。

五、垃圾收集器（Garbage Collectors）

35. Java 中垃圾回收有什么目的？什么时候进行？

识别并丢弃应用不再使用的对象，释放并重用资源。

36. System.gc() 和 Runtime.gc() 会做什么？

提示 JVM 进行垃圾回收。立刻开始还是延迟，由 JVM 自己决定。

37. finalize() 什么时候被调用？析构的目的是什么？

释放对象占用的内存之前，GC 会调 finalize()。一般建议在这里释放对象持有的资源。

38. 对象引用被置为 null，GC 会立即释放内存吗？

不会。下一个回收周期里，这个对象才是可回收的。

39. Java 堆的结构是什么样子的？什么是永久代（Perm Gen）？

堆是运行时数据区，所有类实例和数组都在堆上分配，JVM 启动时创建，由 GC 回收。

堆里既有存活对象（应用还能访问，不会被收）也有死亡对象（已经不可访问，但还没被收走）。死亡对象在被收走之前一直占着堆。

40. 串行（serial）收集器和吞吐量（throughput）收集器的区别是什么？

吞吐量收集器使用并行版本的新生代收集器，面向中等和大规模数据。串行收集器对大多数小应用（现代处理器上大约 100M 内存）就够了。

41. 在 Java 中，对象什么时候可以被垃圾回收？

当对象对当前使用它的应用程序变得不可触及，就可以被回收。

42. JVM 的永久代中会发生垃圾回收么？

通常说永久代不走常规新生代回收；永久代满了或超过临界值会触发 Full GC。看 GC 日志会发现永久代也会被回收，所以永久代大小设对了才能少 Full GC。参考 Java 8：从永久代到元数据区。（译者注：Java 8 已移除永久代，换成名为元数据区的 native 内存。）

原文：javacodegeeks 翻译：ImportNew.com – miracle1919 译文：http://www.importnew.com/10980.html。

一句话总结：上篇 42 题：OOP 四件套打底，再把 JVM、线程、集合和 GC 的对比题答清楚。