硬核原创｜Java 面试题全梳理（二）-阿里云开发者社区

String s1 = new String("abc") 在内存中创建了几个对象

一个或者两个，String s1 是声明了一个 String 类型的 s1 变量，它不是对象。使用 new 关键字会在堆中创建一个对象，另外一个对象是 abc ，它会在常量池中创建，所以一共创建了两个对象；如果 abc 在常量池中已经存在的话，那么就会创建一个对象。

String 为什么是不可变的、jdk 源码中的 String 如何定义的、为什么这么设计。

首先了解一下什么是不可变对象，不可变对象就是一经创建后，其对象的内部状态不能被修改，啥意思呢？也就是说不可变对象需要遵守下面几条原则

不可变对象的内部属性都是 final 的
不可变对象的内部属性都是 private 的
不可变对象不能提供任何可以修改内部状态的方法、setter 方法也不行
不可变对象不能被继承和扩展

与其说问 String 为什么是不可变的，不如说如何把 String 设计成不可变的。

String 类是一种对象，它是独立于 Java 基本数据类型而存在的，String 你可以把它理解为字符串的集合，String 被设计为 final 的，表示 String 对象一经创建后，它的值就不能再被修改，任何对 String 值进行修改的方法就是重新创建一个字符串。String 对象创建后会存在于运行时常量池中，运行时常量池是属于方法区的一部分，JDK1.7 后把它移到了堆中。

不可变对象不是真的不可变，可以通过反射来对其内部的属性和值进行修改，不过一般我们不这样做。

static 关键字是干什么用的？谈谈你的理解

static 是 Java 中非常重要的关键字，static 表示的概念是 静态的，在 Java 中，static 主要用来

修饰变量，static 修饰的变量称为静态变量、也称为类变量，类变量属于类所有，对于不同的类来说，static 变量只有一份，static 修饰的变量位于方法区中；static 修饰的变量能够直接通过类名.变量名来进行访问，不用通过实例化类再进行使用。
修饰方法，static 修饰的方法被称为静态方法，静态方法能够直接通过类名.方法名来使用，在静态方法内部不能使用非静态属性和方法
static 可以修饰代码块，主要分为两种，一种直接定义在类中，使用 static{}，这种被称为静态代码块，一种是在类中定义静态内部类，使用 static class xxx 来进行定义。
static 可以用于静态导包，通过使用 import static xxx 来实现，这种方式一般不推荐使用
static 可以和单例模式一起使用，通过双重检查锁来实现线程安全的单例模式。

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final 关键字是干什么用的？谈谈你的理解

final 是 Java 中的关键字，它表示的意思是 不可变的，在 Java 中，final 主要用来

修饰类，final 修饰的类不能被继承，不能被继承的意思就是不能使用 extends 来继承被 final 修饰的类。
修饰变量，final 修饰的变量不能被改写，不能被改写的意思有两种，对于基本数据类型来说，final 修饰的变量，其值不能被改变，final 修饰的对象，对象的引用不能被改变，但是对象内部的属性可以被修改。final 修饰的变量在某种程度上起到了不可变的效果，所以，可以用来保护只读数据，尤其是在并发编程中，因为明确的不能再为 final 变量进行赋值，有利于减少额外的同步开销。
修饰方法，final 修饰的方法不能被重写。
final 修饰符和 Java 程序性能优化没有必然联系

抽象类和接口的区别是什么

抽象类和接口都是 Java 中的关键字，抽象类和接口中都允许进行方法的定义，而不用具体的方法实现。抽象类和接口都允许被继承，它们广泛的应用于 JDK 和框架的源码中，来实现多态和不同的设计模式。

不同点在于

抽象级别不同：类、抽象类、接口其实是三种不同的抽象级别，抽象程度依次是接口 > 抽象类 > 类。在接口中，只允许进行方法的定义，不允许有方法的实现，抽象类中可以进行方法的定义和实现；而类中只允许进行方法的实现，我说的方法的定义是不允许在方法后面出现 {}
使用的关键字不同：类使用 class 来表示；抽象类使用 abstract class 来表示；接口使用 interface 来表示
变量：接口中定义的变量只能是公共的静态常量，抽象类中的变量是普通变量。

重写和重载的区别

在 Java 中，重写和重载都是对同一方法的不同表现形式，下面我们针对重写和重载做一下简单的区分

子父级关系不同，重写是针对子级和父级的不同表现形式，而重载是在同一类中的不同表现形式；
概念不同，子类重写父类的方法一般使用 @override 来表示；重写后的方法其方法的声明和参数类型、顺序必须要与父类完全一致；重载是针对同一类中概念，它要求重载的方法必须满足下面任何一个要求：方法参数的顺序，参数的个数，参数的类型任意一个保持不同即可。

byte的取值范围是多少，怎么计算出来的

byte 的取值范围是 -128 -> 127 之间，一共是 256 。一个 byte 类型在计算机中占据一个字节，那么就是 8 bit，所以最大就是 2^7 = 1111 1111。

Java 中用补码来表示二进制数，补码的最高位是符号位，最高位用 0 表示正数，最高位 1 表示负数，正数的补码就是其本身，由于最高位是符号位，所以正数表示的就是 0111 1111 ，也就是 127。最大负数就是 1111 1111，这其中会涉及到两个 0 ，一个 +0 ，一个 -0 ，+0 归为正数，也就是 0 ，-0 归为负数，也就是 -128，所以 byte 的范围就是 -128 - 127。

HashMap 和 HashTable 的区别

相同点

HashMap 和 HashTable 都是基于哈希表实现的，其内部每个元素都是 key-value 键值对，HashMap 和 HashTable 都实现了 Map、Cloneable、Serializable 接口。

不同点

父类不同：HashMap 继承了 AbstractMap 类，而 HashTable 继承了 Dictionary 类

空值不同：HashMap 允许空的 key 和 value 值，HashTable 不允许空的 key 和 value 值。HashMap 会把 Null key 当做普通的 key 对待。不允许 null key 重复。

线程安全性：HashMap 不是线程安全的，如果多个外部操作同时修改 HashMap 的数据结构比如 add 或者是 delete，必须进行同步操作，仅仅对 key 或者 value 的修改不是改变数据结构的操作。可以选择构造线程安全的 Map 比如 Collections.synchronizedMap 或者是 ConcurrentHashMap。而 HashTable 本身就是线程安全的容器。
性能方面：虽然 HashMap 和 HashTable 都是基于单链表的，但是 HashMap 进行 put 或者 get􏱤 操作，可以达到常数时间的性能；而 HashTable 的 put 和 get 操作都是加了 synchronized 锁的，所以效率很差。

初始容量不同：HashTable 的初始长度是11，之后每次扩充容量变为之前的 2n+1（n为上一次的长度）而 HashMap 的初始长度为16，之后每次扩充变为原来的两倍。创建时，如果给定了容量初始值，那么HashTable 会直接使用你给定的大小，而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小。

HashMap 和 HashSet 的区别

HashSet 继承于 AbstractSet 接口，实现了 Set、Cloneable,、java.io.Serializable 接口。HashSet 不允许集合中出现重复的值。HashSet 底层其实就是 HashMap，所有对 HashSet 的操作其实就是对 HashMap 的操作。所以 HashSet 也不保证集合的顺序，也不是线程安全的容器。

HashMap 的底层结构

JDK1.7 中，HashMap 采用位桶 + 链表的实现，即使用链表来处理冲突，同一 hash 值的链表都存储在一个数组中。但是当位于一个桶中的元素较多，即 hash 值相等的元素较多时，通过 key 值依次查找的效率较低。

所以，与 JDK 1.7 相比，JDK 1.8 在底层结构方面做了一些改变，当每个桶中元素大于 8 的时候，会转变为红黑树，目的就是优化查询效率。

HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方

这道题我想了几天，之前和群里小伙伴们探讨每日一题的时候，问他们为什么 length%hash == (n - 1) & hash，它们说相等的前提是 length 的长度 2 的幂次方，然后我回了一句难道 length 还能不是 2 的幂次方吗？其实是我没有搞懂因果关系，因为 HashMap 的长度是 2 的幂次方，所以使用余数来判断在桶中的下标。如果 length 的长度不是 2 的幂次方，小伙伴们可以举个例子来试试

例如长度为 9 时候，3 & (9-1) = 0，2 & (9-1) = 0 ，都在 0 上，碰撞了；

这样会增大 HashMap 碰撞的几率。

HashMap 多线程操作导致死循环问题

HashMap 不是一个线程安全的容器，在高并发场景下，应该使用 ConcurrentHashMap，在多线程场景下使用 HashMap 会造成死循环问题（基于 JDK1.7），出现问题的位置在 rehash 处，也就是

do {
    Entry<K,V> next = e.next; // <--假设线程一执行到这里就被调度挂起了
    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
    e.next = newTable[i];
    newTable[i] = e;
    e = next;
} while (e != null);

这是 JDK1.7 的 rehash 代码片段，在并发的场景下会形成环。

JDK1.8 也会造成死循环问题。

HashMap 线程安全的实现有哪些

因为 HashMap 不是一个线程安全的容器，所以并发场景下推荐使用 ConcurrentHashMap ，或者使用线程安全的 HashMap，使用 Collections 包下的线程安全的容器，比如说

Collections.synchronizedMap(new HashMap());

还可以使用 HashTable ，它也是线程安全的容器，基于 key-value 存储，经常用 HashMap 和 HashTable 做比较就是因为 HashTable 的数据结构和 HashMap 相同。

上面效率最高的就是 ConcurrentHashMap。

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