Java面試題（一）（基礎概念與常識）

Java 語言有哪些特點

1. 簡單易學：Java語言的文法相對簡潔，與C++相比去掉了一些複雜的特性，減少了學習和使用的難度，使得Java易于學習和上手。

1. 面向對象：Java是一種純粹的面向對象程式設計語言，支援封裝、繼承和多态等面向對象的特性，使得代碼結構清晰，易于擴充和維護。

1. 平台獨立性：Java語言通過Java虛拟機（JVM）實作了平台獨立性。Java源代碼編譯成位元組碼，由JVM解釋執行，可以在不同的作業系統上運作，隻需安裝相應的JVM即可。

1. 記憶體管理：Java提供了自動的記憶體管理機制，即垃圾回收機制。程式員不需要手動管理記憶體，減少了記憶體洩漏和野指針等問題，提高了代碼的健壯性和安全性。

1. 強大的生态系統：Java擁有豐富的類庫和架構，以及龐大的開發社群。開發者可以利用這些工具和資源快速建構應用程式，并解決各種開發需求和問題。

1. 高性能：Java在編譯和執行上進行了優化，具有高效的執行速度。同時，通過JIT（Just-In-Time）編譯器，将熱點代碼編譯成本地機器碼，提高了運作效率。

1. 安全性：Java提供了安全性機制，如位元組碼驗證、安全沙箱等，防止惡意代碼對系統造成損害。

1. 多線程支援：Java内置了多線程支援，通過多線程可以實作并發程式設計，充分利用多核處理器的性能。

1. 開發工具豐富：Java擁有衆多優秀的開發工具，如Eclipse、IntelliJ IDEA等，可以提高開發效率和代碼品質。

總體而言，Java語言具有簡單易學、面向對象、平台獨立、記憶體管理、強大的生态系統、高性能、安全性、多線程支援和豐富的開發工具等特點，使得它成為一種廣泛應用于企業級應用開發、移動應用開發和網際網路開發的程式設計語言。

JVM、JRE、JDK差別

JVM、JRE和JDK是Java開發和運作環境的不同元件，它們之間有以下差別：

1. JVM（Java Virtual Machine）：JVM是Java虛拟機的縮寫，它是Java語言的核心和關鍵元件。JVM負責解釋和執行Java位元組碼，并提供了記憶體管理、垃圾回收、線程管理等運作時環境。它使得Java程式能夠在不同的作業系統上運作，實作了平台的獨立性。

1. JRE（Java Runtime Environment）：JRE是Java運作時環境的縮寫，它是Java程式的運作環境。JRE包括JVM和Java類庫，提供了運作Java程式所需的所有元件。如果隻需要運作Java程式而不進行開發，隻需要安裝JRE即可。

1. JDK（Java Development Kit）：JDK是Java開發工具包的縮寫，它是Java程式開發的完整套件。JDK包括JRE，同時還提供了開發人員所需的編譯器（javac）、調試器（jdb）、文檔生成工具（javadoc）等開發工具。如果需要進行Java程式的開發，需要安裝JDK。

簡而言之，JVM是Java虛拟機，負責解釋和執行Java位元組碼；JRE是Java運作時環境，包括JVM和Java類庫，用于運作Java程式；JDK是Java開發工具包，包括JRE和開發工具，用于開發和編譯Java程式。

在實際使用中，如果隻需要運作Java程式，隻需安裝JRE；如果需要進行Java程式的開發，需要安裝JDK。

什麼是位元組碼?采用位元組碼的好處是什麼

位元組碼（Bytecode）是一種中間表示形式，它是将Java源代碼編譯後生成的一種二進制格式。位元組碼是Java虛拟機（JVM）的指令集，它是一種與平台無關的中間代碼。

位元組碼由一系列指令組成，這些指令包括加載、存儲、運算、控制流等操作。Java源代碼經過編譯器編譯生成位元組碼檔案（.class檔案），然後由JVM解釋執行位元組碼指令，将其轉換為機器碼，最終在特定的作業系統和硬體上運作。

采用位元組碼的好處有以下幾點：

1. 平台無關性：位元組碼與具體的作業系統和硬體無關，可以在任何支援Java虛拟機的平台上運作。隻要在目标平台上安裝了相應的JVM，就可以運作位元組碼，而不需要對程式進行重新編譯。

1. 加速開發和部署：Java源代碼隻需要編譯一次生成位元組碼，然後可以在不同的環境中運作。這使得程式的開發、測試和部署更加快速和便捷。同時，位元組碼的中間表示形式也使得Java程式更容易進行優化和調試。

1. 安全性：位元組碼是一種中間表示形式，不直接暴露源代碼。這使得Java程式的源代碼更難以被逆向工程分析，提高了程式的安全性。

1. 可移植性：位元組碼可以在任何支援Java虛拟機的平台上運作，無需修改代碼。這種可移植性使得Java成為一個廣泛應用于跨平台開發的程式設計語言。

總的來說，位元組碼作為一種中間表示形式，具有平台無關性、加速開發和部署、安全性和可移植性等優勢。它是Java虛拟機的執行機關，使得Java程式能夠在不同的平台上運作，并為Java帶來了跨平台開發的特性。

為什麼說 Java 語言“編譯與解釋并存”

Java語言被稱為"編譯與解釋并存"，是因為它的執行過程涉及到了編譯和解釋兩個階段。

首先，Java源代碼需要通過編譯器将其轉換成位元組碼（即中間代碼），這個過程稱為編譯。編譯器會對源代碼進行詞法分析、文法分析、語義分析等操作，然後生成對應的位元組碼檔案（.class檔案）。

接下來，Java虛拟機（JVM）會對位元組碼進行解釋執行，将其轉換為機器碼并運作。這個過程稱為解釋。JVM中的解釋器會逐條解釋位元組碼指令，執行相應的操作。在解釋執行的同時，JVM還會進行一些優化，如即時編譯（Just-In-Time Compilation），将熱點代碼（Hotspot Code）編譯成本地機器碼，提高執行效率。

這種編譯與解釋相結合的執行方式帶來了一些優勢：

1. 平台無關性：通過編譯生成的位元組碼可以在任何支援Java虛拟機的平台上運作，不需要針對不同的平台重新編寫和編譯代碼。

1. 加速開發和部署：編譯過程隻需要一次，生成的位元組碼可以在不同的環境中運作。這使得程式的開發、測試和部署更加快速和便捷。

1. 動态性和靈活性：解釋階段可以動态地加載和執行位元組碼，使得Java程式可以進行動态代碼生成、動态類加載等操作，實作了許多動态性和靈活性的特性。

盡管Java語言是先編譯後解釋的，但在實踐中，JVM會根據具體情況進行即時編譯（JIT Compilation）和優化，将熱點代碼直接編譯成本地機器碼，以提高執行效率。這樣，Java程式可以在編譯和解釋兩個階段之間靈活切換，以最優的方式執行。

什麼是JIT？

JIT（Just-In-Time）是即時編譯的縮寫，它是一種在運作時動态将位元組碼（中間代碼）轉換為機器碼的技術。

在Java中，JIT編譯器是Java虛拟機（JVM）中的一部分，它用于對熱點代碼進行即時編譯。熱點代碼是指在程式的執行過程中頻繁被執行的部分，通常是循環、頻繁調用的方法等。JIT編譯器會監視程式的運作情況，當某個代碼片段被頻繁執行時，JIT會将該代碼片段編譯成本地機器碼，然後在後續的執行中直接執行該機器碼，進而提高程式的執行速度。

JIT編譯器的工作原理如下：

1. 首先，JVM會将Java源代碼編譯成位元組碼，這是一個中間表示形式。

1. 當Java程式運作時，JVM會對位元組碼進行解釋執行。在解釋執行的過程中，JIT編譯器會監視程式的執行情況，記錄哪些代碼片段被頻繁執行，即熱點代碼。

1. 當某個代碼片段被判定為熱點代碼時，JIT編譯器會将該代碼片段進行即時編譯，将其轉換為本地機器碼。

1. 從此以後，每當該代碼片段再次被執行時，JVM會直接執行編譯後的本地機器碼，而不再執行位元組碼。

通過JIT編譯器的即時編譯，Java程式可以在執行過程中根據實際情況優化代碼，以提高程式的執行速度。JIT編譯器的存在使得Java在性能方面能夠與其他程式設計語言相媲美。

什麼樣的代碼會被判定為熱點代碼

判定某段代碼為熱點代碼是由JIT編譯器根據程式的執行情況和性能統計資訊來決定的。具體來說，以下幾個因素可能會導緻某段代碼被判定為熱點代碼：

1. 方法調用頻繁：如果某個方法被頻繁調用，那麼該方法的位元組碼可能會被判定為熱點代碼。JIT編譯器會嘗試将該方法的位元組碼編譯成本地機器碼，以提高方法調用的執行效率。

1. 循環執行頻繁：如果某個循環被頻繁執行，那麼該循環的位元組碼可能會被判定為熱點代碼。JIT編譯器會嘗試将該循環的位元組碼編譯成本地機器碼，以提高循環的執行效率。

1. 熱點探測：JVM會根據程式的執行情況和性能統計資訊來識别熱點代碼。例如，JVM可以通過計數器統計某個代碼塊的執行次數，如果執行次數超過一定門檻值，那麼該代碼塊的位元組碼可能會被判定為熱點代碼。

1. 内聯優化：JIT編譯器會通過内聯優化來提高方法調用的執行效率。内聯是将一個方法的位元組碼直接嵌入到調用該方法的地方，避免了方法調用的開銷。如果某個方法的内聯優化能夠提高程式的性能，那麼該方法的位元組碼可能會被判定為熱點代碼。

需要注意的是，JIT編譯器的判定機制和優化政策可能因不同的JVM實作而有所差異。不同的JVM可能會采用不同的性能統計資訊和優化算法來判定熱點代碼。是以，代碼是否被判定為熱點代碼也可能因JVM版本和配置而有所不同。

Oracle JDK 與 OpenJDK的差別與聯系

Oracle JDK和OpenJDK都是Java開發工具包，用于開發和運作Java應用程式。它們之間有以下差別和聯系：

1. 來源和許可證：Oracle JDK是由Oracle Corporation開發和提供的，而OpenJDK是由開放源代碼社群開發和提供的。Oracle JDK基于OpenJDK，Oracle在其基礎上進行了一些額外的開發和優化。Oracle JDK采用Oracle Binary Code License Agreement許可證，而OpenJDK采用GNU通用公共許可證（GPL）。

1. 更新和支援：Oracle JDK提供了長期支援（LTS）版本和非LTS版本。LTS版本将獲得長期支援和更新，而非LTS版本則會在較短時間内停止支援。Oracle JDK還提供了商業支援和付費訂閱服務。而OpenJDK由開源社群維護和更新，社群成員提供免費的支援。

1. 特性和更新檔：Oracle JDK在釋出之前會進行一些額外的開發和優化，包括添加新特性和修複bug。這些特性和修複在OpenJDK釋出之後可能會被合并到OpenJDK中。是以，Oracle JDK可能會包含一些OpenJDK沒有的特性和更新檔。

1. 相容性和穩定性：Oracle JDK經過了Oracle的商業測試和驗證，可以認為是相對穩定和可靠的版本。OpenJDK在釋出之前經過了開源社群的測試，但可能在某些特定平台或環境下存在相容性問題。

1. 釋出周期：Oracle JDK的釋出周期相對較長，一般每2-3年釋出一個LTS版本。OpenJDK則有更頻繁的釋出周期，通常每6個月釋出一個版本。

盡管有這些差別，Oracle JDK和OpenJDK在大部分情況下是相容的，因為Oracle JDK基于OpenJDK開發。大多數Java應用程式可以在兩者之間無縫切換，而不需要做任何修改。開發人員可以根據自己的需求和偏好選擇使用Oracle JDK或OpenJDK。

Java 和 C++ 的差別?

Java和C++是兩種不同的程式設計語言，它們在文法、運作環境、應用領域和設計哲學等方面存在一些差別。

1. 文法：Java使用類和對象的概念，強調面向對象程式設計。它有垃圾回收機制，不需要手動管理記憶體。C既支援面向對象程式設計，也支援面向過程程式設計。它使用類和對象，但也可以使用指針和引用進行底層操作。C需要手動管理記憶體，包括對象的建立和銷毀。

1. 運作環境：Java是一種解釋型語言，它的程式在Java虛拟機（JVM）上運作。這種設計使得Java程式具有跨平台的特性，可以在不同的作業系統上運作。C++是一種編譯型語言，它的程式在特定的作業系統上直接運作。

1. 應用領域：Java廣泛用于Web開發、桌面應用、移動應用和企業級應用開發。它有豐富的類庫和架構，提供了很多開發工具和平台支援。C主要用于系統級開發、遊戲開發、嵌入式系統和性能要求較高的應用開發。C對底層硬體的通路更為直接，性能更高。

1. 設計哲學：Java追求可移植性、安全性和可靠性。它有嚴格的類型檢查、異常處理機制和通路控制。Java程式員更多地關注代碼的邏輯結構和高層抽象。C注重靈活性和效率，允許直接操作記憶體和硬體。C程式員更多地關注性能優化和底層實作。

1. 開發效率和學習曲線：Java相對于C來說，有更高的開發效率和更簡單的學習曲線。Java提供了自動記憶體管理、異常處理和豐富的類庫，使得開發者能夠更快速地開發應用程式。C的文法更複雜，需要對記憶體管理和底層操作有更深入的了解，是以學習和使用C++可能需要更多的時間和經驗。

需要根據具體的應用場景和需求選擇使用Java還是C++。如果需要跨平台、高可移植性和安全性，以及開發速度較快的應用，Java是一個不錯的選擇。如果需要底層控制、高性能、直接通路硬體和對記憶體管理有更大的控制權，那麼C++可能更适合。