Java 多執行緒與並發基礎
執行緒安全是指多執行緒存取同一段程式碼時，不會產生不確定的結果。編寫執行緒安全的程式碼核心在於依賴執行緒同步機制。簡單來說：執行緒安全意味著在多執行緒環境下使用時，開發者無需自行進行同步處理；反之，執行緒不安全則必須顯式進行同步，否則會導致不可預期的後果。
進程與執行緒的核心差異
- 進程：執行中程式的實例，擁有獨立的記憶體地址空間和進程控制塊（PCB）。進程間切換開銷大，但隔離性好。
- 執行緒：進程內的輕量級任務，共享進程的地址空間和記憶體資源。Java 通過多執行緒機制實現並發，開銷小但增加了系統複雜度。
執行緒啟動與終止
- 啟動執行緒必須呼叫
start() 方法，而非 run()。start() 會讓執行緒進入可執行狀態，由 JVM 排程執行。
- 最有效終止執行緒的方式是在
run() 方法中設置標誌位，讓執行緒自然結束，避免使用已棄用的 stop()。
wait() vs sleep() 關鍵差異
| 特性 | sleep() | wait() |
|---|
| 所屬類別 | Thread 類別 | Object 類別 |
| 鎖行為 | 不釋放鎖 | 釋放鎖，進入等待池 |
| 喚醒方式 | 時間到期自動喚醒 | 需 notify()/notifyAll() 喚醒 |
| 使用場景 | 單純延遲執行 | 執行緒間協作/通訊 |
實現執行緒的兩種方式
- 繼承 Thread 類別：重寫
run() 方法。簡單但受限於單繼承。
- 實現 Runnable 介面：實現
run() 方法，再傳入 Thread 建構子。支援多實現，解耦任務與執行緒控制，更符合面向對象設計。
JDBC 資料庫連接核心
標準連接步驟
- 載入驅動程式（
Class.forName()）
- 建立連接（
DriverManager.getConnection()）
- 建立 Statement/PreparedStatement
- 執行 SQL 語句
- 處理結果集（ResultSet）
- 釋放資源（關閉連接、語句、結果集）
JDBC 四種驅動類型
- Type 1：JDBC-ODBC Bridge（橋接器，效能差）
- Type 2：Native-API 驅動（部分 Java，部分原生）
- Type 3：Network Protocol 驅動（中間件轉換）
- Type 4：Pure Java 驅動（直接通訊，最常用，如 MySQL Connector/J）
字串處理核心：String vs StringBuffer/StringBuilder
不可變的 String
String s1 = "Monday"; // 常量池中創建
String s2 = "Monday"; // 指向同一個常量池物件
String s3 = new String("Monday"); // 堆中創建新物件
s1 == s2 為 true（地址相同）s1 == s3 為 false（地址不同）s1.equals(s3) 為 true（內容相同）
可變字串類別
- StringBuffer：執行緒安全，同步化，效能較低
- StringBuilder：非執行緒安全，無同步，效能較高（單執行緒首選）
異常處理機制深度解析
異常體系結構
- Error：嚴重錯誤，無法恢復（如 OutOfMemoryError）
- Exception：可處理的異常
- Checked Exception：編譯期檢查（如 IOException、SQLException），必須捕獲或拋出
- Unchecked Exception (RuntimeException)：執行期檢查（如 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException），建議通過程式邏輯預防而非捕獲
finally 區塊的設計意圖
確保資源釋放（如關閉檔案、資料庫連接），無論是否發生異常都會執行。即使 try 中有 return，finally 仍會在方法返回前執行。但 System.exit(0) 會直接終止 JVM，跳過 finally。
多重 catch 區塊匹配規則
- 按照宣告順序由上往下匹配
- 只會執行第一個匹配的 catch 區塊
- 子類別異常必須放在父類別異常之前，否則編譯錯誤
Java 記憶體管理與垃圾回收
- Java 程式設計師無需手動管理記憶體，GC 自動回收無引用物件
- 可透過
System.gc() 或 Runtime.getRuntime().gc() 請求 GC，但不保證立即執行
finalize() 方法在物件被 GC 回收前調用，用於釋放非記憶體資源（如檔案控制代碼），但執行時間不確定，Java 9 起標記為棄用
集合框架核心區別
| 比較項目 | HashMap | Hashtable |
|---|
| 同步化 | 非同步，高效能 | 同步，效能較低 |
| Null 鍵/值 | 允許一個 null 鍵、多個 null 值 | 不允許 null 鍵/值 |
| 繼承關係 | 繼承 AbstractMap | 繼承 Dictionary |
| 比較項目 | Collection | Collections |
|---|
| 類型 | 介面（集合根介面） | 工具類別（靜態方法） |
| 功能 | 定義集合操作規範 | 提供排序、搜尋、同步包裝等演算法 |
物件導向核心：重載 vs 覆寫
| 特性 | Overload (重載) | Override (覆寫) |
|---|
| 發生範圍 | 同一類別內 | 父子類別之間 |
| 方法簽名 | 名稱相同，參數列表不同 | 名稱、參數、返回型別完全相同 |
| 返回型別 | 可不同 | 必須相容（共變返回型別） |
| 多型類型 | 編譯期多型（靜態） | 執行期多型（動態） |
抽象類別 vs 介面
- 抽象類別：可包含抽象方法和具體方法、建構子、成員變數。單繼承，用於「is-a」關係，提供部分實現。
- 介面：Java 8 前全為抽象方法；Java 8+ 支援 default/static 方法；Java 9+ 支援 private 方法。多實現，用於「has-a」能力定義。
- 介面變數隱含
public static final；抽象類別變數可為任意修飾符。
設計模式常見考點
- 單例模式：確保類別只有一個實例（雙重檢查鎖、靜態內部類、枚舉實現）
- 工廠模式：簡單工廠、工廠方法、抽象工廠，解耦物件創建
- 觀察者模式：定義一對多依賴，狀態變更自動通知（事件監聽器）
- 策略模式：封裝演算法族，運行時動態切換（Comparator、支付策略）
- 代理模式：為其他物件提供代理，控制存取（Spring AOP、遠程代理）
JavaBean 與 JSP 整合
<jsp:useBean id="user" class="com.example.User" scope="session"/>
<jsp:setProperty name="user" property="*"/>
<jsp:getProperty name="user" property="name"/>
JavaBean 特徵：public 類別、無參建構子、private 屬性 + public getter/setter、實現 Serializable。
XML 解析技術對比
| 解析器 | 特點 | 適用場景 |
|---|
| DOM (JAXP) | 樹狀結構，一次性載入記憶體，支援隨機存取 | 小型 XML、需頻繁修改結構 |
| SAX | 事件驅動，流式讀取，記憶體佔用低，唯讀 | 大型 XML、單向解析、效能敏感 |
| JDOM/DOM4J | Java 原生 API，支援 XPath，易用性強 | 企業級開發、複雜 XML 處理 |
GUI 技術：SWT vs Swing
- Swing：純 Java 繪製，跨平台一致性好，元件豐富，但效能依賴 JVM
- SWT：封裝原生 OS GUI 元件，效能接近原生，外觀隨平台變化，需分發平台專屬庫
關鍵字辨析：final, finally, finalize
- final：修飾符。類別不可繼承、方法不可覆寫、變數不可變更（基本型別值不變、引用型別地址不變）
- finally：異常處理區塊，保證執行清理工作
- finalize：Object 方法，GC 前調用，用於資源釋放（已棄用）
EJB 與主流框架
- EJB：企業級組件，涉及 JNDI 命名查找、RMI 遠程呼叫、容器管理事務/安全
- Struts：MVC 框架，ActionForm、Action、ActionMapping、ActionForward 核心類別
- Spring：IOC 容器、AOP 切面、事務管理、MVC 模組
- Hibernate：ORM 框架，Session、SessionFactory、HQL、延遲載入、快取策略
效能優化實戰經驗
- 使用 StringBuilder 替代字串串接
- 集合預設初始容量，避免擴容開銷
- 優化 SQL：索引、避免 SELECT *、分頁查詢
- 物件池複用（執行緒池、連線池）
- 減少同步範圍，使用並發容器替代同步容器
- JVM 調优：堆大小、GC 策略、JIT 編譯優化
