《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，在 JDK1.8 之后，链表长度大于 8 会转成红黑树。 面试官：不错，回答得很准确。那 ArrayList 在扩容时具体是怎么操作的？ 王铁牛：当 ArrayList 元素个数达到容量大小时，会进行扩容，新容量是原容量的 1.5 倍，然后把原数组内容复制到新数组。 面试官：很好。那 HashMap 在 put 一个元素时，具体的流程是怎样的？ 王铁牛：先计算 key 的 hash 值，根据 hash 值找到对应的数组位置，如果该位置为空，就直接插入；如果不为空，就判断 key 是否相同，相同就覆盖，不同就看是链表还是红黑树，链表就插入链表尾部，红黑树就按红黑树规则插入。

第二轮面试 面试官：接下来问些多线程相关的。讲讲线程池的核心参数有哪些，分别代表什么含义？ 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。核心线程数就是线程池一开始创建的线程数量，最大线程数是线程池能容纳的最大线程数，存活时间是线程在没有任务时存活的时间，时间单位就是存活时间对应的单位，任务队列就是存放任务的地方。 面试官：还行。那多线程环境下，如何保证线程安全，说几种方式？ 王铁牛：可以用 synchronized 关键字，还有 Lock 接口。 面试官：那 synchronized 关键字在静态方法和实例方法上使用有什么区别？ 王铁牛：嗯……在静态方法上，锁的是类对象，在实例方法上，锁的是实例对象。

第三轮面试 面试官：现在问些框架相关的。Spring 中 Bean 的生命周期是怎样的？ 王铁牛：嗯……先实例化，然后进行属性注入，接着如果实现了一些 Aware 接口，会回调相应方法，再进行初始化，最后使用，销毁的时候执行销毁方法。 面试官：那 Spring Boot 相对于 Spring 有什么优势？ 王铁牛：Spring Boot 更方便，它有自动配置，能快速搭建项目，减少配置文件。 面试官：MyBatis 中 #{} 和 {} 的区别是什么？ **王铁牛**：#{} 是预编译，能防止 SQL 注入，{} 是直接替换，可能有 SQL 注入风险。

面试官：今天的面试就到这里，你回去等通知吧。我们会综合评估你的表现，无论结果如何，都会尽快给你回复。感谢你今天来参加面试。

答案：

  1. ArrayList 和 HashMap 底层数据结构：
    • ArrayList：底层是数组结构，它可以动态扩容。数组的特点是内存连续，随机访问效率高，根据索引获取元素时间复杂度为 O(1)。
    • HashMap：JDK1.8 之前底层是数组加链表，数组的每个位置是一个链表头。JDK1.8 之后，当链表长度大于 8 且数组容量大于 64 时，链表会转成红黑树。红黑树是一种自平衡的二叉查找树，查找、插入、删除的时间复杂度在 O(log n)，相比链表在数据量较大时性能更好。
  2. ArrayList 扩容操作：
    • 当 ArrayList 中元素个数达到其容量（capacity）时，会触发扩容。新容量为原容量的 1.5 倍（原容量右移一位再加原容量）。然后通过 System.arraycopy 方法将原数组内容复制到新的更大的数组中。例如，原数组容量为 10，当添加第 11 个元素时，新容量变为 15，然后把原数组 10 个元素复制到新的容量为 15 的数组中。
  3. HashMap put 流程：
    • 首先计算 key 的 hash 值，通过 hash 值与数组长度减 1 进行按位与运算（h & (length - 1)）得到数组的索引位置。
    • 如果该位置为空，直接将键值对插入该位置。
    • 如果该位置不为空，说明发生了哈希冲突。此时判断 key 是否相同（通过 equals 方法），如果相同则覆盖旧值。
    • 如果 key 不同，若该位置是链表结构，则将新的键值对插入链表尾部（JDK1.8 之前是头部插入）；若该位置是红黑树结构，则按红黑树的插入规则插入新节点。
  4. 线程池核心参数：
    • 核心线程数（corePoolSize）：线程池初始化时创建的线程数量，这些线程会一直存活，即使没有任务也不会被销毁（除非设置了 allowCoreThreadTimeOut 为 true）。
    • 最大线程数（maximumPoolSize）：线程池能容纳的最大线程数量。当任务队列已满且活动线程数小于最大线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务。
    • 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（有界队列）、LinkedBlockingQueue（无界队列）等。
  5. 保证线程安全的方式：
    • synchronized：是 Java 的关键字，它可以修饰方法和代码块。修饰实例方法时，锁的是当前实例对象；修饰静态方法时，锁的是类对象。它是一种内置锁，通过 JVM 实现，在进入同步代码块或方法时自动获取锁，退出时自动释放锁。
    • Lock：是 Java 5.0 引入的接口，如 ReentrantLock 实现了该接口。与 synchronized 相比，Lock 提供了更灵活的锁操作，如可中断的获取锁、尝试获取锁等。使用 Lock 时需要手动获取锁（lock() 方法）和释放锁（unlock() 方法），通常放在 finally 块中以确保锁一定会被释放。
  6. synchronized 在静态方法和实例方法上的区别：
    • 静态方法：synchronized 修饰静态方法时，锁的是类对象（Class 对象）。因为静态方法属于类，不属于任何实例，所以无论创建多少个类的实例，对静态方法加锁都是对同一个类对象加锁。例如，多个线程调用同一个类的静态 synchronized 方法时，只有一个线程能执行该方法，其他线程需要等待锁的释放。
    • 实例方法：synchronized 修饰实例方法时，锁的是当前实例对象。不同的实例对象有不同的锁，所以不同实例调用实例 synchronized 方法时，不会相互影响。但同一个实例对象在同一时间只能有一个线程执行其 synchronized 实例方法。
  7. Spring Bean 的生命周期：
    • 实例化（Instantiation）：通过构造函数创建 Bean 实例。
    • 属性注入（Populate）：利用依赖注入（DI）将 Bean 所依赖的其他对象注入到 Bean 中。
    • Aware 接口回调：如果 Bean 实现了一些 Aware 接口，如 BeanNameAware、ApplicationContextAware 等，Spring 容器会回调相应的方法，让 Bean 获取容器相关信息。
    • 初始化（Initialization）：如果 Bean 实现了 InitializingBean 接口，会调用其 afterPropertiesSet 方法；或者配置了 init - method 属性，会调用指定的初始化方法。
    • 使用（Usage）：Bean 可以被应用程序使用。
    • 销毁（Destruction）：当容器关闭时，如果 Bean 实现了 DisposableBean 接口，会调用其 destroy 方法；或者配置了 destroy - method 属性，会调用指定的销毁方法。
  8. Spring Boot 相对于 Spring 的优势：
    • 自动配置：Spring Boot 基于约定大于配置的原则，能根据项目依赖自动配置 Spring 应用，大大减少了手动配置的工作量。例如，引入 Spring Data JPA 和 MySQL 依赖，Spring Boot 就能自动配置好数据源、JPA 相关的配置。
    • 快速搭建项目：Spring Boot 提供了各种 Starter 依赖，通过简单引入相关 Starter 就能快速搭建一个完整的项目，如 Web 项目引入 spring - boot - starter - web 即可。
    • 减少配置文件：相比 Spring 大量的 XML 配置或 Java 配置类，Spring Boot 只需要在 application.properties 或 application.yml 文件中进行少量配置即可。
  9. MyBatis 中 #{} 和 ${} 的区别：
    • #{}：是预编译方式，MyBatis 在处理 #{} 时，会将 SQL 中的 #{} 替换为?，然后使用 PreparedStatement 进行参数设置。这种方式能有效防止 SQL 注入，因为参数是作为字符串传入，不会被解析为 SQL 语句的一部分。例如，SQL 语句为 SELECT * FROM user WHERE username = #{username}，实际执行时会变为 SELECT * FROM user WHERE username =?，然后设置参数值。
    • **∗∗：是字符串替换方式，MyBatis会直接将{}**：是字符串替换方式，MyBatis 会直接将 {} 中的内容替换到 SQL 中。如果传入的值是恶意的 SQL 语句，就可能导致 SQL 注入。例如，SQL 语句为 SELECT * FROM user WHERE username = '${username}'，如果传入的值为 '1 OR 1 = 1'，则实际执行的 SQL 变为 SELECT * FROM user WHERE username = '1 OR 1 = 1'，会返回所有用户数据，造成安全问题。
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