《互联网大厂 Java 面试：核心知识、框架与中间件的全方位考验》

互联网大厂 Java 面试：核心知识、框架与中间件的全方位考验

一位严肃的面试官坐在桌前，对面是略显紧张的求职者王铁牛，一场关于 Java 技术的面试即将拉开帷幕。

第一轮面试开始 面试官：首先问你几个 Java 基础问题。Java 中多态的实现方式有哪些？ 王铁牛：多态的实现方式主要有方法重载和方法重写。方法重载是在一个类中，有多个方法名相同，但参数列表不同；方法重写是子类重写父类的方法。 面试官：回答得不错。那说说 HashMap 的底层数据结构是什么？ 王铁牛：HashMap 的底层是数组 + 链表 + 红黑树。当链表长度超过 8 且数组长度大于 64 时，链表会转化为红黑树。 面试官：很好。再问你，ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？ 王铁牛：ArrayList 底层是动态数组，随机访问快，插入和删除慢；LinkedList 底层是双向链表，插入和删除快，随机访问慢。 面试官：非常棒，基础掌握得很扎实。

第二轮面试开始 面试官：接下来聊聊 JUC 和多线程。线程池有哪些创建方式？ 王铁牛：可以通过 Executors 工具类创建，像 newFixedThreadPool、newCachedThreadPool 等，也可以通过 ThreadPoolExecutor 手动创建。 面试官：那 ThreadPoolExecutor 构造函数的参数有哪些，分别代表什么含义？ 王铁牛：有 corePoolSize 核心线程数，maximumPoolSize 最大线程数，keepAliveTime 线程空闲存活时间，unit 时间单位，workQueue 任务队列，threadFactory 线程工厂，handler 任务拒绝策略。 面试官：不错。说说 JVM 的内存模型，它分为哪几个部分？ 王铁牛：JVM 内存模型分为堆、栈、方法区、本地方法栈、程序计数器。堆是存放对象实例的地方，栈存放局部变量等。 面试官：回答得很清晰，看来对多线程和 JVM 有一定的理解。

第三轮面试开始 面试官：现在来谈谈框架相关的。Spring 的 IOC 和 AOP 是什么，能简单解释一下吗？ 王铁牛：IOC 是控制反转，把对象的创建和依赖关系的管理交给 Spring 容器；AOP 是面向切面编程，能在不修改原有代码的基础上增加额外功能。 面试官：那 Spring Boot 是如何实现自动配置的？ 王铁牛：呃……这个……好像是通过一些配置文件和注解吧，具体的我有点不太清楚。 面试官：再问你，MyBatis 的一级缓存和二级缓存有什么区别？ 王铁牛：一级缓存和二级缓存……好像一个是局部的，一个是全局的，具体细节我记不太准了。 面试官：Dubbo 是做什么的，它的工作原理是什么？ 王铁牛：Dubbo 是分布式服务框架，原理嘛……就是服务注册和发现之类的，具体的不太好说。

面试总结：面试官看着王铁牛，严肃地说：“从前面的回答来看，你对 Java 基础、JUC、JVM 等方面的知识掌握得还不错，回答问题比较准确清晰，说明你在这些基础内容上下了不少功夫。然而在框架和中间件的部分，对于一些深入的问题，比如 Spring Boot 的自动配置、MyBatis 缓存的详细区别以及 Dubbo 的工作原理等，你回答得不够清晰准确，这反映出你在这些高级技术的理解和掌握上还有所欠缺。我们公司对于技术人员在框架和中间件方面的要求比较高，需要有深入的理解和实践经验。后续我们会综合评估你的整体表现，你先回家等通知吧。”

问题答案

1. Java 中多态的实现方式有哪些？
   • 方法重载：在同一个类中，方法名相同，但参数列表不同（参数的类型、个数、顺序不同）。编译器根据调用方法时传入的参数来决定调用哪个方法。例如：

public class OverloadExample {
    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
}

- **方法重写**：子类重写父类的方法，要求方法名、参数列表和返回值类型都相同（返回值类型可以是父类返回值类型的子类，称为协变返回类型）。运行时根据对象的实际类型来决定调用哪个方法。例如：

class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Animal makes sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override
    public void makeSound() {
        System.out.println("Dog barks");
    }
}

2. HashMap 的底层数据结构是什么？
   • HashMap 的底层是数组 + 链表 + 红黑树。数组被称为哈希桶，每个桶存储一个链表或红黑树的头节点。当调用 put 方法插入键值对时，首先根据键的哈希值计算出在数组中的位置。如果该位置为空，直接插入新节点；如果该位置已经有节点，就遍历链表或红黑树，若找到相同的键则更新值，若未找到则插入新节点。当链表长度超过 8 且数组长度大于 64 时，链表会转化为红黑树，以提高查找效率；当红黑树节点数小于 6 时，会退化为链表。
3. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？
   • 数据结构：ArrayList 底层是动态数组，数组是连续的内存空间；LinkedList 底层是双向链表，每个节点包含数据、指向前一个节点的引用和指向后一个节点的引用。
   • 随机访问：ArrayList 支持高效的随机访问，通过索引可以直接访问元素，时间复杂度为 O(1)；LinkedList 随机访问效率低，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：ArrayList 在中间或开头插入、删除元素时，需要移动后续元素，时间复杂度为 O(n)；LinkedList 在插入和删除元素时，只需要修改相邻节点的引用，时间复杂度为 O(1)，但如果要插入或删除指定位置的元素，需要先定位到该位置，时间复杂度为 O(n)。
4. 线程池有哪些创建方式？
   • 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执行任务，否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，当有新任务提交时，如果线程池中有空闲线程则执行任务，否则会创建新线程。如果线程空闲时间超过 60 秒，会被回收。
     • newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池，只有一个线程执行任务，保证任务按顺序执行。
     • newScheduledThreadPool：创建一个可定时执行任务的线程池。
   • 通过 ThreadPoolExecutor 手动创建：可以根据具体需求设置线程池的各种参数，如核心线程数、最大线程数、线程空闲存活时间等。
5. ThreadPoolExecutor 构造函数的参数有哪些，分别代表什么含义？
   • corePoolSize：核心线程数，线程池初始化时创建的线程数量，当有新任务提交时，会优先使用核心线程执行任务。
   • maximumPoolSize：最大线程数，线程池允许的最大线程数量。当核心线程都在执行任务，且任务队列已满时，会创建新线程，直到达到最大线程数。
   • keepAliveTime：线程空闲存活时间，当线程空闲时间超过该时间，且线程数量大于核心线程数时，多余的线程会被回收。
   • unit：时间单位，如 TimeUnit.SECONDS 表示秒。
   • 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（有界队列）、LinkedBlockingQueue（无界队列）、SynchronousQueue（同步队列）等。
   • threadFactory：线程工厂，用于创建线程。可以自定义线程工厂来设置线程的名称、优先级等属性。
   • handler：任务拒绝策略，当线程池的线程数量达到最大线程数，且任务队列已满时，新提交的任务会被拒绝，此时会调用任务拒绝策略来处理。常见的拒绝策略有 AbortPolicy（直接抛出异常）、CallerRunsPolicy（由调用线程执行任务）、DiscardPolicy（直接丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃队列中最老的任务）。
6. JVM 的内存模型，它分为哪几个部分？
   • 堆（Heap）：是 JVM 中最大的一块内存区域，用于存储对象实例和数组。堆是所有线程共享的，垃圾回收主要针对堆进行。堆可以分为新生代和老年代，新生代又分为 Eden 区、Survivor 区（有两个 Survivor 区，分别为 From 和 To）。
   • 栈（Stack）：每个线程都有自己的栈，用于存储局部变量、方法调用信息等。栈中的数据是线程私有的，每个方法在执行时会创建一个栈帧，栈帧中包含局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。当方法执行完毕，栈帧会被弹出。
   • 方法区（Method Area）：用于存储类的元数据，如类的信息、常量池、静态变量等。方法区是所有线程共享的，在 JDK 1.8 之前，方法区也被称为永久代，JDK 1.8 及以后，使用元空间（Metaspace）来替代永久代。
   • 本地方法栈（Native Method Stack）：与栈类似，但它是为本地方法（使用 native 关键字修饰的方法）服务的。
   • 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。每个线程都有自己独立的程序计数器，它是线程私有的。
7. Spring 的 IOC 和 AOP 是什么，能简单解释一下吗？
   • IOC（控制反转）：传统的程序中，对象的创建和依赖关系的管理由程序本身负责，而在 Spring 中，把对象的创建和依赖关系的管理交给 Spring 容器。Spring 容器通过读取配置文件或注解，创建对象并注入依赖。例如，一个 UserService 类依赖于 UserDao 类，在传统方式中，UserService 类需要自己创建 UserDao 对象，而在 Spring 中，UserService 类只需要声明对 UserDao 的依赖，Spring 容器会自动创建 UserDao 对象并注入到 UserService 中。
   • AOP（面向切面编程）：是一种编程范式，它允许在不修改原有代码的基础上，增加额外的功能。AOP 把一些通用的功能（如日志记录、事务管理等）封装成切面，在程序运行时，通过代理机制将切面织入到目标对象的方法中。例如，在方法执行前后添加日志记录，在方法执行过程中进行事务管理等。
8. Spring Boot 是如何实现自动配置的？
   • Spring Boot 的自动配置是基于条件注解和类路径扫描实现的。当 Spring Boot 应用启动时，会自动扫描类路径下的 META - INF/spring.factories 文件，该文件中定义了一系列的自动配置类。每个自动配置类都使用了 @Configuration 注解，并且通过 @Conditional 系列注解来判断是否满足自动配置的条件。例如，@ConditionalOnClass 表示只有当类路径下存在指定的类时，才会进行自动配置；@ConditionalOnMissingBean 表示只有当容器中不存在指定类型的 Bean 时，才会创建该 Bean。Spring Boot 还会根据 application.properties 或 application.yml 中的配置信息，对自动配置进行定制。
9. MyBatis 的一级缓存和二级缓存有什么区别？
   • 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结果，否则从数据库中查询，并将结果存入一级缓存。当 SqlSession 关闭或执行了增删改操作时，一级缓存会被清空。一级缓存是默认开启的。
   • 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 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，会清空该 mapper 的二级缓存。二级缓存的作用范围更广，可以提高不同 SqlSession 之间的查询效率。
10. Dubbo 是做什么的，它的工作原理是什么？
    • 作用：Dubbo 是一个高性能的分布式服务框架，用于解决分布式系统中服务之间的调用问题。它提供了服务注册与发现、远程调用、负载均衡、集群容错等功能，使得服务之间可以方便地进行通信和协作。
    • 工作原理：
      • 服务注册：服务提供者在启动时，将自己提供的服务信息（如服务接口、服务地址等）注册到服务注册中心（如 Zookeeper）。
      • 服务发现：服务消费者在启动时，从服务注册中心获取服务提供者的信息，并缓存到本地。
      • 远程调用：服务消费者通过代理对象调用服务提供者的服务，代理对象将请求信息封装成网络数据包，通过网络发送到服务提供者。
      • 负载均衡：当有多个服务提供者时，Dubbo 会根据负载均衡策略（如随机、轮询等）选择一个服务提供者进行调用。
      • 集群容错：当服务调用失败时，Dubbo 会根据集群容错策略（如失败重试、快速失败等）进行处理。