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《Java 面試指北》來啦！這是一份教你如何更高效地準備面試的小冊，涵蓋常見八股文（系統(tǒng)設(shè)計、常見框架、分布式、高并發(fā) ......）、優(yōu)質(zhì)面經(jīng)等內(nèi)容。

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前兩篇：

Java 基礎(chǔ)常見知識點&面試題總結(jié)(上)，2022 最新版！
Java 基礎(chǔ)常見知識點&面試題總結(jié)(中)，2022 最新版！

異常

Java 異常類層次結(jié)構(gòu)圖概覽 ：

Exception 和 Error 有什么區(qū)別？

在 Java 中，所有的異常都有一個共同的祖先 java.lang 包中的 Throwable 類。Throwable 類有兩個重要的子類:

Exception :程序本身可以處理的異常，可以通過 catch 來進行捕獲。Exception 又可以分為 Checked Exception (受檢查異常，必須處理) 和 Unchecked Exception (不受檢查異常，可以不處理)。
Error ：Error 屬于程序無法處理的錯誤，我們沒辦法通過 catch 來進行捕獲不建議通過catch捕獲。例如 Java 虛擬機運行錯誤（Virtual MachineError）、虛擬機內(nèi)存不夠錯誤(OutOfMemoryError)、類定義錯誤（NoClassDefFoundError）等。這些異常發(fā)生時，Java 虛擬機（JVM）一般會選擇線程終止。

Checked Exception 和 Unchecked Exception 有什么區(qū)別？

Checked Exception 即受檢查異常，Java 代碼在編譯過程中，如果受檢查異常沒有被 catch或者throws 關(guān)鍵字處理的話，就沒辦法通過編譯。

比如下面這段 IO 操作的代碼：

除了RuntimeException及其子類以外，其他的Exception類及其子類都屬于受檢查異常。常見的受檢查異常有：IO 相關(guān)的異常、ClassNotFoundException 、SQLException...。

Unchecked Exception 即 不受檢查異常 ，Java 代碼在編譯過程中，我們即使不處理不受檢查異常也可以正常通過編譯。

RuntimeException 及其子類都統(tǒng)稱為非受檢查異常，常見的有（建議記下來，日常開發(fā)中會經(jīng)常用到）：

NullPointerException(空指針錯誤)
IllegalArgumentException(參數(shù)錯誤比如方法入?yún)㈩愋湾e誤)
NumberFormatException（字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式錯誤，IllegalArgumentException的子類）
ArrayIndexOutOfBoundsException（數(shù)組越界錯誤）
ClassCastException（類型轉(zhuǎn)換錯誤）
ArithmeticException（算術(shù)錯誤）
SecurityException （安全錯誤比如權(quán)限不夠）
UnsupportedOperationException(不支持的操作錯誤比如重復創(chuàng)建同一用戶)
......

Throwable 類常用方法有哪些？

String getMessage(): 返回異常發(fā)生時的簡要描述
String toString(): 返回異常發(fā)生時的詳細信息
String getLocalizedMessage(): 返回異常對象的本地化信息。使用 Throwable 的子類覆蓋這個方法，可以生成本地化信息。如果子類沒有覆蓋該方法，則該方法返回的信息與 getMessage()返回的結(jié)果相同
void printStackTrace(): 在控制臺上打印 Throwable 對象封裝的異常信息

try-catch-finally 如何使用？

try塊：用于捕獲異常。其后可接零個或多個 catch 塊，如果沒有 catch 塊，則必須跟一個 finally 塊。
*catch塊：用于處理 try 捕獲到的異常。
finally 塊：無論是否捕獲或處理異常，finally 塊里的語句都會被執(zhí)行。當在 try 塊或 catch 塊中遇到 return 語句時，finally 語句塊將在方法返回之前被執(zhí)行。

代碼示例：

try {
    System.out.println("Try to do something");
    throw new RuntimeException("RuntimeException");
} catch (Exception e) {
    System.out.println("Catch Exception -> " + e.getMessage());
} finally {
    System.out.println("Finally");
}

輸出：

Try to do something
Catch Exception -> RuntimeException
Finally

注意：不要在 finally 語句塊中使用 return! 當 try 語句和 finally 語句中都有 return 語句時，try 語句塊中的 return 語句會被忽略。這是因為 try 語句中的 return 返回值會先被暫存在一個本地變量中，當執(zhí)行到 finally 語句中的 return 之后，這個本地變量的值就變?yōu)榱?finally 語句中的 return 返回值。

jvm 官方文檔中有明確提到：

If the try clause executes a return, the compiled code does the following:
Saves the return value (if any) in a local variable.
Executes a jsr to the code for the finally clause.
Upon return from the finally clause, returns the value saved in the local variable.

代碼示例：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(f(2));
}

public static int f(int value) {
    try {
        return value * value;
    } finally {
        if (value == 2) {
            return 0;
        }
    }
}

輸出：

finally 中的代碼一定會執(zhí)行嗎？

不一定的！在某些情況下，finally 中的代碼不會被執(zhí)行。

就比如說 finally 之前虛擬機被終止運行的話，finally 中的代碼就不會被執(zhí)行。

try {
    System.out.println("Try to do something");
    throw new RuntimeException("RuntimeException");
} catch (Exception e) {
    System.out.println("Catch Exception -> " + e.getMessage());
    // 終止當前正在運行的Java虛擬機
    System.exit(1);
} finally {
    System.out.println("Finally");
}

輸出：

Try to do something
Catch Exception -> RuntimeException

另外，在以下 2 種特殊情況下，finally 塊的代碼也不會被執(zhí)行：

程序所在的線程死亡。
關(guān)閉 CPU。

相關(guān) issue：https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/issues/190。

???? 進階一下：從字節(jié)碼角度分析try catch finally這個語法糖背后的實現(xiàn)原理。

如何使用 `try-with-resources` 代替`try-catch-finally`？

適用范圍（資源的定義）： 任何實現(xiàn) java.lang.AutoCloseable或者 java.io.Closeable 的對象
關(guān)閉資源和 finally 塊的執(zhí)行順序： 在 try-with-resources 語句中，任何 catch 或 finally 塊在聲明的資源關(guān)閉后運行

《Effective Java》中明確指出：

面對必須要關(guān)閉的資源，我們總是應(yīng)該優(yōu)先使用 try-with-resources 而不是try-finally。隨之產(chǎn)生的代碼更簡短，更清晰，產(chǎn)生的異常對我們也更有用。try-with-resources語句讓我們更容易編寫必須要關(guān)閉的資源的代碼，若采用try-finally則幾乎做不到這點。

Java 中類似于InputStream、OutputStream 、Scanner 、PrintWriter等的資源都需要我們調(diào)用close()方法來手動關(guān)閉，一般情況下我們都是通過try-catch-finally語句來實現(xiàn)這個需求，如下：

//讀取文本文件的內(nèi)容
Scanner scanner = null;
try {
    scanner = new Scanner(new File("D://read.txt"));
    while (scanner.hasNext()) {
        System.out.println(scanner.nextLine());
    }
} catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (scanner != null) {
        scanner.close();
    }
}

使用 Java 7 之后的 try-with-resources 語句改造上面的代碼:

try (Scanner scanner = new Scanner(new File("test.txt"))) {
    while (scanner.hasNext()) {
        System.out.println(scanner.nextLine());
    }
} catch (FileNotFoundException fnfe) {
    fnfe.printStackTrace();
}

當然多個資源需要關(guān)閉的時候，使用 try-with-resources 實現(xiàn)起來也非常簡單，如果你還是用try-catch-finally可能會帶來很多問題。

通過使用分號分隔，可以在try-with-resources塊中聲明多個資源。

try (BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("test.txt")));
     BufferedOutputStream bout = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(new File("out.txt")))) {
    int b;
    while ((b = bin.read()) != -1) {
        bout.write(b);
    }
}
catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

異常使用有哪些需要注意的地方？

不要把異常定義為靜態(tài)變量，因為這樣會導致異常棧信息錯亂。每次手動拋出異常，我們都需要手動 new 一個異常對象拋出。
拋出的異常信息一定要有意義。
建議拋出更加具體的異常比如字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式錯誤的時候應(yīng)該拋出NumberFormatException而不是其父類IllegalArgumentException。
使用日志打印異常之后就不要再拋出異常了（兩者不要同時存在一段代碼邏輯中）。
......

泛型

什么是泛型？有什么作用？

Java 泛型（Generics） 是 JDK 5 中引入的一個新特性。使用泛型參數(shù)，可以增強代碼的可讀性以及穩(wěn)定性。

編譯器可以對泛型參數(shù)進行檢測，并且通過泛型參數(shù)可以指定傳入的對象類型。比如 ArrayList<Persion> persons = new ArrayList<Persion>() 這行代碼就指明了該 ArrayList 對象只能傳入 Persion 對象，如果傳入其他類型的對象就會報錯。

ArrayList<E> extends AbstractList<E>

并且，原生 List 返回類型是 Object ，需要手動轉(zhuǎn)換類型才能使用，使用泛型后編譯器自動轉(zhuǎn)換。

泛型的使用方式有哪幾種？

泛型一般有三種使用方式:泛型類、泛型接口、泛型方法。

1.泛型類：

//此處T可以隨便寫為任意標識，常見的如T、E、K、V等形式的參數(shù)常用于表示泛型
//在實例化泛型類時，必須指定T的具體類型
public class Generic<T>{

    private T key;

    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){
        return key;
    }
}

如何實例化泛型類：

Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);

2.泛型接口 ：

public interface Generator<T> {
    public T method();
}

實現(xiàn)泛型接口，不指定類型：

class GeneratorImpl<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T method() {
        return null;
    }
}

實現(xiàn)泛型接口，指定類型：

class GeneratorImpl<T> implements Generator<String>{
    @Override
    public String method() {
        return "hello";
    }
}

3.泛型方法 ：

   public static < E > void printArray( E[] inputArray )
   {
         for ( E element : inputArray ){
            System.out.printf( "%s ", element );
         }
         System.out.println();
    }

使用：

// 創(chuàng)建不同類型數(shù)組：Integer, Double 和 Character
Integer[] intArray = { 1, 2, 3 };
String[] stringArray = { "Hello", "World" };
printArray( intArray  );
printArray( stringArray  );

注意: public static < E > void printArray( E[] inputArray ) 一般被稱為靜態(tài)泛型方法;在 java 中泛型只是一個占位符，必須在傳遞類型后才能使用。類在實例化時才能真正的傳遞類型參數(shù)，由于靜態(tài)方法的加載先于類的實例化，也就是說類中的泛型還沒有傳遞真正的類型參數(shù)，靜態(tài)的方法的加載就已經(jīng)完成了，所以靜態(tài)泛型方法是沒有辦法使用類上聲明的泛型的。只能使用自己聲明的 <E>

項目中哪里用到了泛型？

自定義接口通用返回結(jié)果 CommonResult<T> 通過參數(shù) T 可根據(jù)具體的返回類型動態(tài)指定結(jié)果的數(shù)據(jù)類型
定義 Excel 處理類 ExcelUtil<T> 用于動態(tài)指定 Excel 導出的數(shù)據(jù)類型
構(gòu)建集合工具類（參考 Collections 中的 sort, binarySearch 方法）。
......

反射

何為反射？

如果說大家研究過框架的底層原理或者咱們自己寫過框架的話，一定對反射這個概念不陌生。

反射之所以被稱為框架的靈魂，主要是因為它賦予了我們在運行時分析類以及執(zhí)行類中方法的能力。通過反射你可以獲取任意一個類的所有屬性和方法，你還可以調(diào)用這些方法和屬性。

反射機制優(yōu)缺點

優(yōu)點 ：可以讓咱們的代碼更加靈活、為各種框架提供開箱即用的功能提供了便利
缺點：讓我們在運行時有了分析操作類的能力，這同樣也增加了安全問題。比如可以無視泛型參數(shù)的安全檢查（泛型參數(shù)的安全檢查發(fā)生在編譯時）。另外，反射的性能也要稍差點，不過，對于框架來說實際是影響不大的。Java Reflection: Why is it so slow?

反射的應(yīng)用場景

像咱們平時大部分時候都是在寫業(yè)務(wù)代碼，很少會接觸到直接使用反射機制的場景。

但是，這并不代表反射沒有用。相反，正是因為反射，你才能這么輕松地使用各種框架。像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射機制。

這些框架中也大量使用了動態(tài)代理，而動態(tài)代理的實現(xiàn)也依賴反射。

比如下面是通過 JDK 實現(xiàn)動態(tài)代理的示例代碼，其中就使用了反射類 Method 來調(diào)用指定的方法。

public class DebugInvocationHandler implements InvocationHandler {
    /**
     * 代理類中的真實對象
     */
    private final Object target;

    public DebugInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws InvocationTargetException, IllegalAccessException {
        System.out.println("before method " + method.getName());
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("after method " + method.getName());
        return result;
    }
}

另外，像 Java 中的一大利器注解的實現(xiàn)也用到了反射。

為什么你使用 Spring 的時候，一個@Component注解就聲明了一個類為 Spring Bean 呢？為什么你通過一個 @Value注解就讀取到配置文件中的值呢？究竟是怎么起作用的呢？

這些都是因為你可以基于反射分析類，然后獲取到類/屬性/方法/方法的參數(shù)上的注解。你獲取到注解之后，就可以做進一步的處理。

注解

Annotation （注解）是 Java5 開始引入的新特性，可以看作是一種特殊的注釋，主要用于修飾類、方法或者變量。

注解本質(zhì)是一個繼承了Annotation 的特殊接口：

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Override {

}

public interface Override extends Annotation{

}

注解只有被解析之后才會生效，常見的解析方法有兩種：

編譯期直接掃描 ：編譯器在編譯 Java 代碼的時候掃描對應(yīng)的注解并處理，比如某個方法使用@Override 注解，編譯器在編譯的時候就會檢測當前的方法是否重寫了父類對應(yīng)的方法。
運行期通過反射處理 ：像框架中自帶的注解(比如 Spring 框架的 @Value 、@Component)都是通過反射來進行處理的。

JDK 提供了很多內(nèi)置的注解（比如 @Override 、@Deprecated），同時，我們還可以自定義注解。

I/O

什么是序列化?什么是反序列化?

如果我們需要持久化 Java 對象比如將 Java 對象保存在文件中，或者在網(wǎng)絡(luò)傳輸 Java 對象，這些場景都需要用到序列化。

簡單來說：

序列化：將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)ο筠D(zhuǎn)換成二進制字節(jié)流的過程
反序列化：將在序列化過程中所生成的二進制字節(jié)流轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者對象的過程

對于 Java 這種面向?qū)ο缶幊陶Z言來說，我們序列化的都是對象（Object）也就是實例化后的類(Class)，但是在 C++這種半面向?qū)ο蟮恼Z言中，struct(結(jié)構(gòu)體)定義的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，而 class 對應(yīng)的是對象類型。

維基百科是如是介紹序列化的：

序列化（serialization）在計算機科學的數(shù)據(jù)處理中，是指將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)ο鬆顟B(tài)轉(zhuǎn)換成可取用格式（例如存成文件，存于緩沖，或經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送），以留待后續(xù)在相同或另一臺計算機環(huán)境中，能恢復原先狀態(tài)的過程。依照序列化格式重新獲取字節(jié)的結(jié)果時，可以利用它來產(chǎn)生與原始對象相同語義的副本。對于許多對象，像是使用大量引用的復雜對象，這種序列化重建的過程并不容易。面向?qū)ο笾械膶ο笮蛄谢⒉桓爬ㄖ霸紝ο笏P(guān)系的函數(shù)。這種過程也稱為對象編組（marshalling）。從一系列字節(jié)提取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的反向操作，是反序列化（也稱為解編組、deserialization、unmarshalling）。

綜上：序列化的主要目的是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸對象或者說是將對象存儲到文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存中。

https://www.corejavaguru.com/java/serialization/interview-questions-1

Java 序列化中如果有些字段不想進行序列化，怎么辦？

對于不想進行序列化的變量，使用 transient 關(guān)鍵字修飾。

transient 關(guān)鍵字的作用是：阻止實例中那些用此關(guān)鍵字修飾的的變量序列化；當對象被反序列化時，被 transient 修飾的變量值不會被持久化和恢復。

關(guān)于 transient 還有幾點注意：

transient 只能修飾變量，不能修飾類和方法。
transient 修飾的變量，在反序列化后變量值將會被置成類型的默認值。例如，如果是修飾 int 類型，那么反序列后結(jié)果就是 0。
static 變量因為不屬于任何對象(Object)，所以無論有沒有 transient 關(guān)鍵字修飾，均不會被序列化。

獲取用鍵盤輸入常用的兩種方法

方法 1：通過 Scanner

Scanner input = new Scanner(System.in);
String s  = input.nextLine();
input.close();

方法 2：通過 BufferedReader

BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String s = input.readLine();

Java 中 IO 流分為幾種?

按照流的流向分，可以分為輸入流和輸出流；
按照操作單元劃分，可以劃分為字節(jié)流和字符流；
按照流的角色劃分為節(jié)點流和處理流。

Java IO 流共涉及 40 多個類，這些類看上去很雜亂，但實際上很有規(guī)則，而且彼此之間存在非常緊密的聯(lián)系， Java IO 流的 40 多個類都是從如下 4 個抽象類基類中派生出來的。

InputStream/Reader: 所有的輸入流的基類，前者是字節(jié)輸入流，后者是字符輸入流。
OutputStream/Writer: 所有輸出流的基類，前者是字節(jié)輸出流，后者是字符輸出流。

按操作方式分類結(jié)構(gòu)圖：

按操作對象分類結(jié)構(gòu)圖：

既然有了字節(jié)流,為什么還要有字符流?

問題本質(zhì)想問：不管是文件讀寫還是網(wǎng)絡(luò)發(fā)送接收，信息的最小存儲單元都是字節(jié)，那為什么 I/O 流操作要分為字節(jié)流操作和字符流操作呢？

回答：字符流是由 Java 虛擬機將字節(jié)轉(zhuǎn)換得到的，問題就出在這個過程還算是非常耗時，并且，如果我們不知道編碼類型就很容易出現(xiàn)亂碼問題。所以， I/O 流就干脆提供了一個直接操作字符的接口，方便我們平時對字符進行流操作。如果音頻文件、圖片等媒體文件用字節(jié)流比較好，如果涉及到字符的話使用字符流比較好。

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