《互联网大厂 Java 面试：从基础到进阶的核心知识大考察》

伟大的攻城狮
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第一轮面试 面试官：首先问几个基础问题。Java 中 ArrayList 和 HashMap 的底层数据结构分别是什么？ 王铁牛：ArrayList 底层是数组，HashMap 底层是数组加链表，JDK8 之后还有红黑树。 面试官：不错。那 ArrayList 在扩容时是怎样的机制？ 王铁牛：当元素个数达到容量的 0.75 倍时，就会进行扩容，新容量是原来的 1.5 倍。 面试官：回答得很准确。HashMap 在 JDK8 中，链表转红黑树的条件是什么？ 王铁牛：当链表长度达到 8 且数组长度达到 64 时，链表会转成红黑树。 面试官：很好，基础掌握得不错。

第二轮面试 面试官：接下来问些多线程和 JUC 的问题。线程池有哪些核心参数？ 王铁牛：有核心线程数、最大线程数、存活时间、时间单位，还有任务队列。 面试官：嗯，那线程池的拒绝策略有哪些？ 王铁牛：有 AbortPolicy，直接抛出异常；CallerRunsPolicy，让调用者线程来处理；DiscardOldestPolicy，丢弃队列最前面的任务；DiscardPolicy，直接丢弃任务。 面试官：还行。那说说多线程中 volatile 关键字的作用。 王铁牛：嗯……好像是保证可见性，还有防止指令重排。 面试官：回答得有点模糊，不过大致方向对。

第三轮面试 面试官：最后问些框架相关的。Spring 中 Bean 的作用域有哪些？ 王铁牛：有 singleton 单例、prototype 原型、request、session 这些。 面试官：那 Spring Boot 自动配置的原理是什么？ 王铁牛：呃……就是它会根据类路径下的依赖，自动配置一些 Bean 吧。 面试官：说的比较笼统。MyBatis 中 #{} 和 {} 的区别是什么？ **王铁牛**：#{} 是预编译，{} 是字符串替换，#{} 能防止 SQL 注入。 面试官：好。Dubbo 服务暴露的过程是怎样的？ 王铁牛：嗯……就是通过注册中心，把服务暴露出去，让消费者能调用。 面试官：回答得不太清晰。RabbitMQ 有哪些工作模式？ 王铁牛：有简单模式、工作队列模式、发布订阅模式、路由模式、主题模式。 面试官：xxl - job 任务调度的核心原理是什么？ 王铁牛：这个……就是它有调度中心，能管理任务调度。 面试官：Redis 缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿分别是什么，怎么解决？ 王铁牛：缓存雪崩好像是大量缓存同时过期，缓存穿透是查询不存在的数据一直穿透到数据库，缓存击穿是一个 key 过期时大量请求过来。解决办法……我不太清楚。

面试总结：从这三轮面试来看，你在基础知识方面掌握得还算可以，像 ArrayList、HashMap 的底层结构，线程池的核心参数和拒绝策略等都回答得不错。但在一些进阶和框架原理方面，回答得不够清晰和深入，比如 Spring Boot 自动配置原理、Dubbo 服务暴露过程、xxl - job 任务调度核心原理以及 Redis 缓存相关问题的解决方案等。回去等通知吧，我们会综合评估所有面试者的情况，有消息会及时联系你。

答案：

  1. ArrayList 和 HashMap 的底层数据结构：
    • ArrayList：底层是数组结构，它可以动态扩容，方便按索引快速访问元素。
    • HashMap：JDK7 及之前底层是数组加链表，JDK8 之后，当链表长度达到 8 且数组长度达到 64 时，链表会转成红黑树，以提高查找效率。数组用于存储哈希桶，链表或红黑树用于解决哈希冲突。
  2. ArrayList 扩容机制：
    • ArrayList 有一个默认初始容量（通常为 10），当添加元素时，如果元素个数达到当前容量的 0.75 倍（即 loadFactor 为 0.75），就会触发扩容。
    • 扩容时，新容量是原来容量的 1.5 倍（通过位运算实现，newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)），然后将原数组的元素复制到新数组中。
  3. HashMap 链表转红黑树条件：
    • 当链表长度达到 8 且数组长度达到 64 时，链表会转成红黑树。这是因为链表长度过长时，查找效率会降低，红黑树能保证在最坏情况下的查找时间复杂度为 O(logn)，提高了查找性能。
  4. 线程池核心参数：
    • 核心线程数（corePoolSize）：线程池中一直存活的线程数，即使这些线程处于空闲状态，也不会被销毁，除非设置了 allowCoreThreadTimeOut 为 true。
    • 最大线程数（maximumPoolSize）：线程池允许创建的最大线程数。当任务队列满了且核心线程都在忙碌时，线程池会创建新线程，直到线程数达到最大线程数。
    • 存活时间（keepAliveTime）：当线程数大于核心线程数时，多余的空闲线程存活的最长时间。超过这个时间，多余的线程会被销毁。
    • 时间单位（unit）：存活时间的单位，如 TimeUnit.SECONDS（秒）、TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）等。
    • 任务队列（workQueue）：用于存放等待执行的任务。常见的任务队列有 ArrayBlockingQueue（有界数组队列）、LinkedBlockingQueue（无界链表队列）、SynchronousQueue（同步队列）等。
  5. 线程池拒绝策略：
    • AbortPolicy：这是默认的拒绝策略，当任务无法提交到线程池（队列已满且线程数达到最大线程数）时，直接抛出 RejectedExecutionException 异常。
    • CallerRunsPolicy：当任务被拒绝时，会将任务交给调用者线程来执行，这样可以降低新任务的提交速度，减轻线程池的压力。
    • DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务（即队列头部的任务），然后尝试提交新任务。
    • DiscardPolicy：直接丢弃被拒绝的任务，不做任何处理。
  6. volatile 关键字作用：
    • 保证可见性：当一个变量被 volatile 修饰时，对这个变量的写操作会立即刷新到主内存，而读操作会直接从主内存读取，保证了不同线程之间对该变量的操作的可见性。例如，线程 A 修改了 volatile 修饰的变量，线程 B 能马上看到修改后的结果。
    • 防止指令重排：在编译和运行时，为了提高性能，编译器和处理器可能会对指令进行重排序。volatile 关键字可以禁止特定类型的指令重排，确保 volatile 变量的操作顺序与代码顺序一致。
  7. Spring Bean 的作用域：
    • singleton：单例模式，在整个 Spring 容器中，一个 Bean 定义只会创建一个实例。这是默认的作用域。
    • prototype：原型模式，每次请求获取 Bean 时，都会创建一个新的实例。
    • request：在一次 HTTP 请求中，一个 Bean 定义只会创建一个实例。适用于 Web 应用中与请求相关的 Bean。
    • session：在一个 HTTP Session 中，一个 Bean 定义只会创建一个实例。同样适用于 Web 应用中与 Session 相关的 Bean。
  8. Spring Boot 自动配置原理：
    • Spring Boot 利用了 Spring 4.0 引入的条件化配置（@Conditional）功能。
    • 在启动过程中，Spring Boot 会扫描 classpath 下的 META - INF/spring.factories 文件，该文件中定义了各种自动配置类。
    • 自动配置类通过 @Conditional 注解及其相关的派生注解（如 @ConditionalOnClass、@ConditionalOnProperty 等）来判断是否满足自动配置的条件。例如，@ConditionalOnClass 表示当类路径下存在某个类时才进行配置，@ConditionalOnProperty 表示当配置文件中存在某个属性时才进行配置。如果满足条件，就会将相关的 Bean 定义注册到 Spring 容器中。
  9. MyBatis 中 #{} 和 ${} 的区别：
    • #{}：是预编译处理，MyBatis 在处理 #{} 时，会将 SQL 中的 #{} 替换为?，然后使用 PreparedStatement 的 set 方法来设置参数值，这样可以有效防止 SQL 注入。例如，select * from user where username = #{username}，实际执行时会变成 select * from user where username =?，然后通过 PreparedStatement 设置具体的 username 值。
    • **∗∗：是字符串替换，MyBatis在处理{}**：是字符串替换，MyBatis 在处理 {} 时，会直接将 替换为变量的值。例如，‘select∗fromuserwhereusername=′{} 替换为变量的值。例如，`select * from user where username = '{username}'，如果 username 为 'test'，实际执行的 SQL 就是 select * from user where username = 'test'`。由于是直接替换，所以存在 SQL 注入风险，一般用于传入数据库对象，如表名等。
  10. Dubbo 服务暴露过程：
  • 配置解析：Dubbo 会读取配置文件（如 XML 配置或注解配置），解析出服务接口、实现类、注册中心地址等信息。
  • 代理创建：通过动态代理技术（如 Javassist 或 JDK 动态代理）为服务实现类创建代理对象，这个代理对象用于处理远程调用相关逻辑。
  • 协议绑定：根据配置选择合适的协议（如 Dubbo 协议、HTTP 协议等），将服务绑定到指定的端口。
  • 注册中心注册：将服务的元数据（包括服务接口、版本、地址等信息）注册到注册中心（如 Zookeeper、Redis 等），以便消费者能够发现服务。
  1. RabbitMQ 工作模式：
  • 简单模式：一个生产者，一个消费者，一条队列。生产者将消息发送到队列，消费者从队列中获取消息。
  • 工作队列模式：一个生产者，多个消费者，一条队列。多个消费者竞争从队列中获取消息，每个消息只会被一个消费者处理。
  • 发布订阅模式：一个生产者，多个消费者，一个交换机（Exchange）和多个队列。生产者将消息发送到交换机，交换机将消息广播到所有绑定的队列，每个队列的消费者都能收到消息。
  • 路由模式：一个生产者，多个消费者，一个交换机和多个队列。交换机根据路由键（routing key）将消息发送到指定的队列，队列在绑定交换机时需要指定路由键。
  • 主题模式：与路由模式类似，但路由键支持通配符。交换机根据通配符匹配将消息发送到相应的队列。
  1. xxl - job 任务调度核心原理：
  • 调度中心：是 xxl - job 的核心组件，负责管理任务、调度任务、监控任务执行状态等。它基于数据库存储任务信息，通过定时任务（如 Quartz）触发任务调度。
  • 执行器：部署在业务系统中，负责接收调度中心的调度请求并执行任务。执行器与调度中心通过 HTTP 进行通信，将任务执行结果返回给调度中心。
  • 任务注册：执行器启动时，会向调度中心注册自己，并上报可执行的任务列表。调度中心将这些任务信息存储在数据库中。
  • 任务调度：调度中心根据任务的调度策略（如 cron 表达式），定时触发任务调度，向对应的执行器发送调度请求。执行器接收到请求后，执行具体的任务逻辑，并将执行结果返回给调度中心。
  1. Redis 缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿及解决方案：
  • 缓存雪崩：大量缓存同时过期，导致大量请求直接访问数据库，可能使数据库压力过大甚至崩溃。
    • 解决方案：
      • 设置不同过期时间：给缓存设置随机的过期时间，避免大量缓存同时过期。
      • 使用互斥锁：在缓存过期时，使用互斥锁（如 Redis 的 SETNX 命令）保证只有一个线程去查询数据库并更新缓存，其他线程等待，从而防止大量请求同时访问数据库。
  • 缓存穿透：查询一个不存在的数据，由于缓存中没有，每次都会查询数据库，若有大量这种请求，会对数据库造成压力。
    • 解决方案：
      • 布隆过滤器：在查询前先通过布隆过滤器判断数据是否存在，若不存在则直接返回，不会查询数据库。布隆过滤器通过多个哈希函数对数据进行映射，将结果存储在一个位数组中，查询时通过同样的哈希函数映射判断数据是否存在，但可能存在误判。
      • 缓存空值：当查询数据库发现数据不存在时，也将空值缓存起来，并设置较短的过期时间，这样下次查询相同数据时，直接从缓存中获取空值，不会查询数据库。
  • 缓存击穿：一个热点 key 过期时，大量请求同时过来访问该 key，由于缓存过期，这些请求会直接访问数据库。
    • 解决方案：
      • 使用互斥锁：与缓存雪崩中使用互斥锁类似，在热点 key 过期时，使用互斥锁保证只有一个线程去查询数据库并更新缓存，其他线程等待。
      • 设置热点 key 永不过期：对于一些热点数据，可以设置为永不过期，同时通过其他机制（如定时任务）来更新数据。
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