10 道面向对象面试题总结(含答案解析和思维导图)

前言

关于 IO 流系列面试知识点程序员小吴总结了一个思维导图,分享给大家。

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Q1:谈一谈你对面向对象的理解

面向过程让计算机有步骤地顺序做一件事,是过程化思维,使用面向过程语言开发大型项目,软件复用和维护存在很大问题,模块之间耦合严重。面向对象相对面向过程更适合解决规模较大的问题,可以拆解问题复杂度,对现实事物进行抽象并映射为开发对象,更接近人的思维。

例如开门这个动作,面向过程是 open(Door door),动宾结构,door 作为操作对象的参数传入方法,方法内定义开门的具体步骤。面向对象的方式首先会定义一个类 Door,抽象出门的属性(如尺寸、颜色)和行为(如 open 和 close),主谓结构。

面向过程代码松散,强调流程化解决问题。面向对象代码强调高内聚、低耦合,先抽象模型定义共性行为,再解决实际问题。

Q2:面向对象的三大特性?

封装是对象功能内聚的表现形式,在抽象基础上决定信息是否公开及公开等级,核心问题是以什么方式暴漏哪些信息。主要任务是对属性、数据、敏感行为实现隐藏,对属性的访问和修改必须通过公共接口实现。封装使对象关系变得简单,降低了代码耦合度,方便维护。

迪米特原则就是对封装的要求,即 A 模块使用 B 模块的某接口行为,对 B 模块中除此行为外的其他信息知道得应尽可能少。不直接对 public 属性进行读取和修改而使用 getter/setter 方法是因为假设想在修改属性时进行权限控制、日志记录等操作,在直接访问属性的情况下无法实现。如果将 public 的属性和行为修改为 private 一般依赖模块都会报错,因此不知道使用哪种权限时应优先使用 private。

继承用来扩展一个类,子类可继承父类的部分属性和行为使模块具有复用性。继承是"is-a"关系,可使用里氏替换原则判断是否满足"is-a"关系,即任何父类出现的地方子类都可以出现。如果父类引用直接使用子类引用来代替且可以正确编译并执行,输出结果符合子类场景预期,那么说明两个类符合里氏替换原则。

多态以封装和继承为基础,根据运行时对象实际类型使同一行为具有不同表现形式。多态指在编译层面无法确定最终调用的方法体,在运行期由 JVM 动态绑定,调用合适的重写方法。由于重载属于静态绑定,本质上重载结果是完全不同的方法,因此多态一般专指重写。

Q3:重载和重写的区别?

重载指方法名称相同,但参数类型个数不同,是行为水平方向不同实现。对编译器来说,方法名称和参数列表组成了一个唯一键,称为方法签名,JVM 通过方法签名决定调用哪种重载方法。不管继承关系如何复杂,重载在编译时可以根据规则知道调用哪种目标方法,因此属于静态绑定。

JVM 在重载方法中选择合适方法的顺序:
① 精确匹配。
② 基本数据类型自动转换成更大表示范围。
③ 自动拆箱与装箱。
④ 子类向上转型。
⑤ 可变参数。

重写指子类实现接口或继承父类时,保持方法签名完全相同,实现不同方法体,是行为垂直方向不同实现。

元空间有一个方法表保存方法信息,如果子类重写了父类的方法,则方法表中的方法引用会指向子类实现。父类引用执行子类方法时无法调用子类存在而父类不存在的方法。

重写方法访问权限不能变小,返回类型和抛出的异常类型不能变大,必须加 @Override 。

Q4:类之间有哪些关系?

类关系 描述 权力强侧 举例
继承 父子类之间的关系:is-a 父类 小狗继承于动物
实现 接口和实现类之间的关系:can-do 接口 小狗实现了狗叫接口
组合 比聚合更强的关系:contains-a 整体 头是身体的一部分
聚合 暂时组装的关系:has-a 组装方 小狗和绳子是暂时的聚合关系
依赖 一个类用到另一个:depends-a 被依赖方 人养小狗,人依赖于小狗
关联 平等的使用关系:links-a 平等 人使用卡消费,卡可以提取人的信息

Q5:Object 类有哪些方法?

equals:检测对象是否相等,默认使用 == 比较对象引用,可以重写 equals 方法自定义比较规则。equals 方法规范:自反性、对称性、传递性、一致性、对于任何非空引用 x,x.equals(null) 返回 false。

hashCode:散列码是由对象导出的一个整型值,没有规律,每个对象都有默认散列码,值由对象存储地址得出。字符串散列码由内容导出,值可能相同。为了在集合中正确使用,一般需要同时重写 equals 和 hashCode,要求 equals 相同 hashCode 必须相同,hashCode 相同 equals 未必相同,因此 hashCode 是对象相等的必要不充分条件。

toString:打印对象时默认的方法,如果没有重写打印的是表示对象值的一个字符串。

clone:clone 方法声明为 protected,类只能通过该方法克隆它自己的对象,如果希望其他类也能调用该方法必须定义该方法为 public。如果一个对象的类没有实现 Cloneable 接口,该对象调用 clone 方抛出一个 CloneNotSupport 异常。默认的 clone 方法是浅拷贝,一般重写 clone 方法需要实现 Cloneable 接口并指定访问修饰符为 public。

finalize:确定一个对象死亡至少要经过两次标记,如果对象在可达性分析后发现没有与 GC Roots 连接的引用链会被第一次标记,随后进行一次筛选,条件是对象是否有必要执行 finalize 方法。假如对象没有重写该方法或方法已被虚拟机调用,都视为没有必要执行。如果有必要执行,对象会被放置在 F-Queue 队列,由一条低调度优先级的 Finalizer 线程去执行。虚拟机会触发该方法但不保证会结束,这是为了防止某个对象的 finalize 方法执行缓慢或发生死循环。只要对象在 finalize 方法中重新与引用链上的对象建立关联就会在第二次标记时被移出回收集合。由于运行代价高昂且无法保证调用顺序,在 JDK 9 被标记为过时方法,并不适合释放资源。

getClass:返回包含对象信息的类对象。

wait / notify / notifyAll:阻塞或唤醒持有该对象锁的线程。

Q6:内部类的作用是什么,有哪些分类?

内部类可对同一包中其他类隐藏,内部类方法可以访问定义这个内部类的作用域中的数据,包括 private 数据。

内部类是一个编译器现象,与虚拟机无关。编译器会把内部类转换成常规的类文件,用 $ 分隔外部类名与内部类名,其中匿名内部类使用数字编号,虚拟机对此一无所知。

静态内部类: 属于外部类,只加载一次。作用域仅在包内,可通过 外部类名.内部类名 直接访问,类内只能访问外部类所有静态属性和方法。HashMap 的 Node 节点,ReentrantLock 中的 Sync 类,ArrayList 的 SubList 都是静态内部类。内部类中还可以定义内部类,如 ThreadLoacl 静态内部类 ThreadLoaclMap 中定义了内部类 Entry。

成员内部类: 属于外部类的每个对象,随对象一起加载。不可以定义静态成员和方法,可访问外部类的所有内容。

局部内部类: 定义在方法内,不能声明访问修饰符,只能定义实例成员变量和实例方法,作用范围仅在声明类的代码块中。

匿名内部类: 只用一次的没有名字的类,可以简化代码,创建的对象类型相当于 new 的类的子类类型。用于实现事件监听和其他回调。

Q7:访问权限控制符有哪些?

访问权限控制符 本类 包内 包外子类 任何地方
public
protected ×
× ×
private × × ×

Q8:接口和抽象类的异同?

接口和抽象类对实体类进行更高层次的抽象,仅定义公共行为和特征。

语法维度 抽象类 接口
成员变量 无特殊要求 默认 public static final 常量
构造方法 有构造方法,不能实例化 没有构造方法,不能实例化
方法 抽象类可以没有抽象方法,但有抽象方法一定是抽象类。 默认 public abstract,JDK8 支持默认/静态方法,JDK9 支持私有方法。
继承 单继承 多继承

Q9:接口和抽象类应该怎么选择?

抽象类体现 is-a 关系,接口体现 can-do 关系。与接口相比,抽象类通常是对同类事物相对具体的抽象。

抽象类是模板式设计,包含一组具体特征,例如某汽车,底盘、控制电路等是抽象出来的共同特征,但内饰、显示屏、座椅材质可以根据不同级别配置存在不同实现。

接口是契约式设计,是开放的,定义了方法名、参数、返回值、抛出的异常类型,谁都可以实现它,但必须遵守接口的约定。例如所有车辆都必须实现刹车这种强制规范。

接口是顶级类,抽象类在接口下面的第二层,对接口进行了组合,然后实现部分接口。当纠结定义接口和抽象类时,推荐定义为接口,遵循接口隔离原则,按维度划分成多个接口,再利用抽象类去实现这些,方便后续的扩展和重构。

例如 Plane 和 Bird 都有 fly 方法,应把 fly 定义为接口,而不是抽象类的抽象方法再继承,因为除了 fly 行为外 Plane 和 Bird 间很难再找到其他共同特征。

Q10:子类初始化的顺序

① 父类静态代码块和静态变量。
② 子类静态代码块和静态变量。
③ 父类普通代码块和普通变量。
④ 父类构造方法。
⑤ 子类普通代码块和普通变量。
⑥ 子类构造方法。