温故而知新：5个最难回答的Java面试题

这是我收集的5个最棘手的Java面试问题列表。这些问题主要来自 Java 核心部分 ,不涉及 Java EE 相关问题。你可能知道这些棘手的 Java 问题的答案，或者觉得这些不足以挑战你的 Java 知识，但这些问题都是容易在各种 Java 面试中被问到的，而且包括我的朋友和同事在内的许多程序员都觉得很难回答。

一.为什么等待和通知是在 Object 类而不是 Thread 中声明的？

一个棘手的 Java 问题，如果 Java编程语言不是你设计的，你怎么能回答这个问题呢。Java编程的常识和深入了解有助于回答这种棘手的 Java 核心方面的面试问题。

为什么 wait，notify 和 notifyAll 是在 Object 类中定义的而不是在 Thread 类中定义
这是有名的 Java 面试问题，招2~4年经验的到高级 Java 开发人员面试都可能碰到。

这个问题的好在它能反映了面试者对等待通知机制的了解, 以及他对此主题的理解是否明确。就像为什么 Java 中不支持多继承或者为什么 String 在 Java 中是 final 的问题一样，这个问题也可能有多个答案。

为什么在 Object 类中定义 wait 和 notify 方法，每个人都能说出一些理由。 从我的面试经验来看, wait 和 nofity 仍然是大多数Java 程序员最困惑的，特别是2到3年的开发人员，如果他们要求使用 wait 和 notify, 他们会很困惑。因此，如果你去参加 Java 面试，请确保对 wait 和 notify 机制有充分的了解，并且可以轻松地使用 wait 来编写代码，并通过生产者-消费者问题或实现阻塞队列等了解通知的机制。

为什么等待和通知需要从同步块或方法中调用, 以及 Java 中的 wait，sleep 和 yield 方法之间的差异，如果你还没有读过，你会觉得有趣。为何 wait，notify 和 notifyAll 属于 Object 类? 为什么它们不应该在 Thread 类中? 以下是我认为有意义的一些想法：

1、wait 和 notify 不仅仅是普通方法或同步工具，更重要的是它们是 Java 中两个线程之间的通信机制。对语言设计者而言, 如果不能通过 Java 关键字(例如 synchronized)实现通信此机制，同时又要确保这个机制对每个对象可用, 那么 Object 类则是的正确声明位置。记住同步和等待通知是两个不同的领域，不要把它们看成是相同的或相关的。同步是提供互斥并确保 Java 类的线程安全，而 wait 和 notify 是两个线程之间的通信机制。

2、每个对象都可上锁，这是在 Object 类而不是 Thread 类中声明 wait 和 notify 的另一个原因。

3、在 Java 中为了进入代码的临界区，线程需要锁定并等待锁定，他们不知道哪些线程持有锁，而只是知道锁被某个线程持有， 并且他们应该等待取得锁, 而不是去了解哪个线程在同步块内，并请求它们释放锁定。

4、Java 是基于 Hoare 的监视器的思想。在Java中，所有对象都有一个监视器。

线程在监视器上等待，为执行等待，我们需要2个参数：

• 一个线程
• 一个监视器(任何对象)

在 Java 设计中，线程不能被指定，它总是运行当前代码的线程。但是，我们可以指定监视器(这是我们称之为等待的对象)。这是一个很好的设计，因为如果我们可以让任何其他线程在所需的监视器上等待，这将导致“入侵”，导致在设计并发程序时会遇到困难。请记住，在 Java 中，所有在另一个线程的执行中侵入的操作都被弃用了(例如 stop 方法)。

2.为什么Java中不支持多重继承？

我发现这个 Java 核心问题很难回答，因为你的答案可能不会让面试官满意，在大多数情况下，面试官正在寻找答案中的关键点，如果你提到这些关键点，面试官会很高兴。在 Java 中回答这种棘手问题的关键是准备好相关主题, 以应对后续的各种可能的问题。

这是非常经典的问题，与为什么 String 在 Java 中是不可变的很类似; 这两个问题之间的相似之处在于它们主要是由 Java 创作者的设计决策使然。

为什么Java不支持多重继承, 可以考虑以下两点:

1、第一个原因是围绕钻石????形继承问题产生的歧义，考虑一个类 A 有 foo() 方法, 然后 B 和 C 派生自 A, 并且有自己的 foo() 实现，现在 D 类使用多个继承派生自 B 和C，如果我们只引用 foo(), 编译器将无法决定它应该调用哪个 foo()。这也称为 Diamond 问题，因为这个继承方案的结构类似于菱形，见下图:

                A foo()    
               / \    
             /     \    
 foo() B     C foo()    
             \     /    
               \ /    
               D  foo()

即使我们删除钻石的顶部 A 类并允许多重继承，我们也将看到这个问题含糊性的一面。如果你把这个理由告诉面试官，他会问为什么 C++ 可以支持多重继承而 Java不行。嗯，在这种情况下，我会试着向他解释我下面给出的第二个原因，它不是因为技术难度, 而是更多的可维护和更清晰的设计是驱动因素, 虽然这只能由 Java 言语设计师确认，我们只是推测。*链接有一些很好的解释，说明在使用多重继承时，由于钻石问题，不同的语言地址问题是如何产生的。

2、对我来说第二个也是更有说服力的理由是，多重继承确实使设计复杂化并在转换、构造函数链接等过程中产生问题。假设你需要多重继承的情况并不多，简单起见，明智的决定是省略它。此外，Java 可以通过使用接口支持单继承来避免这种歧义。由于接口只有方法声明而且没有提供任何实现，因此只有一个特定方法的实现，因此不会有任何歧义。

三.为什么Java不支持运算符重载？

另一个类似棘手的Java问题。为什么 C++ 支持运算符重载而 Java 不支持? 有人可能会说+运算符在 Java 中已被重载用于字符串连接，不要被这些论据所欺骗。

与 C++ 不同，Java 不支持运算符重载。Java 不能为程序员提供*的标准算术运算符重载，例如+， - ，*和/等。如果你以前用过 C++，那么 Java 与 C++ 相比少了很多功能，例如 Java 不支持多重继承，Java中没有指针，Java中没有引用传递。另一个类似的问题是关于 Java 通过引用传递，这主要表现为 Java 是通过值还是引用传参。虽然我不知道背后的真正原因，但我认为以下说法有些道理，为什么 Java 不支持运算符重载。

1、简单性和清晰性。清晰性是Java设计者的目标之一。设计者不是只想复制语言，而是希望拥有一种清晰，真正面向对象的语言。添加运算符重载比没有它肯定会使设计更复杂，并且它可能导致更复杂的编译器, 或减慢 JVM，因为它需要做额外的工作来识别运算符的实际含义，并减少优化的机会, 以保证 Java 中运算符的行为。

2、避免编程错误。Java 不允许用户定义的运算符重载，因为如果允许程序员进行运算符重载，将为同一运算符赋予多种含义，这将使任何开发人员的学习曲线变得陡峭，事情变得更加混乱。据观察，当语言支持运算符重载时，编程错误会增加，从而增加了开发和交付时间。由于 Java 和 JVM 已经承担了大多数开发人员的责任，如在通过提供垃圾收集器进行内存管理时，因为这个功能增加污染代码的机会, 成为编程错误之源, 因此没有多大意义。

3、JVM复杂性。从JVM的角度来看，支持运算符重载使问题变得更加困难。通过更直观，更干净的方式使用方法重载也能实现同样的事情，因此不支持 Java 中的运算符重载是有意义的。与相对简单的 JVM 相比，复杂的 JVM 可能导致 JVM 更慢，并为保证在 Java 中运算符行为的确定性从而减少了优化代码的机会。

4、让开发工具处理更容易。这是在 Java 中不支持运算符重载的另一个好处。省略运算符重载使语言更容易处理，这反过来又更容易开发处理语言的工具，例如 IDE 或重构工具。Java 中的重构工具远胜于 C++。

四.为什么 String 在 Java 中是不可变的？

我最喜欢的 Java 面试问题，很棘手，但同时也非常有用。一些面试者也常问这个问题，为什么 String 在 Java 中是 final 的。

字符串在 Java 中是不可变的，因为 String 对象缓存在 String 池中。由于缓存的字符串在多个客户之间共享，因此始终存在风险，其中一个客户的操作会影响所有其他客户。例如，如果一段代码将 String “Test” 的值更改为 “TEST”，则所有其他客户也将看到该值。由于 String 对象的缓存性能是很重要的一方面，因此通过使 String 类不可变来避免这种风险。

同时，String 是 final 的，因此没有人可以通过扩展和覆盖行为来破坏 String 类的不变性、缓存、散列值的计算等。String 类不可变的另一个原因可能是由于 HashMap。

由于把字符串作为 HashMap 键很受欢迎。对于键值来说，重要的是它们是不可变的，以便用它们检索存储在 HashMap 中的值对象。由于 HashMap 的工作原理是散列，因此需要具有相同的值才能正常运行。如果在插入后修改了 String 的内容，可变的 String将在插入和检索时生成两个不同的哈希码，可能会丢失 Map 中的值对象。

如果你是印度板球迷，你可能能够与我的下一句话联系起来。字符串是Java的 VVS Laxman，即非常特殊的类。我还没有看到一个没有使用 String 编写的 Java 程序。这就是为什么对 String 的充分理解对于 Java 开发人员来说非常重要。

String 作为数据类型，传输对象和中间人角色的重要性和流行性也使这个问题在 Java 面试中很常见。

为什么 String 在 Java 中是不可变的是 Java 中最常被问到的字符串访问问题之一，它首先讨论了什么是 String，Java 中的 String 如何与 C 和 C++ 中的 String 不同，然后转向在Java中什么是不可变对象，不可变对象有什么好处，为什么要使用它们以及应该使用哪些场景。这个问题有时也会问：“为什么 String 在 Java 中是 final 的”。

正如我所说，这个问题可能有很多可能的答案，而 String 类的唯一设计者可以放心地回答它。我在 Joshua Bloch 的 Effective Java 书中期待一些线索，但他也没有提到它。我认为以下几点解释了为什么 String 类在 Java 中是不可变的或 final 的：

1、想象字符串池没有使字符串不可变，它根本不可能，因为在字符串池的情况下，一个字符串对象/文字，例如 “Test” 已被许多参考变量引用，因此如果其中任何一个更改了值，其他参数将自动受到影响，即假设

String A="Test";
String B="Test";
现在字符串 B 调用 "Test".toUpperCase(), 将同一个对象改为“TEST”，所以 A 也是 “TEST”，这不是期望的结果。

下图显示了如何在堆内存和字符串池中创建字符串。

image

2、字符串已被广泛用作许多 Java 类的参数，例如，为了打开网络连接，你可以将主机名和端口号作为字符串传递，你可以将数据库 URL 作为字符串传递, 以打开数据库连接，你可以通过将文件名作为参数传递给 File I/O 类来打开 Java 中的任何文件。如果 String 不是不可变的，这将导致严重的安全威胁，我的意思是有人可以访问他有权授权的任何文件，然后可以故意或意外地更改文件名并获得对该文件的访问权限。由于不变性，你无需担心这种威胁。这个原因也说明了，为什么 String 在 Java 中是最终的，通过使 java.lang.String final，Java设计者确保没有人覆盖 String 类的任何行为。

3、由于 String 是不可变的，它可以安全地共享许多线程，这对于多线程编程非常重要. 并且避免了 Java 中的同步问题，不变性也使得String 实例在 Java 中是线程安全的，这意味着你不需要从外部同步 String 操作。关于 String 的另一个要点是由截取字符串 SubString 引起的内存泄漏，这不是与线程相关的问题，但也是需要注意的。

4、为什么 String 在 Java 中是不可变的另一个原因是允许 String 缓存其哈希码，Java 中的不可变 String 缓存其哈希码，并且不会在每次调用 String 的 hashcode 方法时重新计算，这使得它在 Java 中的 HashMap 中使用的 HashMap 键非常快。简而言之，因为 String 是不可变的，所以没有人可以在创建后更改其内容，这保证了 String 的 hashCode 在多次调用时是相同的。

5、String 不可变的绝对最重要的原因是它被类加载机制使用，因此具有深刻和基本的安全考虑。如果 String 是可变的，加载“java.io.Writer” 的请求可能已被更改为加载 “mil.vogoon.DiskErasingWriter”. 安全性和字符串池是使字符串不可变的主要原因。顺便说一句，上面的理由很好回答另一个Java面试问题: “为什么String在Java中是最终的”。要想是不可变的，你必须是最终的，这样你的子类不会破坏不变性。你怎么看？

五.为什么 char 数组比 Java 中的 String 更适合存储密码？

另一个基于 String 的棘手 Java 问题，相信我只有很少的 Java 程序员可以正确回答这个问题。这是一个真正艰难的核心Java面试问题，并且需要对 String 的扎实知识才能回答这个问题。

这是最近在 Java 面试中向我的一位朋友询问的问题。他正在接受技术主管职位的面试，并且有超过6年的经验。如果你还没有遇到过这种情况，那么字符数组和字符串可以用来存储文本数据，但是选择一个而不是另一个很难。但正如我的朋友所说，任何与 String 相关的问题都必须对字符串的特殊属性有一些线索，比如不变性，他用它来说服访提问的人。在这里，我们将探讨为什么你应该使用char[]存储密码而不是String的一些原因。

字符串：
1、由于字符串在 Java 中是不可变的，如果你将密码存储为纯文本，它将在内存中可用，直到垃圾收集器清除它. 并且为了可重用性，会存在 String 在字符串池中, 它很可能会保留在内存中持续很长时间，从而构成安全威胁。

由于任何有权访问内存转储的人都可以以明文形式找到密码，这是另一个原因，你应该始终使用加密密码而不是纯文本。由于字符串是不可变的，所以不能更改字符串的内容，因为任何更改都会产生新的字符串，而如果你使用char[]，你就可以将所有元素设置为空白或零。因此，在字符数组中存储密码可以明显降低窃取密码的安全风险。

2、Java 本身建议使用 JPasswordField 的 getPassword() 方法，该方法返回一个 char[] 和不推荐使用的getTex() 方法，该方法以明文形式返回密码，由于安全原因。应遵循 Java 团队的建议, 坚持标准而不是反对它。

3、使用 String 时，总是存在在日志文件或控制台中打印纯文本的风险，但如果使用 Array，则不会打印数组的内容而是打印其内存位置。虽然不是一个真正的原因，但仍然有道理。

    String strPassword =“Unknown”; 
    char [] charPassword = new char [] {'U'，'n'，'k'，'w'，'o'，'n'}; 
    System.out.println(“字符密码：”+ strPassword);
    System.out.println(“字符密码：”+ charPassword);

输出

字符串密码：Unknown
字符密码：[C @110b053

我还建议使用散列或加密的密码而不是纯文本，并在验证完成后立即从内存中清除它。因此,在Java中,用字符数组用存储密码比字符串是更好的选择。虽然仅使用char[]还不够，还你需要擦除内容才能更安全。

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来源：简书

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