題目一

請對比 Exception 和 Error，另外，運行時異常與一般異常有什么區別？

考點分析：

分析 Exception 和 Error 的區別，是從概念角度考察了 Java 處理機制。總的來說，還處于理解的層面，面試者只要闡述清楚就好了。

我們在日常編程中，如何處理好異常是比較考驗功底的，我覺得需要掌握兩個方面。

第一，理解 Throwable、Exception、Error 的設計和分類。 比如，掌握那些應用最為廣泛的子類，以及如何自定義異常等。

很多面試官會進一步追問一些細節，比如，你了解哪些 Error、Exception 或者 RuntimeException？我畫了一個簡單的類圖，并列出來典型例子，可以給你作為參考，至少做到基本心里有數。

第二，理解 Java 語言中操作 Throwable 的元素和實踐。 掌握最基本的語法是必須的，如 try-catch-finally 塊，throw、throws 關鍵字等。與此同時，也要懂得如何處理典型場景。

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典型回答：

Exception 和 Error 都是繼承了 Throwable 類，在 Java 中只有 Throwable 類的實例才可以被拋出（throw）或者捕獲（catch），它是異常處理機制的基本組成類型。

Exception 和 Error 體現了 Java 平臺設計者對不同異常情況的分類。Exception 是程序正常運行中，可以預料的意外情況，可能并且應該被捕獲，進行相應處理。點擊這里看一下壯烈犧牲的阿里巴巴面試經驗。

Error 是指在正常情況下，不大可能出現的情況，絕大部分的 Error 都會導致程序（比如 JVM 自身）處于非正常的、不可恢復狀態。既然是非正常情況，所以不便于也不需要捕獲，常見的比如 OutOfMemoryError 之類，都是 Error 的子類。

Exception 又分為可檢查（checked）異常和不檢查（unchecked）異常，可檢查異常在源代碼里必須顯式地進行捕獲處理，這是編譯期檢查的一部分。前面我介紹的不可查的 Error，是 Throwable 不是 Exception。

不檢查異常就是所謂的運行時異常，類似 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 之類，通常是可以編碼避免的邏輯錯誤，具體根據需要來判斷是否需要捕獲，并不會在編譯期強制要求。

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題目二

談談 Java 反射機制，動態代理是基于什么原理？

考點分析：

這個題目給我的第一印象是稍微有點誘導的嫌疑，可能會下意識地以為動態代理就是利用反射機制實現的，這么說也不算錯但稍微有些不全面。功能才是目的，實現的方法有很多。

總的來說，這道題目考察的是 Java 語言的另外一種基礎機制： 反射，它就像是一種魔法，引入運行時自省能力，賦予了 Java 語言令人意外的活力，通過運行時操作元數據或對象，Java 可以靈活地操作運行時才能確定的信息。 而動態代理，則是延伸出來的一種廣泛應用于產品開發中的技術，很多繁瑣的重復編程，都可以被動態代理機制優雅地解決。

從考察知識點的角度，這道題涉及的知識點比較龐雜，所以面試官能夠擴展或者深挖的內容非常多，比如：

• 考察你對反射機制的了解和掌握程度。

• 動態代理解決了什么問題，在你業務系統中的應用場景是什么？

• JDK 動態代理在設計和實現上與 cglib 等方式有什么不同，進而如何取舍？

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典型回答

反射機制是 Java 語言提供的一種基礎功能，賦予程序在運行時自省（introspect，官方用語）的能力。通過反射我們可以直接操作類或者對象，比如獲取某個對象的類定義，獲取類聲明的屬性和方法，調用方法或者構造對象，甚至可以運行時修改類定義。

動態代理是一種方便運行時動態構建代理、動態處理代理方法調用的機制，很多場景都是利用類似機制做到的，比如用來包裝 RPC 調用、面向切面的編程（AOP）。

實現動態代理的方式很多，比如 JDK 自身提供的動態代理，就是主要利用了上面提到的反射機制。還有其他的實現方式，比如利用傳說中更高性能的字節碼操作機制，類似 ASM、cglib（基于 ASM）、Javassist 等。

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題目三

Java 提供了哪些 IO 方式？ NIO 如何實現多路復用？

考點分析

在實際面試中，從傳統 IO 到 NIO、NIO 2，其中有很多地方可以擴展開來，考察點涉及方方面面，比如：

• 基礎 API 功能與設計， InputStream/OutputStream 和 Reader/Writer 的關系和區別。

• NIO、NIO 2 的基本組成。

• 給定場景，分別用不同模型實現，分析 BIO、NIO 等模式的設計和實現原理。

• NIO 提供的高性能數據操作方式是基于什么原理，如何使用？

• 或者，從開發者的角度來看，你覺得 NIO 自身實現存在哪些問題？有什么改進的想法嗎？

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典型回答

Java IO 方式有很多種，基于不同的 IO 抽象模型和交互方式，可以進行簡單區分。

首先，傳統的 java.io 包，它基于流模型實現，提供了我們最熟知的一些 IO 功能，比如 File 抽象、輸入輸出流等。交互方式是同步、阻塞的方式，也就是說，在讀取輸入流或者寫入輸出流時，在讀、寫動作完成之前，線程會一直阻塞在那里，它們之間的調用是可靠的線性順序。

java.io 包的好處是代碼比較簡單、直觀，缺點則是 IO 效率和擴展性存在局限性，容易成為應用性能的瓶頸。

很多時候，人們也把 java.net 下面提供的部分網絡 API，比如 Socket、ServerSocket、HttpURLConnection 也歸類到同步阻塞 IO 類庫，因為網絡通信同樣是 IO 行為。

第二，在 Java 1.4 中引入了 NIO 框架（java.nio 包），提供了 Channel、Selector、Buffer 等新的抽象，可以構建多路復用的、同步非阻塞 IO 程序，同時提供了更接近操作系統底層的高性能數據操作方式。

第三，在 Java 7 中，NIO 有了進一步的改進，也就是 NIO 2，引入了異步非阻塞 IO 方式，也有很多人叫它 AIO（Asynchronous IO）。異步 IO 操作基于事件和回調機制，可以簡單理解為，應用操作直接返回，而不會阻塞在那里，當后臺處理完成，操作系統會通知相應線程進行后續工作。

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題目四

如何保證容器是線程安全的？ConcurrentHashMap 如何實現高效地線程安全？

典型回答：

Java 提供了不同層面的線程安全支持。在傳統集合框架內部，除了 Hashtable 等同步容器，還提供了所謂的同步包裝器（Synchronized Wrapper），我們可以調用 Collections 工具類提供的包裝方法，來獲取一個同步的包裝容器（如 Collections.synchronizedMap），但是它們都是利用非常粗粒度的同步方式，在高并發情況下，性能比較低下。

另外，更加普遍的選擇是利用并發包提供的線程安全容器類，它提供了：

• 各種并發容器，比如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。

• 各種線程安全隊列（Queue/Deque），如 ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue。

• 各種有序容器的線程安全版本等。

具體保證線程安全的方式，包括有從簡單的 synchronize 方式，到基于更加精細化的，比如基于分離鎖實現的 ConcurrentHashMap 等并發實現等。具體選擇要看開發的場景需求，總體來說，并發包內提供的容器通用場景，遠優于早期的簡單同步實現。

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題目五

談談接口和抽象類有什么區別？

考點分析：

這是個非常高頻的 Java 面向對象基礎問題，看起來非常簡單的問題，如果面試官稍微深入一些，你會發現很多有意思的地方，可以從不同角度全面地考察你對基本機制的理解和掌握。

比如:

• 對于 Java 的基本元素的語法是否理解準確。 能否定義出語法基本正確的接口、抽象類或者相關繼承實現，涉及重載（Overload）、重寫（Override）更是有各種不同的題目。

• 在軟件設計開發中妥善地使用接口和抽象類。 你至少知道典型應用場景，掌握基礎類庫重要接口的使用；掌握設計方法，能夠在 review 代碼的時候看出明顯的不利于未來維護的設計。

• 掌握 Java 語言特性演進。 現在非常多的框架已經是基于 Java 8，并逐漸支持更新版本，掌握相關語法，理解設計目的是很有必要的。

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典型回答：

1.繼承抽象類的子類們的本質都是相似的，它們體現的是一種 “is-a" 的關系，就像動物中的貓和狗；而對于接口的繼承更多的是一種行為的相似，是一種 “like-a” 的關系，比如飛機和鳥，它們都具有飛的行為，卻并不需要在本質上相似。

2.抽象類可以擁有任意范圍的成員數據，既可以是抽象，也可以是非抽象；但是接口，所有的方法必須是抽象的，所有的成員變量必須是 public static final的，某種程度上來說，接口是對抽象類的一種抽象。

3.一個類只能繼承一個抽象類，但卻可以實現多個接口。

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題目六

synchronized 和 ReentrantLock 有什么區別？有人說 synchronized 最慢，這話靠譜嗎？

考點分析：

題目是考察并發編程的常見基礎題，下面給出的典型回答算是一個相對全面的總結。

對于并發編程，不同公司或者面試官面試風格也不一樣，有個別大廠喜歡一直追問你相關機制的擴展或者底層，有的喜歡從實用角度出發，所以你在準備并發編程方面需要一定的耐心。

個人認為，鎖作為并發的基礎工具之一，你至少需要掌握：

• 理解什么是線程安全。

• synchronized、ReentrantLock 等機制的基本使用與案例。

更進一步，你還需要：

• 掌握 synchronized、ReentrantLock 底層實現；理解鎖膨脹、降級；理解偏斜鎖、自旋鎖、輕量級鎖、重量級鎖等概念。

• 掌握并發包中 java.util.concurrent.lock 各種不同實現和案例分析。

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典型回答：

synchronized 是 Java 內建的同步機制，所以也有人稱其為 Intrinsic Locking，它提供了互斥的語義和可見性，當一個線程已經獲取當前鎖時，其他試圖獲取的線程只能等待或者阻塞在那里。

在 Java 5 以前，synchronized 是僅有的同步手段，在代碼中， synchronized 可以用來修飾方法，也可以使用在特定的代碼塊兒上，本質上 synchronized 方法等同于把方法全部語句用 synchronized 塊包起來。

ReentrantLock，通常翻譯為再入鎖，是 Java 5 提供的鎖實現，它的語義和 synchronized 基本相同。再入鎖通過代碼直接調用 lock() 方法獲取，代碼書寫也更加靈活。與此同時，ReentrantLock 提供了很多實用的方法，能夠實現很多 synchronized 無法做到的細節控制，比如可以控制 fairness，也就是公平性，或者利用定義條件等。但是，編碼中也需要注意，必須要明確調用 unlock() 方法釋放，不然就會一直持有該鎖。

synchronized 和 ReentrantLock 的性能不能一概而論，早期版本 synchronized 在很多場景下性能相差較大，在后續版本進行了較多改進，在低競爭場景中表現可能優于 ReentrantLock。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的厉害了，BATJ 必考的 Java 面试题！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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