Android常见面试题集锦（二）

编程小工匠
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Java进阶篇

1. List、Set 以及 Map 的区别，它们之间有什么关系？

（1）List集合是一个元素有序、可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索 引。

（2）Set集合是无序，不可重复的

（3）Map 是有映射关系的键值对

2. ArrayList 和 LinkedList 的区别？

（1）ArrayList是基于数组的数据结构，分配的是一段连续的内存空间。 新增数据的时候效率低，因为新增一个元素的时候都要考虑数组的容量，即扩容判断，而后进行新增元素； 修改数据同样根据index索引查找修改； 删除数据的时候效率低，因为是连续的内存空间，除删除最后一个元素外，删除任一元素都会使数组中的元素进行移动； 查找数据可根据index索引快速查找；

（2）LinkedList是基于链表的数据结构 对比以上： 优点： 不需要考虑扩容的问题和连续的内存空间问题，在新增和删除的效率更好 缺点： 缺少了索引，降低了查找元素的效率，对应也降低了修改元素的效率

3. 请说说对HashMap的理解

（1）HashMap是基于Map接口的实现，存储键值对时，它可以接收null的键值，是非同步的， HashMap存储着Entry(hash, key, value, next)对象

（2）通过hash的方法，通过put和get存储和获取对象。存储对象时，我们将K/V传给put 方法时，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，进一步存储，HashMap会根据当前bucket的占用情况自动调整容量(超过 Load Facotr 则resize为原来的 2倍)。获取对象时，我们将K传给get，它调用hashCode计算hash从而得到bucket 位置，并进一步调用equals()方法确定键值对。如果发生碰撞的时候，Hashmap通 过链表将产生碰撞冲突的元素组织起来，在Java 8中，如果一个bucket中碰撞冲突 的元素超过某个限制(默认是8)，则使用红黑树来替换链表，从而提高速度

（3）通过对key的hashCode()进行hashing，并计算下标( (n-1) & hash )，从而获得 buckets的位置。如果产生碰撞，则利用key.equals()方法去链表或树中去查找对应 的节点

（4）在Java 1.8的实现中，是通过hashCode()的高16位异或低16位实现的： (h = k.hashCode()) ^ (h >>> 16) ，主要是从速度、功效、质量来考虑的，这么做 可以在bucket的n比较小的时候，也能保证考虑到高低bit都参与到hash的计算中， 同时不会有太大的开销。

（5）如果超过了负载因子(默认0.75)，则会重新resize一个原来长度两倍的HashMap， 并且重新调用hash方法。

4. HashMap, LinkedHashMap 和 TreeMap有啥区别？

（1）HashMap不保证数据有序

（2）LinkedHashMap保证数据可以保持插入顺序

（3）TreeMap可以保持key的大小顺序

5. HashMap 与 HashTable 的区别

（1）HashMap 是非 synchronized 的，性能更好

（2）HashMap 可以接受为 null 的 key-value，而Hashtable 是线程安全的，比 HashMap 要慢，不接受 null 的 key-value

6. 谈谈对于 ConcurrentHashMap 的理解

（1）首先HashMap是线程不安全的，其主要体现：

第一，在jdk1.7中，使用头插法，在多线程环境下，扩容时会造成环形链或数据丢失。

第二，在jdk1.8中，在多线程环境下，会发生数据覆盖的情况 在jdk1.8中对HashMap进行了优化，在发生hash碰撞，不再采用头插法方式，而是直接插入链表尾部，因此不会出现环形链表的情况，但是在多线程的情况下仍然不安全，会出现数据覆盖的情况；

（2）Hashtable线程安全，但是效率低下，体现在：

image.png

Hashtable是用synchronized关键字来保证线程安全的，由于synchronized的机制是在同一时刻只能有一个线程操作，其他的线程阻塞或者轮询等待，在线程竞争激烈的情况下，这种方式的效率会非常的低下。

（3）ConcurrentHashMap实现分析

image.png

从类图可以看出：ConcurrentHashMap由Segment和HashEntry组成。

Segment是可重入锁，它在ConcurrentHashMap中扮演分离锁的角色；

HashEntry主要存储键值对；

CurrentHashMap包含一个Segment数组，每个Segment包含一个HashEntry数组并且守护它，当修改HashEntry数组数据时，需要先获取它对应的Segment锁；而HashEntry数组采用开链法处理冲突，所以它的每个HashEntry元素又是链表结构的元素

更多了解查看 超详细！从HashMap到ConcurrentMap，我是如何一步步实现线程安全的！

7. 创建线程的方式有哪些？

（1）继承Thread类，重写run方法

（2）实现Runnable接口，并实现该接口的run方法

（3）实现Callable接口，重写call方法

（4）使用线程池

8. 线程的状态有哪些？

（1）New:新创建状态。线程被创建，还没有调用start方法

（2）Runnable: 可运行状态。调用starth后进入当前状态

（3）Blocked: 阻塞状态

（4）Waiting: 等待状态

（5）Timed waiting: 超时等待状态

（6）Terminated: 终止状态

9. synchronized 和 volatile 关键字的区别

（1）volatile本质是在告诉jvm当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取；

（2）synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。

（3）volatile仅能使用在变量级别

（4）synchronized则可以使用在变量、方法、和类级别的

（5）volatile仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性

（6）volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。

（7）volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronized标记的变量可以被编译器优化

10. 如何保证线程安全

当多个线程要共享一个实例对象的值得时候，那么在考虑安全的多线程并发编程时就要保证下面3个要素：

（1）原子性（Synchronized, Lock）

（2）有序性(Volatile，Synchronized, Lock)

（3）可见性(Volatile，Synchronized,Lock)

由于synchronized和Lock保证每个时刻只有一个线程执行同步代码，所以是线程安全的，也可以实现这一功能，但是由于线程是同步执行的，所以会影响效率。

原子性： 指的是一个或多个操作要么全部执行成功要么全部执行失败。

可见性： 指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

有序性：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。（处理器可能会对指令进行重排序）

11. ThreadLocal 用法和原理

ThreadLocal用于保存某个线程共享变量：对于同一个static ThreadLocal，不同线程只能从中get，set，remove自己的变量，而不会影响其他线程的变量。

（1）ThreadLocal.get: 获取ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

（2）ThreadLocal.set: 设置ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

（3）ThreadLocal.remove: 移除ThreadLocal中当前线程共享变量的值。

（4）ThreadLocal.initialValue: ThreadLocal没有被当前线程赋值时或当前线程刚调用remove方法后调用get方法，返回此方法值。

12. 谈一谈线程 sleep() 和 wait() 方法的区别？

（1）sleep 是Thread类的方法，wait是Object类的方法

（2）sleep不释放锁，wait释放锁

（3）sleep不需要Synchronized ，wait需要Synchronized

（4）sleep不需要唤醒，wait需要唤醒（除wait(int time)）

13. 谈谈 Java 线程中 notify 和 notifyAll 方法有什么区别

notify：只会唤醒等待该锁的其中一个线程。 notifyAll：唤醒等待该锁的所有线程。 既然notify会唤醒一个线程，并获取锁，notifyAll会唤醒所有线程并根据算法选取其中一个线程获取锁

14. Java 中有哪些常见的锁

（1）synchronized

（2）ReentrantLock

（3）ReentrantReadWriteLock

（4）AtomicInteger

补充： 在java中可以通过锁和循环CAS的方式来实现原子操作。Java 中 java.util.concurrent.atomic 包相关类就是 CAS的实现，atomic包里包括 以下类：

image.png

15. 什么是悲观锁和乐观锁？

（1）乐观锁：默认为，某个线程在自己处理共享资源的时候，不会出现同一时刻来修改此资源的前提，只在处理完毕，最后写入内存的时候，检测是否此资源在之前未被修改。类似于读写锁的读锁就是乐观锁。

（2）悲观锁：默认为，某个线程在自己处理共享资源的时候，一定会出现同一时刻来修改此资源，所以刚拿到这个资源就直接加锁，不让其他线程来操作，加锁在逻辑处理之前。类似，synchronized关键字，条件锁，数据库的行锁，表锁等就是悲观锁。

16. 线程池的优点有哪些，都有哪些参数？

线程池的优点：

（1）重用线程池中的线程，避免因为线程的创建和销毁带来性能开销。

（2）能有效控制线程池的最大并发数，避免大量的线程之间因互相抢占系统资源而导致的 阻塞现象。

（3）能够对线程进行管理，并提供定时执行以及定间隔循环执行等功能。

线程池的构造方法如下：

public ThreadPoolExecutor(
  int corePoolSize,
  int maximumPoolSize,
  long keepAliveTime,
  TimeUnit unit,
  BlockingQueue<Runnable> workQueue,
  ThreadFactory threadFactory,
  RejectedExecutionHandler handler
)

ThreadPoolExecutor的参数包括：

  1. corePoolSize：核心线程数，表示线程池维护线程的最少数量。
  2. maximumPoolSize：最大线程数，表示线程池维护线程的最大数量。
  3. workQueue：阻塞队列，表示如果任务数量超过核心池大小，多余的任务添加到阻塞队列中。
  4. keepAliveTime：线程池维护线程所允许的空闲时间。
  5. unit：线程池维护线程所允许的空闲时间的单位。
  6. threadFactory：线程工厂，用于创建新的线程。
  7. handler：拒绝策略，当任务队列已满时，用于处理无法执行新任务的情况。

17. 线程池的种类有哪些？

  1. 固定线程池（FixedThreadPool）：只有核心线程，线程数量固定，执行完立即回收，任务队列为链表结果的有界队列，控制线程的最大并发数。
  2. 可缓冲线程池（CachedThreadPool）：无核心线程，非核心线程数量无限，执行完闲置60s回收，任务队列为不存储元素的阻塞队列，执行大量、耗时少的任务。
  3. 单线程池（SingleThreadExecutor）：只有一个核心线程，无非核心线程，执行完立即回收，任务队列为链表结果的有界队列，不适合做并发但可能引起io阻塞及影响ui线程响应的操作，如数据库操作、文件操作等。
  4. 定时器线程池（ScheduledThreadPool）：核心线程数量固定，非核心线程数量无限，执行完闲置10s后回收，任务队列为延时阻塞队列，执行定时或周期性任务。

18. 引用类型有哪些？

（1）强引用（StrongReference） 强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

（2）软引用（SoftReference） 如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存（下文给出示例）。 软引用可以和一个引用队列 ReferenceQueue 联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

（3）弱引用（WeakReference） 弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。 弱引用可以和一个引用队列 ReferenceQueue 联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

（4）虚引用（PhantomReference） “虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。 虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列 ReferenceQueue 联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。

19. Java 中反射的理解

Java中的反射首先是能够获取到Java中要反射类的字节码， 获取字节码有三种方法：

1.Class.forName(className)

2.类名.class

3.this.getClass()

然后将字节码中的方法，变量，构造函数等映射成相应的 Method、Filed、Constructor 等类，这些类提供了丰富的方法可以被我们所使用。

20. 简述 JVM 中类的加载机制与加载过程？

java中的类加载机制

Java语言系统自带有三个类加载器:

  • Bootstrap ClassLoader 最顶层的加载类，主要加载核心类库，%JRE_HOME%\lib下的rt.jar、 resources.jar、charsets.jar和class等。另外需要注意的是可以通过启动jvm时指定-Xbootclasspath和路径来改变Bootstrap ClassLoader的加载目录。比如java -Xbootclasspath/a:path被指定的文件追加到默认的bootstrap路径中。
  • Extention ClassLoader 扩展的类加载器，加载目录%JRE_HOME%\lib\ext目录下的jar包和class文件。还 可以加载-D java.ext.dirs选项指定的目录。
  • Appclass Loader也称为SystemAppClass 加载当前应用的classpath的所有类。

我们需要知道这三个加载器的加载顺序

  1. Bootstrap CLassloder
  2. Extention ClassLoader
  3. AppClassLoader

然后需要知道这个加载顺序具体执行策略 双亲委托机制

一个类加载器查找class和resource时，是通过“委托模式”进行的，它首先判断这个class是不是已经加载成功，如果没有的话它并不是自己进行查找，而是先通过父加载器，然后递归下去，直到Bootstrap ClassLoader，如果Bootstrap classloader找到了，直接返回，如果没有找到，则一级一级返回，最后到达自身去查找这些对象。这种机制就叫做双亲委托。

21. JVM、Dalvik、ART 三者的原理和区别？

1、JVM指Java虚拟机，能够运行Java字节码的虚拟机器，有多种实现

2、Dalvik虚拟机是Google设计用于Android平台的虚拟机，支持已转换为.dex格式的Java程序的运行。与JVM的区别：

  • Dalvik基于寄存器，JVM基于堆栈
  • Dalvik有自己的字节码，不使用Java字节码
  • Android2.2开始，Dalvik支持JIT即时编译

3、ART虚拟机是现行的Android虚拟机，与Dalvik的区别：

  • ART采用的是Ahead-of-time AOT预编译技术，Dalvik采用的是JIT即时编译技术
  • AOT预编译会在应用安装过程中，将所有的字节码编译成机器码，应用运行时无需实时编译了，直接调用即可
  • JIT即时编译在应用启动时，通过性能分析来优化代码的执行；在应用运行时，实时将字节码编译成机器码

所以，ART虚拟机提高了程序的运行效率；首次安装需要预编译，所以安装时间比Dalvik中略长，机器码占用空间大，应用占用空间也会略大。

22. 请谈谈 Java 的内存回收机制？

在Java中，它的内存管理包括两方面：内存分配（创建Java对象的时候）和内存回收，这两方面工作都是由JVM自动完成的，降低了Java程序员的学习难度，避免了像C/C++直接操作内存的危险。但是，也正因为内存管理完全由JVM负责。

23. 什么是 JMM？它存在哪些问题？该如何解决？

java内存模型：定义了共享内存系统中多线程程序读写操作行为的规范，Java内存模型也就是为了解决这个并发编程问题而存在的 怎么解决：内存模型解决并发问题主要采取两种方式，分别是限制处理器优化，另一种是使用了内存屏障。 而对于这两种方式，Java底层其实已经封装好了一些关键字，我们这边只需要用起来就可以了。 关于解决并发编程中的原子性问题，Java底层封装了Synchronized的方式，来保证方法和代码块内的操作都是原子性的； 而至于可见性问题，Java底层则封装了Volatile的方式，将被修饰的变量在修改后立即同步到主内存中。 至于有序性问题，其实也就是我们所说的重排序问题，Volatile关键字也会禁止指令的重排序，而Synchroinzed关键字由于保证了同一时刻只允许一条线程操作，自然也就保证了有序性。

24. Java中的垃圾收集算法有哪些？

  1. 标记-清除（Mark-Sweep） ：这是最基本的垃圾收集算法。它分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。在标记阶段，垃圾收集器会遍历所有对象，找出并标记活动的对象。在清除阶段，垃圾收集器会清理掉所有未被标记的对象。这种算法的一个主要问题是会产生大量碎片化的内存。
  2. 复制（Copy） ：这种算法将内存分为两个区域，每次只用其中一个区域。当进行垃圾收集时，将活动的对象从当前区域复制到另一个区域，然后清除当前区域的所有对象。这种算法避免了内存碎片化，但需要两倍的内存空间。
  3. 标记-压缩（Mark-Compact） ：这是标记-清除算法的改进版。它在清除阶段后，会将所有活动的对象压缩到内存的一端，然后直接清除边界以外的所有内存。这种算法解决了内存碎片化的问题，但需要额外的空间来存储活动对象。
  4. 分代收集（Generational GC） ：这种算法将内存分为几个不同的代（如新生代和老年代），根据对象的存活时间和分配位置进行不同的收集策略。新生代中的对象存活时间短，可以快速地进行标记和清除；而老年代中的对象存活时间长，可以采用更复杂的标记-压缩算法。这种算法可以提高垃圾收集的效率，但需要更复杂的内存管理。

25. 内存分配策略

Java 程序运行时的内存分配策略有三种,分别是静态分配,栈式分配,和堆式分配，对应的，三种存储策略使用的内存空间主要分别是静态存储区（也称方法区）、栈区和堆区。

（1）静态存储区（方法区）：主要存放静态数据、全局 static 数据和常量。这块内 存在程序编译时就已经分配好，并且在程序整个运行期间都存在。

（2）栈区 ：当方法被执行时，方法体内的局部变量都在栈上创建，并在方法执行结 束时这些局部变量所持有的内存将会自动被释放。因为栈内存分配运算内置于 处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

（3）堆区 ： 又称动态内存分配，通常就是指在程序运行时直接 new 出来的内存。 这部分内存在不使用时将会由 Java 垃圾回收器来负责回收。

26. 栈与堆的区别

  1. 存储位置：栈是位于方法调用栈上的内存区域，而堆是位于Java虚拟机中的内存区域。

  2. 生命周期：栈的生命周期与线程相同，当线程启动时，栈被创建，当线程结束时，栈被销毁。而堆的生命周期与应用程序相同，当应用程序启动时，堆被创建，当应用程序结束时，堆被销毁。

  3. 内存分配：栈的内存分配和回收速度较快，因为栈的大小在创建时就确定，并且栈的内存分配和回收是由系统自动管理的。而堆的内存分配和回收速度较慢，因为堆的大小在运行时动态调整，并且堆的内存分配和回收是由程序员手动管理的。

  4. 内存溢出：如果程序在运行过程中不断向栈中压入数据，而栈的大小有限，那么就会发生栈溢出。如果程序在运行过程中不断向堆中申请内存空间，而堆的大小有限，那么就会发生堆溢出。

  5. 内存泄漏：如果程序在运行过程中不断向堆中申请内存空间，但是并没有及时释放这些内存空间，那么就会发生内存泄漏。而栈不会发生内存泄漏。

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