Java学习——基础篇（四）

1.String是基本数据类型吗？

答：不是。

一、基本数据类型：
byte：Java中最小的数据类型，在内存中占8位(bit)，即1个字节，取值范围-128~127，默认值0
short：短整型，在内存中占16位，即2个字节，取值范围-32768~32767，默认值0
int：整型，用于存储整数，在内在中占32位，即4个字节，取值范围-2147483648~2147483647，默认值0
long：长整型，在内存中占64位，即8个字节-263~263-1，默认值0L
float：浮点型，在内存中占32位，即4个字节，用于存储带小数点的数字（与double的区别在于float类型有效小数点只有6~7位），默认值0
double：双精度浮点型，用于存储带有小数点的数字，在内存中占64位，即8个字节，默认值0
char：字符型，用于存储单个字符，占16位，即2个字节，取值范围0~65535，默认值为空
boolean：布尔类型，占1个字节，用于判断真或假（仅有两个值，即true、false），默认值false
二、引用数据类型：
类、接口类型、数组类型、枚举类型、注解类型。
区别：
基本数据类型在被创建时，在栈上给其划分一块内存，将数值直接存储在栈上。
引用数据类型在被创建时，首先要在栈上给其引用（句柄）分配一块内存，而对象的具体信息都存储在堆内存上，然后由栈上面的引用指向堆中对象的地址。

相关知识：
静态区：保存自动全局变量和 static 变量（包括 static 全局和局部变量）。静态区的内容在总个程序的生命周期内都存在，由编译器在编译的时候分配。
堆区：一般由程序员分配释放，由 malloc 系列函数或 new 操作符分配的内存，其生命周期由 free 或 delete 决定。在没有释放之前一直存在，直到程序结束，由OS释放。其特点是使用灵活，空间比较大，但容易出错
栈区：由编译器自动分配释放，保存局部变量，栈上的内容只在函数的范围内存在，当函数运行结束，这些内容也会自动被销毁，其特点是效率高，但空间大小有限
文字常量区：常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。

2.float和double的区别

1.在内存中占有的字节数不同

单精度浮点数在机内存占4个字节

双精度浮点数在机内存占8个字节

2.有效数字位数不同

单精度浮点数有效数字8位

双精度浮点数有效数字16位

3.数值取值范围

单精度浮点数的表示范围：-3.40E+38~3.40E+38

双精度浮点数的表示范围：-1.79E+308~-1.79E+308

4.在程序中处理速度不同

一般来说，CPU处理单精度浮点数的速度比处理双精度浮点数快，如果不声明，默认小数为double类型，所以如果要用float的话，必须进行强转

例如：float a=1.3; 会编译报错，正确的写法 float a = (float)1.3;或者float a = 1.3f;（f或F都可以不区分大小写）。

3.Java中的8种基本和对应的封装类

Java的数据类型分为三大类，即数值型，布尔型，字符型。数值型还可细分为整数型和浮点型分别对应不同的精度和范围。还有两种类变量String和Date
8种基本类型按照类型划分：byte，short，int，long，float，double，boolean，char。
8种基本类型的封装类：Byte,Short,Integer,Long,Float,Double,Boolean,Character。

为什么引入封装类？

Java是一个近乎纯洁的面向对象编程语言，但是为了编程的方便还是引入了基本数据类型，但是为了能够将这些基本数据类型当成对象操作，所以Java为每一个基本数据类型都引入了对应的包装类型（wrapper class），int的包装类就是Integer，从Java 5开始引入了自动装箱/拆箱机制，使得二者可以相互转换。

自动装箱/拆箱机制

class AutoUnboxingTest {

    public static void main(String[] args) {
        Integer a = new Integer(3);
        Integer b = 3;                  // 将3自动装箱成Integer类型
        int c = 3;
        System.out.println(a == b);     // false 两个引用没有引用同一对象
        System.out.println(a == c);     // true a自动拆箱成int类型再和c比较
    }
}

面试题

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);
    }
}

如果整型字面量的值在-128到127之间，那么不会new新的Integer对象，而是直接引用常量池中的Integer对象，所以上面的面试题中f1==f2的结果是true，而f3==f4的结果是false。

4.栈、队列和堆的区别

1.堆

堆是在程序运行时，而不是在程序编译时，申请某个大小的内存空间。即动态分配内存，对其访问和对一般内存的访问没有区别。堆是指程序运行时申请的动态内存，而栈只是指一种使用堆的方法(即先进后出)。

2.栈

栈（stack）——先进后出，删除与加入均在栈顶操作

栈也称为堆栈，是一种线性表。

堆栈的特性：最先放入堆栈中的内容最后被拿出来，最后放入堆栈中的内容最先被拿出来，被称为先进后出、后进先出。

堆栈中两个最重要的操作是PUSH和POP，两个是相反的操作。

PUSH：在堆栈的顶部加入一个元素。

POP：在堆栈顶部移去一个元素，并将堆栈的大小减一。

队列：什么是队列？

①队列是一种特殊的线性表，特殊之处在于它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作，和栈一样，队列是一种操作受限制的线性表。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。

②队列中没有元素时，称为空队列。

③建立顺序队列结构必须为其静态分配或动态申请一片连续的存储空间，并设置两个指针进行管理。一个是队头指针front，它指向队头元素；另一个是队尾指针rear，它指向下一个入队元素的存储位置。

④队列采用的FIFO(first in first out)，新元素（等待进入队列的元素）总是被插入到链表的尾部，而读取的时候总是从链表的头部开始读取。每次读取一个元素，释放一个元素。所谓的动态创建，动态释放。因而也不存在溢出等问题。由于链表由结构体间接而成，遍历也方便。（先进先出）

5.Math.round(11.5) 等于多少？Math.round(-11.5)等于多少？

答：Math.round(11.5)的返回值是12，Math.round(-11.5)的返回值是-11。四舍五入的原理是在参数上加0.5然后进行下取整。

此外，5/2=2，3/2=1这个运算都是向下取整的。除号和数据类型是相关的，除号前后数值相等，数据类型不一样，得到的结果是不同。例如：3.0/2.0和3/2结果是不同的；

例如：int a = 3;
double b = 2.0;
double c;
c=a/b;
则c的值为1.5

精度由低到高转换正确，精度由高到低转换报错

例如：double a = 3.0;
int b = 2;
int c;
c=a/b;
直接报错，编译不通过，因为a/b为double，将double转换成int型是将精度由高到低转换，会造成精度丢失。

6.什么是构造器？

用于创建对象并初始化对象属性的方法，叫“构造方法”，也叫“构造器”；构造器在类中定义。说简单点构造器的作用就是创建对象。

1.构造方法的定义声明

特点：

1.方法名和类名相等

2.没有返回值，并且不能用void（如果用void来声明其返回值类型，那么java会把这个构造器当做方法来处理——那它不再是构造器）

3.构造器中的参数列表中的参数可有可无

2.构造方法的使用

java中构造方法的使用有两个地方，一个是跟在关键字new后面，类名加上一个小括号()，小括号内根据实际加上实参，另外一个是跟在关键字super或this后加上一个小括号()，小括号内根据实际添加实参.

例1.Demo demo = new Demo();

例2.public Demo(){

this(2); //这里调用参数为int类型的本类的构造方法

}

例 3.public Demo(){

super(1); //调用参数为int类型的父类的构造方法

}

构造器注意事项：

类一定有构造器！这是真的，不需要质疑！
如果类没有声明（定义）任何的构造器，Java编译器会自动插入默认构造器！
默认构造是无参数，方法体是空的构造器，且默认构造器的访问权限随着所属类的访问权限变化而变化。如，若类被public修饰，则默认构造器也带public修饰符。
默认构造器是看不到的，一旦自己写上构造器则默认构造器就没有了，自己写的叫自定义构造器，即便自己写的是空参数的构造器，也是自定义构造器，而不是默认构造器。
如果类声明了构造器，Java编译器将不再提供默认构造器。若没手动写出无参构造器，但却调用了无参构造器，将会报错！
构造器是可以重载的，重载的目的是为了使用方便，重载规则与方法重载规则相同。
构造器是不能继承的，因此不能被重写。
子类继承父类，那么子类型构造器默认调用父类型的无参数构造器。

关键字注意事项：

this：在运行期间，哪个对象在调用this所在的方法，this就代表哪个对象，隐含绑定到当前“这个对象”。
super()：调用父类无参构造器，一定在子类构造器第一行使用！如果没有则是默认存在super()的！这是Java默认添加的super()。
super．是访问父类对象，父类对象的引用，与this．用法一致
this()：调用本类的其他构造器，按照参数调用构造器，必须在构造器中使用，必须在第一行使用，this() 与 super() 互斥，不能同时存在
this．是访问当前对象，本类对象的引用，在能区别实例变量和局部变量时，this可省略，否则一定不能省！
如果子父类中出现非私有的同名成员变量时，子类要访问本类中的变量用this．；子类要访问父类中的同名变量用super．

7.equals，==和hashcode

== ：该操作符生成的是一个boolean结果，它计算的是操作数的值之间的关系
equals ： Object 的实例方法，比较两个对象的content是否相同
hashCode ： Object 的 native方法 , 获取对象的哈希值，用于确定该对象在哈希表中的索引位置，它实际上是一个int型整数

对于关系操作符 ==：

若操作数的类型是基本数据类型，则该关系操作符判断的是左右两边操作数的值是否相等
若操作数的类型是引用数据类型，则该关系操作符判断的是左右两边操作数的内存地址是否相同。也就是说，若此时返回true,则该操作符作用的一定是同一个对象。

equals方法，内部实现分为三个步骤：

先比较引用是否相同(是否为同一对象),
再判断类型是否一致（是否为同一类型）,
最后比较内容是否一致

哈希相关概念
　我们首先来了解一下哈希表：就是把任意长度的输入(又叫做预映射， pre-image)，通过散列算法，变换成固定长度的输出(int)，该输出就是散列值。这种转换是一种压缩映射，也就是说，散列值的空间通常远小于输入的空间。不同的输入可能会散列成相同的输出，从而不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说，就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的

应用–数据结构：数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难; 而链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。那么我们能不能综合两者的特性，做出一种寻址容易，插入和删除也容易的数据结构？答案是肯定的，这就是我们要提起的哈希表，哈希表有多种不同的实现方法，我接下来解释的是最常用的一种方法——拉链法，我们可以理解为 “链表的数组”，如图：

左边很明显是个数组，数组的每个成员是一个链表。该数据结构所容纳的所有元素均包含一个指针，用于元素间的链接。我们根据元素的自身特征把元素分配到不同的链表中去，也是根据这些特征，找到正确的链表，再从链表中找出这个元素。

hashcode详细介绍：

1.概念：在 Java 中，由 Object 类定义的 hashCode 方法会针对不同的对象返回不同的整数。（这是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的，但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧）。

2.hashCode 的常规协定是：

在 Java 应用程序执行期间，在对同一对象多次调用 hashCode 方法时，必须一致地返回相同的整数，前提是将对象进行 equals 比较时所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行，该整数无需保持一致。
如果根据 equals(Object) 方法，两个对象是相等的，那么对这两个对象中的每个对象调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。
如果根据 equals(java.lang.Object) 方法，两个对象不相等，那么对这两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法不要求一定生成不同的整数结果。但是，程序员应该意识到，为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。

　
　　要想进一步了解 hashCode 的作用，我们必须先要了解Java中的容器，因为 HashCode 只是在需要用到哈希算法的数据结构中才有用，比如 HashSet, HashMap 和 Hashtable。

关于Java集合类，可参考：https://blog.csdn.net/zhangqunshuai/article/details/80660974

　　Java中的集合（Collection）有三类，一类是List，一类是Queue，再有一类就是Set。前两个集合内的元素是有序的，元素可以重复；最后一个集合内的元素无序，但元素不可重复。

　　那么, 这里就有一个比较严重的问题：要想保证元素不重复，可两个元素是否重复应该依据什么来判断呢？这就是 Object.equals 方法了。但是，如果每增加一个元素就检查一次，那么当元素很多时，后添加到集合中的元素比较的次数就非常多了。也就是说，如果集合中现在已经有1000个元素，那么第1001个元素加入集合时，它就要调用1000次equals方法。这显然会大大降低效率。于是，Java采用了哈希表的原理。这样，我们对每个要存入集合的元素使用哈希算法算出一个值，然后根据该值计算出元素应该在数组的位置。所以，当集合要添加新的元素时，可分为两个步骤：
　　　　　

先调用这个元素的 hashCode 方法，然后根据所得到的值计算出元素应该在数组的位置。如果这个位置上没有元素，那么直接将它存储在这个位置上；

如果这个位置上已经有元素了，那么调用它的equals方法与新元素进行比较：相同的话就不存了，否则，将其存在这个位置对应的链表中（Java 中 HashSet, HashMap 和 Hashtable的实现总将元素放到链表的表头）。

4、equals 与 hashCode

　前提：谈到hashCode就不得不说equals方法，二者均是Object类里的方法。由于Object类是所有类的基类，所以一切类里都可以重写这两个方法。（想想哈希表的拉链法就明白了，左边数组中地址code相同，但值不一定相同；值相同，hashcode一定相同）

原则 1 ：如果 x.equals(y) 返回 “true”，那么 x 和 y 的 hashCode() 必须相等；
原则 2 ：如果 x.equals(y) 返回 “false”，那么 x 和 y 的 hashCode() 有可能相等，也有可能不等；
原则 3 ：如果 x 和 y 的 hashCode() 不相等，那么 x.equals(y) 一定返回 “false” ；
原则 4 ：一般来讲，equals 这个方法是给用户调用的，而 hashcode 方法一般用户不会去调用；
原则 5 ：当一个对象类型作为集合对象的元素时，那么这个对象应该拥有自己的equals()和hashCode()设计，而且要遵守前面所说的几个原则。

8.String和StringBuilder、StringBuffer的区别？

Java平台提供了两种类型的字符串：String和StringBuffer/StringBuilder，它们可以储存和操作字符串。其中String是只读字符串，也就意味着String引用的字符串内容是不能被改变的。而StringBuffer/StringBuilder类表示的字符串对象可以直接进行修改。StringBuilder是Java 5中引入的，它和StringBuffer的方法完全相同，区别在于它是在单线程环境下使用的，因为它的所有方面都没有被synchronized修饰，因此它的效率也比StringBuffer要高。

9.描述一下JVM加载class文件的原理机制？

JVM中类的装载是由类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的，Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。
由于Java的跨平台性，经过编译的Java源程序并不是一个可执行程序，而是一个或多个类文件。当Java程序需要使用某个类时，JVM会确保这个类已经被加载、连接（验证、准备和解析）和初始化。类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class文件，然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后，Class对象还不完整，所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括验证、准备（为静态变量分配内存并设置默认的初始值）和解析（将符号引用替换为直接引用）三个步骤。最后JVM对类进行初始化，包括：1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类；2)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。
类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括：根加载器（BootStrap）、扩展加载器（Extension）、系统加载器（System）和用户自定义类加载器（java.lang.ClassLoader的子类）。从Java 2（JDK 1.2）开始，类加载过程采取了父亲委托机制（PDM）。PDM更好的保证了Java平台的安全性，在该机制中，JVM自带的Bootstrap是根加载器，其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载，父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM不会向Java程序提供对Bootstrap的引用。下面是关于几个类加载器的说明：

Bootstrap：一般用本地代码实现，负责加载JVM基础核心类库（rt.jar）；
Extension：从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，它的父加载器是Bootstrap；
System：又叫应用类加载器，其父类是Extension。它是应用最广泛的类加载器。它从环境变量classpath或者系统属性 java.class.path所指定的目录中记载类，是用户自定义加载器的默认父加载器。

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6.什么是构造器？

7.equals，==和hashcode

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