面试总结-Java基础

1、HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap的区别

HashMap
底层数组+链表实现，可以存储null键和null值，线程不安全
初始size为16，扩容：newsize = oldsize*2，size一定为2的n次幂
扩容针对整个Map，每次扩容时，原来数组中的元素依次重新计算存放位置，并重新插入
插入元素后才判断该不该扩容，有可能无效扩容（插入后如果扩容，如果没有再次插入，就会产生无效扩容）
当Map中元素总数超过Entry数组的75%，触发扩容操作，为了减少链表长度，元素分配更均匀

哈希冲突：若干Key的哈希值按数组大小取模后，如果落在同一个数组下标上，将组成一条Entry链，对Key的查找需要遍历Entry链上的每个元素执行equals()比较。
加载因子：为了降低哈希冲突的概率，默认当HashMap中的键值对达到数组大小的75%时，即会触发扩容。因此，如果预估容量是100，即需要设定100/0.75＝134的数组大小。
空间换时间：如果希望加快Key查找的时间，还可以进一步降低加载因子，加大初始大小，以降低哈希冲突的概率。

HashTable
底层数组+链表实现，无论key还是value都不能为null，线程安全，实现线程安全的方式是在修改数据时锁住整个HashTable，效率低，ConcurrentHashMap做了相关优化
初始size为11，扩容：newsize = oldsize*2+1
计算index的方法：index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length

ConcurrentHashMap
底层采用分段的数组+链表实现，线程安全
通过把整个Map分为N个Segment，可以提供相同的线程安全，但是效率提升N倍，默认提升16倍。(读操作不加锁，由于HashEntry的value变量是 volatile的，也能保证读取到最新的值。)
Hashtable的synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占，ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行，其关键在于使用了锁分离技术
有些方法需要跨段，比如size()和containsValue()，它们可能需要锁定整个表而而不仅仅是某个段，这需要按顺序锁定所有段，操作完毕后，又按顺序释放所有段的锁
扩容：段内扩容（段内元素超过该段对应Entry数组长度的75%触发扩容，不会对整个Map进行扩容），插入前检测需不需要扩容，有效避免无效扩容

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Java 类的成员

三成员：属性，方法，构造器

构造器

定义：
构造方法也叫构造器或者构造函数
构造方法与类名相同，没有返回值，连void都不能写
构造方法可以重载（重载：方法名称相同，参数列表不同）
如果一个类中没有构造方法，那么编译器会为类加上一个默认的构造方法，如果手动添加了构造器，那么默认构造器就会消失。。
如果父类有空构造器，super()可以不写，但如果父类只有含参数的构造器，这个super(…)一定要写，并且要对应父构造器的参数，否则就会报错！
构造方法的作用：
构造方法在创建对象时调用，具体调用哪一个由参数决定。
构造方法的作用是为正在创建的对象的成员变量赋初值。
构造方法种this的使用：
构造方法种可以使用this，表示刚刚创建的对象
构造方法种this可用于，this访问对象属性，this访问实例方法，this在构造方法中调用重载的其他构造方法（要避免陷入死循环）
只能位于第一行
this是java多态的体现之一
this只可以在构造方法和实例方法种存在，不能出现在static修饰的方法或代码块中
this在构造方法中表示刚刚创建的对象

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JVM

JVM垃圾回收机制

1、概述：顾名思义就是释放垃圾占用的空间，防止内存泄露。有效的使用可以使用的内存，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。
2、垃圾判断算法
2.1 引用计数法
给每个对象添加一个计数器，当有地方引用该对象时计数器加1，当引用失效时计数器减1。用对象计数器是否为0来判断对象是否可被回收。缺点：无法解决循环引用的问题。
2.2 可达性分析算法
通过GC ROOT的对象作为搜索起始点，通过引用向下搜索，所走过的路径称为引用链。通过对象是否有到达引用链的路径来判断对象是否可被回收。通过可达性算法，成功解决了引用计数所无法解决的循环依赖问题，只要你无法与GC Root建立直接或间接的连接，系统就会判定你为可回收对象。
Java内存区域中可以作为GC ROOT的对象：
虚拟机栈中引用的对象、方法区中类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象、本地方法栈中引用的对象
3、垃圾回收算法
标记清除算法（Mark-Sweep）是最基础的一种垃圾回收算法，它分为2部分，第一步：先把内存区域中的这些对象进行标记，哪些属于可回收标记出来，第二部：把这些垃圾拎出来清理掉。清理掉的垃圾就变成未使用的内存区域，等待被再次使用。但它存在一个很大的问题，那就是内存碎片。
复制算法（Copying）将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。保证了内存的连续可用，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况。复制算法暴露了另一个问题，内存只能用一半。
标记-整理算法标记过程仍然与标记-清除算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，再清理掉端边界以外的内存区域。标记整理算法解决了内存碎片的问题，也规避了复制算法只能利用一半内存区域的弊端。标记整理算法对内存变动更频繁，需要整理所有存活对象的引用地址，在效率上比复制算法要差很多。
4、内存区域与回收策略
新生区（Eden、SurvivorTo、SurvivorFrom）、老年区、永久区（元空间）
1、大多数情况下，对象会在新生代Eden区中分配。当Eden区满的时候，会触发第一次Minor gc，把还活着的对象拷贝到Survivor From区；当Eden区再次出发Minor gc的时候，会扫描Eden区和From区，对两个区域进行垃圾回收，经过这次回收后还存活的对象，则直接复制到To区域，并将Eden区和From区清空。
2、当后续Eden区又发生Minor gc的时候，会对Eden区和To区进行垃圾回收，存活的对象复制到From区，并将Eden区和To区清空
3、部分对象会在From区域和To区域中复制来复制去，如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定，这个参数默认是15)，最终如果还存活，就存入老年代。
4、大对象直接进入老年代，大对象是指，需要大量连续内存空间的Java对象，最典型的大对象就是那种很长的字符串以及数组。
5、针对老年代的特点，提出了一种称之为“标记-整理算法”，老年区空间满了后会触发一次 Major GC。
Minor GC又称为新生代GC: 指的是发生在新生代的垃圾收集。因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性，因此Minor GC(采用复制算法)非常频繁，一般回收速度也比较快。
Full GC 又称为老年代GC或者Major GC: 指发生在老年代的垃圾收集。出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC(并非绝对，在Parallel Scavenge收集器中就有直接进行Full GC的策略选择过程)。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。
垃圾回收器
1、Serial 收集器
Serial 是一款用于新生代的单线程收集器，采用复制算法进行垃圾收集。Serial 进行垃圾收集时，不仅只用一条线程执行垃圾收集工作，它在收集的同时，所有的用户线程必须暂停
2、ParNew 收集器
ParNew 就是一个 Serial 的多线程版本，其它与Serial并无区别。ParNew 在单核 CPU 环境并不会比 Serial 收集器达到更好的效果，它默认开启的收集线程数和 CPU 数量一致，可以通过 -XX:ParallelGCThreads 来设置垃圾收集的线程数。
3、Parallel Scavenge 收集器
Parallel Scavenge 也是一款用于新生代的多线程收集器，与 ParNew 的不同之处是ParNew 的目标是尽可能缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，Parallel Scavenge 的目标是达到一个可控制的吞吐量。
4、Serial Old 收集器
Serial Old 收集器是 Serial 的老年代版本，同样是一个单线程收集器，采用标记-整理算法。
5、CMS(Concurrent Mark Sweep) 收集器
CMS 收集器是一种以最短回收停顿时间为目标的收集器，以 “ 最短用户线程停顿时间 ” 著称。 CMS 是基于标记-清除算法，所以垃圾回收后会产生空间碎片。
6、Parallel Old 收集器
Parallel Old 收集器是 Parallel Scavenge 的老年代版本，是一个多线程收集器，采用标记-整理算法。可以与 Parallel Scavenge 收集器搭配，可以充分利用多核 CPU 的计算能力。
7、G1 收集器（新生代和老年代垃圾收集器）
现在已经成为 jdk9 默认的收集器。G1 进行垃圾收集的范围是整个堆内存，它采用 “ 化整为零 ” 的思路，把整个堆内存划分为多个大小相等的独立区域（Region），在 G1 收集器中还保留着新生代和老年代的概念。G1 收集器收集器收集过程有初始标记、并发标记、最终标记、筛选回收，和 CMS 收集器前几步的收集过程很相似。

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Java 三大特性

封装、继承、多态
封装：
是指隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供公共访问方式。
好处：
• 将变化隔离。
• 便于使用。
• 提高重用性。
• 提高安全性。
封装原则：
• 将不需要对外提供的内容都隐藏起来。
• 把属性都隐藏，提供公共方法对其访问 。
继承
继承是面向对象最显著的一个特性。 继承是从已有的类中派生出新的类， 新的类能吸收已有类的数据属性和行为，并能扩展新的能力。
在JAVA中， 被继承的类叫父类(parent class)或超类(superclass)， 继承父类的类叫子类(subclass)或派生类(derivedclass)。 因此， 子类是父类的一个专门用途的版本， 它继承了父类中定义的所有实例变量和方法， 并且增加了独特的元素 。
多态
在面向对象语言中， 多态性是指一个方法可以有多种实现版本，即“一种定义， 多种实现”。 利用多态可以设计和实现可扩展的系统， 只要新类也在继承层次中。 新的类对程序的通用部分只需进行很少的修改， 或不做修改。 类的多态性表现为方法的多态性，方法的多态性主要有方法的重载和方法的覆盖。
重载（Overload）是让类以统一的方式处理不同类型数据的一种手段，实质表现就是多个具有不同的参数个数或者类型的同名函数（返回值类型可随意，不能以返回类型作为重载函数的区分标准）同时存在于同一个类中，是一个类中多态性的一种表现（调用方法时通过传递不同参数个数和参数类型来决定具体使用哪个方法的多态性）。
重载规则： 必须具有不同的参数列表； 可以有不同的返回类型；可以有不同的访问修饰符；可以抛出不同的异常。
重写（Override）是父类与子类之间的多态性，实质是对父类的函数进行重新定义，如果在子类中定义某方法与其父类有相同的名称和参数则该方法被重写，不过子类函数的访问修饰权限不能小于父类的；若子类中的方法与父类中的某一方法具有相同的方法名、返回类型和参数表，则新方法将覆盖原有的方法，如需父类中原有的方法则可使用 super 关键字。
重写规则： 参数列表必须完全与被重写的方法相同，否则不能称其为重写；返回类型必须一直与被重写的方法相同，否则不能称其为重写；

重写是父类与子类之间多态性的表现，在运行时起作用
而重载是一个类中多态性的表现，在编译时起作用。
Java 的构造方法是不能被重写的。而重载是针对同一个的，所以构造方法可以被重载

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Java四大修饰符

单例模式

单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。
创建单例模式的方式
饿汉模式：

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}

懒汉模式：

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

双重锁：

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

枚举类单例模式：

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

优点：
1.在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
2.单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3.提供了对唯一实例的受控访问。
4.由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以 节约系统资源，当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5.允许可变数目的实例。
6.避免对共享资源的多重占用。
缺点：
1.不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2.由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3.单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4.滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

类加载过程

其中类加载的过程包括了加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段。
双亲委派模型的工作流程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器在它的搜索范围中没有找到所需的类时，即无法完成该加载，子加载器才会尝试自己去加载该类。如果均加载失败，就会抛出ClassNotFoundException异常。
可以避免类的重复加载，加载的类是同一个，避免了java的核心API被篡改，保证内库更安全，缺点效率低

final 和 static

final：
final可以修饰：属性，方法，类，局部变量（方法中的变量）
final修饰的属性的初始化可以在编译期，也可以在运行期，初始化后不能被改变。
final修饰的属性跟具体对象有关，在运行期初始化的final属性，不同对象可以有不同的值。
final修饰的属性表明是一个常数（创建后不能被修改）。
final修饰的方法表示该方法在子类中不能被重写，final修饰的类表示该类不能被继承。
对于基本类型数据，final会将值变为一个常数（创建后不能被修改）；但是对于对象句柄（亦可称作引用或者指针），final会将句柄变为一个常数（进行声明时，必须将句柄初始化到一个具体的对象。而且不能再将句柄指向另一个对象。但是，对象的本身是可以修改的。这一限制也适用于数组，数组也属于对象，数组本身也是可以修改的。方法参数中的final句柄，意味着在该方法内部，我们不能改变参数句柄指向的实际东西，也就是说在方法内部不能给形参句柄再另外赋值）。

static：
static可以修饰：属性，方法，代码段，内部类（静态内部类或嵌套内部类）
static修饰的属性的初始化在编译期（类加载的时候），初始化后能改变。
static修饰的属性所有对象都只有一个值。
static修饰的属性强调它们只有一个。
static修饰的属性、方法、代码段跟该类的具体对象无关，不创建对象也能调用static修饰的属性、方法等
static和“this、super”势不两立，static跟具体对象无关，而this、super正好跟具体对象有关。
static不可以修饰局部变量。

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List

List集合概述
有序集合(也称序列)用户可以精确控制列表的每一个元素的位置插入,用户可以通过整数索引访问元素,并搜索列表中的元素
与set集合不同,列表通常允许重复的元素
List集合的特点
有序:存储和取出元素顺序一致
可重复:存储的元素可以重复
List集合实现类特点
ArrayList:查询快,增删慢的一种数组
LinkedList:查询慢,增删快的一种链表
ArrayList扩容机制
1、ArrayList数组首先对传进来的初始化参数initalCapcity(初始容量)进行判断,参数如果为0,则初始化为一个空数组
如果不等于0,则初始化一个容量为10的数组
2、扩容时机:
当数组大小大于初始容量的时候,就会进行扩容,扩容为原来的1.5倍
3、扩容方式:
会将原数组拷贝到一个新数组里,修改原数组指向新数组,原数组被抛弃,会被GC回收