Java面试知识点

Java面试

【OOD】面向对象的四个基本特征

面向对象技术是目前流行的系统设计开发技术，它包括面向对象分析和面向对象程序设计。面向对象程序设计技术的提出，主要是为了解决传统程序设计方法——结构化程序设计所不能解决的代码重用问题。

面向对象的编程方法具有四个基本特征：

抽象

抽象就是忽略一个主题中与当前目标无关的那些方面，以便更充分地注意与当前目标有关的方面。抽象并不打算了解全部问题，而只是选择其中的一部分，暂时不用部分细节。比如，我们要设计一个学生成绩管理系统，考察学生这个对象时，我们只关心他的班级、学号、成绩等，而不用去关心他的身高、体重这些信息。抽象包括两个方面，一是过程抽象，二是数据抽象。过程抽象是指任何一个明确定义功能的操作都可被使用者看作单个的实体看待，尽管这个操作实际上可能由一系列更低级的操作来完成。数据抽象定义了数据类型和施加于该类型对象上的操作，并限定了对象的值只能通过使用这些操作修改和观察。

继承

继承是一种联结类的层次模型，并且允许和鼓励类的重用，它提供了一种明确表述共性的方法。对象的一个新类可以从现有的类中派生，这个过程称为类继承。新类继承了原始类的特性，新类称为原始类的派生类（子类），而原始类称为新类的基类（父类）。派生类可以从它的基类那里继承方法和实例变量，并且类可以修改或增加新的方法使之更适合特殊的需要。这也体现了大自然中一般与特殊的关系。继承性很好的解决了软件的可重用性问题。比如说，所有的Windows应用程序都有一个窗口，它们可以看作都是从一个窗口类派生出来的。但是有的应用程序用于文字处理，有的应用程序用于绘图，这是由于派生出了不同的子类，各个子类添加了不同的特性。

封装

封装是面向对象的特征之一，是对象和类概念的主要特性。封装是把过程和数据包围起来，对数据的访问只能通过已定义的界面。面向对象设计始于这个基本概念，即现实世界可以被描绘成一系列完全自治、封装的对象，这些对象通过一个受保护的接口访问其他对象。一旦定义了一个对象的特性，则有必要决定这些特性的可见性，即哪些特性对外部世界是可见的，哪些特性用于表示内部状态。在这个阶段定义对象的接口。通常，应禁止直接访问一个对象的实际表示，而应通过操作接口访问对象，这称为信息隐藏。事实上，信息隐藏是用户对封装性的认识，封装则为信息隐藏提供支持。封装保证了模块具有较好的独立性，使得程序维护修改较为容易。对应用程序的修改仅限于类的内部，因而可以将应用程序修改带来的影响减少到最低限度。

多态性

多态性是指允许不同类的对象对同一消息作出响应。比如同样的加法，把两个时间加在一起和把两个整数加在一起肯定完全不同。又比如，同样的选择编辑-粘贴操作，在字处理程序和绘图程序中有不同的效果。多态性包括参数化多态性和包含多态性。多态性语言具有灵活、抽象、行为共享、代码共享的优势，很好的解决了应用程序函数同名问题。

面向对象程序设计具有许多优点：

1. 开发时间短，效率高，可靠性高，所开发的程序更强壮。由于面向对象编程的可重用性，可以在应用程序中大量采用成熟的类库，从而缩短了开发时间。

2. 应用程序更易于维护、更新和升级。继承和封装使得应用程序的修改带来的影响更加局部化。

【OOD】面向对象五个基本原则

单一职责原则（Single-Resposibility Principle）

其核心思想为：一个类，最好只做一件事，只有一个引起它的变化。单一职责原则可以看做是低耦合、高内聚在面向对象原则上的引申，将职责定义为引起变化的原因，以提高内聚性来减少引起变化的原因。职责过多，可能引起它变化的原因就越多，这将导致职责依赖，相互之间就产生影响，从而大大损伤其内聚性和耦合度。通常意义下的单一职责，就是指只有一种单一功能，不要为类实现过多的功能点，以保证实体只有一个引起它变化的原因。

专注，是一个人优良的品质；同样的，单一也是一个类的优良设计。交杂不清的职责将使得代码看起来特别别扭牵一发而动全身，有失美感和必然导致丑陋的系统错误风险。

开放封闭原则（Open-Closed principle）

其核心思想是：软件实体应该是可扩展的，而不可修改的。也就是，对扩展开放，对修改封闭的。
开放封闭原则主要体现在两个方面
1. 对扩展开放，意味着有新的需求或变化时，可以对现有代码进行扩展，以适应新的情况。
2. 对修改封闭，意味着类一旦设计完成，就可以独立完成其工作，而不要对其进行任何尝试的修改。

实现开开放封闭原则的核心思想就是对抽象编程，而不对具体编程，因为抽象相对稳定。让类依赖于固定的抽象，所以修改就是封闭的；而通过面向对象的继承和多态机制，又可以实现对抽象类的继承，通过覆写其方法来改变固有行为，实现新的拓展方法，所以就是开放的。

“需求总是变化”没有不变的软件，所以就需要用封闭开放原则来封闭变化满足需求，同时还能保持软件内部的封装体系稳定，不被需求的变化影响。

Liskov替换原则（Liskov-Substituion Principle）

其核心思想是：子类必须能够替换其基类。这一思想体现为对继承机制的约束规范，只有子类能够替换基类时，才能保证系统在运行期内识别子类，这是保证继承复用的基础。在父类和子类的具体行为中，必须严格把握继承层次中的关系和特征，将基类替换为子类，程序的行为不会发生任何变化。同时，这一约束反过来则是不成立的，子类可以替换基类，但是基类不一定能替换子类。

Liskov替换原则，主要着眼于对抽象和多态建立在继承的基础上，因此只有遵循了Liskov替换原则，才能保证继承复用是可靠地。实现的方法是面向接口编程：将公共部分抽象为基类接口或抽象类，通过Extract Abstract Class，在子类中通过覆写父类的方法实现新的方式支持同样的职责。

Liskov替换原则是关于继承机制的设计原则，违反了Liskov替换原则就必然导致违反开放封闭原则。

Liskov替换原则能够保证系统具有良好的拓展性，同时实现基于多态的抽象机制，能够减少代码冗余，避免运行期的类型判别。

依赖倒置原则（Dependecy-Inversion Principle）

其核心思想是：依赖于抽象。具体而言就是高层模块不依赖于底层模块，二者都同依赖于抽象；抽象不依赖于具体，具体依赖于抽象。

我们知道，依赖一定会存在于类与类、模块与模块之间。当两个模块之间存在紧密的耦合关系时，最好的方法就是分离接口和实现：在依赖之间定义一个抽象的接口使得高层模块调用接口，而底层模块实现接口的定义，以此来有效控制耦合关系，达到依赖于抽象的设计目标。

抽象的稳定性决定了系统的稳定性，因为抽象是不变的，依赖于抽象是面向对象设计的精髓，也是依赖倒置原则的核心。

依赖于抽象是一个通用的原则，而某些时候依赖于细节则是在所难免的，必须权衡在抽象和具体之间的取舍，方法不是一层不变的。依赖于抽象，就是对接口编程，不要对实现编程。

接口隔离原则（Interface-Segregation Principle）

其核心思想是：使用多个小的专门的接口，而不要使用一个大的总接口。
具体而言，接口隔离原则体现在：接口应该是内聚的，应该避免“胖”接口。一个类对另外一个类的依赖应该建立在最小的接口上，不要强迫依赖不用的方法，这是一种接口污染。

接口有效地将细节和抽象隔离，体现了对抽象编程的一切好处，接口隔离强调接口的单一性。而胖接口存在明显的弊端，会导致实现的类型必须完全实现接口的所有方法、属性等；而某些时候，实现类型并非需要所有的接口定义，在设计上这是“浪费”，而且在实施上这会带来潜在的问题，对胖接口的修改将导致一连串的客户端程序需要修改，有时候这是一种灾难。在这种情况下，将胖接口分解为多个特点的定制化方法，使得客户端仅仅依赖于它们的实际调用的方法，从而解除了客户端不会依赖于它们不用的方法。

分离的手段主要有以下两种：
1. 委托分离，通过增加一个新的类型来委托客户的请求，隔离客户和接口的直接依赖，但是会增加系统的开销。
2. 多重继承分离，通过接口多继承来实现客户的需求，这种方式是较好的。

以上就是5个基本的面向对象设计原则，它们就像面向对象程序设计中的金科玉律，遵守它们可以使我们的代码更加鲜活，易于复用，易于拓展，灵活优雅。不同的设计模式对应不同的需求，而设计原则则代表永恒的灵魂，需要在实践中时时刻刻地遵守。就如ARTHURJ.RIEL在那边《OOD启示录》中所说的：“你并不必严格遵守这些原则，违背它们也不会被处以宗教刑罚。但你应当把这些原则看做警铃，若违背了其中的一条，那么警铃就会响起。”

[Java]JVM结构原理、GC工作机制详解

JVM结构原理图

具体参照：JVM结构原理、GC工作机制详解

GC

说到GC，记住两点：
1. GC是负责回收所有无任何引用对象的内存空间。注意:垃圾回收回收的是无任何引用的对象占据的内存空间而不是对象本身。
2. GC回收机制的两种算法: 1) 引用计数法 2) 可达性分析算法
3. 至于更详细的GC算法介绍，大家可以参考：JavaGC机制算法

[Java]Java对象的生命周期

在Java中，对象的生命周期包括以下几个阶段：

1. 创建阶段(Created)
2. 应用阶段(In Use)
3. 不可见阶段(Invisible)
4. 不可达阶段(Unreachable)
5. 收集阶段(Collected)
6. 终结阶段(Finalized)
7. 对象空间重分配阶段(De-allocated)

具体参照：Java对象的生命周期

[设计模式]如何看待设计模式

设计模式是什么？

设计模式(Design Pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结，使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解并且保证代码可靠性。

设计模式至少有如下几个用途

1. 设计模式来源众多专家的经验和智慧，它们是从许多优秀的软件系统中总结出的成功的、能够实现可维护性复用的设计方案，使用这些方案将可以让我们避免做一些重复性的工作，也许我们冥思苦想得到的一个“自以为很了不起”的设计方案其实就是某一个设计模式。在时间就是金钱的今天，设计模式无疑会为有助于我们提高开发和设计效率，但它不保证一定会提高。
2. 设计模式提供了一套通用的设计词汇和一种通用的形式来方便开发人员之间沟通和交流，使得设计方案更加通俗易懂。交流通常很耗时，任何有助于提高交流效率的东西都可以为我们节省不少时间。无论你使用哪种编程语言，做什么类型的项目，甚至你处于一个国际化的开发团队，当面对同一个设计模式时，你和别人的理解并无二异，因为设计模式是跨语言、跨平台、跨应用、跨国界的。
3. 大部分设计模式都兼顾了系统的可重用性和可扩展性，这使得我们可以更好地重用一些已有的设计方案、功能模块甚至一个完整的软件系统，避免我们经常做一些重复的设计、编写一些重复的代码。此外，随着软件规模的日益增大，软件寿命的日益变长，系统的可维护性和可扩展性也越来越重要，许多设计模式将有助于提高系统的灵活性和可扩展性，让我们在不修改或者少修改现有系统的基础上增加、删除或者替换功能模块。如果一点设计模式都不懂，我想要做到这一点恐怕还是很困难的。
4. 合理使用设计模式并对设计模式的使用情况进行文档化，将有助于别人更快地理解系统。如果某一天因为升职或跳槽等原因，别人接手了你的项目，只要他也懂设计模式，我想他应该能够很快理解你的设计思路和实现方案，让你升职无后患之忧，跳槽也心安理得，何乐而不为呢？。
5. 最后一点对初学者很重要，学习设计模式将有助于初学者更加深入地理解面向对象思想，让你知道：如何将代码分散在几个不同的类中？为什么要有“接口”？何谓针对抽象编程？何时不应该使用继承？如果不修改源代码增加新功能？同时还让你能够更好地阅读和理解现有类库（如JDK）与其他系统中的源代码，让你早点脱离面向对象编程的“菜鸟期”。

参考链接：
史上最全设计模式导学目录（完整版）：超级详细，精品教程
从招式与内功谈起——设计模式概述（一）：设计模式从何而来？
从招式与内功谈起——设计模式概述（二）：设计模式是什么？
从招式与内功谈起——设计模式概述（三）：设计模式有什么用？附：个人观点

[数据库]事务的概念及事务的四个特征

事务的概念

事务（Transaction）是并发控制的单位，是用户定义的一个操作序列。这些操作要么都做，要么都不做，是一个不可分割的工作单位。通过事务，SQL Server能将逻辑相关的一组操作绑定在一起，以便服务器保持数据的完整性。

事务通常是以BEGIN TRANSACTION开始，以COMMIT或ROLLBACK结束。
COMMIT表示提交，即提交事务的所有操作。具体地说就是将事务中所有对数据库的更新写回到磁盘上的物理数据库中去，事务正常结束。
ROLLBACK表示回滚，即在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续进行，系统将事务中对数据库的所有以完成的操作全部撤消，滚回到事务开始的状态。

事务的特性(ACID特性)

1. 原子性(Atomicity)：事务是数据库的逻辑工作单位，事务中包括的诸操作要么全做，要么全不做。
2. 一致性(Consistency)：事务执行的结果必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性与原子性是密切相关的。
3. 隔离性(Isolation)：一个事务的执行不能被其他事务干扰。
4. 持续性/永久性(Durability)：一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。

[Web]集群环境中，session如何实现共享

• Java集群之session共享
• session多服务器共享方案，还有一种方案就是使用一个固定的服务器专门保持session，其他服务器共享。

[数据库]事务的四种隔离级别简介

serializable

1. 这种隔离级别对数据的要求最为严格，自然也是性能最差的一种隔离级别。在所有的select语句中都是默认加了一个lock in share mode的锁，
2. 在这种隔离级别中没有一致读的，所有的select都将返回最近的数据状态。
3. 由于这种隔离级别的对数据高度一致的严格，所以会产生很多的锁，自然也会导致很多的死锁，对性能的影响不言而喻。

repeatable read

1. 所有的select在第一次一致读以后在事务中都会使用一样的数据状态快照。
2. update，delete都会使用间隙锁来保证数据的安全。防止phantom。
3. 这是采用最广的事务隔离级别，也是mysql默认的事务隔离级别。

read commited

1. 每一个select都会使用各自的数据状态的快照。
2. 如果当前的数据状态已更新到最新，但是当当个select的时候仍然会产生不一致的数据状态。
3. 更少的间隙锁意味着更少的死锁。
4. 唯一key的检查在第二索引和其它外键检查的时候也会产生间隙锁。（gap必须被锁定以防止在parent row被删除后仍在child row中插入相关数据）。
5. 这种隔离级别也是使用的非常普遍的隔离级别尤其是在5.1以后的版本中。
6. 征对在5.0更早的版本中，可以通过innodb_locks_unsafe_for_binlog移除gap locking。

read uncommitted

1. 这种隔离级别几乎不被使用，在selelct将会看到各种奇怪的数据现象，当然包括其它事务还未提交的数据。
2. 强烈不推荐，不能保证数据的一致性。

[缓存]分布式、集群环境中，缓存如何刷新，如何保持同步？

缓存如何刷新？

1. 定时刷新
2. 主动刷新覆盖：每个缓存框架都有自带的刷新机制，或者说缓存失效机制，就拿Redis和 Ehcache举例， 他们都有自带的过期机制，另外主动刷新覆盖时，只需获取对应的key进行数据的覆盖即可

缓存如何保持同步？

这个redis有自带的集群同步机制，即复制功能，具体参考：基于Redis分布式缓存实现 ，Ehcache也有分布式缓存同步的配置，只需要配置不同服务器地址即可，参照：Ehcache分布式缓存同步