TL;DR: 从面向对象出发，再回到面向对象。
Java是一门纯粹的面向对象语言，所有对象继承自java.lang.Object。直白一点说，我们即使实现一个简单的功能、写一道算法题，也要先定义一个类（class），然后再在类里面实现。
因此，在我看来，所有Java的语言特性及其背后的基本原理、设计理念都可以追溯到面向对象当中。我们不妨先问自己一个常见的面试题：谈谈你对面向对象的看法？
类和对象
回答好这个问题并不容易。
首先要厘清的是对象（Object）的概念。对象指具体实体，可以是一本书、一篇博客，也可以是一只猫、一只老虎。它们可以有各种各样的属性（field）；也可以有各种各样的方法（method）。对之进行划分、抽象，从而得到逻辑实体，就是类——例如，猫和老虎都可以划分为猫科动物。相应地，也可以反过来说，对象是类的一个实例（An object can be defined as an instance of a class）。
再举个例子，我们在面试中遇到了一道算法题。这道具体的算法题就是一个对象。但“算法题”这个概念则是类，毕竟除了眼前这道题，还有leetcode，codeforces等刷题平台上的无数算法题。也因此，我们不难理解，现实中我们遇到的往往都是对象。当我们用Java编程时，我们要做的就是从对象出发，对其进行抽象和模拟。这也正是面向对象的字面意思。
表示
要面向对象，我们面临的一个问题是如何去表示对象/类。更具体地说，就是如何去表示对象/类的属性（field）和方法（method）。
对于属性，Java提供了8种基本类型（primitive data types）：byte/char/boolean/short/int/long/float/double。它们是内置类型，和基类java.lang.Object无关，可以通过字面量进行赋值。为了与Java的类机制相适应，基本类型都有对应的包装类型。包装类型的赋值如果涉及到字面量会进行自动装箱和拆箱。利用数组、链表等不同的数据结构，对这些类型加以组织，在自定义的类中引入所需的类型，我们就自然而然地完成了属性的表示。
至于方法，Java在基类java.lang.Object预先定义了一系列的通用方法，包括：hashCode/equals/clone/toString/getClass/finalize/notify/notifyAll/wait。
如果要引入新的方法，我们可以直接在类中进行定义。
这也正是面向对象的魅力所在：把数据和函数封装在同一个对象/类，对外隐藏了实现细节，对内能让程序员更容易理解程序的构成。
存储
Java程序是运行在机器上的。运行前，我们所写的代码（或者说.java文件）会被编译成字节码（.class文件）。通过类加载器，字节码被加载到JVM内存，由字节码校验器检测是否有运行时错误，之后再传递给解释器翻译成机器码，最后交由操作系统执行。
笼统地说，当字节码文件加载到JVM内存后，与程序运行直接相关的类/对象的信息由堆栈结构的运行时数据区域存储和管理。
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堆：对象在堆中分配内存。对象的属性（成员变量）的值也将在堆中体现。Java对于堆内存提供自动垃圾回收机制。
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栈：方法执行时创建一个栈帧，存储局部变量、常量池引用等信息。
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方法区：存放已被加载的类信息、常量、静态变量、JIT编译器编译后的代码等数据。运行时常量池属于方法区的一部分。可以进行垃圾回收以进行常量池的回收和类的卸载。
优化
以上大致说明了Java实现面向对象的整体思路。但目前看来，它还存在许多问题。
比如说，在封装中，我们把属性和方法封装成了类的成员变量以及成员方法。但是如果我们要控制外部对它的访问权限要怎么做呢？答案是使用相应的关键字。public赋予了最大的访问权限；不加修饰符的情况表示包级可见。protected表示子类可见。而private则是仅自己可见。
封装好以后，类里可能存在各种成员方法。如果成员方法出现同名冲突该怎么办？最直接的方法当然是修改函数名。但很多时候，我们恰恰需要重名。比如继承体系里，子类继承父类，子类有时候要实现一个与父类同名的方法（重写）。又或者同一个类中，为了更好地体现功能，两个方法名字要求相同。通过使它们参数类型、个数、顺序至少有一个不同，编译时便能区分这两个方法（重载）。
以上两种都是Java多态机制的内容。其中又可以分为编译时多态和运行时多态。显然，重写是运行时多态，而重载则是编译时多态。
多态一定程度上解决了表面上相同（同名）、实质上不同（不同参数、隶属不同的类）。但是如果在不同的类中，存在相同代码，能否复用它们呢？
对应的解决方案是继承。在Java中，继承可以表现为子类继承externs父类，也可以表现为实现implements接口。
还有我们在程序运行总是非常关心的的效率问题。这往往要深入到Java内存模型中。比如前面我们提到了对象存储在堆中。随着程序运行，堆内存难免会越来越多，甚至造成OutOfMemoryError。这就需要一个高效的垃圾回收机制。而因为内存模型中，工作内存和主内存是独立的。为了解决堆内存和堆外内存来回拷贝的问题，JDK 1.4 中新引入了 NIO 类。它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过 Java 堆里的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。
这些解决方案显然并不是相互独立的，而是相互依存的。比如我们看到在封装中，为了控制权限，需要考虑是否存在继承关系。它们都是Java为了更好地面向对象而所做出的努力。
总结
在准备面试掌握Java时，更重要的是结合面向对象来理解每个知识点：Java为什么会这么做？具体它是怎么做的？带来的好处是什么。最后我们以一道简单的面试题为例。
Q: String为什么是不可变的？
A: 字符串在现实中是一种常见的对象。在作为hash值，可以确保hash值也不可变，且只计算一次。在作为参数时，可以保证参数的不变性从而提供安全性。同时天生具有线程安全性。同时，String不可变性确保了字符串常量池能发挥作用。一个String对象一旦被创建，会从字符串常量池中取得引用。
在Java8中，String使用char数组存储数据。其实现利用了final关键字，确保其不能被继承、方法不能被子类重写，且初始化之后不能被改变。Java9之后改用了byte数组，同时使用coder来标识编码。
StringBuilder和StringBuffer能解决不可变带来的不便。前者线程不安全；后者线程安全，内部使用synchronized进行同步。两者都继承自AbstractStringBuilder，底层与String类似，Java8是char数组，Java9以后是byte数组。
