Java中高級面試題及答案

一、Java並發編程

Java中的並發編程指的是多個線程同時執行，需要解決線程安全問題。以下是Java中並發編程的相關面試題及答案。

1. 什麼是線程？

線程是指執行程序的一條執行路徑，每個線程有自己的棧和程序計數器。Java程序可以同時執行多條線程。

// 示例代碼：
// 創建線程
Thread thread = new Thread(() -> {
    // 線程需要執行的任務
});
// 啟動線程
thread.start();

2. 什麼是線程安全？

線程安全是指多個線程並發訪問同一資源時，不會發生數據衝突、數據損壞等問題，保證程序能正確執行。為了保證線程安全，可以使用鎖機制，如synchronized關鍵字、Lock介面等。

3. 什麼是volatile關鍵字？

volatile關鍵字可以保證變數的可見性和有序性，保證只有一個線程修改變數時，其他線程可以及時看到變化。

public class VolatileTest {
    private volatile int num = 0;

    public void increase() {
        num++;
    }
}

二、Java集合框架

Java集合框架包括了一系列介面、類和演算法，用於存儲和操作一組對象。以下是Java中集合框架的相關面試題及答案。

1. ArrayList和LinkedList的區別是什麼？

ArrayList基於數組實現，支持快速隨機訪問元素；LinkedList基於鏈表實現，支持快速添加和刪除元素。

// ArrayList示例代碼：
List list1 = new ArrayList();
list1.add("a");
list1.add("b");
list1.add("c");
for (String str : list1) {
    System.out.println(str);
}

// LinkedList示例代碼：
List list2 = new LinkedList();
list2.add("a");
list2.add("b");
list2.add("c");
for (String str : list2) {
    System.out.println(str);
}

2. HashSet和TreeSet的區別是什麼？

HashSet基於HashMap實現，不保證元素順序，查找效率高；TreeSet基於紅黑樹實現，支持自然排序和定製排序。

// HashSet示例代碼：
Set set1 = new HashSet();
set1.add("a");
set1.add("b");
set1.add("c");
for (String str : set1) {
    System.out.println(str);
}

// TreeSet示例代碼：
Set set2 = new TreeSet();
set2.add("a");
set2.add("b");
set2.add("c");
for (String str : set2) {
    System.out.println(str);
}

3. HashMap和Hashtable的區別是什麼？

HashMap基於數組和鏈表實現，不保證元素順序，允許null值和null鍵；Hashtable基於數組和鏈表實現，保證元素順序，不允許null值和null鍵。

// HashMap示例代碼：
Map map1 = new HashMap();
map1.put("a", 1);
map1.put("b", 2);
map1.put("c", 3);
for (Map.Entry entry : map1.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
}

// Hashtable示例代碼：
Map map2 = new Hashtable();
map2.put("a", 1);
map2.put("b", 2);
map2.put("c", 3);
for (Map.Entry entry : map2.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
}

三、Java IO流

Java IO流是Java中實現輸入輸出功能的常用類庫，包括位元組流、字元流、對象流等。以下是Java中IO流的相關面試題及答案。

1. FileInputStream和FileReader的區別是什麼？

FileInputStream是位元組流，適用於讀取二進位文件；FileReader是字元流，適用於讀取文本文件。

// FileInputStream示例代碼：
try (InputStream is = new FileInputStream("demo.txt")) {
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len = -1;
    while ((len = is.read(bytes)) != -1) {
        String str = new String(bytes, 0, len, "UTF-8");
        System.out.print(str);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

// FileReader示例代碼：
try (Reader reader = new FileReader("demo.txt")) {
    char[] chars = new char[1024];
    int len = -1;
    while ((len = reader.read(chars)) != -1) {
        String str = new String(chars, 0, len);
        System.out.print(str);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

2. FileOutputStream和FileWriter的區別是什麼？

FileOutputStream是位元組流，適用於寫入二進位文件；FileWriter是字元流，適用於寫入文本文件。

// FileOutputStream示例代碼：
try (OutputStream os = new FileOutputStream("demo.txt")) {
    String str = "Hello, World!";
    byte[] bytes = str.getBytes("UTF-8");
    os.write(bytes);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

// FileWriter示例代碼：
try (Writer writer = new FileWriter("demo.txt")) {
    String str = "Hello, World!";
    writer.write(str);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

3. ObjectInputStream和ObjectOutputStream的作用是什麼？

ObjectInputStream和ObjectOutputStream是Java中的對象序列化操作類，用於將對象轉換為位元組流保存或讀取到文件中。

// ObjectInputStream和ObjectOutputStream示例代碼：
public static void writeObject(String path, Object obj) throws IOException {
    try (OutputStream os = new FileOutputStream(path);
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);) {
        oos.writeObject(obj);
    }
}

public static Object readObject(String path) throws IOException, ClassNotFoundException {
    try (InputStream is = new FileInputStream(path);
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);) {
        return ois.readObject();
    }
}

public static void main(String[] args) {
    // 寫入對象
    Student student = new Student("張三", 18);
    try {
        writeObject("demo.obj", student);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    // 讀取對象
    try {
        Student stu = (Student) readObject("demo.obj");
        System.out.println(stu.getName() + ":" + stu.getAge());
    } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

// Student類代碼
public class Student implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String name;
    private int age;

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}