熟知的Java常见笔试题及答案

　　谈谈接口和抽象类有什么区别？

　　接口是对行为的抽象，它是抽象方法的集合，利用接口可以达到API定义和实现分离的目的。接口，不能实例化；不能包含任何非常量成员,同时，没有非静态方法实现，也就是说要么是抽象方法，要么是静态方法。Java标准类库中，定义了非常多的接口，比如java.util.List。

　　抽象类是不能实例化的类，用abstract关键字修饰class，其目的主要是代码重用。除了不能实例化，形式上和一般的Java类并没有太大区别，可以有一个或者多个抽象方法，也可

　　以没有抽象方法。抽象类大多用于抽取相关Java类的共用方法实现或者是共同成员变量，然后通过继承的方式达到代码复用的目的。Java标准库中，比如collection框架，很多通用

　　部分就被抽取成为抽象类，例如java.util.AbstractList。

　　进行面向对象编程，掌握基本的设计原则是必须的，我今天介绍最通用的部分，也就是所谓的S.O.L.I.D原则。

　　单一职责类或者对象最好是只有单一职责，在程序设计中如果发现某个类承担着多种义务，可以考虑进行拆分。

　　开关原则设计要对扩展开放，对修改关闭。换句话说，程序设计应保证平滑的扩展性，尽量避免因为新增同类功能而修改已有实现，这样可以少产出些回归（regression）问题。

　　里氏替换这是面向对象的基本要素之一，进行继承关系抽象时，凡是可以用父类或者基类的地方，都可以用子类替换。

　　接口分离我们在进行类和接口设计时，如果在一个接口里定义了太多方法，其子类很可能面临两难，就是只有部分方法对它是有意义的，这就破坏了程序的内聚性。对于这种情况，可以通过拆分成功能单一的多个接口，将行为进行解耦。在未来维护中，如果某个接口设计有变，不会对使用其他接口的子类构成影响

　　依赖反转实体应该依赖于抽象而不是实现。也就是说高层次模块，不应该依赖于低层次模块，而是应该基于抽象。实践这一原则是保证产品代码之间适当耦合度的法宝

　　谈谈你知道的设计模式？请手动实现单例模式，Spring等框架中使用了哪些模式？

　　设计模式可以分为创建型模式、结构型模式和行为型模式。

　　创建型模式，是对对象创建过程的各种问题和解决方案的总结，包括各种工厂模式（Factory、AbstractFactory）、单例模式（Singleton）、构建器模式（Builder）、原型模式（ProtoType）。

　　结构型模式，是针对软件设计结构的总结，关注于类、对象继承、组合方式的实践经验。常见的结构型模式，包括桥接模式（Bridge）、适配器模式（Adapter）、装饰者模式（Decorator）、代理模式（Proxy）、组合模式（Composite）、外观模式（Facade）、享元模式（Flyweight）等。

　　行为型模式，是从类或对象之间交互、职责划分等角度总结的模式。比较常见的行为型模式有策略模式（Strategy）、解释器模式（Interpreter）、命令模式（Command）、观察者模式（Observer）、迭代器模式（Iterator）、模板方法模式（TemplateMethod）、访问者模式（Visitor）。更多相关内容你可以参考：https://en.wikipedia.org/wiki/Design_Patterns

　　InputStream是一个抽象类，标准类库中提供了FileInputStream、ByteArrayInputStream等各种不同的子类，分别从不同角度对InputStream进行了功能扩展，这是典型的装饰器模式应用案例。识别装饰器模式，可以通过识别类设计特征来进行判断，也就是其类构造函数以相同的抽象类或者接口为输入参数

　　创建型模式尤其是工厂模式，在我们的代码中随处可见，我举个相对不同的API设计实践。比如，JDK最新版本中HTTP/2ClientAPI，下面这个创建HttpRequest的过程，就是典型的构建器模式（Builder），通常会被实现成fuent风格的API，也有人叫它方法链。使用构建器模式，可以比较优雅地解决构建复杂对象的麻烦，这里的“复杂”是指类似需要输入的参数组合较多，如果用构造函数，我们往往需要为每一种可能的输入参数组合实现相应的构造函数，一系列复杂的构造函数会让代码阅读性和可维护性变得很差。

　　Spring等如何在API设计中使用设计模式

　　BeanFactory和ApplicationContext应用了工厂模式

　　在Bean的创建中，Spring也为不同scope定义的对象，提供了单例和原型等模式实现。

　　AOP领域则是使用了代理模式、装饰器模式、适配器模式等。

　　各种事件监听器，是观察者模式的典型应用。

　　类似JdbcTemplate等则是应用了模板模式。

　　synchronized和ReentrantLock有什么区别？

　　synchronized是Java内建的同步机制,它提供了互斥的语义和可见性，当一个线程已经获取当前锁时，其他试图获取的线程只能等待或者阻塞在那里。

　　ReentrantLock，通常翻译为再入锁，是Java5提供的锁实现，它的语义和synchronized基本相同。再入锁通过代码直接调用lock()方法获取，代码书写也更加灵活。与此同时，ReentrantLock提供了很多实用的方法，能够实现很多synchronized无法做到的细节控制，比如可以控制fairness，也就是公平性，或者利用定义条件等。但是，编码中也需要注意，必须要明确调用unlock()方法释放，不然就会一直持有该锁。

　　synchronized底层如何实现？什么是锁的升级、降级？

　　synchronized代码块是由一对儿monitorenter/monitorexit指令实现的，Monitor对象是同步的基本实现单元。在Java6之前，Monitor的实现完全是依靠操作系统内部的互斥锁，因为需要进行用户态到内核态的切换，所以同步操作是一个无差别的重量级操作。现代的（Oracle）JDK中，JVM对此进行了大刀阔斧地改进，提供了三种不同的Monitor实现，也就是常说的三种不同的锁：偏向锁（BiasedLocking）、轻量级锁和重量级锁，大大改进了其性能。

　　所谓锁的升级、降级，就是JVM优化synchronized运行的机制，当JVM检测到不同的竞争状况时，会自动切换到适合的锁实现，这种切换就是锁的升级、降级。

　　当没有竞争出现时，默认会使用偏斜锁。JVM会利用CAS操作，在对象头上的MarkWord部分设置线程ID，以表示这个对象偏向于当前线程，所以并不涉及真正的互斥锁。这样做的假设是基于在很多应用场景中，大部分对象生命周期中最多会被一个线程锁定，使用偏斜锁可以降低无竞争开销。

　　如果有另外的线程试图锁定某个已经被偏斜过的对象，JVM就需要撤销（revoke）偏斜锁，并切换到轻量级锁实现。轻量级锁依赖CAS操作MarkWord来试图获取锁，如果重试成功，就使用普通的轻量级锁；否则，进一步升级为重量级锁。

　　你知道“自旋锁”是做什么的吗？它的使用场景是什么？

　　自旋锁:竞争锁的失败的线程，并不会真实的在操作系统层面挂起等待，而是JVM会让线程做几个空循环(基于预测在不久的将来就能获得)，在经过若干次循环后，如果可以获得锁，那么进入临界区，如果还不能获得锁，才会真实的将线程在操作系统层面进行挂起。

　　适用场景:自旋锁可以减少线程的阻塞，这对于锁竞争不激烈，且占用锁时间非常短的代码块来说，有较大的性能提升，因为自旋的消耗会小于线程阻塞挂起操作的消耗。如果锁的竞争激烈，或者持有锁的线程需要长时间占用锁执行同步块，就不适合使用自旋锁了，因为自旋锁在获取锁前一直都是占用cpu做无用功，线程自旋的消耗大于线程阻塞挂起操作的消耗，造成cpu的浪费

　　在单核CPU上，自旋锁是无用，因为当自旋锁尝试获取锁不成功会一直尝试，这会一直占用CPU，其他线程不可能运行，

　　同时由于其他线程无法运行，所以当前线程无法释放锁。

　　一个线程两次调用start()方法会出现什么情况？谈谈线程的生命周期和状态转移。

　　Java的线程是不允许启动两次的，第二次调用必然会抛出IllegalThreadStateException，这是一种运行时异常，多次调用start被认为是编程错误。

　　新建（NEW），表示线程被创建出来还没真正启动的状态，可以认为它是个Java内部状态。

　　就绪（RUNNABLE），表示该线程已经在JVM中执行，当然由于执行需要计算资源，它可能是正在运行，也可能还在等待系统分配给它CPU片段，在就绪队列里面排队。

　　阻塞（BLOCKED），这个状态和我们前面两讲介绍的同步非常相关，阻塞表示线程在等待Monitorlock。比如，线程试图通过synchronized去获取某个锁，但是其他线程已经独占了，那么当前线程就会处于阻塞状态。

　　等待（WAITING），表示正在等待其他线程采取某些操作。一个常见的场景是类似生产者消费者模式，发现任务条件尚未满足，就让当前消费者线程等待（wait），另外的生产者线程去准备任务数据，然后通过类似notify等动作，通知消费线程可以继续工作了。Thread.join()也会令线程进入等待状态。

　　计时等待（TIMED_WAIT），其进入条件和等待状态类似，但是调用的是存在超时条件的方法，比如wait或join等方法的指定超时版本

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