互联网大厂面试：Java核心知识、框架与中间件大考验
在互联网大厂的一间严肃的面试室内，一位神色冷峻的面试官正对面坐着略显紧张的王铁牛。面试开始，一场对Java相关知识的考验就此拉开帷幕。
第一轮提问 面试官：首先问你几个基础的Java核心知识问题。Java里的基本数据类型有哪些？ 王铁牛：这个我知道，有byte、short、int、long、float、double、char、boolean。 面试官：回答得不错。那你说说String类为什么是不可变的？ 王铁牛：因为String类是用final修饰的，一旦创建，它的值就不能被改变了。 面试官：很好。再问你，Object类里有哪些常用的方法？ 王铁牛：有equals()、hashCode()、toString()、clone()、wait()、notify()、notifyAll() 。 面试官：非常棒，基础很扎实。接下来问你JUC相关的，JUC里的CountDownLatch是做什么用的？ 王铁牛：CountDownLatch可以让一个或多个线程等待其他线程完成操作后再继续执行，通过一个计数器来实现。
第二轮提问 面试官：进入第二轮。说说JVM的内存结构是怎样的？ 王铁牛：嗯……有堆、栈，还有……好像还有方法区啥的。 面试官：具体说说堆和栈的区别呢？ 王铁牛：这个……堆好像是放对象的，栈嘛……就是放一些数据啥的，具体我也说不太清。 面试官：那JVM的垃圾回收机制，你能讲讲常见的垃圾回收算法吗？ 王铁牛：好像有个啥标记清除，其他的我就不太记得了。 面试官：多线程方面，线程的生命周期有哪些状态？ 王铁牛：我记得有新建、运行，后面就不太清楚了。 面试官：线程池的核心参数有哪些，能说一下吗？ 王铁牛：好像有最大线程数，其他的我有点迷糊了。
第三轮提问 面试官：最后一轮。说说HashMap的底层实现原理。 王铁牛：这个……好像是数组加链表，具体怎么回事我不太能说清楚。 面试官：ArrayList和LinkedList的区别是什么？ 王铁牛：好像ArrayList是数组实现的，LinkedList是链表实现的，其他就不太懂了。 面试官：Spring框架里的依赖注入是什么意思？ 王铁牛：就是把一个对象给另一个对象用吧，具体细节我不太明白。 面试官：Spring Boot有什么优点？ 王铁牛：好像能快速开发，其他就不清楚了。 面试官：MyBatis的一级缓存和二级缓存是怎么回事？ 王铁牛：我就知道有缓存，具体不太懂。
面试官：今天的面试就到这里，你回家等通知吧。我们会综合评估后给你答复。
答案详解
- Java基本数据类型：
- byte：8位，有符号，范围是 -128 到 127。
- short：16位，有符号，范围是 -32768 到 32767。
- int：32位，有符号，范围是 -2147483648 到 2147483647。
- long：64位，有符号，范围是 -9223372036854775808 到 9223372036854775807，定义时需要在数字后面加 “L”。
- float：32位，单精度浮点数，定义时需要在数字后面加 “F”。
- double：64位，双精度浮点数。
- char：16位，无符号，用于表示单个字符，用单引号括起来。
- boolean：只有两个值，true 和 false。
- String类不可变的原因：
- String类被final修饰，其内部的字符数组 value 也是被final修饰的。这意味着一旦String对象被创建，其内部的字符数组引用不能被改变，而且字符数组的内容也不能被修改。这样设计的好处有很多，比如可以提高字符串常量池的效率，保证线程安全，以及作为HashMap等容器的键时更可靠。
- Object类常用方法：
- equals()：用于比较两个对象是否相等，默认比较的是对象的引用地址，子类可以重写该方法来实现内容的比较。
- hashCode()：返回对象的哈希码值，用于哈希表等数据结构，重写equals()方法时通常需要重写hashCode()方法，以保证相等的对象具有相同的哈希码。
- toString()：返回对象的字符串表示，默认返回类名和对象的哈希码的十六进制表示，通常子类会重写该方法以提供更有意义的信息。
- clone()：用于创建并返回对象的一个副本，需要实现Cloneable接口，否则会抛出CloneNotSupportedException异常。
- wait()：使当前线程进入等待状态，直到其他线程调用该对象的notify()或notifyAll()方法。
- notify()：唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
- notifyAll()：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
- JUC里的CountDownLatch：
- CountDownLatch是一个同步工具类，它允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。它通过一个计数器来实现，在创建CountDownLatch对象时需要指定一个初始计数值，当一个线程完成任务后，调用countDown()方法将计数值减1，当计数值变为0时，等待的线程将被唤醒继续执行。例如，在多线程下载任务中，可以使用CountDownLatch让主线程等待所有子线程下载完成后再进行后续操作。
- JVM的内存结构：
- 堆（Heap）：是JVM中最大的一块内存区域，所有对象实例和数组都在这里分配内存。它是垃圾回收的主要区域，又可以分为新生代和老年代。
- 栈（Stack）：分为虚拟机栈和本地方法栈。虚拟机栈为Java方法服务，每个方法在执行时会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。本地方法栈为本地方法服务。
- 方法区（Method Area）：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。在JDK 1.8 及以后，方法区被元空间（Metaspace）取代，元空间使用的是本地内存。
- 程序计数器（Program Counter Register）：可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每个线程都有一个独立的程序计数器。
- 堆和栈的区别：
- 存储内容：堆主要存储对象实例和数组，栈主要存储局部变量和方法调用的信息。
- 线程共享性：堆是所有线程共享的，栈是每个线程独立拥有的。
- 内存分配和回收方式：堆的内存分配和回收由垃圾回收器负责，栈的内存分配和回收是自动的，方法执行结束后栈帧会自动弹出。
- JVM常见的垃圾回收算法：
- 标记 - 清除算法（Mark - Sweep）：首先标记出所有需要回收的对象，然后统一回收这些对象。缺点是会产生大量的内存碎片。
- 标记 - 整理算法（Mark - Compact）：先标记出需要回收的对象，然后将存活的对象向一端移动，最后清理掉边界以外的内存。解决了内存碎片的问题，但效率相对较低。
- 复制算法（Copying）：将可用内存分为大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这块内存用完后，将存活的对象复制到另一块内存上，然后清除使用过的内存块。优点是不会产生内存碎片，但会浪费一半的内存空间。
- 分代收集算法（Generational Collection）：根据对象的存活周期将内存划分为不同的区域，如新生代和老年代，针对不同区域采用不同的垃圾回收算法。新生代对象存活时间短，采用复制算法；老年代对象存活时间长，采用标记 - 清除或标记 - 整理算法。
- 线程的生命周期状态：
- 新建（New）：线程对象被创建，但还没有调用start()方法。
- 就绪（Runnable）：线程调用了start()方法，等待CPU分配时间片。
- 运行（Running）：线程获得CPU时间片，正在执行。
- 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因放弃CPU使用权，暂时停止执行。阻塞状态又可以分为等待阻塞（调用wait()方法）、同步阻塞（获取锁失败）和其他阻塞（如调用sleep()、join()方法）。
- 死亡（Terminated）：线程执行完毕或者因为异常退出。
- 线程池的核心参数：
- corePoolSize：核心线程数，线程池在创建后默认不会立即创建线程，当有任务提交时，才会创建线程执行任务，直到线程数达到核心线程数。
- maximumPoolSize：最大线程数，线程池允许创建的最大线程数。
- keepAliveTime：线程空闲时间，当线程池中的线程数超过核心线程数时，多余的线程在空闲时间达到keepAliveTime后会被销毁。
- unit：keepAliveTime的时间单位，如秒、毫秒等。
- workQueue：任务队列，用于存储等待执行的任务。常见的任务队列有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。
- threadFactory：线程工厂，用于创建线程。
- rejectedExecutionHandler：拒绝策略，当任务队列已满且线程数达到最大线程数时，新提交的任务会被拒绝，此时会调用拒绝策略来处理。常见的拒绝策略有AbortPolicy（直接抛出异常）、CallerRunsPolicy（由调用线程处理任务）、DiscardPolicy（直接丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃队列中最老的任务）。
- HashMap的底层实现原理：
- 在JDK 1.7及以前，HashMap是基于数组 + 链表实现的。数组是HashMap的主体，链表是为了解决哈希冲突而存在的。当一个键值对要插入到HashMap中时，首先通过哈希函数计算键的哈希值，然后根据哈希值找到对应的数组下标。如果该下标位置已经有元素，则通过链表将新元素插入到链表的头部（头插法）。
- 在JDK 1.8及以后，HashMap采用数组 + 链表 + 红黑树实现。当链表长度达到8且数组长度达到64时，链表会转换为红黑树，以提高查找效率。当红黑树的节点数小于6时，红黑树会转换回链表。
- ArrayList和LinkedList的区别：
- 数据结构：ArrayList是基于动态数组实现的，LinkedList是基于双向链表实现的。
- 随机访问性能：ArrayList支持随机访问，通过下标可以直接访问元素，时间复杂度为O(1)；LinkedList不支持随机访问，需要从头或尾开始遍历链表，时间复杂度为O(n)。
- 插入和删除性能：在列表中间插入或删除元素时，ArrayList需要移动大量元素，时间复杂度为O(n)；LinkedList只需要修改指针，时间复杂度为O(1)。但如果是在列表末尾插入元素，ArrayList的性能也很高。
- 内存占用：ArrayList需要连续的内存空间，可能会有一定的内存浪费；LinkedList每个节点需要额外的指针来指向前一个和后一个节点，会占用更多的内存空间。
- Spring框架里的依赖注入：
- 依赖注入（Dependency Injection，简称DI）是Spring框架的核心特性之一，它是一种设计模式，用于实现对象之间的解耦。在传统的编程中，对象之间的依赖关系是在对象内部创建和管理的，这样会导致对象之间的耦合度很高。而在依赖注入中，对象的依赖关系由外部容器来负责创建和注入。例如，一个Service类依赖于一个Dao类，通过依赖注入，Service类不需要自己创建Dao类的实例，而是由Spring容器将Dao类的实例注入到Service类中。依赖注入的方式主要有构造器注入、Setter方法注入和接口注入。
- Spring Boot的优点：
- 快速开发：Spring Boot提供了大量的starter依赖，通过简单的配置就可以快速集成各种功能，减少了开发的时间和工作量。
- 自动配置：Spring Boot根据项目中引入的依赖自动进行配置，大大减少了配置文件的编写。例如，引入Spring Boot的Web starter依赖后，Spring Boot会自动配置嵌入式Tomcat服务器。
- 独立运行：Spring Boot应用可以打包成一个可执行的JAR或WAR文件，直接通过java -jar命令运行，不需要额外的服务器环境。
- 生产就绪：Spring Boot提供了丰富的监控和管理功能，如Actuator，可以方便地对应用进行监控和管理。
- MyBatis的一级缓存和二级缓存：
- 一级缓存：也称为本地缓存，是基于SqlSession的。在同一个SqlSession中，执行相同的查询语句时，MyBatis会先从一级缓存中查找，如果缓存中存在，则直接返回结果，不会再去数据库中查询。当SqlSession关闭或执行了增删改操作时，一级缓存会被清空。
- 二级缓存：是基于Mapper文件的命名空间的，多个SqlSession可以共享二级缓存。二级缓存默认是关闭的，需要在MyBatis的配置文件中开启。当开启二级缓存后，不同的SqlSession执行相同命名空间下的查询语句时，可以从二级缓存中获取结果。当执行了增删改操作时，会清空该命名空间下的二级缓存。
