Java常见面试题--后端——JavaSE前篇

2024-01-08 11:22:27

后端

JavaSE

JVM的内存结构

Java虚拟机（JVM）的内存结构可以分为以下几个主要部分：

1. 方法区（Method Area）

方法区是用于存储类的结构信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据的内存区域。在方法区中，包含了运行时常量池（存储编译期生成的各种字面量和符号引用）、类信息、字段信息、方法信息、构造函数等。方法区是线程共享的内存区域，它在程序启动时被创建，并且在程序结束时被销毁。

2. 堆（Heap）

堆是Java虚拟机中用于存储对象实例的内存区域。所有的对象实例以及数组都在堆上分配。堆是Java内存管理中最大的一块区域，也是线程共享的，主要被用于存储运行时期的对象信息，包括实例变量和数组。

堆内存又可分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）：

  • 新生代包括Eden空间、两个Survivor空间（From和To，通常称为S0和S1）。

  • 老年代用于存放长期存活的对象，通常存储一些存活时间较长的对象，比如大的对象或者是经过多次垃圾回收仍然存活的对象。

3. 栈（Stack）

Java虚拟机栈用于存储方法运行时的局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、方法出口等信息。栈是线程私有的，每个线程在执行方法时都会创建对应的栈帧。

4. 本地方法栈（Native Method Stack）

本地方法栈与Java虚拟机栈类似，区别在于本地方法栈是为本地（native）方法服务的。它存储了调用本地方法时的信息。

5. 程序计数器（Program Counter Register）

程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在Java虚拟机的多线程环境下，程序计数器是线程私有的，每个线程都会拥有一个程序计数器。

6. 运行时常量池（Runtime Constant Pool）

运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。

这些区域的结构和用途不同，但它们共同组成了Java虚拟机的运行时内存结构，在程序运行过程中相互协作，为程序的执行提供支持。

jvm 内存结构中哪些是私有的那些是共享的？

在JVM内存结构中，以下是私有的部分和共享的部分：

私有部分：

  1. Java虚拟机栈（Stack）：

    • 每个线程都有自己的栈，用于存储方法运行时的局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

  2. 本地方法栈（Native Method Stack）：

    • 每个线程拥有自己的本地方法栈，存储本地方法调用相关信息。

  3. 程序计数器（Program Counter Register）：

    • 每个线程都有自己的程序计数器，用于存储当前线程执行的字节码行号指示器。

共享部分：

  1. 堆（Heap）：

    • 所有线程共享的内存区域，用于存储对象实例和数组。

  2. 方法区（Method Area）：

    • 存储类的结构信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

    • 运行时常量池等。

    • 是所有线程共享的。

这些区域的私有性或共享性决定了它们在多线程环境下的访问方式和数据共享方式。私有区域属于各自的线程，互相隔离，不会产生线程安全问题；而共享区域则可能需要考虑多线程并发访问时的同步和线程安全问题。

总结：

堆和方法区是共享的；程序计数器、Java虚拟机栈、本地栈是线程独有的。

JC垃圾回收机制

在Java中，GC（Garbage Collection）是用来自动管理内存的机制，其中包含了几种不同的垃圾回收器（Garbage Collectors）。而 "JC" 并不是一个常见的缩写，可能是指 "GC"（Garbage Collection）的缩写。让我给你介绍一下常见的垃圾回收器以及它们的工作原理：

垃圾回收器的工作原理：

垃圾回收器的主要任务是检测和释放不再使用的内存。它们通过识别并清除不再被引用的对象来执行这项任务。这些对象会被认为是垃圾，因为它们无法通过任何引用链被访问到。

常见的垃圾回收器：

  1. Serial GC：

    • 单线程执行垃圾回收操作。

    • 适用于简单应用或者客户端应用。

  2. Parallel GC：

    • 也称为吞吐量优先收集器。

    • 多线程并行执行垃圾回收操作，以提高吞吐量。

  3. CMS GC（Concurrent Mark-Sweep）：

    • 主要目标是减少垃圾回收暂停时间。

    • 包括初始标记、并发标记、重新标记和并发清除等阶段。

  4. G1 GC（Garbage-First）：

    • 面向服务端应用，将堆内存划分为多个区域。

    • 进行并发和并行的垃圾回收，力求降低停顿时间。

  5. ZGC：

    • 低延迟的垃圾回收器，主要用于大内存和低延迟场景。

    • 采用了分代算法，能够在几毫秒内回收很大的堆。

垃圾回收器的工作步骤：

  1. 标记（Marking）：

    • 扫描堆中的对象，标记哪些对象是活动的，哪些是可以回收的。

  2. 清除（Sweeping）：

    • 清除被标记为垃圾的对象，释放它们占据的内存空间。

  3. 整理（Compact）（某些收集器需要）：

    • 将存活的对象移到一起，减少内存碎片化。

垃圾回收器的选择通常取决于应用程序的性质、硬件环境和性能要求。每种垃圾回收器都有其优势和适用场景，开发者可以根据具体需求进行选择配置。

Java常用的包（列举六个）

Java的常用包有很多，以下是其中的六个常见的核心包：

  1. java.lang：

    • 包含Java的核心类，如基本数据类型包装类、String、Object等。

    • 提供了Java语言的基本支持。

  2. java.util：

    • 包含了集合框架、日期时间处理、随机数生成器、Scanner等常用的实用工具类。

  3. java.io：

    • 提供了对系统输入输出的支持，包括文件读写、流处理等。

  4. java.net：

    • 包含网络编程相关的类，用于实现网络通信、Socket编程、URL处理等。

  5. java.sql：

    • 包含了Java数据库连接相关的类，用于与数据库进行交互。

  6. java.awt 和 javax.swing：

    • java.awt提供了抽象窗口工具集（Abstract Window Toolkit），用于创建图形用户界面（GUI）应用程序的基本组件和功能。

    • javax.swing是建立在java.awt之上的，提供了更丰富的GUI组件，用于创建现代化的GUI应用程序。

这些包中的类提供了丰富的功能和工具，是Java编程中常用的基础库。

Java的数据类型和数据类型所能承载的范围

Java的数据类型主要分为两大类：基本数据类型和引用数据类型。

基本数据类型（Primitive Data Types）：
  1. 整型（Integral Types）：

    • byte：8位，范围：-128 到 127

    • short：16位，范围：-32,768 到 32,767

    • int：32位，范围：-2^31 到 2^31-1

    • long：64位，范围：-2^63 到 2^63-1

  2. 浮点型（Floating-Point Types）：

    • float：32位，范围：IEEE 754标准的单精度浮点数，约±3.40282347E+38F（有效位数约为6-7位）

    • double：64位，范围：IEEE 754标准的双精度浮点数，约±1.79769313486231570E+308（有效位数约为15位）

  3. 字符型（Character Type）：

    • char：16位，范围：0 到 65,535

  4. 布尔型（Boolean Type）：

    • boolean：true 或 false

引用数据类型（Reference Data Types）：

引用数据类型包括类（Class）、接口（Interface）、数组（Array）等，这些类型的变量存储的是对象的引用（内存地址），而非对象本身的值。

数据类型所能承载的范围：

不同数据类型的范围由其所占位数和类型决定，具体范围已在上述的介绍中给出。基本数据类型在Java中有明确的范围和存储规则，这些范围和规则是Java语言规范所确定的，保证了跨平台性和数据的准确性。

Java基本数据类型，Char和int的包装类怎么写，默认值是多少

Java中基本数据类型的包装类分别是 Character 和 Integer。

  1. Char 的包装类：Character

    • 创建一个 Character 对象的方法：Character ch = new Character('a');

    • 默认值为 null，因为它是一个对象引用类型。

  2. int 的包装类：Integer

    • 创建一个 Integer 对象的方法：Integer num = new Integer(10); 或者 Integer num = 10;

    • 默认值为 null，因为它是一个对象引用类型。

在Java中，基本数据类型的包装类默认值均为 null，而不像基本数据类型有各自对应的默认值。当这些包装类对象被声明但未初始化时，它们的默认值为 null。

用处：

包装类在Java中的使用主要有以下几个方面的用途：

  1. 装箱和拆箱（Boxing and Unboxing）：

    • 将基本数据类型转换为对象类型的过程称为装箱，例如将 int 转换为 Integer。

    • 将对象类型转换为基本数据类型的过程称为拆箱，例如将 Integer 转换为 int。

    • 这使得基本数据类型可以像对象一样在集合类中进行操作，比如在集合类（如 ArrayList、HashMap 等）中存储基本数据类型的数据。

  2. 提供额外的方法和功能：

    • 包装类提供了一些额外的方法和功能，例如对数据的比较、转换为字符串、数学运算等。例如，Integer 类提供了 parseInt() 方法来将字符串转换为整数。

  3. 与泛型和反射的结合：

    • 泛型类和方法不能使用基本数据类型，只能使用对象。因此，使用包装类可以在泛型中使用基本数据类型。

    • 反射机制也需要类对象，基本数据类型没有类对象，而包装类提供了类对象。

  4. 空值处理：

    • 包装类可以表示一个空值（null），而基本数据类型不能表示空值。这在需要处理可能为 null 的数据时很有用。

总体来说，包装类为基本数据类型提供了对象形式的表示，使得基本数据类型可以像对象一样进行处理，并且在某些场景下提供了更多的功能和灵活性。

C中指针在什么场景用，Java为什么去掉指针，用什么方法实现C中指针的操作

在C语言中，指针是一种特殊的变量类型，它存储了内存地址的值。指针通常用于以下场景：

  1. 动态内存分配：在运行时动态分配内存，例如使用 malloc() 或 calloc() 函数分配内存空间，并使用指针来操作这块内存。

  2. 传递函数参数：通过指针可以传递函数参数，以便在函数内部直接修改传递的变量值，而不是传递变量的副本。

  3. 实现数据结构：例如链表、树等数据结构通常使用指针来连接节点或元素。

  4. 直接访问内存：可以通过指针直接访问内存中的特定位置，进行读写操作。

Java去掉了对指针的直接支持，主要是出于安全性和简化语言的考虑。Java通过引用（Reference）来间接地实现了类似指针的功能。在Java中：

  1. 对象引用：在Java中，变量存储的是对象的引用，而非对象本身。这些引用指向对象在内存中的地址。通过引用，可以访问和操作对象。

  2. 动态内存管理：Java的垃圾回收器负责动态分配和管理内存，开发者不需要手动管理内存，避免了内存泄漏和越界访问等问题。

  3. 传递函数参数：Java传递的是对象的引用（或者基本数据类型的副本），可以在方法内部修改对象的内容。

  4. 数据结构的实现：Java中的数据结构（例如链表、树）是通过对象的引用之间的关系来实现的。

Java使用引用代替了指针，通过引用来操作和访问对象，这种方式更安全、更方便，并且更易于控制和维护内存。由于Java是面向对象的语言，其设计目标是提供更高级别的抽象和安全性，因此避免了直接使用指针这种底层的内存操作。

C与C++区别，C、C++和Java区别

C 和 C++ 的区别：

  1. 面向对象编程：

    • C++支持面向对象编程（OOP），包括类和对象的概念，继承、多态、封装等特性，而C则不支持。

  2. 标准库：

    • C++在C的基础上增加了标准模板库（STL），提供了丰富的数据结构和算法，而C没有提供这种高级抽象。

  3. 编译：

    • C++具有更复杂的编译过程，支持类、模板等特性，编译器相对于C更复杂。

  4. 向后兼容：

    • C++向后兼容C语言，大多数C代码也可以在C++中编译执行。

C、C++ 和 Java 的区别：

  1. 面向对象编程：

    • Java是纯粹的面向对象编程语言，所有东西都是对象。而C++可以支持面向对象编程，但也可以使用面向过程编程。

  2. 内存管理：

    • C 和 C++ 需要手动管理内存，包括内存的分配和释放，而Java具有垃圾回收机制，不需要手动管理内存。

  3. 平台相关性：

    • C 和 C++ 是跨平台的，但需要编写特定于平台的代码。而Java是一种完全跨平台的语言，因为它在虚拟机上运行，可以在不同的平台上运行相同的字节码。

  4. 编程风格：

    • C 和 C++ 更注重对底层硬件的控制和性能，适用于系统级编程。Java更注重安全性、稳定性和跨平台特性，适用于企业级应用和Web应用。

  5. 标准库：

    • C++拥有丰富的标准模板库（STL），提供了大量的数据结构和算法。而Java拥有丰富的类库，用于各种任务的简化实现。

总的来说，C和C++更加灵活和底层，适合系统编程和对性能要求较高的场景；而Java更注重安全性和跨平台性，适用于企业级应用和大型软件开发。

字符串的应用场景

字符串是编程中常用的数据类型，适用于多种场景：

  1. 文本处理：用于存储和处理文本数据，如文件读写、解析、编辑器、日志处理等。

  2. 用户界面：用于显示和处理用户界面中的文本信息，包括标签、按钮文本、菜单等。

  3. 数据交互：在网络通信中，字符串用于传输数据，如 HTTP 请求、API 调用、参数传递等。

  4. 数据库操作：在数据库中存储和检索文本信息，进行查询、更新等操作。

  5. 数据处理和分析：对字符串进行分割、拼接、搜索、替换等操作，用于数据处理和分析。

  6. 编程语言中的标识符：在编程语言中，字符串可以作为变量名、函数名等的标识符使用。

  7. 加密和安全：在加密算法中，字符串常用于存储和处理密钥、密码等敏感信息。

字符串作为一种灵活的数据类型，在编程中有着广泛的应用，涵盖了文本处理、数据交互、界面显示等多个方面。

static的一些使用场景

static 关键字在Java中有多种使用场景：

  1. 静态变量：

    • static 用于声明静态变量，即类变量，被所有类的对象所共享。例如，静态变量可用于统计对象的个数或者保存全局信息。

  2. 静态方法：

    • static 用于声明静态方法，可以直接通过类名调用，无需实例化对象。通常用于工具类、辅助方法等。

  3. 静态代码块：

    • 使用 static 关键字创建静态代码块，这些代码块在类加载时执行，并且只执行一次，通常用于执行类的初始化操作。

  4. 静态内部类：

    • 在类内部使用 static 关键字修饰的内部类。静态内部类不持有外部类的引用，可以独立存在。

  5. 静态导入：

    • 使用 import static 可以直接导入静态成员（变量或方法），可以直接使用其名称而不需要指定类名。

static 的主要作用是创建类级别的变量、方法或代码块，而不是依赖于类的实例。通过 static 关键字，可以实现对类级别的控制和共享，比如在不创建对象的情况下调用方法、访问变量，或者进行一次性的类初始化。

String123怎么转换为数字123？

要将字符串 "String123" 转换为数字 123，需要从字符串中提取数字部分，然后将其转换为数字类型。在这个例子中，可以使用正则表达式来提取字符串中的数字部分，然后将其转换为整数。以下是一个Java的示例：

java
public class StringToNumber {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "String123";
        // 使用正则表达式提取字符串中的数字部分
        String numberStr = str.replaceAll("[^0-9]", ""); // 只保留数字部分
        // 将提取出来的数字字符串转换为整数
        int number = Integer.parseInt(numberStr);
        System.out.println("转换后的数字为: " + number);
    }
}

这段代码使用了 replaceAll 方法和正则表达式 [^0-9] 来去除字符串中的非数字字符，然后使用 Integer.parseInt 方法将得到的数字字符串转换为整数。请注意，如果字符串中存在多个数字部分，这种方法将提取所有数字并将它们拼接为一个数字。

String a = null 和String a = “”的区别

在Java中，String a = null; 和 String a = ""; 的区别在于：

  1. String a = null;

    • 这里的变量 a 被赋予了一个空值 null，表示该变量不引用任何对象。换句话说，a 没有指向任何内存地址，它是一个空的引用。

    • 如果尝试访问或调用 a 的方法（如 a.length()），会导致 NullPointerException，因为它不指向任何实际的字符串对象。

  2. String a = "";

    • 这里的变量 a 被赋予了一个空的字符串 ""，表示它引用了一个长度为零的空字符串对象。

    • a 实际上指向一个空字符串对象，可以调用 a 的方法（如 a.length()），并且不会抛出异常，因为它引用了一个有效的空字符串对象。

因此，String a = null; 表示该变量不指向任何对象，而 String a = ""; 表示该变量指向一个空的字符串对象。在使用这两种情况下的变量时需要小心，尤其是对 null 引用的变量进行操作时需要先进行空指针检查。

在 Java 中，空字符串 "" 是一个空对象，它在内存中有自己的地址，但它的长度为 0。当你创建一个空字符串时，Java 将为这个空字符串分配内存，但它并不占用任何实际的空间。Java 对空字符串进行了优化，因此通常不会为其分配实际的存储空间，只是在内存中标记为空字符串的存在。

虽然它有自己的内存地址，但是由于它是一个长度为 0 的空字符串，不占用任何额外空间，因此其内存占用非常小。

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_58462450/article/details/135409890
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