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程序员Java常见的笔试题总结

2020-03-12 10:17:46
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　　1.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(http://en.wikipedia.org/wiki/…。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)。

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　　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:

　　Afoo()

　　foo()BCfoo()

　　Dfoo()

　　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。维基百科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。

　　3.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不能为程序员提供自由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++。

　　4.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VVSLaxman，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”。在类似的说明中，如果你正在准备Java面试，我建议你看看Java编程面试公开书，这是高级和中级Java程序员的优秀资源。它包含来自所有重要Java主题的问题，包括多线程，集合，GC，JVM内部以及Spring和Hibernate框架等。

　　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JoshuaBloch的EffectiveJava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

　　StringA="Test";

　　StringB="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。

程序员Java常见的笔试题总结

　　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FileI/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.Stringfinal，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？

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