java- 基础总结(1)

1.JDK、JRE、JVM之间的区别
● JDK(Java SE Development Kit)，Java标准开发包，它提供了编译、运行Java程序所需的各种工具和资源，包括Java编译器、Java运行时环境，以及常用的Java类库等
● JRE( Java Runtime Environment) ，Java运行环境，用于运行Java的字节码文件。JRE中包括了JVM以及JVM工作所需要的类库，普通用户而只需要安装JRE来运行Java程序，而程序开发者必须安装JDK来编译、调试程序。
● JVM(Java Virtual Machine)，Java虚拟机，是JRE的一部分，它是整个java实现跨平台的最核心的部分，负责运行字节码文件。

我们写Java代码，用txt就可以写，但是写出来的Java代码，想要运行，需要先编译成字节码，那就需要编译器，而JDK中就包含了编译器javac，编译之后的字节码，想要运行，就需要一个可以执行字节码的程序，这个程序就是JVM（Java虚拟机），专门用来执行Java字节码的。

如果我们要开发Java程序，那就需要JDK，因为要编译Java源文件。
如果我们只想运行已经编译好的Java字节码文件，也就是*.class文件，那么就只需要JRE。
JDK中包含了JRE，JRE中包含了JVM。
另外，JVM在执行Java字节码时，需要把字节码解释为机器指令，而不同操作系统的机器指令是有可能不一样的，所以就导致不同操作系统上的JVM是不一样的，所以我们在安装JDK时需要选择操作系统。
另外，JVM是用来执行Java字节码的，所以凡是某个代码编译之后是Java字节码，那就都能在JVM上运行，比如Apache Groovy, Scala and Kotlin 等等。

2.hashCode()与equals()之间的关系
在Java中，每个对象都可以调用自己的hashCode()方法得到自己的哈希值(hashCode)，相当于对象的指纹信息，通常来说世界上没有完全相同的两个指纹，但是在Java中做不到这么绝对，但是我们仍然可以利用hashCode来做一些提前的判断，比如：
● 如果两个对象的hashCode不相同，那么这两个对象肯定不同的两个对象
● 如果两个对象的hashCode相同，不代表这两个对象一定是同一个对象，也可能是两个对象
● 如果两个对象相等，那么他们的hashCode就一定相同

在Java的一些集合类的实现中，在比较两个对象是否相等时，会根据上面的原则，会先调用对象的hashCode()方法得到hashCode进行比较，如果hashCode不相同，就可以直接认为这两个对象不相同，如果hashCode相同，那么就会进一步调用equals()方法进行比较。而equals()方法，就是用来最终确定两个对象是不是相等的，通常equals方法的实现会比较重，逻辑比较多，而hashCode()主要就是得到一个哈希值，实际上就一个数字，相对而言比较轻，所以在比较两个对象时，通常都会先根据hashCode想比较一下。

所以我们就需要注意，如果我们重写了equals()方法，那么就要注意hashCode()方法，一定要保证能遵守上述规则。

3.String、StringBuffer、StringBuilder的区别

1. String是不可变的，如果尝试去修改，会新生成一个字符串对象，StringBuffer和StringBuilder是可变的
2. StringBuffer是线程安全的，StringBuilder是线程不安全的，所以在单线程环境下StringBuilder效率会更高

4.泛型中extends和super的区别

1. <? extends T>表示包括T在内的任何T的子类
2. <? super T>表示包括T在内的任何T的父类

5.==和equals方法的区别
● ==：如果是基本数据类型，比较是值，如果是引用类型，比较的是引用地址
● equals：具体看各个类重写equals方法之后的比较逻辑，比如String类，虽然是引用类型，但是String类中重写了equals方法，方法内部比较的是字符串中的各个字符是否全部相等。

6.重载和重写的区别

● 重载(Overload)： 在一个类中，同名的方法如果有不同的参数列表（比如参数类型不同、参数个数不同）则视为重载。
● 重写(Override)： 从字面上看，重写就是 重新写一遍的意思。其实就是在子类中把父类本身有的方法重新写一遍。子类继承了父类的方法，但有时子类并不想原封不动的继承父类中的某个方法，所以在方法名，参数列表，返回类型都相同(子类中方法的返回值可以是父类中方法返回值的子类)的情况下， 对方法体进行修改，这就是重写。但要注意子类方法的访问修饰权限不能小于父类的。

7.List和Set的区别

● List：有序，按对象插入的顺序保存对象，可重复，允许多个Null元素对象，可以使用Iterator取出所有元素，在逐一遍历，还可以使用get(int index)获取指定下标的元素
● Set：无序，不可重复，最多允许有一个Null元素对象，取元素时只能用Iterator接口取得所有元素，在逐一遍历各个元素

8.ArrayList的底层工作原理

1. 在构造ArrayList时，如果没有指定容量，那么内部会构造一个空数组，如果指定了容量，那么就构造出对应容量大小的数组
2. 在添加元素时，会先判断数组容量是否足够，如果不够则会扩容，扩容按1.5倍扩容，容量足够后，再把元素添加到数组中
3. 在添加元素时，如果指定了下标，先检查下标是否越界，然后再确认数组容量是否足够，不够则扩容，然后再把新元素添加到指定位置，如果该位置后面有元素则后移
4. 再获取指定下标的元素时，先检查下标是否越界，然后从数组中取出对应位置的元素

9.ArrayList和LinkedList区别

1. 首先，他们的底层数据结构不同，ArrayList底层是基于数组实现的，LinkedList底层是基于链表实现的
2. 由于底层数据结构不同，他们所适用的场景也不同，ArrayList更适合随机查找，LinkedList更适合删除和添加，查询、添加、删除的时间复杂度不同
3. 另外ArrayList和LinkedList都实现了List接口，但是LinkedList还额外实现了Deque接口，所以LinkedList还可以当做队列来使用

10.谈谈ConcurrentHashMap的扩容机制
1.7版本

1. 1.7版本的ConcurrentHashMap是基于Segment分段实现的
2. 每个Segment相对于一个小型的HashMap
3. 每个Segment内部会进行扩容，和HashMap的扩容逻辑类似
4. 先生成新的数组，然后转移元素到新数组中
5. 扩容的判断也是每个Segment内部单独判断的，判断是否超过阈值

1.8版本

1. 1.8版本的ConcurrentHashMap不再基于Segment实现
2. 当某个线程进行put时，如果发现ConcurrentHashMap正在进行扩容那么该线程一起进行扩容
3. 如果某个线程put时，发现没有正在进行扩容，则将key-value添加到ConcurrentHashMap中，然后判断是否超过阈值，超过了则进行扩容
4. ConcurrentHashMap是支持多个线程同时扩容的
5. 扩容之前也先生成一个新的数组
6. 在转移元素时，先将原数组分组，将每组分给不同的线程来进行元素的转移，每个线程负责一组或多组的元素转移工作

11.Jdk1.7到Jdk1.8 HashMap 发生了什么变化(底层)?

1. 1.7中底层是数组+链表，1.8中底层是数组+链表+红黑树，加红黑树的目的是提高HashMap插入和查询整体效率
2. 1.7中链表插入使用的是头插法，1.8中链表插入使用的是尾插法，因为1.8中插入key和value时需要判断链表元素个数，所以需要遍历链表统计链表元素个数，所以正好就直接使用尾插法
3. 1.7中哈希算法比较复杂，存在各种右移与异或运算，1.8中进行了简化，因为复杂的哈希算法的目的就是提高散列性，来提供HashMap的整体效率，而1.8中新增了红黑树，所以可以适当的简化哈希算法，节省CPU资源

12.说一下HashMap的Put方法
先说HashMap的Put方法的大体流程：

1. 根据Key通过哈希算法与与运算得出数组下标
2. 如果数组下标位置元素为空，则将key和value封装为Entry对象（JDK1.7中是Entry对象，JDK1.8中是Node对象）并放入该位置
3. 如果数组下标位置元素不为空，则要分情况讨论
   a. 如果是JDK1.7，则先判断是否需要扩容，如果要扩容就进行扩容，如果不用扩容就生成Entry对象，并使用头插法添加到当前位置的链表中
   b. 如果是JDK1.8，则会先判断当前位置上的Node的类型，看是红黑树Node，还是链表Node
   ⅰ. 如果是红黑树Node，则将key和value封装为一个红黑树节点并添加到红黑树中去，在这个过程中会判断红黑树中是否存在当前key，如果存在则更新value
   ⅱ. 如果此位置上的Node对象是链表节点，则将key和value封装为一个链表Node并通过尾插法插入到链表的最后位置去，因为是尾插法，所以需要遍历链表，在遍历链表的过程中会判断是否存在当前key，如果存在则更新value，当遍历完链表后，将新链表Node插入到链表中，插入到链表后，会看当前链表的节点个数，如果大于等于8，那么则会将该链表转成红黑树
   ⅲ. 将key和value封装为Node插入到链表或红黑树中后，再判断是否需要进行扩容，如果需要就扩容，如果不需要就结束PUT方法

13.深拷贝和浅拷贝
深拷贝和浅拷贝就是指对象的拷贝，一个对象中存在两种类型的属性，一种是基本数据类型，一种是实例对象的引用。

1. 浅拷贝是指，只会拷贝基本数据类型的值，以及实例对象的引用地址，并不会复制一份引用地址所指向的对象，也就是浅拷贝出来的对象，内部的类属性指向的是同一个对象
2. 深拷贝是指，既会拷贝基本数据类型的值，也会针对实例对象的引用地址所指向的对象进行复制，深拷贝出来的对象，内部的属性指向的不是同一个对象

14.HashMap的扩容机制原理
1.7版本

1. 先生成新数组
2. 遍历老数组中的每个位置上的链表上的每个元素
3. 取每个元素的key，并基于新数组长度，计算出每个元素在新数组中的下标
4. 将元素添加到新数组中去
5. 所有元素转移完了之后，将新数组赋值给HashMap对象的table属性

1.8版本

1. 先生成新数组
2. 遍历老数组中的每个位置上的链表或红黑树
3. 如果是链表，则直接将链表中的每个元素重新计算下标，并添加到新数组中去
4. 如果是红黑树，则先遍历红黑树，先计算出红黑树中每个元素对应在新数组中的下标位置
   a. 统计每个下标位置的元素个数
   b. 如果该位置下的元素个数超过了6，则生成一个新的红黑树，并将根节点的添加到新数组的对应位置
   c. 如果该位置下的元素个数没有超过6，那么则生成一个链表，并将链表的头节点添加到新数组的对应位置
5. 所有元素转移完了之后，将新数组赋值给HashMap对象的table属性

15.在Java的异常处理机制中，什么时候应该抛出异常，什么时候捕获异常？

异常相当于一种提示，如果我们抛出异常，就相当于告诉上层方法，我抛了一个异常，我处理不了这个异常，交给你来处理，而对于上层方法来说，它也需要决定自己能不能处理这个异常，是否也需要交给它的上层。

所以我们在写一个方法时，我们需要考虑的就是，本方法能否合理的处理该异常，如果处理不了就继续向上抛出异常，包括本方法中在调用另外一个方法时，发现出现了异常，如果这个异常应该由自己来处理，那就捕获该异常并进行处理。