每日 Java 面试题分享【第 16 天】

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今日分享 3 道面试题目！

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目录

• 问题一：Java 运行时异常和编译时异常之间的区别是什么？
• 问题二：什么是 Java 中的继承机制？
• 问题三：什么是 Java 的封装特性？

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问题：Java 运行时异常和编译时异常之间的区别是什么？

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面试官考察点

1. 异常分类理解：对 Java 异常体系（Throwable、Error、Exception、RuntimeException）的掌握程度。
2. 处理机制：是否清楚两种异常在代码中的处理方式差异（强制处理 vs 非强制）。
3. 设计意图：能否理解 Java 对这两类异常的设计哲学（可控性问题 vs 程序逻辑错误）。
4. 实战经验：是否能在项目中正确选择异常类型，避免滥用。

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参考答案

1. 定义与继承关系

• 编译时异常（Checked Exception）：
  • 继承自 Exception，但不是RuntimeException 的子类。
  • 例如：IOException、SQLException、ClassNotFoundException。
  • 必须在代码中显式处理（try-catch 捕获或 throws 声明），否则编译失败。
• 运行时异常（Unchecked Exception）：
  • 继承自 RuntimeException（RuntimeException 本身继承 Exception）。
  • 例如：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、IllegalArgumentException。
  • 不需要强制处理，代码中可以不捕获或声明。

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2. 核心区别

维度	编译时异常	运行时异常
处理要求	必须显式处理，否则编译失败	可不处理，由 JVM 抛出并终止线程
设计目的	表示程序外部可控问题（如文件不存在、网络中断）	表示程序内部逻辑错误（如空指针、数组越界）
代码可读性	通过 throws 声明明确调用方需处理的异常类型	通常通过代码逻辑规避，而非显式处理

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3. 底层机制

• 编译时异常：
  • 编译器通过语法检查强制约束，确保程序员对可能发生的 " 已知风险 " 进行处理。
  • 例如，读取文件时必须处理 IOException，防止程序因外部资源问题崩溃。
• 运行时异常：
  • 通常由程序逻辑错误引发，属于 " 程序员应避免的错误 "，如未做空判断直接调用方法。
  • JVM 在运行时会自动抛出，若不捕获则线程终止（可通过全局异常处理器兜底，如 Spring 的 @ControllerAdvice）。

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4. 项目实战结合

场景：在电商项目的订单支付模块中，调用第三方支付接口时可能发生网络超时（编译时异常），而参数校验不通过（如金额为负数）属于运行时异常。
处理方式：

1. 编译时异常：

   try {  
       PaymentResponse response = paymentClient.call(externalApi);  
   } catch (IOException e) {  
       // 记录日志并触发重试机制  
       log.error("支付接口调用失败", e);  
       retryPolicy.retry();  
   }  
   

2. 运行时异常：

   // 参数校验（通过Preconditions或Assert）  
   public void createOrder(BigDecimal amount) {  
       Preconditions.checkArgument(amount.compareTo(BigDecimal.ZERO) > 0, "金额必须大于0");  
       // 业务逻辑  
   }  
   

总结：

• 编译时异常用于外部依赖的容错处理（如 IO、数据库连接）。
• 运行时异常用于快速暴露代码逻辑缺陷，避免无效状态扩散。

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5. 高频追问预判

1. 为什么 Java 要设计两种异常？

   • 答：编译时异常强制处理 " 已知但不可控 " 的问题（如文件丢失），运行时异常用于标识 " 本应通过代码避免 " 的逻辑错误，减少冗余的 try-catch 代码。

2. 如何自定义异常？应该继承哪一类？

   • 答：业务异常通常继承 RuntimeException（如 BusinessException），避免调用方强制处理；若异常需调用方显式关注（如特定 API 的错误码），可继承 Exception。

3. 实际项目中常见的异常处理误区？

   • 答：
     • 捕获 Exception 但不处理（如 e.printStackTrace()），导致问题被掩盖。
     • 滥用 RuntimeException 传递业务错误，应通过返回错误码或自定义状态对象。

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通过分层拆解异常的设计哲学、处理机制和实战场景，可以体现对 Java 异常体系的深入理解，这正是大厂面试官期待的答案！

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问题：什么是 Java 中的继承机制？

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面试官考察点

1. 面向对象基础：是否理解继承在面向对象编程中的核心地位。
2. 实现细节：对继承的语法、方法重写（Override）、访问控制等机制的掌握。
3. 设计思想：能否区分继承与组合的适用场景，避免滥用继承。
4. 底层原理：对 JVM 中继承实现机制（如方法表、内存结构）的理解。

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参考答案

1. 核心定义与语法

• 定义：继承是面向对象编程中类与类之间的一种关系，允许子类（派生类）复用父类（基类）的属性和方法，并可以通过重写（Override）或扩展实现新功能。

• 语法：

  class Parent {  
      public void print() {  
          System.out.println("Parent Method");  
      }  
  }  
  class Child extends Parent {  
      @Override  
      public void print() {  
          super.print(); // 调用父类方法  
          System.out.println("Child Method");  
      }  
  }  
  

• 关键字：extends（单继承）、super（访问父类成员）、@Override（注解声明方法重写）。

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2. 核心机制与规则

• 单继承限制：Java 不支持多继承（一个类只能直接继承一个父类），但可通过接口（implements）实现多继承效果。
• 访问权限控制：
  • 子类可访问父类的 public、protected 成员，但无法直接访问 private 成员（需通过父类提供的公共方法）。
  • 父类的构造方法不继承，但子类构造器必须显式或隐式调用父类构造器（super()）。
• 方法重写规则（Override）：
  • 签名一致：方法名、参数列表、返回类型（Java 5+ 允许协变返回类型）必须相同。
  • 访问权限：子类方法的访问权限不能比父类更严格（例如父类 protected，子类不能改为 private）。
  • 异常声明：子类方法抛出的异常不能比父类更宽泛（可抛出更具体异常或不抛出）。

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3. 底层实现原理

• 内存结构：子类对象在堆中会包含父类的实例变量（即使为 private，但无法直接访问）。
• 方法调用：
  • JVM 通过虚方法表（vtable） 实现动态绑定（多态）。
  • 每个类的方法表存储其所有可继承方法的入口地址，子类重写的方法会覆盖父类方法在表中的引用。
• 类加载机制：
  • 加载子类时，JVM 会先递归加载其父类（直至 Object 类）。
  • 父类的静态代码块优先于子类执行。

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4. 项目实战结合

场景：在电商系统的订单模块中，抽象出 BaseOrder 类，包含订单创建时间、订单状态等公共字段和方法，NormalOrder（普通订单）和 GroupBuyOrder（团购订单）继承并扩展特定逻辑。

public abstract class BaseOrder {  
    protected LocalDateTime createTime;  
    protected OrderStatus status;  
    
    public void validate() {  
        if (createTime == null) {  
            throw new IllegalArgumentException("创建时间不能为空");  
        }  
    }  
}  

public class GroupBuyOrder extends BaseOrder {  
    private int groupId;  
    
    @Override  
    public void validate() {  
        super.validate(); // 复用父类校验  
        if (groupId <= 0) {  
            throw new IllegalArgumentException("团购ID无效");  
        }  
    }  
}  

设计要点：

• 通过继承实现代码复用，避免重复校验逻辑。
• 使用抽象类定义通用行为，子类通过重写扩展差异化逻辑。

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5. 继承 vs 组合

维度	继承（is-a）	组合（has-a）
关系	强耦合，子类依赖父类实现	松耦合，通过持有其他类的对象实现功能复用
灵活性	父类修改可能破坏子类	可动态替换组合对象（如策略模式）
适用场景	明确 " 是一种 " 关系（如 Dog extends Animal）	功能复用但无需继承全部能力（如 Car has Engine）

最佳实践：优先使用组合，仅在逻辑上严格符合 “is-a” 关系时使用继承（遵循里氏替换原则）。

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6. 高频追问预判

1. 为什么 Java 不支持多继承？

   • 答：避免 " 菱形继承问题 "（多个父类有同名方法时冲突）。Java 通过接口（支持多实现）和内部类间接解决。

2. 子类实例化时父类的构造方法如何调用？

   • 答：子类构造器默认隐式调用父类无参构造器（super()），若父类没有无参构造器，子类必须显式调用 super(args)。

3. 重写（Override）和重载（Overload）的区别？

   • 答：
     • 重写：子类重新定义父类方法，方法签名相同，实现多态。
     • 重载：同一类中方法名相同但参数列表不同，实现方法多样化调用。

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通过结合语法、底层原理、设计原则和实战案例，可以全面展示对继承机制的掌握，这正是大厂面试中区分候选人的关键点！

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问题：什么是 Java 的封装特性？

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面试官考察点

1. 面向对象基础：是否理解封装在面向对象编程中的核心意义。
2. 实现手段：对访问控制修饰符（private/protected/public）和方法的合理使用。
3. 设计思想：能否结合高内聚、低耦合原则，说明封装如何提升代码健壮性。
4. 实战经验：是否在项目中正确应用封装解决实际问题（如数据校验、逻辑隔离）。

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参考答案

1. 核心定义与目的

• 定义：封装（Encapsulation）是面向对象编程的三大特性之一，指将数据（属性）和行为（方法）绑定为一个类，并对外隐藏内部实现细节，仅通过受控的接口暴露必要功能。
• 目的：
  • 安全性：防止外部直接修改对象内部状态（如字段非法赋值）。
  • 灵活性：内部实现可独立修改，不影响外部调用方。
  • 易用性：通过明确的接口简化复杂逻辑的使用（如 ArrayList 隐藏动态扩容细节）。

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2. 核心机制与实现

• 访问控制修饰符：

  修饰符	类内	包内	子类	任意位置
  private	✔	✖	✖	✖
  protected	✔	✔	✔	✖
  public	✔	✔	✔	✔

• 典型实现方式：

  public class BankAccount {  
      // 私有字段：外部无法直接访问  
      private double balance;  
      
      // 公有方法：受控的访问入口  
      public void deposit(double amount) {  
          if (amount > 0) {  
              balance += amount;  
          } else {  
              throw new IllegalArgumentException("存款金额必须大于0");  
          }  
      }  
      
      public double getBalance() {  
          return balance;  
      }  
  }  
  

  • 隐藏实现：余额 balance 字段私有，防止外部直接修改。
  • 逻辑封装：存款操作通过 deposit() 方法实现校验和计算。

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3. 底层原理与设计原则

• 数据隐藏的本质：
  • JVM 允许通过反射强制访问私有字段（setAccessible(true)），但封装是设计层面的约束，依赖于开发者遵守规范。
• 与设计原则的关联：
  • 迪米特法则（最少知识原则）：只与直接朋友交互，避免暴露过多细节。
  • 开闭原则：通过封装内部实现，使得类可以扩展（新增功能）而无需修改已有接口。

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4. 项目实战结合

场景：在电商系统的用户模块中，封装用户敏感信息（如密码），确保数据安全和一致性。

public class User {  
    private String username;  
    private String encryptedPassword; // 加密后的密码  
    
    public void setPassword(String plainPassword) {  
        if (plainPassword.length() < 8) {  
            throw new IllegalArgumentException("密码长度至少8位");  
        }  
        this.encryptedPassword = encrypt(plainPassword); // 加密逻辑封装在内部  
    }  
    
    public boolean validatePassword(String input) {  
        return encrypt(input).equals(encryptedPassword);  
    }  
    
    // 私有方法：隐藏加密算法细节  
    private String encrypt(String data) {  
        // 使用SHA-256等算法加密  
    }  
}  

设计优势：

• 密码存储与校验逻辑封装在 User 类内部，外部无法绕过规则直接修改。
• 加密算法变更时（如从 MD5 升级为 SHA-256），只需修改 encrypt() 方法，不影响调用方。

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5. 封装的多层次性

层级	示例	封装目标
类级别	字段私有化 + 公共方法	保护对象状态，隐藏实现细节
包级别	使用包级私有（无修饰符）类或方法	限制跨包访问，实现模块内高内聚
模块级	Java 9 模块化（module-info.java）	控制模块间的依赖和暴露（如 Spring Boot）

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6. 高频追问预判

1. 封装与抽象的区别？

   • 答：
     • 封装：隐藏实现细节，控制访问（解决 " 怎么做 " 的暴露问题）。
     • 抽象：提取共性，定义接口或抽象类（解决 " 做什么 " 的规范问题）。
   • 示例：List 接口抽象了 " 线性表 " 操作，ArrayList 封装了动态数组的实现细节。

2. 什么时候该用 protected 修饰符？

   • 答：当需要允许子类访问父类成员，但禁止非子类的外部访问时（如模板方法模式中的钩子方法）。

3. 如何避免过度封装？

   • 答：
     • 避免为每个字段机械添加 getter/setter，应根据业务需求设计接口。
     • 例如，订单的 totalPrice 可能不需要 setter，而是通过 calculateTotal() 方法内部计算。

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通过结合语法规范、设计原则和实战案例，可以清晰展示对封装特性的深入理解，这正是大厂面试中区分候选人的关键！

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总结

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明天见！