异常处理与高级特性 - Java基础面试题及答案

Java突击队2025/12/19大约 19 分钟

异常处理

39.Java 中异常处理体系?

Java的异常体系是分为多层的。

Java异常体系

Throwable 是 Java 语言中所有错误或异常的基类。 Throwable 又分为Error和Exception，其中Error是系统内部错误，比如虚拟机异常，是程序无法处理的。Exception是程序问题导致的异常，又分为两种：

CheckedException受检异常：编译器会强制检查并要求处理的异常。
RuntimeException运行时异常：程序运行中出现异常，比如我们熟悉的空指针、数组下标越界等等

40.异常的处理方式？

针对异常的处理主要有两种方式：

异常处理

遇到异常不进行具体处理，而是继续抛给调用者（throw，throws）

抛出异常有三种形式，一是 throw,一个 throws，还有一种系统自动抛异常。

throws 用在方法上，后面跟的是异常类，可以跟多个；而 throw 用在方法内，后面跟的是异常对象。

try catch 捕获异常

在catch语句块中补货发生的异常，并进行处理。

try {
    //包含可能会出现异常的代码以及声明异常的方法
}catch(Exception e) {
    //捕获异常并进行处理
}finally {                                                       }
    //可选，必执行的代码
}

try-catch捕获异常的时候还可以选择加上finally语句块，finally语句块不管程序是否正常执行，最终它都会必然执行。

41.三道经典异常处理代码题

题目1

public class TryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(test());
    }
    public static int test() {
        try {
            return 1;
        } catch (Exception e) {
            return 2;
        } finally {
            System.out.print("3");
        }
    }
}

执行结果：31。

try、catch。finally 的基础用法，在 return 前会先执行 finally 语句块，所以是先输出 finally 里的 3，再输出 return 的 1。

题目2

public class TryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(test1());
    }
    public static int test1() {
        try {
            return 2;
        } finally {
            return 3;
        }
    }
}

执行结果：3。

try 返回前先执行 finally，结果 finally 里不按套路出牌，直接 return 了，自然也就走不到 try 里面的 return 了。

finally 里面使用 return 仅存在于面试题中，实际开发这么写要挨吊的。

题目3

public class TryDemo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(test1());
    }
    public static int test1() {
        int i = 0;
        try {
            i = 2;
            return i;
        } finally {
            i = 3;
        }
    }
}

执行结果：2。

大家可能会以为结果应该是 3，因为在 return 前会执行 finally，而 i 在 finally 中被修改为 3 了，那最终返回 i 不是应该为 3 吗？

但其实，在执行 finally 之前，JVM 会先将 i 的结果暂存起来，然后 finally 执行完毕后，会返回之前暂存的结果，而不是返回 i，所以即使 i 已经被修改为 3，最终返回的还是之前暂存起来的结果 2。

42.Java 中 IO 流分为几种?

流按照不同的特点，有很多种划分方式。

按照流的流向分，可以分为输入流和输出流；
按照操作单元划分，可以划分为字节流和字符流；
按照流的角色划分为节点流和处理流

Java Io流共涉及40多个类，看上去杂乱，其实都存在一定的关联， Java I0流的40多个类都是从如下4个抽象类基类中派生出来的。

InputStream/Reader: 所有的输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流。
OutputStream/Writer: 所有输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

IO-操作方式分类-图片来源参考[2]

IO流用到了什么设计模式？

其实，Java的IO流体系还用到了一个设计模式——装饰器模式。

InputStream相关的部分类图如下，篇幅有限，装饰器模式就不展开说了。

Java IO流用到装饰器模式

43.既然有了字节流,为什么还要有字符流?

其实字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的，问题就出在这个过程还比较耗时，并且，如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。

所以， I/O 流就干脆提供了一个直接操作字符的接口，方便我们平时对字符进行流操作。如果音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好，如果涉及到字符的话使用字符流比较好。

44.BIO、NIO、AIO？

BIO、NIO、AIO

BIO(blocking I/O) ：就是传统的IO，同步阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，可以通过连接池机制改善(实现多个客户连接服务器)。

BIO、NIO、AIO

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4 以前的唯一选择，程序简单易理解。

NIO ：全称 java non-blocking IO，是指 JDK 提供的新 API。从JDK1.4开始，Java 提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为NIO(即New IO)。

NIO是同步非阻塞的，服务器端用一个线程处理多个连接，客户端发送的连接请求会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有IO请求就进行处理：

NIO线程

NIO的数据是面向缓冲区Buffer的，必须从Buffer中读取或写入。

所以完整的NIO示意图：

NIO完整示意图

可以看出，NIO的运行机制：

每个Channel对应一个Buffer。
Selector对应一个线程，一个线程对应多个Channel。
Selector会根据不同的事件，在各个通道上切换。
Buffer是内存块，底层是数据。

AIO：JDK 7 引入了 Asynchronous I/O，是异步不阻塞的 IO。在进行 I/O 编程中，常用到两种模式：Reactor 和 Proactor。

Java 的 NIO 就是 Reactor，当有事件触发时，服务器端得到通知，进行相应的处理，完成后才通知服务端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

PS：关于同步阻塞IO、同步不阻塞IO、异步不阻塞IO的相关概念可以查看：面试字节，被操作系统问挂了

45.什么是序列化？什么是反序列化？

什么是序列化，序列化就是把Java对象转为二进制流，方便存储和传输。

所以反序列化就是把二进制流恢复成对象。

序列化和反序列化

类比我们生活中一些大件物品的运输，运输的时候把它拆了打包，用的时候再拆包组装。

Serializable接口有什么用？

这个接口只是一个标记，没有具体的作用，但是如果不实现这个接口，在有些序列化场景会报错，所以一般建议，创建的JavaBean类都实现 Serializable。

serialVersionUID 又有什么用？

serialVersionUID 就是起验证作用。

private static final long serialVersionUID = 1L;

我们经常会看到这样的代码，这个 ID 其实就是用来验证序列化的对象和反序列化对应的对象ID 是否一致。

这个 ID 的数字其实不重要，无论是 1L 还是 IDE自动生成的，只要序列化时候对象的 serialVersionUID 和反序列化时候对象的 serialVersionUID 一致的话就行。

如果没有显示指定 serialVersionUID ，则编译器会根据类的相关信息自动生成一个，可以认为是一个指纹。

所以如果你没有定义一个 serialVersionUID，结果序列化一个对象之后，在反序列化之前把对象的类的结构改了，比如增加了一个成员变量，则此时的反序列化会失败。

因为类的结构变了，所以 serialVersionUID 就不一致。

Java 序列化不包含静态变量？

序列化的时候是不包含静态变量的。

如果有些变量不想序列化，怎么办？

对于不想进行序列化的变量，使用transient关键字修饰。

transient 关键字的作用是：阻止实例中那些用此关键字修饰的的变量序列化；当对象被反序列化时，被 transient 修饰的变量值不会被持久化和恢复。transient 只能修饰变量，不能修饰类和方法。

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46.说说有几种序列化方式？

Java序列化方式有很多，常见的有三种：

Java常见序列化方式

Java对象流列化：Java原生序列化方法即通过Java原生流(InputStream和OutputStream之间的转化)的方式进行转化，一般是对象输出流 ObjectOutputStream和对象输入流ObjectI叩utStream。
Json序列化：这个可能是我们最常用的序列化方式，Json序列化的选择很多，一般会使用jackson包，通过ObjectMapper类来进行一些操作，比如将对象转化为byte数组或者将json串转化为对象。
ProtoBuff序列化：ProtocolBuffer是一种轻便高效的结构化数据存储格式，ProtoBuff序列化对象可以很大程度上将其压缩，可以大大减少数据传输大小，提高系统性能。

47.Java 泛型了解么？什么是类型擦除？介绍一下常用的通配符？

什么是泛型？

Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。

List<Integer> list = new ArrayList<>();

list.add(12);
//这里直接添加会报错
list.add("a");
Class<? extends List> clazz = list.getClass();
Method add = clazz.getDeclaredMethod("add", Object.class);
//但是通过反射添加，是可以的
add.invoke(list, "kl");

System.out.println(list);

泛型一般有三种使用方式:泛型类、泛型接口、泛型方法。

泛型类、泛型接口、泛型方法

1.泛型类：

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{

    private T key;

    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }

    public T getKey(){
        return key;
    }
}

如何实例化泛型类：

Generic<Integer> genericInteger = new Generic<Integer>(123456);

2.泛型接口 ：

class GeneratorImpl<T> implements Generator<T>{
    @Override
    public T method() {
        return null;
    }
}

实现泛型接口，指定类型：

class GeneratorImpl<T> implements Generator<String>{
    @Override
    public String method() {
        return "hello";
    }
}

3.泛型方法 ：

public static < E > void printArray( E[] inputArray )
   {
         for ( E element : inputArray ){
            System.out.printf( "%s ", element );
         }
         System.out.println();
    }

使用：

// 创建不同类型数组： Integer, Double 和 Character
Integer[] intArray = { 1, 2, 3 };
String[] stringArray = { "Hello", "World" };
printArray( intArray  );
printArray( stringArray  );

泛型常用的通配符有哪些？

常用的通配符为： T，E，K，V，？

？表示不确定的 java 类型
T (type) 表示具体的一个 java 类型
K V (key value) 分别代表 java 键值中的 Key Value
E (element) 代表 Element

什么是泛型擦除？

所谓的泛型擦除，官方名叫类型擦除。

Java 的泛型是伪泛型，这是因为 Java 在编译期间，所有的类型信息都会被擦掉。

也就是说，在运行的时候是没有泛型的。

例如这段代码，往一群猫里放条狗：

LinkedList<Cat> cats = new LinkedList<Cat>();
LinkedList list = cats;  // 注意我在这里把范型去掉了，但是list和cats是同一个链表！
list.add(new Dog());  // 完全没问题！

因为Java的范型只存在于源码里，编译的时候给你静态地检查一下范型类型是否正确，而到了运行时就不检查了。上面这段代码在JRE（Java运行环境）看来和下面这段没区别：

LinkedList cats = new LinkedList();  // 注意：没有范型！
LinkedList list = cats;
list.add(new Dog());

为什么要类型擦除呢？

主要是为了向下兼容，因为JDK5之前是没有泛型的，为了让JVM保持向下兼容，就出了类型擦除这个策略。

48.说一下你对注解的理解？

Java注解本质上是一个标记，可以理解成生活中的一个人的一些小装扮，比如戴什么什么帽子，戴什么眼镜。

Java注解和帽子

注解可以标记在类上、方法上、属性上等，标记自身也可以设置一些值，比如帽子颜色是绿色。

有了标记之后，我们就可以在编译或者运行阶段去识别这些标记，然后搞一些事情，这就是注解的用处。

例如我们常见的AOP，使用注解作为切点就是运行期注解的应用；比如lombok，就是注解在编译期的运行。

注解生命周期有三大类，分别是：

RetentionPolicy.SOURCE：给编译器用的，不会写入 class 文件
RetentionPolicy.CLASS：会写入 class 文件，在类加载阶段丢弃，也就是运行的时候就没这个信息了
RetentionPolicy.RUNTIME：会写入 class 文件，永久保存，可以通过反射获取注解信息

所以我上文写的是解析的时候，没写具体是解析啥，因为不同的生命周期的解析动作是不同的。

像常见的：

Override注解

就是给编译器用的，编译器编译的时候检查没问题就over了，class文件里面不会有 Override 这个标记。

再比如 Spring 常见的 Autowired ，就是 RUNTIME 的，所以在运行的时候可以通过反射得到注解的信息，还能拿到标记的值 required 。

Autowired注解

49.什么是反射？应用？原理？

什么是反射？

我们通常都是利用new方式来创建对象实例，这可以说就是一种正射，这种方式在编译时候就确定了类型信息。

而如果，我们想在时候动态地获取类信息、创建类实例、调用类方法这时候就要用到反射。

通过反射你可以获取任意一个类的所有属性和方法，你还可以调用这些方法和属性。

反射最核心的四个类：

Java反射相关类

反射的应用场景？

一般我们平时都是在在写业务代码，很少会接触到直接使用反射机制的场景。

但是，这并不代表反射没有用。相反，正是因为反射，你才能这么轻松地使用各种框架。像 Spring/Spring Boot、MyBatis 等等框架中都大量使用了反射机制。

像Spring里的很多 注解 ，它真正的功能实现就是利用反射。

就像为什么我们使用 Spring 的时候，一个@Component注解就声明了一个类为 Spring Bean 呢？为什么通过一个 @Value注解就读取到配置文件中的值呢？究竟是怎么起作用的呢？

这些都是因为我们可以基于反射操作类，然后获取到类/属性/方法/方法的参数上的注解，注解这里就有两个作用，一是标记，我们对注解标记的类/属性/方法进行对应的处理；二是注解本身有一些信息，可以参与到处理的逻辑中。

反射的原理？

我们都知道Java程序的执行分为编译和运行两步，编译之后会生成字节码(.class)文件，JVM进行类加载的时候，会加载字节码文件，将类型相关的所有信息加载进方法区，反射就是去获取这些信息，然后进行各种操作。

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50.JDK1.8都有哪些新特性？

JDK1.8有不少新特性，我们经常接触到的新特性如下：

JDK1.8主要新特性

接口默认方法：Java 8允许我们给接口添加一个非抽象的方法实现，只需要使用 default关键字修饰即可
Lambda 表达式和函数式接口：Lambda 表达式本质上是一段匿名内部类，也可以是一段可以传递的代码。Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递到方法中），使用 Lambda 表达式使代码更加简洁，但是也不要滥用，否则会有可读性等问题，《Effective Java》作者 Josh Bloch 建议使用 Lambda 表达式最好不要超过3行。
Stream API：用函数式编程方式在集合类上进行复杂操作的工具，配合Lambda表达式可以方便的对集合进行处理。
Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。也可以使用 Stream API 来并行执行操作。
简而言之，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。
日期时间API：Java 8 引入了新的日期时间API改进了日期时间的管理。
Optional 类：用来解决空指针异常的问题。很久以前 Google Guava 项目引入了 Optional 作为解决空指针异常的一种方式，不赞成代码被 null 检查的代码污染，期望程序员写整洁的代码。受Google Guava的鼓励，Optional 现在是Java 8库的一部分。

51.Lambda 表达式了解多少？

Lambda 表达式本质上是一段匿名内部类，也可以是一段可以传递的代码。

比如我们以前使用Runnable创建并运行线程：

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running before Java8!");
    }
}).start();

这是通过内部类的方式来重写run方法，使用Lambda表达式，还可以更加简洁：

new Thread( () -> System.out.println("Thread is running since Java8!") ).start();

当然不是每个接口都可以缩写成 Lambda 表达式。只有那些函数式接口（Functional Interface）才能缩写成 Lambda 表示式。

所谓函数式接口（Functional Interface）就是只包含一个抽象方法的声明。针对该接口类型的所有 Lambda 表达式都会与这个抽象方法匹配。

Java8有哪些内置函数式接口？

JDK 1.8 API 包含了很多内置的函数式接口。其中就包括我们在老版本中经常见到的 Comparator 和 Runnable，Java 8 为他们都添加了 @FunctionalInterface 注解，以用来支持 Lambda 表达式。

除了这两个之外，还有Callable、Predicate、Function、Supplier、Consumer等等。

52.Optional了解吗？

Optional是用于防范NullPointerException。

可以将 Optional 看做是包装对象（可能是 null, 也有可能非 null）的容器。当我们定义了一个方法，这个方法返回的对象可能是空，也有可能非空的时候，我们就可以考虑用 Optional 来包装它，这也是在 Java 8 被推荐使用的做法。

Optional<String> optional = Optional.of("bam");

optional.isPresent();           // true
optional.get();                 // "bam"
optional.orElse("fallback");    // "bam"

optional.ifPresent((s) -> System.out.println(s.charAt(0)));     // "b"

53.Stream 流用过吗？

Stream 流，简单来说，使用 java.util.Stream 对一个包含一个或多个元素的集合做各种操作。这些操作可能是 中间操作 亦或是 终端操作。终端操作会返回一个结果，而中间操作会返回一个 Stream 流。

Stream流一般用于集合，我们对一个集合做几个常见操作：

List<String> stringCollection = new ArrayList<>();
stringCollection.add("ddd2");
stringCollection.add("aaa2");
stringCollection.add("bbb1");
stringCollection.add("aaa1");
stringCollection.add("bbb3");
stringCollection.add("ccc");
stringCollection.add("bbb2");
stringCollection.add("ddd1");

Filter 过滤

stringCollection
    .stream()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);

// "aaa2", "aaa1"

Sorted 排序

stringCollection
    .stream()
    .sorted()
    .filter((s) -> s.startsWith("a"))
    .forEach(System.out::println);

// "aaa1", "aaa2"

Map 转换

stringCollection
    .stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted((a, b) -> b.compareTo(a))
    .forEach(System.out::println);

// "DDD2", "DDD1", "CCC", "BBB3", "BBB2", "AAA2", "AAA1"

Match 匹配

// 验证 list 中 string 是否有以 a 开头的, 匹配到第一个，即返回 true
boolean anyStartsWithA =
    stringCollection
        .stream()
        .anyMatch((s) -> s.startsWith("a"));

System.out.println(anyStartsWithA);      // true

// 验证 list 中 string 是否都是以 a 开头的
boolean allStartsWithA =
    stringCollection
        .stream()
        .allMatch((s) -> s.startsWith("a"));

System.out.println(allStartsWithA);      // false

// 验证 list 中 string 是否都不是以 z 开头的,
boolean noneStartsWithZ =
    stringCollection
        .stream()
        .noneMatch((s) -> s.startsWith("z"));

System.out.println(noneStartsWithZ);      // true

Count 计数

count 是一个终端操作，它能够统计 stream 流中的元素总数，返回值是 long 类型。

// 先对 list 中字符串开头为 b 进行过滤，让后统计数量
long startsWithB =
    stringCollection
        .stream()
        .filter((s) -> s.startsWith("b"))
        .count();

System.out.println(startsWithB);    // 3

ReduceReduce 中文翻译为：减少、缩小。通过入参的 Function，我们能够将 list 归约成一个值。它的返回类型是 Optional 类型。

Optional<String> reduced =
    stringCollection
        .stream()
        .sorted()
        .reduce((s1, s2) -> s1 + "#" + s2);

reduced.ifPresent(System.out::println);
// "aaa1#aaa2#bbb1#bbb2#bbb3#ccc#ddd1#ddd2"

以上是常见的几种流式操作，还有其它的一些流式操作，可以帮助我们更便捷地处理集合数据。

作者：三分恶 (已获授权)

来源：https://mp.weixin.qq.com/s/M-6RSRcRd3X93cR7VXpanw

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