基礎知識

 

轉載：https://blog.csdn.net/jackfrued/article/details/44921941

由於一些原因。我複製粘貼了下。如需看詳細請點擊上方鏈接。

1、面向對象的特徵有哪些方面？ 
答：面向對象的特徵主要有以下幾個方面： 
- 抽象：抽象是將一類對象的共同特徵總結出來構造類的過程，包括數據抽象和行爲抽象兩方面。抽象只關注對象有哪些屬性和行爲，並不關注這些行爲的細節是什麼。 
- 繼承：繼承是從已有類得到繼承信息創建新類的過程。提供繼承信息的類被稱爲父類（超類、基類）；得到繼承信息的類被稱爲子類（派生類）。繼承讓變化中的軟件系統有了一定的延續性，同時繼承也是封裝程序中可變因素的重要手段（如果不能理解請閱讀閻宏博士的《Java與模式》或《設計模式精解》中關於橋樑模式的部分）。 
- 封裝：通常認爲封裝是把數據和操作數據的方法綁定起來，對數據的訪問只能通過已定義的接口。面向對象的本質就是將現實世界描繪成一系列完全自治、封閉的對象。我們在類中編寫的方法就是對實現細節的一種封裝；我們編寫一個類就是對數據和數據操作的封裝。可以說，封裝就是隱藏一切可隱藏的東西，只向外界提供最簡單的編程接口（可以想想普通洗衣機和全自動洗衣機的差別，明顯全自動洗衣機封裝更好因此操作起來更簡單；我們現在使用的智能手機也是封裝得足夠好的，因爲幾個按鍵就搞定了所有的事情）。 
- 多態性：多態性是指允許不同子類型的對象對同一消息作出不同的響應。簡單的說就是用同樣的對象引用調用同樣的方法但是做了不同的事情。多態性分爲編譯時的多態性和運行時的多態性。如果將對象的方法視爲對象向外界提供的服務，那麼運行時的多態性可以解釋爲：當A系統訪問B系統提供的服務時，B系統有多種提供服務的方式，但一切對A系統來說都是透明的（就像電動剃鬚刀是A系統，它的供電系統是B系統，B系統可以使用電池供電或者用交流電，甚至還有可能是太陽能，A系統只會通過B類對象調用供電的方法，但並不知道供電系統的底層實現是什麼，究竟通過何種方式獲得了動力）。方法重載（overload）實現的是編譯時的多態性（也稱爲前綁定），而方法重寫（override）實現的是運行時的多態性（也稱爲後綁定）。運行時的多態是面向對象最精髓的東西，要實現多態需要做兩件事：1). 方法重寫（子類繼承父類並重寫父類中已有的或抽象的方法）；2). 對象造型（用父類型引用引用子類型對象，這樣同樣的引用調用同樣的方法就會根據子類對象的不同而表現出不同的行爲）。

2、訪問修飾符public,private,protected,以及不寫（默認）時的區別？ 
答：

修飾符	當前類	同 包	子 類	其他包
public	√	√	√	√
protected	√	√	√	×
default	√	√	×	×
private	√	×	×	×

類的成員不寫訪問修飾時默認爲default。默認對於同一個包中的其他類相當於公開（public），對於不是同一個包中的其他類相當於私有（private）。受保護（protected）對子類相當於公開，對不是同一包中的沒有父子關係的類相當於私有。Java中，外部類的修飾符只能是public或默認，類的成員（包括內部類）的修飾符可以是以上四種。

3、String 是最基本的數據類型嗎？ 
答：不是。Java中的基本數據類型只有8個：byte、short、int、long、float、double、char、boolean；除了基本類型（primitive type），剩下的都是引用類型（reference type），Java 5以後引入的枚舉類型也算是一種比較特殊的引用類型。

4、float f=3.4;是否正確？ 
答:不正確。3.4是雙精度數，將雙精度型（double）賦值給浮點型（float）屬於下轉型（down-casting，也稱爲窄化）會造成精度損失，因此需要強制類型轉換float f =(float)3.4; 或者寫成float f =3.4F;。

5、short s1 = 1; s1 = s1 + 1;有錯嗎?short s1 = 1; s1 += 1;有錯嗎？ 
答：對於short s1 = 1; s1 = s1 + 1;由於1是int類型，因此s1+1運算結果也是int 型，需要強制轉換類型才能賦值給short型。而short s1 = 1; s1 += 1;可以正確編譯，因爲s1+= 1;相當於s1 = (short)(s1 + 1);其中有隱含的強制類型轉換。

6、Java有沒有goto？ 
答：goto 是Java中的保留字，在目前版本的Java中沒有使用。（根據James Gosling（Java之父）編寫的《The Java Programming Language》一書的附錄中給出了一個Java關鍵字列表，其中有goto和const，但是這兩個是目前無法使用的關鍵字，因此有些地方將其稱之爲保留字，其實保留字這個詞應該有更廣泛的意義，因爲熟悉C語言的程序員都知道，在系統類庫中使用過的有特殊意義的單詞或單詞的組合都被視爲保留字）

7、int和Integer有什麼區別？ 
答：Java是一個近乎純潔的面向對象編程語言，但是爲了編程的方便還是引入了基本數據類型，但是爲了能夠將這些基本數據類型當成對象操作，Java爲每一個基本數據類型都引入了對應的包裝類型（wrapper class），int的包裝類就是Integer，從Java 5開始引入了自動裝箱/拆箱機制，使得二者可以相互轉換。 
Java 爲每個原始類型提供了包裝類型： 
- 原始類型: boolean，char，byte，short，int，long，float，double 
- 包裝類型：Boolean，Character，Byte，Short，Integer，Long，Float，Double

class AutoUnboxingTest {

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = new Integer(3);
        Integer b = 3;                  // 將3自動裝箱成Integer類型
        int c = 3;
        System.out.println(a == b);     // false 兩個引用沒有引用同一對象
        System.out.println(a == c);     // true a自動拆箱成int類型再和c比較
    }
}

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最近還遇到一個面試題，也是和自動裝箱和拆箱有點關係的，代碼如下所示：

public class Test03 {

    public static void main(String[] args) {
        Integer f1 = 100, f2 = 100, f3 = 150, f4 = 150;

        System.out.println(f1 == f2);
        System.out.println(f3 == f4);
    }
}

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如果不明就裏很容易認爲兩個輸出要麼都是true要麼都是false。首先需要注意的是f1、f2、f3、f4四個變量都是Integer對象引用，所以下面的==運算比較的不是值而是引用。裝箱的本質是什麼呢？當我們給一個Integer對象賦一個int值的時候，會調用Integer類的靜態方法valueOf，如果看看valueOf的源代碼就知道發生了什麼。

    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

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IntegerCache是Integer的內部類，其代碼如下所示：

/**
     * Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values between
     * -128 and 127 (inclusive) as required by JLS.
     *
     * The cache is initialized on first usage.  The size of the cache
     * may be controlled by the {@code -XX:AutoBoxCacheMax=<size>} option.
     * During VM initialization, java.lang.Integer.IntegerCache.high property
     * may be set and saved in the private system properties in the
     * sun.misc.VM class.
     */

    private static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];

        static {
            // high value may be configured by property
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            high = h;

            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);

            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }

        private IntegerCache() {}
    }

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簡單的說，如果整型字面量的值在-128到127之間，那麼不會new新的Integer對象，而是直接引用常量池中的Integer對象，所以上面的面試題中f1==f2的結果是true，而f3==f4的結果是false。

提醒：越是貌似簡單的面試題其中的玄機就越多，需要面試者有相當深厚的功力。

8、&和&&的區別？ 
答：&運算符有兩種用法：(1)按位與；(2)邏輯與。&&運算符是短路與運算。邏輯與跟短路與的差別是非常巨大的，雖然二者都要求運算符左右兩端的布爾值都是true整個表達式的值纔是true。&&之所以稱爲短路運算是因爲，如果&&左邊的表達式的值是false，右邊的表達式會被直接短路掉，不會進行運算。很多時候我們可能都需要用&&而不是&，例如在驗證用戶登錄時判定用戶名不是null而且不是空字符串，應當寫爲：username != null &&!username.equals("")，二者的順序不能交換，更不能用&運算符，因爲第一個條件如果不成立，根本不能進行字符串的equals比較，否則會產生NullPointerException異常。注意：邏輯或運算符（|）和短路或運算符（||）的差別也是如此。

補充：如果你熟悉JavaScript，那你可能更能感受到短路運算的強大，想成爲JavaScript的高手就先從玩轉短路運算開始吧。

9、解釋內存中的棧(stack)、堆(heap)和方法區(method area)的用法。 
答：通常我們定義一個基本數據類型的變量，一個對象的引用，還有就是函數調用的現場保存都使用JVM中的棧空間；而通過new關鍵字和構造器創建的對象則放在堆空間，堆是垃圾收集器管理的主要區域，由於現在的垃圾收集器都採用分代收集算法，所以堆空間還可以細分爲新生代和老生代，再具體一點可以分爲Eden、Survivor（又可分爲From Survivor和To Survivor）、Tenured；方法區和堆都是各個線程共享的內存區域，用於存儲已經被JVM加載的類信息、常量、靜態變量、JIT編譯器編譯後的代碼等數據；程序中的字面量（literal）如直接書寫的100、"hello"和常量都是放在常量池中，常量池是方法區的一部分，。棧空間操作起來最快但是棧很小，通常大量的對象都是放在堆空間，棧和堆的大小都可以通過JVM的啓動參數來進行調整，棧空間用光了會引發StackOverflowError，而堆和常量池空間不足則會引發OutOfMemoryError。

String str = new String("hello");

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上面的語句中變量str放在棧上，用new創建出來的字符串對象放在堆上，而"hello"這個字面量是放在方法區的。

補充1：較新版本的Java（從Java 6的某個更新開始）中，由於JIT編譯器的發展和"逃逸分析"技術的逐漸成熟，棧上分配、標量替換等優化技術使得對象一定分配在堆上這件事情已經變得不那麼絕對了。

補充2：運行時常量池相當於Class文件常量池具有動態性，Java語言並不要求常量一定只有編譯期間才能產生，運行期間也可以將新的常量放入池中，String類的intern()方法就是這樣的。

看看下面代碼的執行結果是什麼並且比較一下Java 7以前和以後的運行結果是否一致。

String s1 = new StringBuilder("go")
    .append("od").toString();
System.out.println(s1.intern() == s1);
String s2 = new StringBuilder("ja")
    .append("va").toString();
System.out.println(s2.intern() == s2);

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10、Math.round(11.5) 等於多少？Math.round(-11.5)等於多少？ 
答：Math.round(11.5)的返回值是12，Math.round(-11.5)的返回值是-11。四捨五入的原理是在參數上加0.5然後進行下取整。

11、switch 是否能作用在byte 上，是否能作用在long 上，是否能作用在String上？ 
答：在Java 5以前，switch(expr)中，expr只能是byte、short、char、int。從Java 5開始，Java中引入了枚舉類型，expr也可以是enum類型，從Java 7開始，expr還可以是字符串（String），但是長整型（long）在目前所有的版本中都是不可以的。

12、用最有效率的方法計算2乘以8？ 
答： 2 << 3（左移3位相當於乘以2的3次方，右移3位相當於除以2的3次方）。

補充：我們爲編寫的類重寫hashCode方法時，可能會看到如下所示的代碼，其實我們不太理解爲什麼要使用這樣的乘法運算來產生哈希碼（散列碼），而且爲什麼這個數是個素數，爲什麼通常選擇31這個數？前兩個問題的答案你可以自己百度一下，選擇31是因爲可以用移位和減法運算來代替乘法，從而得到更好的性能。說到這裏你可能已經想到了：31 * num 等價於(num << 5) - num，左移5位相當於乘以2的5次方再減去自身就相當於乘以31，現在的VM都能自動完成這個優化。

public class PhoneNumber {
    private int areaCode;
    private String prefix;
    private String lineNumber;

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + areaCode;
        result = prime * result
                + ((lineNumber == null) ? 0 : lineNumber.hashCode());
        result = prime * result + ((prefix == null) ? 0 : prefix.hashCode());
        return result;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        PhoneNumber other = (PhoneNumber) obj;
        if (areaCode != other.areaCode)
            return false;
        if (lineNumber == null) {
            if (other.lineNumber != null)
                return false;
        } else if (!lineNumber.equals(other.lineNumber))
            return false;
        if (prefix == null) {
            if (other.prefix != null)
                return false;
        } else if (!prefix.equals(other.prefix))
            return false;
        return true;
    }

}

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13、數組有沒有length()方法？String有沒有length()方法？ 
答：數組沒有length()方法，有length 的屬性。String 有length()方法。JavaScript中，獲得字符串的長度是通過length屬性得到的，這一點容易和Java混淆。

14、在Java中，如何跳出當前的多重嵌套循環？ 
答：在最外層循環前加一個標記如A，然後用break A;可以跳出多重循環。（Java中支持帶標籤的break和continue語句，作用有點類似於C和C++中的goto語句，但是就像要避免使用goto一樣，應該避免使用帶標籤的break和continue，因爲它不會讓你的程序變得更優雅，很多時候甚至有相反的作用，所以這種語法其實不知道更好）

15、構造器（constructor）是否可被重寫（override）？ 
答：構造器不能被繼承，因此不能被重寫，但可以被重載。

16、兩個對象值相同(x.equals(y) == true)，但卻可有不同的hash code，這句話對不對？ 
答：不對，如果兩個對象x和y滿足x.equals(y) == true，它們的哈希碼（hash code）應當相同。Java對於eqauls方法和hashCode方法是這樣規定的：(1)如果兩個對象相同（equals方法返回true），那麼它們的hashCode值一定要相同；(2)如果兩個對象的hashCode相同，它們並不一定相同。當然，你未必要按照要求去做，但是如果你違背了上述原則就會發現在使用容器時，相同的對象可以出現在Set集合中，同時增加新元素的效率會大大下降（對於使用哈希存儲的系統，如果哈希碼頻繁的衝突將會造成存取性能急劇下降）。

補充：關於equals和hashCode方法，很多Java程序都知道，但很多人也就是僅僅知道而已，在Joshua Bloch的大作《Effective Java》（很多軟件公司，《Effective Java》、《Java編程思想》以及《重構：改善既有代碼質量》是Java程序員必看書籍，如果你還沒看過，那就趕緊去亞馬遜買一本吧）中是這樣介紹equals方法的：首先equals方法必須滿足自反性（x.equals(x)必須返回true）、對稱性（x.equals(y)返回true時，y.equals(x)也必須返回true）、傳遞性（x.equals(y)和y.equals(z)都返回true時，x.equals(z)也必須返回true）和一致性（當x和y引用的對象信息沒有被修改時，多次調用x.equals(y)應該得到同樣的返回值），而且對於任何非null值的引用x，x.equals(null)必須返回false。實現高質量的equals方法的訣竅包括：1. 使用==操作符檢查"參數是否爲這個對象的引用"；2. 使用instanceof操作符檢查"參數是否爲正確的類型"；3. 對於類中的關鍵屬性，檢查參數傳入對象的屬性是否與之相匹配；4. 編寫完equals方法後，問自己它是否滿足對稱性、傳遞性、一致性；5. 重寫equals時總是要重寫hashCode；6. 不要將equals方法參數中的Object對象替換爲其他的類型，在重寫時不要忘掉@Override註解。

17、是否可以繼承String類？ 
答：String 類是final類，不可以被繼承。

補充：繼承String本身就是一個錯誤的行爲，對String類型最好的重用方式是關聯關係（Has-A）和依賴關係（Use-A）而不是繼承關係（Is-A）。

18、當一個對象被當作參數傳遞到一個方法後，此方法可改變這個對象的屬性，並可返回變化後的結果，那麼這裏到底是值傳遞還是引用傳遞？ 
答：是值傳遞。Java語言的方法調用只支持參數的值傳遞。當一個對象實例作爲一個參數被傳遞到方法中時，參數的值就是對該對象的引用。對象的屬性可以在被調用過程中被改變，但對對象引用的改變是不會影響到調用者的。C++和C#中可以通過傳引用或傳輸出參數來改變傳入的參數的值。在C#中可以編寫如下所示的代碼，但是在Java中卻做不到。

using System;

namespace CS01 {

    class Program {
        public static void swap(ref int x, ref int y) {
            int temp = x;
            x = y;
            y = temp;
        }

        public static void Main (string[] args) {
            int a = 5, b = 10;
            swap (ref a, ref b);
            // a = 10, b = 5;
            Console.WriteLine ("a = {0}, b = {1}", a, b);
        }
    }
}

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說明：Java中沒有傳引用實在是非常的不方便，這一點在Java 8中仍然沒有得到改進，正是如此在Java編寫的代碼中才會出現大量的Wrapper類（將需要通過方法調用修改的引用置於一個Wrapper類中，再將Wrapper對象傳入方法），這樣的做法只會讓代碼變得臃腫，尤其是讓從C和C++轉型爲Java程序員的開發者無法容忍。

19、String和StringBuilder、StringBuffer的區別？ 
答：Java平臺提供了兩種類型的字符串：String和StringBuffer/StringBuilder，它們可以儲存和操作字符串。其中String是隻讀字符串，也就意味着String引用的字符串內容是不能被改變的。而StringBuffer/StringBuilder類表示的字符串對象可以直接進行修改。StringBuilder是Java 5中引入的，它和StringBuffer的方法完全相同，區別在於它是在單線程環境下使用的，因爲它的所有方面都沒有被synchronized修飾，因此它的效率也比StringBuffer要高。

面試題1 - 什麼情況下用+運算符進行字符串連接比調用StringBuffer/StringBuilder對象的append方法連接字符串性能更好？

面試題2 - 請說出下面程序的輸出。

class StringEqualTest {

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "Programming";
        String s2 = new String("Programming");
        String s3 = "Program";
        String s4 = "ming";
        String s5 = "Program" + "ming";
        String s6 = s3 + s4;
        System.out.println(s1 == s2);
        System.out.println(s1 == s5);
        System.out.println(s1 == s6);
        System.out.println(s1 == s6.intern());
        System.out.println(s2 == s2.intern());
    }
}

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補充：解答上面的面試題需要清除兩點：1. String對象的intern方法會得到字符串對象在常量池中對應的版本的引用（如果常量池中有一個字符串與String對象的equals結果是true），如果常量池中沒有對應的字符串，則該字符串將被添加到常量池中，然後返回常量池中字符串的引用；2. 字符串的+操作其本質是創建了StringBuilder對象進行append操作，然後將拼接後的StringBuilder對象用toString方法處理成String對象，這一點可以用javap -c StringEqualTest.class命令獲得class文件對應的JVM字節碼指令就可以看出來。

20、重載（Overload）和重寫（Override）的區別。重載的方法能否根據返回類型進行區分？ 
答：方法的重載和重寫都是實現多態的方式，區別在於前者實現的是編譯時的多態性，而後者實現的是運行時的多態性。重載發生在一個類中，同名的方法如果有不同的參數列表（參數類型不同、參數個數不同或者二者都不同）則視爲重載；重寫發生在子類與父類之間，重寫要求子類被重寫方法與父類被重寫方法有相同的返回類型，比父類被重寫方法更好訪問，不能比父類被重寫方法聲明更多的異常（里氏代換原則）。重載對返回類型沒有特殊的要求。

面試題：華爲的面試題中曾經問過這樣一個問題 - "爲什麼不能根據返回類型來區分重載"，快說出你的答案吧！

21、描述一下JVM加載class文件的原理機制？ 
答：JVM中類的裝載是由類加載器（ClassLoader）和它的子類來實現的，Java中的類加載器是一個重要的Java運行時系統組件，它負責在運行時查找和裝入類文件中的類。 
由於Java的跨平臺性，經過編譯的Java源程序並不是一個可執行程序，而是一個或多個類文件。當Java程序需要使用某個類時，JVM會確保這個類已經被加載、連接（驗證、準備和解析）和初始化。類的加載是指把類的.class文件中的數據讀入到內存中，通常是創建一個字節數組讀入.class文件，然後產生與所加載類對應的Class對象。加載完成後，Class對象還不完整，所以此時的類還不可用。當類被加載後就進入連接階段，這一階段包括驗證、準備（爲靜態變量分配內存並設置默認的初始值）和解析（將符號引用替換爲直接引用）三個步驟。最後JVM對類進行初始化，包括：1)如果類存在直接的父類並且這個類還沒有被初始化，那麼就先初始化父類；2)如果類中存在初始化語句，就依次執行這些初始化語句。 
類的加載是由類加載器完成的，類加載器包括：根加載器（BootStrap）、擴展加載器（Extension）、系統加載器（System）和用戶自定義類加載器（java.lang.ClassLoader的子類）。從Java 2（JDK 1.2）開始，類加載過程採取了父親委託機制（PDM）。PDM更好的保證了Java平臺的安全性，在該機制中，JVM自帶的Bootstrap是根加載器，其他的加載器都有且僅有一個父類加載器。類的加載首先請求父類加載器加載，父類加載器無能爲力時才由其子類加載器自行加載。JVM不會向Java程序提供對Bootstrap的引用。下面是關於幾個類加載器的說明：

• Bootstrap：一般用本地代碼實現，負責加載JVM基礎核心類庫（rt.jar）；
• Extension：從java.ext.dirs系統屬性所指定的目錄中加載類庫，它的父加載器是Bootstrap；
• System：又叫應用類加載器，其父類是Extension。它是應用最廣泛的類加載器。它從環境變量classpath或者系統屬性java.class.path所指定的目錄中記載類，是用戶自定義加載器的默認父加載器。

22、char 型變量中能不能存貯一箇中文漢字，爲什麼？ 
答：char類型可以存儲一箇中文漢字，因爲Java中使用的編碼是Unicode（不選擇任何特定的編碼，直接使用字符在字符集中的編號，這是統一的唯一方法），一個char類型佔2個字節（16比特），所以放一箇中文是沒問題的。

補充：使用Unicode意味着字符在JVM內部和外部有不同的表現形式，在JVM內部都是Unicode，當這個字符被從JVM內部轉移到外部時（例如存入文件系統中），需要進行編碼轉換。所以Java中有字節流和字符流，以及在字符流和字節流之間進行轉換的轉換流，如InputStreamReader和OutputStreamReader，這兩個類是字節流和字符流之間的適配器類，承擔了編碼轉換的任務；對於C程序員來說，要完成這樣的編碼轉換恐怕要依賴於union（聯合體/共用體）共享內存的特徵來實現了。

23、抽象類（abstract class）和接口（interface）有什麼異同？ 
答：抽象類和接口都不能夠實例化，但可以定義抽象類和接口類型的引用。一個類如果繼承了某個抽象類或者實現了某個接口都需要對其中的抽象方法全部進行實現，否則該類仍然需要被聲明爲抽象類。接口比抽象類更加抽象，因爲抽象類中可以定義構造器，可以有抽象方法和具體方法，而接口中不能定義構造器而且其中的方法全部都是抽象方法。抽象類中的成員可以是private、默認、protected、public的，而接口中的成員全都是public的。抽象類中可以定義成員變量，而接口中定義的成員變量實際上都是常量。有抽象方法的類必須被聲明爲抽象類，而抽象類未必要有抽象方法。

24、靜態嵌套類(Static Nested Class)和內部類（Inner Class）的不同？ 
答：Static Nested Class是被聲明爲靜態（static）的內部類，它可以不依賴於外部類實例被實例化。而通常的內部類需要在外部類實例化後才能實例化，其語法看起來挺詭異的，如下所示。

/**
 * 撲克類（一副撲克）
 * @author 駱昊
 *
 */
public class Poker {
    private static String[] suites = {"黑桃", "紅桃", "草花", "方塊"};
    private static int[] faces = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};

    private Card[] cards;

    /**
     * 構造器
     * 
     */
    public Poker() {
        cards = new Card[52];
        for(int i = 0; i < suites.length; i++) {
            for(int j = 0; j < faces.length; j++) {
                cards[i * 13 + j] = new Card(suites[i], faces[j]);
            }
        }
    }

    /**
     * 洗牌 （隨機亂序）
     * 
     */
    public void shuffle() {
        for(int i = 0, len = cards.length; i < len; i++) {
            int index = (int) (Math.random() * len);
            Card temp = cards[index];
            cards[index] = cards[i];
            cards[i] = temp;
        }
    }

    /**
     * 發牌
     * @param index 發牌的位置
     * 
     */
    public Card deal(int index) {
        return cards[index];
    }

    /**
     * 卡片類（一張撲克）
     * [內部類]
     * @author 駱昊
     *
     */
    public class Card {
        private String suite;   // 花色
        private int face;       // 點數

        public Card(String suite, int face) {
            this.suite = suite;
            this.face = face;
        }

        @Override
        public String toString() {
            String faceStr = "";
            switch(face) {
            case 1: faceStr = "A"; break;
            case 11: faceStr = "J"; break;
            case 12: faceStr = "Q"; break;
            case 13: faceStr = "K"; break;
            default: faceStr = String.valueOf(face);
            }
            return suite + faceStr;
        }
    }
}

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測試代碼：

class PokerTest {

    public static void main(String[] args) {
        Poker poker = new Poker();
        poker.shuffle();                // 洗牌
        Poker.Card c1 = poker.deal(0);  // 發第一張牌
        // 對於非靜態內部類Card
        // 只有通過其外部類Poker對象才能創建Card對象
        Poker.Card c2 = poker.new Card("紅心", 1);    // 自己創建一張牌

        System.out.println(c1);     // 洗牌後的第一張
        System.out.println(c2);     // 打印: 紅心A
    }
}

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面試題 - 下面的代碼哪些地方會產生編譯錯誤？

class Outer {

    class Inner {}

    public static void foo() { new Inner(); }

    public void bar() { new Inner(); }

    public static void main(String[] args) {
        new Inner();
    }
}

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注意：Java中非靜態內部類對象的創建要依賴其外部類對象，上面的面試題中foo和main方法都是靜態方法，靜態方法中沒有this，也就是說沒有所謂的外部類對象，因此無法創建內部類對象，如果要在靜態方法中創建內部類對象，可以這樣做：

    new Outer().new Inner();

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25、Java 中會存在內存泄漏嗎，請簡單描述。 
答：理論上Java因爲有垃圾回收機制（GC）不會存在內存泄露問題（這也是Java被廣泛使用於服務器端編程的一個重要原因）；然而在實際開發中，可能會存在無用但可達的對象，這些對象不能被GC回收，因此也會導致內存泄露的發生。例如Hibernate的Session（一級緩存）中的對象屬於持久態，垃圾回收器是不會回收這些對象的，然而這些對象中可能存在無用的垃圾對象，如果不及時關閉（close）或清空（flush）一級緩存就可能導致內存泄露。下面例子中的代碼也會導致內存泄露。

import java.util.Arrays;
import java.util.EmptyStackException;

public class MyStack<T> {
    private T[] elements;
    private int size = 0;

    private static final int INIT_CAPACITY = 16;

    public MyStack() {
        elements = (T[]) new Object[INIT_CAPACITY];
    }

    public void push(T elem) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = elem;
    }

    public T pop() {
        if(size == 0) 
            throw new EmptyStackException();
        return elements[--size];
    }

    private void ensureCapacity() {
        if(elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
        }
    }
}

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上面的代碼實現了一個棧（先進後出（FILO））結構，乍看之下似乎沒有什麼明顯的問題，它甚至可以通過你編寫的各種單元測試。然而其中的pop方法卻存在內存泄露的問題，當我們用pop方法彈出棧中的對象時，該對象不會被當作垃圾回收，即使使用棧的程序不再引用這些對象，因爲棧內部維護着對這些對象的過期引用（obsolete reference）。在支持垃圾回收的語言中，內存泄露是很隱蔽的，這種內存泄露其實就是無意識的對象保持。如果一個對象引用被無意識的保留起來了，那麼垃圾回收器不會處理這個對象，也不會處理該對象引用的其他對象，即使這樣的對象只有少數幾個，也可能會導致很多的對象被排除在垃圾回收之外，從而對性能造成重大影響，極端情況下會引發Disk Paging（物理內存與硬盤的虛擬內存交換數據），甚至造成OutOfMemoryError。

26、抽象的（abstract）方法是否可同時是靜態的（static）,是否可同時是本地方法（native），是否可同時被synchronized修飾？ 
答：都不能。抽象方法需要子類重寫，而靜態的方法是無法被重寫的，因此二者是矛盾的。本地方法是由本地代碼（如C代碼）實現的方法，而抽象方法是沒有實現的，也是矛盾的。synchronized和方法的實現細節有關，抽象方法不涉及實現細節，因此也是相互矛盾的。

27、闡述靜態變量和實例變量的區別。 
答：靜態變量是被static修飾符修飾的變量，也稱爲類變量，它屬於類，不屬於類的任何一個對象，一個類不管創建多少個對象，靜態變量在內存中有且僅有一個拷貝；實例變量必須依存於某一實例，需要先創建對象然後通過對象才能訪問到它。靜態變量可以實現讓多個對象共享內存。

補充：在Java開發中，上下文類和工具類中通常會有大量的靜態成員。

28、是否可以從一個靜態（static）方法內部發出對非靜態（non-static）方法的調用？ 
答：不可以，靜態方法只能訪問靜態成員，因爲非靜態方法的調用要先創建對象，在調用靜態方法時可能對象並沒有被初始化。

29、如何實現對象克隆？ 
答：有兩種方式： 
  1). 實現Cloneable接口並重寫Object類中的clone()方法； 
  2). 實現Serializable接口，通過對象的序列化和反序列化實現克隆，可以實現真正的深度克隆，代碼如下。

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;

public class MyUtil {

    private MyUtil() {
        throw new AssertionError();
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T extends Serializable> T clone(T obj) throws Exception {
        ByteArrayOutputStream bout = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bout);
        oos.writeObject(obj);

        ByteArrayInputStream bin = new ByteArrayInputStream(bout.toByteArray());
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bin);
        return (T) ois.readObject();

        // 說明：調用ByteArrayInputStream或ByteArrayOutputStream對象的close方法沒有任何意義
        // 這兩個基於內存的流只要垃圾回收器清理對象就能夠釋放資源，這一點不同於對外部資源（如文件流）的釋放
    }
}

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下面是測試代碼：

import java.io.Serializable;

/**
 * 人類
 * @author 駱昊
 *
 */
class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -9102017020286042305L;

    private String name;    // 姓名
    private int age;        // 年齡
    private Car car;        // 座駕

    public Person(String name, int age, Car car) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.car = car;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Car getCar() {
        return car;
    }

    public void setCar(Car car) {
        this.car = car;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + ", car=" + car + "]";
    }

}

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/**
 * 小汽車類
 * @author 駱昊
 *
 */
class Car implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -5713945027627603702L;

    private String brand;       // 品牌
    private int maxSpeed;       // 最高時速

    public Car(String brand, int maxSpeed) {
        this.brand = brand;
        this.maxSpeed = maxSpeed;
    }

    public String getBrand() {
        return brand;
    }

    public void setBrand(String brand) {
        this.brand = brand;
    }

    public int getMaxSpeed() {
        return maxSpeed;
    }

    public void setMaxSpeed(int maxSpeed) {
        this.maxSpeed = maxSpeed;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car [brand=" + brand + ", maxSpeed=" + maxSpeed + "]";
    }

}

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class CloneTest {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Person p1 = new Person("Hao LUO", 33, new Car("Benz", 300));
            Person p2 = MyUtil.clone(p1);   // 深度克隆
            p2.getCar().setBrand("BYD");
            // 修改克隆的Person對象p2關聯的汽車對象的品牌屬性
            // 原來的Person對象p1關聯的汽車不會受到任何影響
            // 因爲在克隆Person對象時其關聯的汽車對象也被克隆了
            System.out.println(p1);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

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注意：基於序列化和反序列化實現的克隆不僅僅是深度克隆，更重要的是通過泛型限定，可以檢查出要克隆的對象是否支持序列化，這項檢查是編譯器完成的，不是在運行時拋出異常，這種是方案明顯優於使用Object類的clone方法克隆對象。讓問題在編譯的時候暴露出來總是好過把問題留到運行時。

30、GC是什麼？爲什麼要有GC？ 
答：GC是垃圾收集的意思，內存處理是編程人員容易出現問題的地方，忘記或者錯誤的內存回收會導致程序或系統的不穩定甚至崩潰，Java提供的GC功能可以自動監測對象是否超過作用域從而達到自動回收內存的目的，Java語言沒有提供釋放已分配內存的顯示操作方法。Java程序員不用擔心內存管理，因爲垃圾收集器會自動進行管理。要請求垃圾收集，可以調用下面的方法之一：System.gc() 或Runtime.getRuntime().gc() ，但JVM可以屏蔽掉顯示的垃圾回收調用。 
垃圾回收可以有效的防止內存泄露，有效的使用可以使用的內存。垃圾回收器通常是作爲一個單獨的低優先級的線程運行，不可預知的情況下對內存堆中已經死亡的或者長時間沒有使用的對象進行清除和回收，程序員不能實時的調用垃圾回收器對某個對象或所有對象進行垃圾回收。在Java誕生初期，垃圾回收是Java最大的亮點之一，因爲服務器端的編程需要有效的防止內存泄露問題，然而時過境遷，如今Java的垃圾回收機制已經成爲被詬病的東西。移動智能終端用戶通常覺得iOS的系統比Android系統有更好的用戶體驗，其中一個深層次的原因就在於Android系統中垃圾回收的不可預知性。

補充：垃圾回收機制有很多種，包括：分代複製垃圾回收、標記垃圾回收、增量垃圾回收等方式。標準的Java進程既有棧又有堆。棧保存了原始型局部變量，堆保存了要創建的對象。Java平臺對堆內存回收和再利用的基本算法被稱爲標記和清除，但是Java對其進行了改進，採用“分代式垃圾收集”。這種方法會跟Java對象的生命週期將堆內存劃分爲不同的區域，在垃圾收集過程中，可能會將對象移動到不同區域： 
- 伊甸園（Eden）：這是對象最初誕生的區域，並且對大多數對象來說，這裏是它們唯一存在過的區域。 
- 倖存者樂園（Survivor）：從伊甸園倖存下來的對象會被挪到這裏。 
- 終身頤養園（Tenured）：這是足夠老的倖存對象的歸宿。年輕代收集（Minor-GC）過程是不會觸及這個地方的。當年輕代收集不能把對象放進終身頤養園時，就會觸發一次完全收集（Major-GC），這裏可能還會牽扯到壓縮，以便爲大對象騰出足夠的空間。

與垃圾回收相關的JVM參數：

• -Xms / -Xmx — 堆的初始大小 / 堆的最大大小
• -Xmn — 堆中年輕代的大小
• -XX:-DisableExplicitGC — 讓System.gc()不產生任何作用
• -XX:+PrintGCDetails — 打印GC的細節
• -XX:+PrintGCDateStamps — 打印GC操作的時間戳
• -XX:NewSize / XX:MaxNewSize — 設置新生代大小/新生代最大大小
• -XX:NewRatio — 可以設置老生代和新生代的比例
• -XX:PrintTenuringDistribution — 設置每次新生代GC後輸出倖存者樂園中對象年齡的分佈
• -XX:InitialTenuringThreshold / -XX:MaxTenuringThreshold：設置老年代閥值的初始值和最大值
• -XX:TargetSurvivorRatio：設置倖存區的目標使用率

31、String s = new String("xyz");創建了幾個字符串對象？ 
答：兩個對象，一個是靜態區的"xyz"，一個是用new創建在堆上的對象。

32、接口是否可繼承（extends）接口？抽象類是否可實現（implements）接口？抽象類是否可繼承具體類（concrete class）？ 
答：接口可以繼承接口，而且支持多重繼承。抽象類可以實現(implements)接口，抽象類可繼承具體類也可以繼承抽象類。

33、一個".java"源文件中是否可以包含多個類（不是內部類）？有什麼限制？ 
答：可以，但一個源文件中最多只能有一個公開類（public class）而且文件名必須和公開類的類名完全保持一致。

34、Anonymous Inner Class(匿名內部類)是否可以繼承其它類？是否可以實現接口？ 
答：可以繼承其他類或實現其他接口，在Swing編程和Android開發中常用此方式來實現事件監聽和回調。

35、內部類可以引用它的包含類（外部類）的成員嗎？有沒有什麼限制？ 
答：一個內部類對象可以訪問創建它的外部類對象的成員，包括私有成員。

36、Java 中的final關鍵字有哪些用法？ 
答：(1)修飾類：表示該類不能被繼承；(2)修飾方法：表示方法不能被重寫；(3)修飾變量：表示變量只能一次賦值以後值不能被修改（常量）。

37、指出下面程序的運行結果。

class A {

    static {
        System.out.print("1");
    }

    public A() {
        System.out.print("2");
    }
}

class B extends A{

    static {
        System.out.print("a");
    }

    public B() {
        System.out.print("b");
    }
}

public class Hello {

    public static void main(String[] args) {
        A ab = new B();
        ab = new B();
    }

}

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答：執行結果：1a2b2b。創建對象時構造器的調用順序是：先初始化靜態成員，然後調用父類構造器，再初始化非靜態成員，最後調用自身構造器。

提示：如果不能給出此題的正確答案，說明之前第21題Java類加載機制還沒有完全理解，趕緊再看看吧。

38、數據類型之間的轉換： 
- 如何將字符串轉換爲基本數據類型？ 
- 如何將基本數據類型轉換爲字符串？ 
答： 
- 調用基本數據類型對應的包裝類中的方法parseXXX(String)或valueOf(String)即可返回相應基本類型； 
- 一種方法是將基本數據類型與空字符串（""）連接（+）即可獲得其所對應的字符串；另一種方法是調用String 類中的valueOf()方法返回相應字符串

39、如何實現字符串的反轉及替換？ 
答：方法很多，可以自己寫實現也可以使用String或StringBuffer/StringBuilder中的方法。有一道很常見的面試題是用遞歸實現字符串反轉，代碼如下所示：

    public static String reverse(String originStr) {
        if(originStr == null || originStr.length() <= 1) 
            return originStr;
        return reverse(originStr.substring(1)) + originStr.charAt(0);
    }

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40、怎樣將GB2312編碼的字符串轉換爲ISO-8859-1編碼的字符串？ 
答：代碼如下所示：

String s1 = "你好";
String s2 = new String(s1.getBytes("GB2312"), "ISO-8859-1");

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41、日期和時間： 
- 如何取得年月日、小時分鐘秒？ 
- 如何取得從1970年1月1日0時0分0秒到現在的毫秒數？ 
- 如何取得某月的最後一天？ 
- 如何格式化日期？ 
答： 
問題1：創建java.util.Calendar 實例，調用其get()方法傳入不同的參數即可獲得參數所對應的值。Java 8中可以使用java.time.LocalDateTimel來獲取，代碼如下所示。

public class DateTimeTest {
    public static void main(String[] args) {
        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        System.out.println(cal.get(Calendar.YEAR));
        System.out.println(cal.get(Calendar.MONTH));    // 0 - 11
        System.out.println(cal.get(Calendar.DATE));
        System.out.println(cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
        System.out.println(cal.get(Calendar.MINUTE));
        System.out.println(cal.get(Calendar.SECOND));

        // Java 8
        LocalDateTime dt = LocalDateTime.now();
        System.out.println(dt.getYear());
        System.out.println(dt.getMonthValue());     // 1 - 12
        System.out.println(dt.getDayOfMonth());
        System.out.println(dt.getHour());
        System.out.println(dt.getMinute());
        System.out.println(dt.getSecond());
    }
}

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問題2：以下方法均可獲得該毫秒數。

Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
System.currentTimeMillis();
Clock.systemDefaultZone().millis(); // Java 8

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問題3：代碼如下所示。

Calendar time = Calendar.getInstance();
time.getActualMaximum(Calendar.DAY_OF_MONTH);

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問題4：利用java.text.DataFormat 的子類（如SimpleDateFormat類）中的format(Date)方法可將日期格式化。Java 8中可以用java.time.format.DateTimeFormatter來格式化時間日期，代碼如下所示。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.time.LocalDate;
import java.time.format.DateTimeFormatter;
import java.util.Date;

class DateFormatTest {

    public static void main(String[] args) {
        SimpleDateFormat oldFormatter = new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd");
        Date date1 = new Date();
        System.out.println(oldFormatter.format(date1));

        // Java 8
        DateTimeFormatter newFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy/MM/dd");
        LocalDate date2 = LocalDate.now();
        System.out.println(date2.format(newFormatter));
    }
}

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補充：Java的時間日期API一直以來都是被詬病的東西，爲了解決這一問題，Java 8中引入了新的時間日期API，其中包括LocalDate、LocalTime、LocalDateTime、Clock、Instant等類，這些的類的設計都使用了不變模式，因此是線程安全的設計。如果不理解這些內容，可以參考我的另一篇文章《關於Java併發編程的總結和思考》。

42、打印昨天的當前時刻。 
答：

import java.util.Calendar;

class YesterdayCurrent {
    public static void main(String[] args){
        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        cal.add(Calendar.DATE, -1);
        System.out.println(cal.getTime());
    }
}

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在Java 8中，可以用下面的代碼實現相同的功能。

import java.time.LocalDateTime;

class YesterdayCurrent {

    public static void main(String[] args) {
        LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
        LocalDateTime yesterday = today.minusDays(1);

        System.out.println(yesterday);
    }
}

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43、比較一下Java和JavaSciprt。 
答：JavaScript 與Java是兩個公司開發的不同的兩個產品。Java 是原Sun Microsystems公司推出的面向對象的程序設計語言，特別適合於互聯網應用程序開發；而JavaScript是Netscape公司的產品，爲了擴展Netscape瀏覽器的功能而開發的一種可以嵌入Web頁面中運行的基於對象和事件驅動的解釋性語言。JavaScript的前身是LiveScript；而Java的前身是Oak語言。 
下面對兩種語言間的異同作如下比較： 
- 基於對象和麪向對象：Java是一種真正的面向對象的語言，即使是開發簡單的程序，必須設計對象；JavaScript是種腳本語言，它可以用來製作與網絡無關的，與用戶交互作用的複雜軟件。它是一種基於對象（Object-Based）和事件驅動（Event-Driven）的編程語言，因而它本身提供了非常豐富的內部對象供設計人員使用。 
- 解釋和編譯：Java的源代碼在執行之前，必須經過編譯。JavaScript是一種解釋性編程語言，其源代碼不需經過編譯，由瀏覽器解釋執行。（目前的瀏覽器幾乎都使用了JIT（即時編譯）技術來提升JavaScript的運行效率） 
- 強類型變量和類型弱變量：Java採用強類型變量檢查，即所有變量在編譯之前必須作聲明；JavaScript中變量是弱類型的，甚至在使用變量前可以不作聲明，JavaScript的解釋器在運行時檢查推斷其數據類型。 
- 代碼格式不一樣。

補充：上面列出的四點是網上流傳的所謂的標準答案。其實Java和JavaScript最重要的區別是一個是靜態語言，一個是動態語言。目前的編程語言的發展趨勢是函數式語言和動態語言。在Java中類（class）是一等公民，而JavaScript中函數（function）是一等公民，因此JavaScript支持函數式編程，可以使用Lambda函數和閉包（closure），當然Java 8也開始支持函數式編程，提供了對Lambda表達式以及函數式接口的支持。對於這類問題，在面試的時候最好還是用自己的語言回答會更加靠譜，不要背網上所謂的標準答案。

44、什麼時候用斷言（assert）？ 
答：斷言在軟件開發中是一種常用的調試方式，很多開發語言中都支持這種機制。一般來說，斷言用於保證程序最基本、關鍵的正確性。斷言檢查通常在開發和測試時開啓。爲了保證程序的執行效率，在軟件發佈後斷言檢查通常是關閉的。斷言是一個包含布爾表達式的語句，在執行這個語句時假定該表達式爲true；如果表達式的值爲false，那麼系統會報告一個AssertionError。斷言的使用如下面的代碼所示：

assert(a > 0); // throws an AssertionError if a <= 0

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斷言可以有兩種形式： 
assert Expression1; 
assert Expression1 : Expression2 ; 
Expression1 應該總是產生一個布爾值。 
Expression2 可以是得出一個值的任意表達式；這個值用於生成顯示更多調試信息的字符串消息。

要在運行時啓用斷言，可以在啓動JVM時使用-enableassertions或者-ea標記。要在運行時選擇禁用斷言，可以在啓動JVM時使用-da或者-disableassertions標記。要在系統類中啓用或禁用斷言，可使用-esa或-dsa標記。還可以在包的基礎上啓用或者禁用斷言。

注意：斷言不應該以任何方式改變程序的狀態。簡單的說，如果希望在不滿足某些條件時阻止代碼的執行，就可以考慮用斷言來阻止它。

45、Error和Exception有什麼區別？ 
答：Error表示系統級的錯誤和程序不必處理的異常，是恢復不是不可能但很困難的情況下的一種嚴重問題；比如內存溢出，不可能指望程序能處理這樣的情況；Exception表示需要捕捉或者需要程序進行處理的異常，是一種設計或實現問題；也就是說，它表示如果程序運行正常，從不會發生的情況。

面試題：2005年摩托羅拉的面試中曾經問過這麼一個問題“If a process reports a stack overflow run-time error, what’s the most possible cause?”，給了四個選項a. lack of memory; b. write on an invalid memory space; c. recursive function calling; d. array index out of boundary. Java程序在運行時也可能會遭遇StackOverflowError，這是一個無法恢復的錯誤，只能重新修改代碼了，這個面試題的答案是c。如果寫了不能迅速收斂的遞歸，則很有可能引發棧溢出的錯誤，如下所示：

class StackOverflowErrorTest {

    public static void main(String[] args) {
        main(null);
    }
}

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提示：用遞歸編寫程序時一定要牢記兩點：1. 遞歸公式；2. 收斂條件（什麼時候就不再繼續遞歸）。

46、try{}裏有一個return語句，那麼緊跟在這個try後的finally{}裏的代碼會不會被執行，什麼時候被執行，在return前還是後? 
答：會執行，在方法返回調用者前執行。

注意：在finally中改變返回值的做法是不好的，因爲如果存在finally代碼塊，try中的return語句不會立馬返回調用者，而是記錄下返回值待finally代碼塊執行完畢之後再向調用者返回其值，然後如果在finally中修改了返回值，就會返回修改後的值。顯然，在finally中返回或者修改返回值會對程序造成很大的困擾，C#中直接用編譯錯誤的方式來阻止程序員幹這種齷齪的事情，Java中也可以通過提升編譯器的語法檢查級別來產生警告或錯誤，Eclipse中可以在如圖所示的地方進行設置，強烈建議將此項設置爲編譯錯誤。

47、Java語言如何進行異常處理，關鍵字：throws、throw、try、catch、finally分別如何使用？ 
答：Java通過面向對象的方法進行異常處理，把各種不同的異常進行分類，並提供了良好的接口。在Java中，每個異常都是一個對象，它是Throwable類或其子類的實例。當一個方法出現異常後便拋出一個異常對象，該對象中包含有異常信息，調用這個對象的方法可以捕獲到這個異常並可以對其進行處理。Java的異常處理是通過5個關鍵詞來實現的：try、catch、throw、throws和finally。一般情況下是用try來執行一段程序，如果系統會拋出（throw）一個異常對象，可以通過它的類型來捕獲（catch）它，或通過總是執行代碼塊（finally）來處理；try用來指定一塊預防所有異常的程序；catch子句緊跟在try塊後面，用來指定你想要捕獲的異常的類型；throw語句用來明確地拋出一個異常；throws用來聲明一個方法可能拋出的各種異常（當然聲明異常時允許無病呻吟）；finally爲確保一段代碼不管發生什麼異常狀況都要被執行；try語句可以嵌套，每當遇到一個try語句，異常的結構就會被放入異常棧中，直到所有的try語句都完成。如果下一級的try語句沒有對某種異常進行處理，異常棧就會執行出棧操作，直到遇到有處理這種異常的try語句或者最終將異常拋給JVM。

48、運行時異常與受檢異常有何異同？ 
答：異常表示程序運行過程中可能出現的非正常狀態，運行時異常表示虛擬機的通常操作中可能遇到的異常，是一種常見運行錯誤，只要程序設計得沒有問題通常就不會發生。受檢異常跟程序運行的上下文環境有關，即使程序設計無誤，仍然可能因使用的問題而引發。Java編譯器要求方法必須聲明拋出可能發生的受檢異常，但是並不要求必須聲明拋出未被捕獲的運行時異常。異常和繼承一樣，是面向對象程序設計中經常被濫用的東西，在Effective Java中對異常的使用給出了以下指導原則： 
- 不要將異常處理用於正常的控制流（設計良好的API不應該強迫它的調用者爲了正常的控制流而使用異常） 
- 對可以恢復的情況使用受檢異常，對編程錯誤使用運行時異常 
- 避免不必要的使用受檢異常（可以通過一些狀態檢測手段來避免異常的發生） 
- 優先使用標準的異常 
- 每個方法拋出的異常都要有文檔 
- 保持異常的原子性 
- 不要在catch中忽略掉捕獲到的異常

49、列出一些你常見的運行時異常？ 
答： 
- ArithmeticException（算術異常） 
- ClassCastException （類轉換異常） 
- IllegalArgumentException （非法參數異常） 
- IndexOutOfBoundsException （下標越界異常） 
- NullPointerException （空指針異常） 
- SecurityException （安全異常）

50、闡述final、finally、finalize的區別。 
答： 
- final：修飾符（關鍵字）有三種用法：如果一個類被聲明爲final，意味着它不能再派生出新的子類，即不能被繼承，因此它和abstract是反義詞。將變量聲明爲final，可以保證它們在使用中不被改變，被聲明爲final的變量必須在聲明時給定初值，而在以後的引用中只能讀取不可修改。被聲明爲final的方法也同樣只能使用，不能在子類中被重寫。 
- finally：通常放在try…catch…的後面構造總是執行代碼塊，這就意味着程序無論正常執行還是發生異常，這裏的代碼只要JVM不關閉都能執行，可以將釋放外部資源的代碼寫在finally塊中。 
- finalize：Object類中定義的方法，Java中允許使用finalize()方法在垃圾收集器將對象從內存中清除出去之前做必要的清理工作。這個方法是由垃圾收集器在銷燬對象時調用的，通過重寫finalize()方法可以整理系統資源或者執行其他清理工作。

51、類ExampleA繼承Exception，類ExampleB繼承ExampleA。 
有如下代碼片斷：

try {
    throw new ExampleB("b")
} catch（ExampleA e）{
    System.out.println("ExampleA");
} catch（Exception e）{
    System.out.println("Exception");
}

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請問執行此段代碼的輸出是什麼？ 
答：輸出：ExampleA。（根據里氏代換原則[能使用父類型的地方一定能使用子類型]，抓取ExampleA類型異常的catch塊能夠抓住try塊中拋出的ExampleB類型的異常）

面試題 - 說出下面代碼的運行結果。（此題的出處是《Java編程思想》一書）

class Annoyance extends Exception {}
class Sneeze extends Annoyance {}

class Human {

    public static void main(String[] args) 
        throws Exception {
        try {
            try {
                throw new Sneeze();
            } 
            catch ( Annoyance a ) {
                System.out.println("Caught Annoyance");
                throw a;
            }
        } 
        catch ( Sneeze s ) {
            System.out.println("Caught Sneeze");
            return ;
        }
        finally {
            System.out.println("Hello World!");
        }
    }
}

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52、List、Set、Map是否繼承自Collection接口？ 
答：List、Set 是，Map 不是。Map是鍵值對映射容器，與List和Set有明顯的區別，而Set存儲的零散的元素且不允許有重複元素（數學中的集合也是如此），List是線性結構的容器，適用於按數值索引訪問元素的情形。

53、闡述ArrayList、Vector、LinkedList的存儲性能和特性。 
答：ArrayList 和Vector都是使用數組方式存儲數據，此數組元素數大於實際存儲的數據以便增加和插入元素，它們都允許直接按序號索引元素，但是插入元素要涉及數組元素移動等內存操作，所以索引數據快而插入數據慢，Vector中的方法由於添加了synchronized修飾，因此Vector是線程安全的容器，但性能上較ArrayList差，因此已經是Java中的遺留容器。LinkedList使用雙向鏈表實現存儲（將內存中零散的內存單元通過附加的引用關聯起來，形成一個可以按序號索引的線性結構，這種鏈式存儲方式與數組的連續存儲方式相比，內存的利用率更高），按序號索引數據需要進行前向或後向遍歷，但是插入數據時只需要記錄本項的前後項即可，所以插入速度較快。Vector屬於遺留容器（Java早期的版本中提供的容器，除此之外，Hashtable、Dictionary、BitSet、Stack、Properties都是遺留容器），已經不推薦使用，但是由於ArrayList和LinkedListed都是非線程安全的，如果遇到多個線程操作同一個容器的場景，則可以通過工具類Collections中的synchronizedList方法將其轉換成線程安全的容器後再使用（這是對裝潢模式的應用，將已有對象傳入另一個類的構造器中創建新的對象來增強實現）。

補充：遺留容器中的Properties類和Stack類在設計上有嚴重的問題，Properties是一個鍵和值都是字符串的特殊的鍵值對映射，在設計上應該是關聯一個Hashtable並將其兩個泛型參數設置爲String類型，但是Java API中的Properties直接繼承了Hashtable，這很明顯是對繼承的濫用。這裏複用代碼的方式應該是Has-A關係而不是Is-A關係，另一方面容器都屬於工具類，繼承工具類本身就是一個錯誤的做法，使用工具類最好的方式是Has-A關係（關聯）或Use-A關係（依賴）。同理，Stack類繼承Vector也是不正確的。Sun公司的工程師們也會犯這種低級錯誤，讓人唏噓不已。

54、Collection和Collections的區別？ 
答：Collection是一個接口，它是Set、List等容器的父接口；Collections是個一個工具類，提供了一系列的靜態方法來輔助容器操作，這些方法包括對容器的搜索、排序、線程安全化等等。

55、List、Map、Set三個接口存取元素時，各有什麼特點？ 
答：List以特定索引來存取元素，可以有重複元素。Set不能存放重複元素（用對象的equals()方法來區分元素是否重複）。Map保存鍵值對（key-value pair）映射，映射關係可以是一對一或多對一。Set和Map容器都有基於哈希存儲和排序樹的兩種實現版本，基於哈希存儲的版本理論存取時間複雜度爲O(1)，而基於排序樹版本的實現在插入或刪除元素時會按照元素或元素的鍵（key）構成排序樹從而達到排序和去重的效果。

56、TreeMap和TreeSet在排序時如何比較元素？Collections工具類中的sort()方法如何比較元素？ 
答：TreeSet要求存放的對象所屬的類必須實現Comparable接口，該接口提供了比較元素的compareTo()方法，當插入元素時會回調該方法比較元素的大小。TreeMap要求存放的鍵值對映射的鍵必須實現Comparable接口從而根據鍵對元素進行排序。Collections工具類的sort方法有兩種重載的形式，第一種要求傳入的待排序容器中存放的對象比較實現Comparable接口以實現元素的比較；第二種不強制性的要求容器中的元素必須可比較，但是要求傳入第二個參數，參數是Comparator接口的子類型（需要重寫compare方法實現元素的比較），相當於一個臨時定義的排序規則，其實就是通過接口注入比較元素大小的算法，也是對回調模式的應用（Java中對函數式編程的支持）。 
例子1：

public class Student implements Comparable<Student> {
    private String name;        // 姓名
    private int age;            // 年齡

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }

    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        return this.age - o.age; // 比較年齡(年齡的升序)
    }

}

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import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

class Test01 {

    public static void main(String[] args) {
        Set<Student> set = new TreeSet<>();     // Java 7的鑽石語法(構造器後面的尖括號中不需要寫類型)
        set.add(new Student("Hao LUO", 33));
        set.add(new Student("XJ WANG", 32));
        set.add(new Student("Bruce LEE", 60));
        set.add(new Student("Bob YANG", 22));

        for(Student stu : set) {
            System.out.println(stu);
        }
//      輸出結果: 
//      Student [name=Bob YANG, age=22]
//      Student [name=XJ WANG, age=32]
//      Student [name=Hao LUO, age=33]
//      Student [name=Bruce LEE, age=60]
    }
}

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例子2：

public class Student {
    private String name;    // 姓名
    private int age;        // 年齡

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    /**
     * 獲取學生姓名
     */
    public String getName() {
        return name;
    }

    /**
     * 獲取學生年齡
     */
    public int getAge() {
        return age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }

}

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import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

class Test02 {

    public static void main(String[] args) {
        List<Student> list = new ArrayList<>();     // Java 7的鑽石語法(構造器後面的尖括號中不需要寫類型)
        list.add(new Student("Hao LUO", 33));
        list.add(new Student("XJ WANG", 32));
        list.add(new Student("Bruce LEE", 60));
        list.add(new Student("Bob YANG", 22));

        // 通過sort方法的第二個參數傳入一個Comparator接口對象
        // 相當於是傳入一個比較對象大小的算法到sort方法中
        // 由於Java中沒有函數指針、仿函數、委託這樣的概念
        // 因此要將一個算法傳入一個方法中唯一的選擇就是通過接口回調
        Collections.sort(list, new Comparator<Student> () {

            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
                return o1.getName().compareTo(o2.getName());    // 比較學生姓名
            }
        });

        for(Student stu : list) {
            System.out.println(stu);
        }
//      輸出結果: 
//      Student [name=Bob YANG, age=22]
//      Student [name=Bruce LEE, age=60]
//      Student [name=Hao LUO, age=33]
//      Student [name=XJ WANG, age=32]
    }
}

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57、Thread類的sleep()方法和對象的wait()方法都可以讓線程暫停執行，它們有什麼區別? 
答：sleep()方法（休眠）是線程類（Thread）的靜態方法，調用此方法會讓當前線程暫停執行指定的時間，將執行機會（CPU）讓給其他線程，但是對象的鎖依然保持，因此休眠時間結束後會自動恢復（線程回到就緒狀態，請參考第66題中的線程狀態轉換圖）。wait()是Object類的方法，調用對象的wait()方法導致當前線程放棄對象的鎖（線程暫停執行），進入對象的等待池（wait pool），只有調用對象的notify()方法（或notifyAll()方法）時才能喚醒等待池中的線程進入等鎖池（lock pool），如果線程重新獲得對象的鎖就可以進入就緒狀態。

補充：可能不少人對什麼是進程，什麼是線程還比較模糊，對於爲什麼需要多線程編程也不是特別理解。簡單的說：進程是具有一定獨立功能的程序關於某個數據集合上的一次運行活動，是操作系統進行資源分配和調度的一個獨立單位；線程是進程的一個實體，是CPU調度和分派的基本單位，是比進程更小的能獨立運行的基本單位。線程的劃分尺度小於進程，這使得多線程程序的併發性高；進程在執行時通常擁有獨立的內存單元，而線程之間可以共享內存。使用多線程的編程通常能夠帶來更好的性能和用戶體驗，但是多線程的程序對於其他程序是不友好的，因爲它可能佔用了更多的CPU資源。當然，也不是線程越多，程序的性能就越好，因爲線程之間的調度和切換也會浪費CPU時間。時下很時髦的Node.js就採用了單線程異步I/O的工作模式。

58、線程的sleep()方法和yield()方法有什麼區別？ 
答： 
① sleep()方法給其他線程運行機會時不考慮線程的優先級，因此會給低優先級的線程以運行的機會；yield()方法只會給相同優先級或更高優先級的線程以運行的機會； 
② 線程執行sleep()方法後轉入阻塞（blocked）狀態，而執行yield()方法後轉入就緒（ready）狀態； 
③ sleep()方法聲明拋出InterruptedException，而yield()方法沒有聲明任何異常； 
④ sleep()方法比yield()方法（跟操作系統CPU調度相關）具有更好的可移植性。

59、當一個線程進入一個對象的synchronized方法A之後，其它線程是否可進入此對象的synchronized方法B？ 
答：不能。其它線程只能訪問該對象的非同步方法，同步方法則不能進入。因爲非靜態方法上的synchronized修飾符要求執行方法時要獲得對象的鎖，如果已經進入A方法說明對象鎖已經被取走，那麼試圖進入B方法的線程就只能在等鎖池（注意不是等待池哦）中等待對象的鎖。

60、請說出與線程同步以及線程調度相關的方法。 
答： 
- wait()：使一個線程處於等待（阻塞）狀態，並且釋放所持有的對象的鎖； 
- sleep()：使一個正在運行的線程處於睡眠狀態，是一個靜態方法，調用此方法要處理InterruptedException異常； 
- notify()：喚醒一個處於等待狀態的線程，當然在調用此方法的時候，並不能確切的喚醒某一個等待狀態的線程，而是由JVM確定喚醒哪個線程，而且與優先級無關； 
- notityAll()：喚醒所有處於等待狀態的線程，該方法並不是將對象的鎖給所有線程，而是讓它們競爭，只有獲得鎖的線程才能進入就緒狀態；

提示：關於Java多線程和併發編程的問題，建議大家看我的另一篇文章《關於Java併發編程的總結和思考》。

補充：Java 5通過Lock接口提供了顯式的鎖機制（explicit lock），增強了靈活性以及對線程的協調。Lock接口中定義了加鎖（lock()）和解鎖（unlock()）的方法，同時還提供了newCondition()方法來產生用於線程之間通信的Condition對象；此外，Java 5還提供了信號量機制（semaphore），信號量可以用來限制對某個共享資源進行訪問的線程的數量。在對資源進行訪問之前，線程必須得到信號量的許可（調用Semaphore對象的acquire()方法）；在完成對資源的訪問後，線程必須向信號量歸還許可（調用Semaphore對象的release()方法）。

下面的例子演示了100個線程同時向一個銀行賬戶中存入1元錢，在沒有使用同步機制和使用同步機制情況下的執行情況。

• 銀行賬戶類：

/**
 * 銀行賬戶
 * @author 駱昊
 *
 */
public class Account {
    private double balance;     // 賬戶餘額

    /**
     * 存款
     * @param money 存入金額
     */
    public void deposit(double money) {
        double newBalance = balance + money;
        try {
            Thread.sleep(10);   // 模擬此業務需要一段處理時間
        }
        catch(InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        balance = newBalance;
    }

    /**
     * 獲得賬戶餘額
     */
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
}

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• 存錢線程類：

/**
 * 存錢線程
 * @author 駱昊
 *
 */
public class AddMoneyThread implements Runnable {
    private Account account;    // 存入賬戶
    private double money;       // 存入金額

    public AddMoneyThread(Account account, double money) {
        this.account = account;
        this.money = money;
    }

    @Override
    public void run() {
        account.deposit(money);
    }

}

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• 測試類：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Test01 {

    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account();
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(100);

        for(int i = 1; i <= 100; i++) {
            service.execute(new AddMoneyThread(account, 1));
        }

        service.shutdown();

        while(!service.isTerminated()) {}

        System.out.println("賬戶餘額: " + account.getBalance());
    }
}

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在沒有同步的情況下，執行結果通常是顯示賬戶餘額在10元以下，出現這種狀況的原因是，當一個線程A試圖存入1元的時候，另外一個線程B也能夠進入存款的方法中，線程B讀取到的賬戶餘額仍然是線程A存入1元錢之前的賬戶餘額，因此也是在原來的餘額0上面做了加1元的操作，同理線程C也會做類似的事情，所以最後100個線程執行結束時，本來期望賬戶餘額爲100元，但實際得到的通常在10元以下（很可能是1元哦）。解決這個問題的辦法就是同步，當一個線程對銀行賬戶存錢時，需要將此賬戶鎖定，待其操作完成後才允許其他的線程進行操作，代碼有如下幾種調整方案：

• 在銀行賬戶的存款（deposit）方法上同步（synchronized）關鍵字

/**
 * 銀行賬戶
 * @author 駱昊
 *
 */
public class Account {
    private double balance;     // 賬戶餘額

    /**
     * 存款
     * @param money 存入金額
     */
    public synchronized void deposit(double money) {
        double newBalance = balance + money;
        try {
            Thread.sleep(10);   // 模擬此業務需要一段處理時間
        }
        catch(InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        balance = newBalance;
    }

    /**
     * 獲得賬戶餘額
     */
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
}

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• 在線程調用存款方法時對銀行賬戶進行同步

/**
 * 存錢線程
 * @author 駱昊
 *
 */
public class AddMoneyThread implements Runnable {
    private Account account;    // 存入賬戶
    private double money;       // 存入金額

    public AddMoneyThread(Account account, double money) {
        this.account = account;
        this.money = money;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (account) {
            account.deposit(money); 
        }
    }

}

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• 通過Java 5顯示的鎖機制，爲每個銀行賬戶創建一個鎖對象，在存款操作進行加鎖和解鎖的操作

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 銀行賬戶
 * 
 * @author 駱昊
 *
 */
public class Account {
    private Lock accountLock = new ReentrantLock();
    private double balance; // 賬戶餘額

    /**
     * 存款
     * 
     * @param money
     *            存入金額
     */
    public void deposit(double money) {
        accountLock.lock();
        try {
            double newBalance = balance + money;
            try {
                Thread.sleep(10); // 模擬此業務需要一段處理時間
            }
            catch (InterruptedException ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
            balance = newBalance;
        }
        finally {
            accountLock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 獲得賬戶餘額
     */
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
}

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按照上述三種方式對代碼進行修改後，重寫執行測試代碼Test01，將看到最終的賬戶餘額爲100元。當然也可以使用Semaphore或CountdownLatch來實現同步。

61、編寫多線程程序有幾種實現方式？ 
答：Java 5以前實現多線程有兩種實現方法：一種是繼承Thread類；另一種是實現Runnable接口。兩種方式都要通過重寫run()方法來定義線程的行爲，推薦使用後者，因爲Java中的繼承是單繼承，一個類有一個父類，如果繼承了Thread類就無法再繼承其他類了，顯然使用Runnable接口更爲靈活。

補充：Java 5以後創建線程還有第三種方式：實現Callable接口，該接口中的call方法可以在線程執行結束時產生一個返回值，代碼如下所示：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;


class MyTask implements Callable<Integer> {
    private int upperBounds;

    public MyTask(int upperBounds) {
        this.upperBounds = upperBounds;
    }

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0; 
        for(int i = 1; i <= upperBounds; i++) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }

}

class Test {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<Future<Integer>> list = new ArrayList<>();
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            list.add(service.submit(new MyTask((int) (Math.random() * 100))));
        }

        int sum = 0;
        for(Future<Integer> future : list) {
            // while(!future.isDone()) ;
            sum += future.get();
        }

        System.out.println(sum);
    }
}

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62、synchronized關鍵字的用法？ 
答：synchronized關鍵字可以將對象或者方法標記爲同步，以實現對對象和方法的互斥訪問，可以用synchronized(對象) { … }定義同步代碼塊，或者在聲明方法時將synchronized作爲方法的修飾符。在第60題的例子中已經展示了synchronized關鍵字的用法。

63、舉例說明同步和異步。 
答：如果系統中存在臨界資源（資源數量少於競爭資源的線程數量的資源），例如正在寫的數據以後可能被另一個線程讀到，或者正在讀的數據可能已經被另一個線程寫過了，那麼這些數據就必須進行同步存取（數據庫操作中的排他鎖就是最好的例子）。當應用程序在對象上調用了一個需要花費很長時間來執行的方法，並且不希望讓程序等待方法的返回時，就應該使用異步編程，在很多情況下采用異步途徑往往更有效率。事實上，所謂的同步就是指阻塞式操作，而異步就是非阻塞式操作。

64、啓動一個線程是調用run()還是start()方法？ 
答：啓動一個線程是調用start()方法，使線程所代表的虛擬處理機處於可運行狀態，這意味着它可以由JVM 調度並執行，這並不意味着線程就會立即運行。run()方法是線程啓動後要進行回調（callback）的方法。

65、什麼是線程池（thread pool）？ 
答：在面向對象編程中，創建和銷燬對象是很費時間的，因爲創建一個對象要獲取內存資源或者其它更多資源。在Java中更是如此，虛擬機將試圖跟蹤每一個對象，以便能夠在對象銷燬後進行垃圾回收。所以提高服務程序效率的一個手段就是儘可能減少創建和銷燬對象的次數，特別是一些很耗資源的對象創建和銷燬，這就是”池化資源”技術產生的原因。線程池顧名思義就是事先創建若干個可執行的線程放入一個池（容器）中，需要的時候從池中獲取線程不用自行創建，使用完畢不需要銷燬線程而是放回池中，從而減少創建和銷燬線程對象的開銷。 
Java 5+中的Executor接口定義一個執行線程的工具。它的子類型即線程池接口是ExecutorService。要配置一個線程池是比較複雜的，尤其是對於線程池的原理不是很清楚的情況下，因此在工具類Executors面提供了一些靜態工廠方法，生成一些常用的線程池，如下所示： 
- newSingleThreadExecutor：創建一個單線程的線程池。這個線程池只有一個線程在工作，也就是相當於單線程串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因爲異常結束，那麼會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。 
- newFixedThreadPool：創建固定大小的線程池。每次提交一個任務就創建一個線程，直到線程達到線程池的最大大小。線程池的大小一旦達到最大值就會保持不變，如果某個線程因爲執行異常而結束，那麼線程池會補充一個新線程。 
- newCachedThreadPool：創建一個可緩存的線程池。如果線程池的大小超過了處理任務所需要的線程，那麼就會回收部分空閒（60秒不執行任務）的線程，當任務數增加時，此線程池又可以智能的添加新線程來處理任務。此線程池不會對線程池大小做限制，線程池大小完全依賴於操作系統（或者說JVM）能夠創建的最大線程大小。 
- newScheduledThreadPool：創建一個大小無限的線程池。此線程池支持定時以及週期性執行任務的需求。 
- newSingleThreadExecutor：創建一個單線程的線程池。此線程池支持定時以及週期性執行任務的需求。

第60題的例子中演示了通過Executors工具類創建線程池並使用線程池執行線程的代碼。如果希望在服務器上使用線程池，強烈建議使用newFixedThreadPool方法來創建線程池，這樣能獲得更好的性能。

66、線程的基本狀態以及狀態之間的關係？ 
答： 

說明：其中Running表示運行狀態，Runnable表示就緒狀態（萬事俱備，只欠CPU），Blocked表示阻塞狀態，阻塞狀態又有多種情況，可能是因爲調用wait()方法進入等待池，也可能是執行同步方法或同步代碼塊進入等鎖池，或者是調用了sleep()方法或join()方法等待休眠或其他線程結束，或是因爲發生了I/O中斷。

67、簡述synchronized 和java.util.concurrent.locks.Lock的異同？ 
答：Lock是Java 5以後引入的新的API，和關鍵字synchronized相比主要相同點：Lock 能完成synchronized所實現的所有功能；主要不同點：Lock有比synchronized更精確的線程語義和更好的性能，而且不強制性的要求一定要獲得鎖。synchronized會自動釋放鎖，而Lock一定要求程序員手工釋放，並且最好在finally 塊中釋放（這是釋放外部資源的最好的地方）。

68、Java中如何實現序列化，有什麼意義？ 
答：序列化就是一種用來處理對象流的機制，所謂對象流也就是將對象的內容進行流化。可以對流化後的對象進行讀寫操作，也可將流化後的對象傳輸於網絡之間。序列化是爲了解決對象流讀寫操作時可能引發的問題（如果不進行序列化可能會存在數據亂序的問題）。 
要實現序列化，需要讓一個類實現Serializable接口，該接口是一個標識性接口，標註該類對象是可被序列化的，然後使用一個輸出流來構造一個對象輸出流並通過writeObject(Object)方法就可以將實現對象寫出（即保存其狀態）；如果需要反序列化則可以用一個輸入流建立對象輸入流，然後通過readObject方法從流中讀取對象。序列化除了能夠實現對象的持久化之外，還能夠用於對象的深度克隆（可以參考第29題）。

69、Java中有幾種類型的流？ 
答：字節流和字符流。字節流繼承於InputStream、OutputStream，字符流繼承於Reader、Writer。在java.io 包中還有許多其他的流，主要是爲了提高性能和使用方便。關於Java的I/O需要注意的有兩點：一是兩種對稱性（輸入和輸出的對稱性，字節和字符的對稱性）；二是兩種設計模式（適配器模式和裝潢模式）。另外Java中的流不同於C#的是它只有一個維度一個方向。

面試題 - 編程實現文件拷貝。（這個題目在筆試的時候經常出現，下面的代碼給出了兩種實現方案）

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public final class MyUtil {

    private MyUtil() {
        throw new AssertionError();
    }

    public static void fileCopy(String source, String target) throws IOException {
        try (InputStream in = new FileInputStream(source)) {
            try (OutputStream out = new FileOutputStream(target)) {
                byte[] buffer = new byte[4096];
                int bytesToRead;
                while((bytesToRead = in.read(buffer)) != -1) {
                    out.write(buffer, 0, bytesToRead);
                }
            }
        }
    }

    public static void fileCopyNIO(String source, String target) throws IOException {
        try (FileInputStream in = new FileInputStream(source)) {
            try (FileOutputStream out = new FileOutputStream(target)) {
                FileChannel inChannel = in.getChannel();
                FileChannel outChannel = out.getChannel();
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4096);
                while(inChannel.read(buffer) != -1) {
                    buffer.flip();
                    outChannel.write(buffer);
                    buffer.clear();
                }
            }
        }
    }
}

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注意：上面用到Java 7的TWR，使用TWR後可以不用在finally中釋放外部資源 ，從而讓代碼更加優雅。

70、寫一個方法，輸入一個文件名和一個字符串，統計這個字符串在這個文件中出現的次數。 
答：代碼如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;

public final class MyUtil {

    // 工具類中的方法都是靜態方式訪問的因此將構造器私有不允許創建對象(絕對好習慣)
    private MyUtil() {
        throw new AssertionError();
    }

    /**
     * 統計給定文件中給定字符串的出現次數
     * 
     * @param filename  文件名
     * @param word 字符串
     * @return 字符串在文件中出現的次數
     */
    public static int countWordInFile(String filename, String word) {
        int counter = 0;
        try (FileReader fr = new FileReader(filename)) {
            try (BufferedReader br = new BufferedReader(fr)) {
                String line = null;
                while ((line = br.readLine()) != null) {
                    int index = -1;
                    while (line.length() >= word.length() && (index = line.indexOf(word)) >= 0) {
                        counter++;
                        line = line.substring(index + word.length());
                    }
                }
            }
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        return counter;
    }

}

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71、如何用Java代碼列出一個目錄下所有的文件？ 
答： 
如果只要求列出當前文件夾下的文件，代碼如下所示：

import java.io.File;

class Test12 {

    public static void main(String[] args) {
        File f = new File("/Users/Hao/Downloads");
        for(File temp : f.listFiles()) {
            if(temp.isFile()) {
                System.out.println(temp.getName());
            }
        }
    }
}

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如果需要對文件夾繼續展開，代碼如下所示：

import java.io.File;

class Test12 {

    public static void main(String[] args) {
        showDirectory(new File("/Users/Hao/Downloads"));
    }

    public static void showDirectory(File f) {
        _walkDirectory(f, 0);
    }

    private static void _walkDirectory(File f, int level) {
        if(f.isDirectory()) {
            for(File temp : f.listFiles()) {
                _walkDirectory(temp, level + 1);
            }
        }
        else {
            for(int i = 0; i < level - 1; i++) {
                System.out.print("\t");
            }
            System.out.println(f.getName());
        }
    }
}

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在Java 7中可以使用NIO.2的API來做同樣的事情，代碼如下所示：

class ShowFileTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path initPath = Paths.get("/Users/Hao/Downloads");
        Files.walkFileTree(initPath, new SimpleFileVisitor<Path>() {

            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) 
                    throws IOException {
                System.out.println(file.getFileName().toString());
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }

        });
    }
}

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72、用Java的套接字編程實現一個多線程的回顯（echo）服務器。 
答：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class EchoServer {

    private static final int ECHO_SERVER_PORT = 6789;

    public static void main(String[] args) {        
        try(ServerSocket server = new ServerSocket(ECHO_SERVER_PORT)) {
            System.out.println("服務器已經啓動...");
            while(true) {
                Socket client = server.accept();
                new Thread(new ClientHandler(client)).start();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static class ClientHandler implements Runnable {
        private Socket client;

        public ClientHandler(Socket client) {
            this.client = client;
        }

        @Override
        public void run() {
            try(BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
                    PrintWriter pw = new PrintWriter(client.getOutputStream())) {
                String msg = br.readLine();
                System.out.println("收到" + client.getInetAddress() + "發送的: " + msg);
                pw.println(msg);
                pw.flush();
            } catch(Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
            } finally {
                try {
                    client.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

}

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注意：上面的代碼使用了Java 7的TWR語法，由於很多外部資源類都間接的實現了AutoCloseable接口（單方法回調接口），因此可以利用TWR語法在try結束的時候通過回調的方式自動調用外部資源類的close()方法，避免書寫冗長的finally代碼塊。此外，上面的代碼用一個靜態內部類實現線程的功能，使用多線程可以避免一個用戶I/O操作所產生的中斷影響其他用戶對服務器的訪問，簡單的說就是一個用戶的輸入操作不會造成其他用戶的阻塞。當然，上面的代碼使用線程池可以獲得更好的性能，因爲頻繁的創建和銷燬線程所造成的開銷也是不可忽視的。

下面是一段回顯客戶端測試代碼：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class EchoClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Socket client = new Socket("localhost", 6789);
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.print("請輸入內容: ");
        String msg = sc.nextLine();
        sc.close();
        PrintWriter pw = new PrintWriter(client.getOutputStream());
        pw.println(msg);
        pw.flush();
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
        System.out.println(br.readLine());
        client.close();
    }
}

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如果希望用NIO的多路複用套接字實現服務器，代碼如下所示。NIO的操作雖然帶來了更好的性能，但是有些操作是比較底層的，對於初學者來說還是有些難於理解。

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;

public class EchoServerNIO {

    private static final int ECHO_SERVER_PORT = 6789;
    private static final int ECHO_SERVER_TIMEOUT = 5000;
    private static final int BUFFER_SIZE = 1024;

    private static ServerSocketChannel serverChannel = null;
    private static Selector selector = null;    // 多路複用選擇器
    private static ByteBuffer buffer = null;    // 緩衝區

    public static void main(String[] args) {
        init();
        listen();
    }

    private static void init() {
        try {
            serverChannel = ServerSocketChannel.open();
            buffer = ByteBuffer.allocate(BUFFER_SIZE);
            serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(ECHO_SERVER_PORT));
            serverChannel.configureBlocking(false);
            selector = Selector.open();
            serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    private static void listen() {
        while (true) {
            try {
                if (selector.select(ECHO_SERVER_TIMEOUT) != 0) {
                    Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
                    while (it.hasNext()) {
                        SelectionKey key = it.next();
                        it.remove();
                        handleKey(key);
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private static void handleKey(SelectionKey key) throws IOException {
        SocketChannel channel = null;

        try {
            if (key.isAcceptable()) {
                ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                channel = serverChannel.accept();
                channel.configureBlocking(false);
                channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
            } else if (key.isReadable()) {
                channel = (SocketChannel) key.channel();
                buffer.clear();
                if (channel.read(buffer) > 0) {
                    buffer.flip();
                    CharBuffer charBuffer = CharsetHelper.decode(buffer);
                    String msg = charBuffer.toString();
                    System.out.println("收到" + channel.getRemoteAddress() + "的消息：" + msg);
                    channel.write(CharsetHelper.encode(CharBuffer.wrap(msg)));
                } else {
                    channel.close();
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            if (channel != null) {
                channel.close();
            }
        }
    }

}

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import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.charset.CharacterCodingException;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.charset.CharsetEncoder;

public final class CharsetHelper {
    private static final String UTF_8 = "UTF-8";
    private static CharsetEncoder encoder = Charset.forName(UTF_8).newEncoder();
    private static CharsetDecoder decoder = Charset.forName(UTF_8).newDecoder();

    private CharsetHelper() {
    }

    public static ByteBuffer encode(CharBuffer in) throws CharacterCodingException{
        return encoder.encode(in);
    }

    public static CharBuffer decode(ByteBuffer in) throws CharacterCodingException{
        return decoder.decode(in);
    }
}

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73、XML文檔定義有幾種形式？它們之間有何本質區別？解析XML文檔有哪幾種方式？ 
答：XML文檔定義分爲DTD和Schema兩種形式，二者都是對XML語法的約束，其本質區別在於Schema本身也是一個XML文件，可以被XML解析器解析，而且可以爲XML承載的數據定義類型，約束能力較之DTD更強大。對XML的解析主要有DOM（文檔對象模型，Document Object Model）、SAX（Simple API for XML）和StAX（Java 6中引入的新的解析XML的方式，Streaming API for XML），其中DOM處理大型文件時其性能下降的非常厲害，這個問題是由DOM樹結構佔用的內存較多造成的，而且DOM解析方式必須在解析文件之前把整個文檔裝入內存，適合對XML的隨機訪問（典型的用空間換取時間的策略）；SAX是事件驅動型的XML解析方式，它順序讀取XML文件，不需要一次全部裝載整個文件。當遇到像文件開頭，文檔結束，或者標籤開頭與標籤結束時，它會觸發一個事件，用戶通過事件回調代碼來處理XML文件，適合對XML的順序訪問；顧名思義，StAX把重點放在流上，實際上StAX與其他解析方式的本質區別就在於應用程序能夠把XML作爲一個事件流來處理。將XML作爲一組事件來處理的想法並不新穎（SAX就是這樣做的），但不同之處在於StAX允許應用程序代碼把這些事件逐個拉出來，而不用提供在解析器方便時從解析器中接收事件的處理程序。

74、你在項目中哪些地方用到了XML？ 
答：XML的主要作用有兩個方面：數據交換和信息配置。在做數據交換時，XML將數據用標籤組裝成起來，然後壓縮打包加密後通過網絡傳送給接收者，接收解密與解壓縮後再從XML文件中還原相關信息進行處理，XML曾經是異構系統間交換數據的事實標準，但此項功能幾乎已經被JSON（JavaScript Object Notation）取而代之。當然，目前很多軟件仍然使用XML來存儲配置信息，我們在很多項目中通常也會將作爲配置信息的硬代碼寫在XML文件中，Java的很多框架也是這麼做的，而且這些框架都選擇了dom4j作爲處理XML的工具，因爲Sun公司的官方API實在不怎麼好用。

補充：現在有很多時髦的軟件（如Sublime）已經開始將配置文件書寫成JSON格式，我們已經強烈的感受到XML的另一項功能也將逐漸被業界拋棄。

75、闡述JDBC操作數據庫的步驟。 
答：下面的代碼以連接本機的Oracle數據庫爲例，演示JDBC操作數據庫的步驟。

• 加載驅動。

    Class.forName("oracle.jdbc.driver.OracleDriver");

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• 創建連接。

    Connection con = DriverManager.getConnection("jdbc:oracle:thin:@localhost:1521:orcl", "scott", "tiger");

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• 創建語句。

    PreparedStatement ps = con.prepareStatement("select * from emp where sal between ? and ?");
    ps.setInt(1, 1000);
    ps.setInt(2, 3000);

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• 執行語句。

    ResultSet rs = ps.executeQuery();

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• 處理結果。

    while(rs.next()) {
        System.out.println(rs.getInt("empno") + " - " + rs.getString("ename"));
    }

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• 關閉資源。

    finally {
        if(con != null) {
            try {
                con.close();
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

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提示：關閉外部資源的順序應該和打開的順序相反，也就是說先關閉ResultSet、再關閉Statement、在關閉Connection。上面的代碼只關閉了Connection（連接），雖然通常情況下在關閉連接時，連接上創建的語句和打開的遊標也會關閉，但不能保證總是如此，因此應該按照剛纔說的順序分別關閉。此外，第一步加載驅動在JDBC 4.0中是可以省略的（自動從類路徑中加載驅動），但是我們建議保留。

76、Statement和PreparedStatement有什麼區別？哪個性能更好？ 
答：與Statement相比，①PreparedStatement接口代表預編譯的語句，它主要的優勢在於可以減少SQL的編譯錯誤並增加SQL的安全性（減少SQL注射攻擊的可能性）；②PreparedStatement中的SQL語句是可以帶參數的，避免了用字符串連接拼接SQL語句的麻煩和不安全；③當批量處理SQL或頻繁執行相同的查詢時，PreparedStatement有明顯的性能上的優勢，由於數據庫可以將編譯優化後的SQL語句緩存起來，下次執行相同結構的語句時就會很快（不用再次編譯和生成執行計劃）。

補充：爲了提供對存儲過程的調用，JDBC API中還提供了CallableStatement接口。存儲過程（Stored Procedure）是數據庫中一組爲了完成特定功能的SQL語句的集合，經編譯後存儲在數據庫中，用戶通過指定存儲過程的名字並給出參數（如果該存儲過程帶有參數）來執行它。雖然調用存儲過程會在網絡開銷、安全性、性能上獲得很多好處，但是存在如果底層數據庫發生遷移時就會有很多麻煩，因爲每種數據庫的存儲過程在書寫上存在不少的差別。

77、使用JDBC操作數據庫時，如何提升讀取數據的性能？如何提升更新數據的性能？ 
答：要提升讀取數據的性能，可以指定通過結果集（ResultSet）對象的setFetchSize()方法指定每次抓取的記錄數（典型的空間換時間策略）；要提升更新數據的性能可以使用PreparedStatement語句構建批處理，將若干SQL語句置於一個批處理中執行。

78、在進行數據庫編程時，連接池有什麼作用？ 
答：由於創建連接和釋放連接都有很大的開銷（尤其是數據庫服務器不在本地時，每次建立連接都需要進行TCP的三次握手，釋放連接需要進行TCP四次握手，造成的開銷是不可忽視的），爲了提升系統訪問數據庫的性能，可以事先創建若干連接置於連接池中，需要時直接從連接池獲取，使用結束時歸還連接池而不必關閉連接，從而避免頻繁創建和釋放連接所造成的開銷，這是典型的用空間換取時間的策略（浪費了空間存儲連接，但節省了創建和釋放連接的時間）。池化技術在Java開發中是很常見的，在使用線程時創建線程池的道理與此相同。基於Java的開源數據庫連接池主要有：C3P0、Proxool、DBCP、BoneCP、Druid等。

補充：在計算機系統中時間和空間是不可調和的矛盾，理解這一點對設計滿足性能要求的算法是至關重要的。大型網站性能優化的一個關鍵就是使用緩存，而緩存跟上面講的連接池道理非常類似，也是使用空間換時間的策略。可以將熱點數據置於緩存中，當用戶查詢這些數據時可以直接從緩存中得到，這無論如何也快過去數據庫中查詢。當然，緩存的置換策略等也會對系統性能產生重要影響，對於這個問題的討論已經超出了這裏要闡述的範圍。

79、什麼是DAO模式？ 
答：DAO（Data Access Object）顧名思義是一個爲數據庫或其他持久化機制提供了抽象接口的對象，在不暴露底層持久化方案實現細節的前提下提供了各種數據訪問操作。在實際的開發中，應該將所有對數據源的訪問操作進行抽象化後封裝在一個公共API中。用程序設計語言來說，就是建立一個接口，接口中定義了此應用程序中將會用到的所有事務方法。在這個應用程序中，當需要和數據源進行交互的時候則使用這個接口，並且編寫一個單獨的類來實現這個接口，在邏輯上該類對應一個特定的數據存儲。DAO模式實際上包含了兩個模式，一是Data Accessor（數據訪問器），二是Data Object（數據對象），前者要解決如何訪問數據的問題，而後者要解決的是如何用對象封裝數據。

80、事務的ACID是指什麼？ 
答： 
- 原子性(Atomic)：事務中各項操作，要麼全做要麼全不做，任何一項操作的失敗都會導致整個事務的失敗； 
- 一致性(Consistent)：事務結束後系統狀態是一致的； 
- 隔離性(Isolated)：併發執行的事務彼此無法看到對方的中間狀態； 
- 持久性(Durable)：事務完成後所做的改動都會被持久化，即使發生災難性的失敗。通過日誌和同步備份可以在故障發生後重建數據。

補充：關於事務，在面試中被問到的概率是很高的，可以問的問題也是很多的。首先需要知道的是，只有存在併發數據訪問時才需要事務。當多個事務訪問同一數據時，可能會存在5類問題，包括3類數據讀取問題（髒讀、不可重複讀和幻讀）和2類數據更新問題（第1類丟失更新和第2類丟失更新）。

髒讀（Dirty Read）：A事務讀取B事務尚未提交的數據並在此基礎上操作，而B事務執行回滾，那麼A讀取到的數據就是髒數據。

時間	轉賬事務A	取款事務B
T1		開始事務
T2	開始事務
T3		查詢賬戶餘額爲1000元
T4		取出500元餘額修改爲500元
T5	查詢賬戶餘額爲500元（髒讀）
T6		撤銷事務餘額恢復爲1000元
T7	匯入100元把餘額修改爲600元
T8	提交事務

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不可重複讀（Unrepeatable Read）：事務A重新讀取前面讀取過的數據，發現該數據已經被另一個已提交的事務B修改過了。

時間	轉賬事務A	取款事務B
T1		開始事務
T2	開始事務
T3		查詢賬戶餘額爲1000元
T4	查詢賬戶餘額爲1000元
T5		取出100元修改餘額爲900元
T6		提交事務
T7	查詢賬戶餘額爲900元（不可重複讀）

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幻讀（Phantom Read）：事務A重新執行一個查詢，返回一系列符合查詢條件的行，發現其中插入了被事務B提交的行。

時間	統計金額事務A	轉賬事務B
T1		開始事務
T2	開始事務
T3	統計總存款爲10000元
T4		新增一個存款賬戶存入100元
T5		提交事務
T6	再次統計總存款爲10100元（幻讀）

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第1類丟失更新：事務A撤銷時，把已經提交的事務B的更新數據覆蓋了。

時間	取款事務A	轉賬事務B
T1	開始事務
T2		開始事務
T3	查詢賬戶餘額爲1000元
T4		查詢賬戶餘額爲1000元
T5		匯入100元修改餘額爲1100元
T6		提交事務
T7	取出100元將餘額修改爲900元
T8	撤銷事務
T9	餘額恢復爲1000元（丟失更新）

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第2類丟失更新：事務A覆蓋事務B已經提交的數據，造成事務B所做的操作丟失。

時間	轉賬事務A	取款事務B
T1		開始事務
T2	開始事務
T3		查詢賬戶餘額爲1000元
T4	查詢賬戶餘額爲1000元
T5		取出100元將餘額修改爲900元
T6		提交事務
T7	匯入100元將餘額修改爲1100元
T8	提交事務
T9	查詢賬戶餘額爲1100元（丟失更新）

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數據併發訪問所產生的問題，在有些場景下可能是允許的，但是有些場景下可能就是致命的，數據庫通常會通過鎖機制來解決數據併發訪問問題，按鎖定對象不同可以分爲表級鎖和行級鎖；按併發事務鎖定關係可以分爲共享鎖和獨佔鎖，具體的內容大家可以自行查閱資料進行了解。 
直接使用鎖是非常麻煩的，爲此數據庫爲用戶提供了自動鎖機制，只要用戶指定會話的事務隔離級別，數據庫就會通過分析SQL語句然後爲事務訪問的資源加上合適的鎖，此外，數據庫還會維護這些鎖通過各種手段提高系統的性能，這些對用戶來說都是透明的（就是說你不用理解，事實上我確實也不知道）。ANSI/ISO SQL 92標準定義了4個等級的事務隔離級別，如下表所示：

隔離級別	髒讀	不可重複讀	幻讀	第一類丟失更新	第二類丟失更新
READ UNCOMMITED	允許	允許	允許	不允許	允許
READ COMMITTED	不允許	允許	允許	不允許	允許
REPEATABLE READ	不允許	不允許	允許	不允許	不允許
SERIALIZABLE	不允許	不允許	不允許	不允許	不允許

需要說明的是，事務隔離級別和數據訪問的併發性是對立的，事務隔離級別越高併發性就越差。所以要根據具體的應用來確定合適的事務隔離級別，這個地方沒有萬能的原則。

81、JDBC中如何進行事務處理？ 
答：Connection提供了事務處理的方法，通過調用setAutoCommit(false)可以設置手動提交事務；當事務完成後用commit()顯式提交事務；如果在事務處理過程中發生異常則通過rollback()進行事務回滾。除此之外，從JDBC 3.0中還引入了Savepoint（保存點）的概念，允許通過代碼設置保存點並讓事務回滾到指定的保存點。 

82、JDBC能否處理Blob和Clob？ 
答： Blob是指二進制大對象（Binary Large Object），而Clob是指大字符對象（Character Large Objec），因此其中Blob是爲存儲大的二進制數據而設計的，而Clob是爲存儲大的文本數據而設計的。JDBC的PreparedStatement和ResultSet都提供了相應的方法來支持Blob和Clob操作。下面的代碼展示瞭如何使用JDBC操作LOB： 
下面以MySQL數據庫爲例，創建一個張有三個字段的用戶表，包括編號（id）、姓名（name）和照片（photo），建表語句如下：

create table tb_user
(
id int primary key auto_increment,
name varchar(20) unique not null,
photo longblob
);

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下面的Java代碼向數據庫中插入一條記錄：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.SQLException;

class JdbcLobTest {

    public static void main(String[] args) {
        Connection con = null;
        try {
            // 1. 加載驅動（Java6以上版本可以省略）
            Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
            // 2. 建立連接
            con = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test", "root", "123456");
            // 3. 創建語句對象
            PreparedStatement ps = con.prepareStatement("insert into tb_user values (default, ?, ?)");
            ps.setString(1, "駱昊");              // 將SQL語句中第一個佔位符換成字符串
            try (InputStream in = new FileInputStream("test.jpg")) {    // Java 7的TWR
                ps.setBinaryStream(2, in);      // 將SQL語句中第二個佔位符換成二進制流
                // 4. 發出SQL語句獲得受影響行數
                System.out.println(ps.executeUpdate() == 1 ? "插入成功" : "插入失敗");
            } catch(IOException e) {
                System.out.println("讀取照片失敗!");
            }
        } catch (ClassNotFoundException | SQLException e) {     // Java 7的多異常捕獲
            e.printStackTrace();
        } finally { // 釋放外部資源的代碼都應當放在finally中保證其能夠得到執行
            try {
                if(con != null && !con.isClosed()) {
                    con.close();    // 5. 釋放數據庫連接 
                    con = null;     // 指示垃圾回收器可以回收該對象
                }
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

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83、簡述正則表達式及其用途。 
答：在編寫處理字符串的程序時，經常會有查找符合某些複雜規則的字符串的需要。正則表達式就是用於描述這些規則的工具。換句話說，正則表達式就是記錄文本規則的代碼。

說明：計算機誕生初期處理的信息幾乎都是數值，但是時過境遷，今天我們使用計算機處理的信息更多的時候不是數值而是字符串，正則表達式就是在進行字符串匹配和處理的時候最爲強大的工具，絕大多數語言都提供了對正則表達式的支持。

84、Java中是如何支持正則表達式操作的？ 
答：Java中的String類提供了支持正則表達式操作的方法，包括：matches()、replaceAll()、replaceFirst()、split()。此外，Java中可以用Pattern類表示正則表達式對象，它提供了豐富的API進行各種正則表達式操作，請參考下面面試題的代碼。

面試題： - 如果要從字符串中截取第一個英文左括號之前的字符串，例如：北京市(朝陽區)(西城區)(海淀區)，截取結果爲：北京市，那麼正則表達式怎麼寫？

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

class RegExpTest {

    public static void main(String[] args) {
        String str = "北京市(朝陽區)(西城區)(海淀區)";
        Pattern p = Pattern.compile(".*?(?=\\()");
        Matcher m = p.matcher(str);
        if(m.find()) {
            System.out.println(m.group());
        }
    }
}

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說明：上面的正則表達式中使用了懶惰匹配和前瞻，如果不清楚這些內容，推薦讀一下網上很有名的《正則表達式30分鐘入門教程》。

85、獲得一個類的類對象有哪些方式？ 
答： 
- 方法1：類型.class，例如：String.class 
- 方法2：對象.getClass()，例如："hello".getClass() 
- 方法3：Class.forName()，例如：Class.forName("java.lang.String")

86、如何通過反射創建對象？ 
答： 
- 方法1：通過類對象調用newInstance()方法，例如：String.class.newInstance() 
- 方法2：通過類對象的getConstructor()或getDeclaredConstructor()方法獲得構造器（Constructor）對象並調用其newInstance()方法創建對象，例如：String.class.getConstructor(String.class).newInstance("Hello");

87、如何通過反射獲取和設置對象私有字段的值？ 
答：可以通過類對象的getDeclaredField()方法字段（Field）對象，然後再通過字段對象的setAccessible(true)將其設置爲可以訪問，接下來就可以通過get/set方法來獲取/設置字段的值了。下面的代碼實現了一個反射的工具類，其中的兩個靜態方法分別用於獲取和設置私有字段的值，字段可以是基本類型也可以是對象類型且支持多級對象操作，例如ReflectionUtil.get(dog, "owner.car.engine.id");可以獲得dog對象的主人的汽車的引擎的ID號。

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Modifier;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 反射工具類
 * @author 駱昊
 *
 */
public class ReflectionUtil {

    private ReflectionUtil() {
        throw new AssertionError();
    }

    /**
     * 通過反射取對象指定字段(屬性)的值
     * @param target 目標對象
     * @param fieldName 字段的名字
     * @throws 如果取不到對象指定字段的值則拋出異常
     * @return 字段的值
     */
    public static Object getValue(Object target, String fieldName) {
        Class<?> clazz = target.getClass();
        String[] fs = fieldName.split("\\.");

        try {
            for(int i = 0; i < fs.length - 1; i++) {
                Field f = clazz.getDeclaredField(fs[i]);
                f.setAccessible(true);
                target = f.get(target);
                clazz = target.getClass();
            }

            Field f = clazz.getDeclaredField(fs[fs.length - 1]);
            f.setAccessible(true);
            return f.get(target);
        }
        catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    /**
     * 通過反射給對象的指定字段賦值
     * @param target 目標對象
     * @param fieldName 字段的名稱
     * @param value 值
     */
    public static void setValue(Object target, String fieldName, Object value) {
        Class<?> clazz = target.getClass();
        String[] fs = fieldName.split("\\.");
        try {
            for(int i = 0; i < fs.length - 1; i++) {
                Field f = clazz.getDeclaredField(fs[i]);
                f.setAccessible(true);
                Object val = f.get(target);
                if(val == null) {
                    Constructor<?> c = f.getType().getDeclaredConstructor();
                    c.setAccessible(true);
                    val = c.newInstance();
                    f.set(target, val);
                }
                target = val;
                clazz = target.getClass();
            }

            Field f = clazz.getDeclaredField(fs[fs.length - 1]);
            f.setAccessible(true);
            f.set(target, value);
        }
        catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

}

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88、如何通過反射調用對象的方法？ 
答：請看下面的代碼：

import java.lang.reflect.Method;

class MethodInvokeTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String str = "hello";
        Method m = str.getClass().getMethod("toUpperCase");
        System.out.println(m.invoke(str));  // HELLO
    }
}

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89、簡述一下面向對象的"六原則一法則"。 
答： 
- 單一職責原則：一個類只做它該做的事情。（單一職責原則想表達的就是"高內聚"，寫代碼最終極的原則只有六個字"高內聚、低耦合"，就如同葵花寶典或辟邪劍譜的中心思想就八個字"欲練此功必先自宮"，所謂的高內聚就是一個代碼模塊只完成一項功能，在面向對象中，如果只讓一個類完成它該做的事，而不涉及與它無關的領域就是踐行了高內聚的原則，這個類就只有單一職責。我們都知道一句話叫"因爲專注，所以專業"，一個對象如果承擔太多的職責，那麼註定它什麼都做不好。這個世界上任何好的東西都有兩個特徵，一個是功能單一，好的相機絕對不是電視購物裏面賣的那種一個機器有一百多種功能的，它基本上只能照相；另一個是模塊化，好的自行車是組裝車，從減震叉、剎車到變速器，所有的部件都是可以拆卸和重新組裝的，好的乒乓球拍也不是成品拍，一定是底板和膠皮可以拆分和自行組裝的，一個好的軟件系統，它裏面的每個功能模塊也應該是可以輕易的拿到其他系統中使用的，這樣才能實現軟件複用的目標。） 
- 開閉原則：軟件實體應當對擴展開放，對修改關閉。（在理想的狀態下，當我們需要爲一個軟件系統增加新功能時，只需要從原來的系統派生出一些新類就可以，不需要修改原來的任何一行代碼。要做到開閉有兩個要點：①抽象是關鍵，一個系統中如果沒有抽象類或接口系統就沒有擴展點；②封裝可變性，將系統中的各種可變因素封裝到一個繼承結構中，如果多個可變因素混雜在一起，系統將變得複雜而換亂，如果不清楚如何封裝可變性，可以參考《設計模式精解》一書中對橋樑模式的講解的章節。） 
- 依賴倒轉原則：面向接口編程。（該原則說得直白和具體一些就是聲明方法的參數類型、方法的返回類型、變量的引用類型時，儘可能使用抽象類型而不用具體類型，因爲抽象類型可以被它的任何一個子類型所替代，請參考下面的里氏替換原則。） 
里氏替換原則：任何時候都可以用子類型替換掉父類型。（關於里氏替換原則的描述，Barbara Liskov女士的描述比這個要複雜得多，但簡單的說就是能用父類型的地方就一定能使用子類型。里氏替換原則可以檢查繼承關係是否合理，如果一個繼承關係違背了里氏替換原則，那麼這個繼承關係一定是錯誤的，需要對代碼進行重構。例如讓貓繼承狗，或者狗繼承貓，又或者讓正方形繼承長方形都是錯誤的繼承關係，因爲你很容易找到違反里氏替換原則的場景。需要注意的是：子類一定是增加父類的能力而不是減少父類的能力，因爲子類比父類的能力更多，把能力多的對象當成能力少的對象來用當然沒有任何問題。） 
- 接口隔離原則：接口要小而專，絕不能大而全。（臃腫的接口是對接口的污染，既然接口表示能力，那麼一個接口只應該描述一種能力，接口也應該是高度內聚的。例如，琴棋書畫就應該分別設計爲四個接口，而不應設計成一個接口中的四個方法，因爲如果設計成一個接口中的四個方法，那麼這個接口很難用，畢竟琴棋書畫四樣都精通的人還是少數，而如果設計成四個接口，會幾項就實現幾個接口，這樣的話每個接口被複用的可能性是很高的。Java中的接口代表能力、代表約定、代表角色，能否正確的使用接口一定是編程水平高低的重要標識。） 
- 合成聚合複用原則：優先使用聚合或合成關係複用代碼。（通過繼承來複用代碼是面向對象程序設計中被濫用得最多的東西，因爲所有的教科書都無一例外的對繼承進行了鼓吹從而誤導了初學者，類與類之間簡單的說有三種關係，Is-A關係、Has-A關係、Use-A關係，分別代表繼承、關聯和依賴。其中，關聯關係根據其關聯的強度又可以進一步劃分爲關聯、聚合和合成，但說白了都是Has-A關係，合成聚合複用原則想表達的是優先考慮Has-A關係而不是Is-A關係複用代碼，原因嘛可以自己從百度上找到一萬個理由，需要說明的是，即使在Java的API中也有不少濫用繼承的例子，例如Properties類繼承了Hashtable類，Stack類繼承了Vector類，這些繼承明顯就是錯誤的，更好的做法是在Properties類中放置一個Hashtable類型的成員並且將其鍵和值都設置爲字符串來存儲數據，而Stack類的設計也應該是在Stack類中放一個Vector對象來存儲數據。記住：任何時候都不要繼承工具類，工具是可以擁有並可以使用的，而不是拿來繼承的。） 
- 迪米特法則：迪米特法則又叫最少知識原則，一個對象應當對其他對象有儘可能少的瞭解。（迪米特法則簡單的說就是如何做到"低耦合"，門面模式和調停者模式就是對迪米特法則的踐行。對於門面模式可以舉一個簡單的例子，你去一家公司洽談業務，你不需要了解這個公司內部是如何運作的，你甚至可以對這個公司一無所知，去的時候只需要找到公司入口處的前臺美女，告訴她們你要做什麼，她們會找到合適的人跟你接洽，前臺的美女就是公司這個系統的門面。再複雜的系統都可以爲用戶提供一個簡單的門面，Java Web開發中作爲前端控制器的Servlet或Filter不就是一個門面嗎，瀏覽器對服務器的運作方式一無所知，但是通過前端控制器就能夠根據你的請求得到相應的服務。調停者模式也可以舉一個簡單的例子來說明，例如一臺計算機，CPU、內存、硬盤、顯卡、聲卡各種設備需要相互配合才能很好的工作，但是如果這些東西都直接連接到一起，計算機的佈線將異常複雜，在這種情況下，主板作爲一個調停者的身份出現，它將各個設備連接在一起而不需要每個設備之間直接交換數據，這樣就減小了系統的耦合度和複雜度，如下圖所示。迪米特法則用通俗的話來將就是不要和陌生人打交道，如果真的需要，找一個自己的朋友，讓他替你和陌生人打交道。）

 

90、簡述一下你瞭解的設計模式。 
答：所謂設計模式，就是一套被反覆使用的代碼設計經驗的總結（情境中一個問題經過證實的一個解決方案）。使用設計模式是爲了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。設計模式使人們可以更加簡單方便的複用成功的設計和體系結構。將已證實的技術表述成設計模式也會使新系統開發者更加容易理解其設計思路。 
在GoF的《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》中給出了三類（創建型[對類的實例化過程的抽象化]、結構型[描述如何將類或對象結合在一起形成更大的結構]、行爲型[對在不同的對象之間劃分責任和算法的抽象化]）共23種設計模式，包括：Abstract Factory（抽象工廠模式），Builder（建造者模式），Factory Method（工廠方法模式），Prototype（原始模型模式），Singleton（單例模式）；Facade（門面模式），Adapter（適配器模式），Bridge（橋樑模式），Composite（合成模式），Decorator（裝飾模式），Flyweight（享元模式），Proxy（代理模式）；Command（命令模式），Interpreter（解釋器模式），Visitor（訪問者模式），Iterator（迭代子模式），Mediator（調停者模式），Memento（備忘錄模式），Observer（觀察者模式），State（狀態模式），Strategy（策略模式），Template Method（模板方法模式）， Chain Of Responsibility（責任鏈模式）。 
面試被問到關於設計模式的知識時，可以揀最常用的作答，例如： 
- 工廠模式：工廠類可以根據條件生成不同的子類實例，這些子類有一個公共的抽象父類並且實現了相同的方法，但是這些方法針對不同的數據進行了不同的操作（多態方法）。當得到子類的實例後，開發人員可以調用基類中的方法而不必考慮到底返回的是哪一個子類的實例。 
- 代理模式：給一個對象提供一個代理對象，並由代理對象控制原對象的引用。實際開發中，按照使用目的的不同，代理可以分爲：遠程代理、虛擬代理、保護代理、Cache代理、防火牆代理、同步化代理、智能引用代理。 
- 適配器模式：把一個類的接口變換成客戶端所期待的另一種接口，從而使原本因接口不匹配而無法在一起使用的類能夠一起工作。 
- 模板方法模式：提供一個抽象類，將部分邏輯以具體方法或構造器的形式實現，然後聲明一些抽象方法來迫使子類實現剩餘的邏輯。不同的子類可以以不同的方式實現這些抽象方法（多態實現），從而實現不同的業務邏輯。 
除此之外，還可以講講上面提到的門面模式、橋樑模式、單例模式、裝潢模式（Collections工具類和I/O系統中都使用裝潢模式）等，反正基本原則就是揀自己最熟悉的、用得最多的作答，以免言多必失。

91、用Java寫一個單例類。 
答： 
- 餓漢式單例

public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private static Singleton instance = new Singleton();
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

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• 懶漢式單例

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if (instance == null) instance ＝ new Singleton();
        return instance;
    }
}

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注意：實現一個單例有兩點注意事項，①將構造器私有，不允許外界通過構造器創建對象；②通過公開的靜態方法向外界返回類的唯一實例。這裏有一個問題可以思考：Spring的IoC容器可以爲普通的類創建單例，它是怎麼做到的呢？

92、什麼是UML？ 
答：UML是統一建模語言（Unified Modeling Language）的縮寫，它發表於1997年，綜合了當時已經存在的面向對象的建模語言、方法和過程，是一個支持模型化和軟件系統開發的圖形化語言，爲軟件開發的所有階段提供模型化和可視化支持。使用UML可以幫助溝通與交流，輔助應用設計和文檔的生成，還能夠闡釋系統的結構和行爲。

93、UML中有哪些常用的圖？ 
答：UML定義了多種圖形化的符號來描述軟件系統部分或全部的靜態結構和動態結構，包括：用例圖（use case diagram）、類圖（class diagram）、時序圖（sequence diagram）、協作圖（collaboration diagram）、狀態圖（statechart diagram）、活動圖（activity diagram）、構件圖（component diagram）、部署圖（deployment diagram）等。在這些圖形化符號中，有三種圖最爲重要，分別是：用例圖（用來捕獲需求，描述系統的功能，通過該圖可以迅速的瞭解系統的功能模塊及其關係）、類圖（描述類以及類與類之間的關係，通過該圖可以快速瞭解系統）、時序圖（描述執行特定任務時對象之間的交互關係以及執行順序，通過該圖可以瞭解對象能接收的消息也就是說對象能夠向外界提供的服務）。 
用例圖： 
 
類圖： 
 
時序圖： 

94、用Java寫一個冒泡排序。 
答：冒泡排序幾乎是個程序員都寫得出來，但是面試的時候如何寫一個逼格高的冒泡排序卻不是每個人都能做到，下面提供一個參考代碼：

import java.util.Comparator;

/**
 * 排序器接口(策略模式: 將算法封裝到具有共同接口的獨立的類中使得它們可以相互替換)
 * @author駱昊
 *
 */
public interface Sorter {

   /**
    * 排序
    * @param list 待排序的數組
    */
   public <T extends Comparable<T>> void sort(T[] list);

   /**
    * 排序
    * @param list 待排序的數組
    * @param comp 比較兩個對象的比較器
    */
   public <T> void sort(T[] list, Comparator<T> comp);
}

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import java.util.Comparator;

/**
 * 冒泡排序
 * 
 * @author駱昊
 *
 */
public class BubbleSorter implements Sorter {

    @Override
    public <T extends Comparable<T>> void sort(T[] list) {
        boolean swapped = true;
        for (int i = 1, len = list.length; i < len && swapped; ++i) {
            swapped = false;
            for (int j = 0; j < len - i; ++j) {
                if (list[j].compareTo(list[j + 1]) > 0) {
                    T temp = list[j];
                    list[j] = list[j + 1];
                    list[j + 1] = temp;
                    swapped = true;
                }
            }
        }
    }

    @Override
    public <T> void sort(T[] list, Comparator<T> comp) {
        boolean swapped = true;
        for (int i = 1, len = list.length; i < len && swapped; ++i) {
            swapped = false;
            for (int j = 0; j < len - i; ++j) {
                if (comp.compare(list[j], list[j + 1]) > 0) {
                    T temp = list[j];
                    list[j] = list[j + 1];
                    list[j + 1] = temp;
                    swapped = true;
                }
            }
        }
    }
}

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95、用Java寫一個折半查找。 
答：折半查找，也稱二分查找、二分搜索，是一種在有序數組中查找某一特定元素的搜索算法。搜素過程從數組的中間元素開始，如果中間元素正好是要查找的元素，則搜素過程結束；如果某一特定元素大於或者小於中間元素，則在數組大於或小於中間元素的那一半中查找，而且跟開始一樣從中間元素開始比較。如果在某一步驟數組已經爲空，則表示找不到指定的元素。這種搜索算法每一次比較都使搜索範圍縮小一半，其時間複雜度是O(logN)。

import java.util.Comparator;

public class MyUtil {

   public static <T extends Comparable<T>> int binarySearch(T[] x, T key) {
      return binarySearch(x, 0, x.length- 1, key);
   }

   // 使用循環實現的二分查找
   public static <T> int binarySearch(T[] x, T key, Comparator<T> comp) {
      int low = 0;
      int high = x.length - 1;
      while (low <= high) {
          int mid = (low + high) >>> 1;
          int cmp = comp.compare(x[mid], key);
          if (cmp < 0) {
            low= mid + 1;
          }
          else if (cmp > 0) {
            high= mid - 1;
          }
          else {
            return mid;
          }
      }
      return -1;
   }

   // 使用遞歸實現的二分查找
   private static<T extends Comparable<T>> int binarySearch(T[] x, int low, int high, T key) {
      if(low <= high) {
        int mid = low + ((high -low) >> 1);
        if(key.compareTo(x[mid])== 0) {
           return mid;
        }
        else if(key.compareTo(x[mid])< 0) {
           return binarySearch(x,low, mid - 1, key);
        }
        else {
           return binarySearch(x,mid + 1, high, key);
        }
      }
      return -1;
   }
}

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說明：上面的代碼中給出了折半查找的兩個版本，一個用遞歸實現，一個用循環實現。需要注意的是計算中間位置時不應該使用(high+ low) / 2的方式，因爲加法運算可能導致整數越界，這裏應該使用以下三種方式之一：low + (high - low) / 2或low + (high – low) >> 1或(low + high) >>> 1（>>>是邏輯右移，是不帶符號位的右移）