《互联网大厂面试：Java核心、并发、框架与中间件知识大考验》

互联网大厂面试：Java核心、并发、框架与中间件知识大考验

在互联网大厂的一间明亮的面试室内，严肃的面试官坐在桌前，对面坐着略显紧张的求职者王铁牛。面试开始了，一场对Java核心知识的考验拉开帷幕。

第一轮面试 面试官：首先问你几个基础的问题。Java中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ArrayList和LinkedList的区别是什么？ 王铁牛：ArrayList是基于数组实现的，它的随机访问速度快，但是插入和删除操作效率低；LinkedList是基于链表实现的，插入和删除操作效率高，随机访问速度慢。 面试官：很好，看来你对基础掌握得挺扎实。那HashMap的底层数据结构是什么？ 王铁牛：HashMap底层是数组 + 链表 + 红黑树，当链表长度大于8且数组长度大于64时，链表会转化为红黑树，这样可以提高查询效率。 面试官：非常棒，回答很准确。

第二轮面试 面试官：接下来问你一些多线程和JUC相关的问题。什么是线程池？为什么要使用线程池？ 王铁牛：线程池就是预先创建好一定数量的线程，当有任务提交时，从线程池中获取线程来执行任务。使用线程池可以减少线程创建和销毁的开销，提高系统性能，还能控制并发线程的数量，避免资源耗尽。 面试官：回答得很清晰。那线程池有哪些常用的创建方式？ 王铁牛：可以通过Executors工具类创建，比如newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor等。不过阿里巴巴开发手册不建议使用Executors创建线程池，推荐使用ThreadPoolExecutor自定义线程池。 面试官：没错，很有安全意识。那说说ReentrantLock和synchronized的区别。 王铁牛：嗯……它们都能实现线程同步，synchronized是Java的关键字，是隐式锁，由JVM实现加锁和解锁；ReentrantLock是Java类，是显式锁，需要手动加锁和解锁。好像就这些吧。 面试官：大体回答对了，不过还可以再深入一些。

第三轮面试 面试官：现在问你一些框架和中间件的问题。Spring的核心特性有哪些？ 王铁牛：Spring的核心特性有IoC（控制反转）和AOP（面向切面编程）。IoC就是把对象的创建和依赖关系的管理交给Spring容器，AOP可以在不修改原有代码的基础上增加额外的功能。 面试官：不错。那Spring Boot和Spring的关系是什么？ 王铁牛：Spring Boot是基于Spring的，它简化了Spring应用的开发，提供了自动配置等功能，让开发者可以更快速地搭建Spring应用。 面试官：回答正确。那MyBatis的一级缓存和二级缓存是怎么回事？ 王铁牛：这个……一级缓存是SqlSession级别的缓存，同一个SqlSession执行相同的查询语句时会从缓存中取数据；二级缓存是Mapper级别的缓存，多个SqlSession可以共享。具体怎么实现的我有点不太清楚了。 面试官：有一定的了解，但是不够深入。

面试接近尾声，面试官放下手中的笔，看着王铁牛说：“今天的面试就到这里，你对一些基础的知识掌握得还可以，但是对于一些复杂的问题，回答得还不够深入和准确。我们会综合考虑这次面试情况，你回家等通知吧。”

问题答案

1. Java中基本数据类型有哪些？ Java中的基本数据类型分为四类八种：

   • 整数类型：byte（1字节）、short（2字节）、int（4字节）、long（8字节）。
   • 浮点类型：float（4字节）、double（8字节）。
   • 字符类型：char（2字节）。
   • 布尔类型：boolean（1位）。

2. ArrayList和LinkedList的区别是什么？

   • 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：ArrayList支持高效的随机访问，时间复杂度为O(1)；LinkedList随机访问效率低，时间复杂度为O(n)。
   • 插入和删除：ArrayList在中间插入和删除元素时，需要移动后续元素，时间复杂度为O(n)；LinkedList插入和删除元素只需要修改指针，时间复杂度为O(1)，但如果是指定位置插入，需要先遍历到该位置，整体效率不一定高。
   • 内存占用：ArrayList的空间浪费主要体现在数组末尾预留的空间；LinkedList的空间浪费主要体现在每个节点需要额外的指针域。

3. HashMap的底层数据结构是什么？ HashMap的底层数据结构是数组 + 链表 + 红黑树。

   • 数组：也称为哈希桶，用于存储链表或红黑树的头节点。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位置。
   • 链表：当多个键的哈希值冲突时，会以链表的形式存储在同一个数组位置。在JDK 8之前，链表是HashMap解决哈希冲突的主要方式。
   • 红黑树：当链表长度大于8且数组长度大于64时，链表会转化为红黑树。红黑树是一种自平衡的二叉搜索树，在节点较多时可以将查找、插入和删除操作的时间复杂度从O(n)降低到O(log n)。

4. 什么是线程池？为什么要使用线程池？

   • 线程池定义：线程池是一种线程使用模式，它预先创建一定数量的线程，当有任务提交时，从线程池中获取线程来执行任务，任务执行完毕后线程不会销毁，而是返回线程池等待下一个任务。
   • 使用线程池的原因：
     • 减少线程创建和销毁的开销：线程的创建和销毁需要消耗系统资源，使用线程池可以避免频繁创建和销毁线程，提高系统性能。
     • 提高响应速度：任务提交时可以直接从线程池中获取线程执行，无需等待线程创建。
     • 控制并发线程数量：可以避免创建过多线程导致系统资源耗尽，从而提高系统的稳定性。
     • 方便线程管理：可以对线程进行统一的监控和管理。

5. 线程池有哪些常用的创建方式？

   • 通过Executors工具类创建：
     • newFixedThreadPool：创建一个固定大小的线程池，线程数量固定，当有新任务提交时，如果线程池中有空闲线程，则立即执行任务；如果没有空闲线程，则任务会被放入队列等待。
     • newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池，线程数量不固定，如果线程池中有空闲线程，则使用空闲线程执行任务；如果没有空闲线程，则创建新线程执行任务。当线程空闲时间过长时，会被自动回收。
     • newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池，线程池中只有一个线程，所有任务按照顺序依次执行。
   • 使用ThreadPoolExecutor自定义线程池：

     ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
         corePoolSize, // 核心线程数
         maximumPoolSize, // 最大线程数
         keepAliveTime, // 线程空闲时间
         TimeUnit unit, // 时间单位
         workQueue, // 任务队列
         threadFactory, // 线程工厂
         handler // 拒绝策略
     );
     

   阿里巴巴开发手册不建议使用Executors创建线程池，因为Executors创建的线程池可能会导致OOM（内存溢出）问题，推荐使用ThreadPoolExecutor自定义线程池，明确线程池的参数，避免潜在的风险。

6. ReentrantLock和synchronized的区别

   • 实现层面：synchronized是Java的关键字，是由JVM实现的，底层通过对象头的Mark Word来实现加锁和解锁；ReentrantLock是Java类，是基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现的。
   • 锁的获取和释放：synchronized是隐式锁，当进入同步代码块或方法时自动加锁，退出时自动解锁；ReentrantLock是显式锁，需要手动调用lock()方法加锁，unlock()方法解锁，通常在finally块中释放锁，以确保锁一定会被释放。
   • 锁的特性：
     • 可重入性：synchronized和ReentrantLock都具有可重入性，即同一个线程可以多次获取同一把锁。
     • 可中断性：synchronized不可中断，当一个线程获取锁失败进入阻塞状态后，只能等待持有锁的线程释放锁；ReentrantLock可以通过lockInterruptibly()方法实现可中断锁，在等待锁的过程中可以被其他线程中断。
     • 公平性：synchronized是非公平锁，多个线程竞争锁时，不一定按照请求锁的顺序获取锁；ReentrantLock可以通过构造函数指定是否为公平锁，公平锁会按照请求锁的顺序依次获取锁。
   • 锁的粒度：synchronized的锁粒度通常较大，只能锁定一个代码块或方法；ReentrantLock可以实现更细粒度的锁控制，例如可以使用多个Condition对象实现分组唤醒等待线程。

7. Spring的核心特性有哪些？

   • IoC（控制反转）：也称为依赖注入（DI），是指将对象的创建和依赖关系的管理从代码中转移到Spring容器中。在传统的编程方式中，对象的创建和依赖关系的管理由开发者手动完成，而在Spring中，对象的创建和依赖关系的注入由Spring容器负责。通过IoC，降低了代码的耦合度，提高了代码的可维护性和可测试性。
   • AOP（面向切面编程）：是一种编程范式，它允许开发者在不修改原有代码的基础上，对程序进行增强。AOP将程序中的一些通用功能（如日志记录、事务管理等）从业务逻辑中分离出来，形成独立的切面，然后在合适的时机将这些切面织入到业务逻辑中。AOP可以提高代码的复用性和可维护性。

8. Spring Boot和Spring的关系是什么？ Spring Boot是基于Spring的，它是为了简化Spring应用的开发而诞生的。

   • 简化配置：Spring Boot提供了自动配置功能，它会根据项目中引入的依赖自动配置Spring应用，减少了大量的XML配置和Java配置代码。开发者只需要添加必要的依赖和少量的配置，就可以快速搭建一个Spring应用。
   • 快速开发：Spring Boot内置了嵌入式服务器（如Tomcat、Jetty等），可以直接将应用打包成可执行的JAR文件，通过java -jar命令运行，无需额外的服务器配置和部署。
   • 约定优于配置：Spring Boot遵循约定优于配置的原则，它有一套默认的配置约定，开发者只需要按照约定进行开发，不需要进行大量的配置。如果需要自定义配置，也可以很方便地进行修改。

9. MyBatis的一级缓存和二级缓存是怎么回事？

   • 一级缓存：是SqlSession级别的缓存，同一个SqlSession中执行相同的查询语句时，会先从一级缓存中查找，如果缓存中存在，则直接返回缓存中的数据，无需再次查询数据库。一级缓存是默认开启的，不能关闭。当执行增删改操作时，会清空一级缓存。
   • 二级缓存：是Mapper级别的缓存，多个SqlSession可以共享同一个Mapper的二级缓存。二级缓存需要手动开启，在Mapper.xml文件中添加<cache/>标签或在Mapper接口上添加@CacheNamespace注解。当执行增删改操作时，会清空对应的二级缓存。二级缓存可以提高系统的性能，特别是在多用户、高并发的场景下。