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【Java面试题系列】:Java基础知识面试题,看这一篇就够了

1.前言
参加过社招的同学都了解,进入一家公司面试开发岗位时,填写完个人信息后,一般都会让先做一份笔试题,然后公司会根据笔试题的回答结果,确定要不要继续此次面试,如果答的不好,有些公司可能会直接说“技术经理或者总监在忙,你先回去等通知吧”,有些公司可能会继续面试,了解下你的项目经验等情况。

至少在工作的前5年甚至更久,面试一般不会跳过笔试题这个环节(大牛,个别公司除外),我自己也记不清自己面试过多少家公司,做过多少份面试题了,导致现在有时逛街,总感觉很多地方似曾相识,感觉自己多年前曾经来面过试,一度自嘲,一度也怀疑,自己当年是靠什么在上海坚持下来的,所以说面试题对于求职来说,还是非常重要的。

网上搜索“Java面试题”几个关键字也是有很多很多的文章讲解,为什么我还要自己总结呢?主要有以下几个原因:

文章太多,反倒不知道该看哪个(就如一本书中所说太多的资讯等于没有资讯)
文章的准确性不高(曾多次发现描述不正确或代码跑不起来的情况)
可以加深自己的理解和记忆
一劳永逸,下次不用再从网上慢慢筛选,看自己整理的就好了
2.提纲
本篇主要整理下Java基础知识的面试题,主要包含以下几点:

2.1 Integer与int的区别
2.2 ==和equals的区别
2.3 String,StringBuilder,StringBuffer的区别
2.4 装箱和拆箱
接下来一一讲解。

3.Integer与int的区别
3.1基本概念区分:
Integer是int的包装类(引用类型),int是java的一种基本数据类型(值类型)。
Integer变量必须实例化后才能使用,而int变量不需要。
Integer实际是对象的引用,当new一个Integer时,实际上是生成一个指针指向此对象;而int则是直接存储数据值。
Integer的默认值是null,int的默认值是0。
3.2Integer与int几种常用的比较场景:
1)两个new Integer()变量相比较,永远返回false

Integer i = new Integer(100);
Integer j = new Integer(100);
System.out.println(i == j); // false
两个通过new生成的Integer变量生成的是两个对象,其内存地址不同

2)非new生成的Integer变量和new Integer()生成的变量相比较,永远返回false

Integer i = new Integer(100);
Integer j = 100;
System.out.println(i == j); // false
非new生成的Integer变量指向的是Java常量池中的对象,而new Integer()生成的变量指向堆中新建的对象,两者在内存中的地址不同

3)两个非new生成的Integer变量比较,如果两个变量的值在区间-128到127 之间,则比较结果为true,如果两个变量的值不在此区间,则比较结果为 false。

Integer i = 100;
Integer j = 100;
System.out.println(i == j); //true

Integer i1 = 128;
Integer j1 = 128;
System.out.println(i1 == j1); //false
为什么会这样呢,我们来分析下原因:

Integer i = 100; 在编译时,会翻译成 Integer i = Integer.valueOf(100); ,而Java中Integer类的valueOf方法的源码如下:

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

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() {}
}
从源码我们可以看出

Java对于-128到127之间的数,会进行缓存。
所以 Integer i = 100 时,会将100进行缓存,下次再写Integer j = 100时,就会直接从缓存中取,就不会new了。

4)Integer变量和int变量比较时,只要两个变量的值是向等的,则结果为true

Integer i = new Integer(100);
int j = 100;
System.out.print(i == j); //true
因为包装类Integer和基本数据类型int比较时,Java会自动拆包装为int,然后进行比较,实际上就变为两个int变量的比较

4.==和equals的区别
4.1基本概念区分
1)对于==,比较的是值是否相等

如果作用于基本数据类型的变量,则直接比较其存储的 “值”是否相等;
如果作用于引用类型的变量,则比较的是所指向的对象的地址是否相等。

其实==比较的不管是基本数据类型,还是引用数据类型的变量,比较的都是值,只是引用类型变量存的值是对象的地址

2)对于equals方法,比较的是是否是同一个对象

equals方法不能作用于基本数据类型的变量,equals继承Object类;

如果没有对equals方法进行重写,则比较的是引用类型的变量所指向的对象的地址;

诸如String、Date等类对equals方法进行了重写的话,比较的是所指向的对象的内容。

3)equals()方法存在于Object类中,因为Object类是所有类的直接或间接父类,也就是说所有的类中的equals()方法都继承自Object类,在所有没有重写equals()方法的类中,调用equals()方法其实和使用==的效果一样,也是比较的地址值,不过,Java提供的所有类中,绝大多数类都重写了equals()方法,重写后的equals()方法一般都是比较两个对象的值,比如String类。
Object类equals()方法源码:

public boolean equals(Object obj) {
     return (this == obj);
}
String类equals()方法源码:

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}
4.2示例
示例1:

int x = 10;
int y = 10;
String str1 = new String("abc");
String str2 = new String("abc");
System.out.println(x == y); // true
System.out.println(str1 == str2); // false
System.out.println(str1.equals(str2)); // true
示例2:

String str3 = "abc";
String str4 = "abc";
System.out.println(str3 == str4); // true
str3与str4想等的原因是用到了内存中的常量池,当运行到str3创建对象时,如果常量池中没有,就在常量池中创建一个对象"abc",第二次创建的时候,就直接使用,所以两次创建的对象其实是同一个对象,它们的地址值相等。

示例3:
先定义学生Student类

package com.zwwhnly.springbootdemo;

public class Student {
    private int age;

    public Student(int age) {
        this.age = age;
    }
}
然后创建两个Student实例来比较:

Student student1 = new Student(23);
Student student2 = new Student(23);

System.out.println(student1.equals(student2)); // false
此时equals方法调用的是基类Object类的equals()方法,也就是==比较,所以返回false。

然后我们重写下equals()方法,只要两个学生的年龄相同,就认为是同一个学生:

package com.zwwhnly.springbootdemo;

public class Student {
    private int age;

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

    public boolean equals(Object obj) {
        Student student = (Student) obj;
        return this.age == student.age;
    }
}
此时再比较刚刚的两个实例,就返回true:

Student student1 = new Student(23);
Student student2 = new Student(23);

System.out.println(student1.equals(student2)); // true
5.String,StringBuilder,StringBuffer的区别
5.1区别讲解
1)运行速度
运行速度快慢顺序为:StringBuilder > StringBuffer > String
String最慢的原因:
String为字符串常量,而StringBuilder和StringBuffer均为字符串变量,即String对象一旦创建之后该对象是不可以更改的,但后两者的对象是变量,是可以更改的。

2)线程安全
在线程安全上,StringBuilder是线程不安全的,而StringBuffer是线程安全的(很多方法带有synchronized关键字)。

3)使用场景
String:适用于少量的字符串操作的情况。
StringBuilder:适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况。
StringBuffer:适用于多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况。

5.2示例
以拼接10000次字符串为例,我们看下三者各自需要的时间:

String str = "";
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    str = str + i;
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
long time = endTime - startTime;
System.out.println("String消耗时间:" + time);

StringBuilder builder = new StringBuilder("");
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int j = 0; j < 10000; j++) {
    builder.append(j);
}
endTime = System.currentTimeMillis();
time = endTime - startTime;
System.out.println("StringBuilder消耗时间:" + time);

StringBuffer buffer = new StringBuffer("");
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int k = 0; k < 10000; k++) {
    buffer.append(k);
}
endTime = System.currentTimeMillis();
time = endTime - startTime;
System.out.println("StringBuffer消耗时间:" + time);
运行结果:

String消耗时间:258 StringBuilder消耗时间:0 StringBuffer消耗时间:1
也验证了上面所说的StringBuilder > StringBuffer > String。
#6.装箱和拆箱

6.1什么是装箱?什么是拆箱?
装箱:自动将基本数据类型转换为包装器类型。
拆箱:自动将包装器类型转换为基本数据类型。
Integer i = 10; // 装箱
int j = i; // 拆箱
6.2 装箱和拆箱是如何实现的?
装箱过程是通过调用包装器的valueOf方法实现的,而拆箱过程是通过调用包装器实例的 xxxValue方法实现的。(xxx代表对应的基本数据类型)。

怎么证明这个结论呢,我们新建个类Main,在主方法中添加如下代码:

package com.zwwhnly.springbootdemo;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i = 100;       
        int j = i;
    }
}
然后打开cmd窗口,切换到Main类所在路径,执行命令:javac Main.java,会发现该目录会生成一个Main.class文件,用IDEA打开,会发现编译后的代码如下:

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//

package com.zwwhnly.springbootdemo;

public class Main {
    public Main() {
    }

    public static void main(String[] var0) {
        Integer var1 = Integer.valueOf(100);
        int var2 = var1.intValue();
    }
}
6.3示例
示例1:

Double i1 = 100.0;
Double i2 = 100.0;
Double i3 = 200.0;
Double i4 = 200.0;

System.out.println(i1==i2);
System.out.println(i3==i4);
输出结果:

false

false
为什么都返回false呢,我们看下Double.valueOf()方法,就知晓了:

private final double value;

public Double(double value) {
   this.value = value;
}

public static Double valueOf(double d) {
   return new Double(d);
}
示例2:

Boolean i1 = false;
Boolean i2 = false;
Boolean i3 = true;
Boolean i4 = true;

System.out.println(i1==i2);
System.out.println(i3==i4);
输出结果:

true

true
为什么都返回true呢,我们看下Boolean.valueOf()方法,就知晓了:

public static final Boolean TRUE = new Boolean(true);
public static final Boolean FALSE = new Boolean(false);

public static Boolean valueOf(boolean b) {
   return (b ? TRUE : FALSE);
} (责任编辑:IT)