JAVA基础知识（一）

• 1．JDK、JRE、JVM三者的区别？

JDK即java development kit是提供给开发人员使用的，其中包含了Java的开发工具以及JRE。

JRE即java runtime environment包括了java虚拟机和java程序所需要的核心类库。如过需要运行开发完成的Java程序，计算机中只需要安装jre即可。

JVM即Java virtual machine是java虚拟机，java程序需要在虚拟机上运行，不同的平台有不同的虚拟机，因此java可以实现跨平台。

• 2．java的跨平台性以及实现的原理是什么？

所谓的java跨平台型就是Java语言所编写的程序，一次编译后，可以在多个部署java环境的系统中运行。

java程序的运行是在Java虚拟机中运行的，只要该系统配置Java的环境，该系统就可以运行Java程序。

• 3．什么是字节码？采用字节码最大的好处是什么？

字节码即JAVA源代码经过javac编译后生成的class文件，而在java虚拟机中运行的就是字节码文件。

java采用字节码可以实现一次编程到处运行，也就是java的跨平台性。

java语言通过字节码的方式，在一定程度上解决类传统解释型语言执行效率低的问题，同时还保留了解释型语言可移植性的特点，因此java程序在运行时比较高效，而且字节码并不专对某一种特定的机器，所有java程序无需重新编译即可在多种不同系统平台上运行。

拓展：

　　什么是虚拟机？虚拟机的作用是什么？

　　虚拟机指通过软件模拟的具有完整系统功能的、能够独立运行在一个隔离环境中的计算机系统。虚拟机还分为系统虚拟机以及进程虚拟机。具体的介绍在《虚拟机：系统与进程的通用平台》一书中有详细的介绍。

　　解释型语言和编译型语言

　　编译型语言：需要通过编译器将源代码编译成机器码才能够执行的语言。一般是通过编译和链接两个步骤，编译是将程序编译成机器码，链接是将程序和依赖库等串联起来。例如C/C++、pascal、object-c、swift、go等就是编译型语言。

　　优点：编译器一般会有预编译的过程对代码进行优化，因为编译只做一次，运行时不会在编译，所以编译型语言效率高。

　　缺点：编译之后如果想要修改某一个功能，就需要将整个模块重新编译。编译的时候根据对应的运行环境生成不同的机器码。不同的操作系统之间，可能会出现问题。需要根据不同的运行环境生成不同的可执行文件。

　　解释型语言：解释型语言不需要编译，解析型语言在运行程序的时候才逐行翻译。字节码也是解释型语言的一部分。例如javaScript、python、php等都是解释型语言。

　　优点：有良好的平台兼容性，只要安装了虚拟机，就可以运行。维护比较容易，部署也比较方便。不用停机维护。

　　缺点：每次运行的时候都要解释一遍，性能上不如编译型语言。

　　Java 编译与解释共存

　　java通过javac将java源文件编译称class文件，jvm将class文件解释称二进制机器码。从class文件到二进制机器码，jvm类加载器首先加载字节码文件，然后通过解释器逐行解释执行，这种方式的执行速度相对比较慢，而且有些方法和代码块是经常被调用的。之后引进jit编译器，jit属于运行时编译，当jit编译完成第一次编译后，会将字节码对应的机器码保存下来，而我们知道机器码的运行效率是高于java解释器高的。

• 4．java与C++的区别

java不提供指针来直接访问内存，程序内存更安全。java的类是单继承的，c++的类支持多重继承；虽然java的类不支持多继承，但可以实现多个接口。java有自动内存管理机制，不需要程序员手动释放无用内存。

• 5．Oracle JDK和Open JDK的对比

Oracle jdk版本是每三年发布一次，而Open jdk每三个月发布一次。

Open Jdk是一个参考模型并且是完全开源的，而Oracle jdk是Open jdk的一个实现，并不是全部开源的。

Oracle jdk比Open jdk更稳定。Open jdk和Oracle jdk的代码几乎相同，但Oracle jdk有更多的类和一些错误修复。因此，如果开发企业/商业型软件最好使用Oracle jdk，因为Oracle jdk经彻底的测试，较为稳定。

在响应性和JVM性能上，Oracle jdk与Open jdk相比，提供类更好的性能。

• 6．面向对象的特征

封装、继承、多态，有时还会加上抽象

• 7．多态的好处

允许不同类对象对同一消息做出响应，即同一消息可以根据不同的发送对象采用不同的行为方式，主要有以下特点：

可替换性：多态对已存在的代码具有可替换性。

可扩充性：增加新的子类不影响已经存在的类结构。

接口性：多态是超类通过方法签名向子类提供一个公共接口，由子类重写完善。

• 8．接口的意义

规范、扩展以及回调

• 9．抽象类的意义

为其他的子类提供一个公共的类型。封装子类中重复定义的内容。定义抽象方法。

• 10．抽象类与接口的区别

子类使用extends关键字来继承抽象类，如果子类不是抽象类，子类需要提供抽象类中所声明的方法。子类使用implements来实现接口，需要提供接口中所有声明的实现。

抽象类方法可以使用public、protect等修饰，接口默认是public，不能使用其他修饰符。

添加新方法时抽象类可以默认实现该方法，因此可以不修改子类的代码。接口添加新方法，则子类需要实现该方法。

一个子类只能继承一个抽象类，一个子类可以存在多个接口。

• 11．静态变量和实例变量的区别

静态变量存储在方法区，属于类所有。实例变量存储在堆中，器引用当前线程栈。从jdk1.8开始用于实现方法区的PermSpace由MetaSpace取代了。

拓展：

　　jvm的内存分区

jvm从逻辑上把内存分为5个区域即方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。其中方法区和堆是线程共享区域，其他三个区域为线程隔离区域。

　　一、方法区

jvm方法区是用于保存已经被虚拟机价值的类元信息（包括类的版本、字段、方法、接口和父类等信息）、运行时的常量信息（static、final定义的常量）、字符串常量信息（String a = "abc")。

　　1.方法区、永久代、元数据区的关系

方法区是jvm定义的一种规范，是所有java虚拟机都需要遵循的规范。而永久代（PermGen space）和元数据（MetaSpace）都是实际某个虚拟机针对方法区的实现。永久代是jdk1.7之前hotspot虚拟机对方法区的实现，而元数据是jdk1.8之后hotspot虚拟机对方法区的实现。

　　2.PermGen space和MetaSpace的区别？

不管是PermGen space还是MetaSpace他们都是Hotspot针对方法区的一种实现，两者最大的区别在于PermGen space在jvm虚拟机中分配内存，而MetaSpace则是分配本地内存。

因为在很多类是在运行期间加载的，这部分加载的空间不可控，如果这部分内存是在JVM内存里分配的话，永久代分配太大，那么JVM其他区域（比如堆）的内存就会变小，反之如果设置太小，就容易出现方法区内存溢出，因为本身存储的类信息属于不确定大小，类信息在我们运行的时候可以动态加载。所以jdk1.8中选择把MetaSpace内存分配在本地内存，这样做的好处是MetaSpace空间的大小不会受限于虚拟机分配的内存大小，只会首先于机器内存，可分配的内存大了那么就不那么容易出现内存溢出。

　　3.字符串常量、静态常量数据存放区域

java6中所有常量池数据存放在永久代中，但到java7后hotspot把永久代中的字符串常量、静态变量数据迁移到了堆中，后面的java8并没有对这部分内容进行迁移，在java8中字符串常量、静态变量数据还是放在堆中，所以常量池只是在jvm规范定义上属于方法区，但hotspot在实现的时候部分常量池的内容实际上是保存在堆中。

　　二、虚拟机栈

栈这部分区域主要是用于线程运行方法的区域，此区域属于线程私有的空间，每一个线程创建后都会申请一个自己单独的栈空间，每一个方法区的调用都会对应着一个栈帧。

栈帧里存储着方法的局部变量表（保存着变量的数据）、操作数栈（进行运算时存放数据的空间）、动态连接（指向常量池的引用）和方法返回地址（当前方法返回后的数据存放的地方）信息。

每调用一个方法都会生成一个新栈，调用方法的过程就是一个压栈和出栈的过程，遵循先进后出的原则。

　　三、本地方法栈

由于java需要与一些底层系统如操作系统或某些硬件交换信息，这个时候就需要通过调用native本地方法来实现，本地方法栈和虚拟机栈功能差不多，区别在于本地方法是虚拟机调用native方法时使用。

　　四、程序计数器

程序计数器是一个较小的内存空间，它的作用可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，程序计数器记录着某个线程当前执行指令的位置，此区域属于线程隔离区。

因为cpu是根据记录某个线程当前执行指令的位置，此区域属于线程隔离区。

因为cpu是根据时间片的方式分配资源的，它在某一个线程上进行调度的时间是一个或者多个时间片，所以当cpu从线程A切换到线程B执行时，就需要记录A线程当前指令的位置，方便cpu再次切回A线程时可以从上次位置继续执行指令，而程序计数器就是用了记录线程指令历史位置的区域。

　　五、堆

堆内存主要是用于存放创建的对象数据，此区域是属于线程共享区域，对于开发人员来说这块区域是我们关注比较多的地方，因为很多优化都是针对这块区域进行的，为了能更清楚的描述堆里的数据和分区信息，所以会结合垃圾回收的一些机制来描述此区域。