《互联网大厂面试：Java 核心、JUC、JVM 等知识大考验》

伟大的攻城狮
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互联网大厂面试：Java 核心、JUC、JVM 等知识大考验

在互联网大厂的一间明亮的面试室内，严肃的面试官正襟危坐，对面坐着略显紧张的求职者王铁牛。面试即将开始，一场关于 Java 技术知识的考验拉开了帷幕。

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 中基本数据类型有哪些？ 王铁牛：这个我知道，Java 基本数据类型有 byte、short、int、long、float、double、char、boolean。 面试官：回答得不错。那说说 Java 中重载和重写的区别是什么？ 王铁牛：重载是在同一个类中，方法名相同但参数列表不同；重写是子类重写父类的方法，方法名、参数列表和返回值类型都要相同。 面试官：很好，理解得很清晰。那 Java 中的访问修饰符有哪些，分别有什么作用？ 王铁牛：有 public、protected、default（默认，不写修饰符时）、private。public 修饰的成员可以在任何地方访问；protected 修饰的成员可以在同一个包内以及不同包的子类中访问；default 修饰的成员只能在同一个包内访问；private 修饰的成员只能在本类中访问。 面试官：非常棒，基础很扎实。接下来我们进入 JUC 相关的问题。JUC 包是什么，有什么作用？ 王铁牛：JUC 是 java.util.concurrent 包的简称，它提供了一些用于多线程编程的工具类，能帮助我们更方便地进行并发编程。

第二轮提问 面试官：看来你基础掌握得挺好。那在 JVM 方面，说说 JVM 的内存结构是怎样的？ 王铁牛：嗯……JVM 内存结构有堆、栈、方法区……还有啥来着，哎呀，有点想不起来了。 面试官：没关系，尽量说全。那再问你，垃圾回收机制中，常见的垃圾回收算法有哪些？ 王铁牛：好像有标记 - 清除算法，还有……其他的不太确定了。 面试官：那关于多线程，创建线程有哪几种方式？ 王铁牛：这个我知道，有继承 Thread 类、实现 Runnable 接口、实现 Callable 接口和使用线程池。 面试官：不错。那线程的生命周期有哪些状态？ 王铁牛：有新建、就绪、运行、阻塞、死亡这几个状态。 面试官：可以。接着说说线程池，线程池的核心参数有哪些？ 王铁牛：嗯……有核心线程数、最大线程数，其他的不太清楚了。

第三轮提问 面试官：下面问一些框架相关的问题。先说说 Spring，Spring 的核心特性有哪些？ 王铁牛：有依赖注入和面向切面编程，好像还有个什么 IOC，对，控制反转。 面试官：对，回答得可以。那 Spring Boot 和 Spring 有什么区别？ 王铁牛：Spring Boot 是 Spring 的扩展，它简化了 Spring 的配置，能快速搭建项目。 面试官：不错。再说说 MyBatis，MyBatis 中 #{} 和 {} 的区别是什么？ **王铁牛**：这个……好像 #{} 是预编译的，能防止 SQL 注入，{} 就是直接替换，有 SQL 注入风险。 面试官：回答正确。那 Dubbo 是什么，有什么作用？ 王铁牛：Dubbo 是个分布式服务框架，能实现服务的注册、发现和调用。 面试官：可以。最后说说 Redis，Redis 有哪些数据类型？ 王铁牛：有字符串、哈希、列表、集合、有序集合。

面试官：今天的面试就到这里了，你的表现有好有坏，基础的一些知识掌握得还可以，但对于一些复杂的知识点，比如 JVM 内存结构和线程池核心参数等回答得不够完整。我们需要综合评估一下，你先回家等通知吧。

答案详解

  1. Java 基本数据类型：Java 有 8 种基本数据类型，分为 4 类。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（理论上 1 位，但 Java 规范未明确大小）。
  2. 重载和重写的区别：
    • 重载（Overloading）：发生在同一个类中，方法名相同，但参数列表不同（参数个数、类型或顺序不同），与返回值类型无关。编译器根据调用时传递的参数来决定调用哪个重载方法。
    • 重写（Overriding）：发生在子类和父类之间，子类重写父类的方法，方法名、参数列表和返回值类型必须相同（返回值类型可以是父类方法返回值类型的子类，称为协变返回类型）。重写的方法不能比被重写的方法有更严格的访问权限，不能抛出比被重写方法更多的异常。
  3. Java 访问修饰符：
    • public：可以被任何类访问，访问权限最宽松。
    • protected：在同一个包内的类可以访问，不同包的子类也可以访问。
    • default（默认）：不写修饰符时就是默认访问权限，只能被同一个包内的类访问。
    • private：只能在本类中访问，访问权限最严格。
  4. JUC 包：java.util.concurrent 包是 Java 提供的用于并发编程的工具包，包含了线程池、锁、并发集合、原子类等。它简化了多线程编程，提高了并发性能和安全性。例如，Executors 类可以方便地创建线程池，Lock 接口提供了比 synchronized 更灵活的锁机制。
  5. JVM 内存结构：
    • 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。垃圾回收主要就是针对堆进行的。堆可以分为新生代和老年代，新生代又可以分为 Eden 区和两个 Survivor 区。
    • 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）：用于存储类的元数据信息，如类的结构、常量池、静态变量等。在 JDK 1.8 之前，方法区也被称为永久代，JDK 1.8 之后，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）：是一块较小的内存区域，它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。
  6. 常见的垃圾回收算法：
    • 标记 - 清除算法（Mark - Sweep）：先标记出需要回收的对象，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。解决了内存碎片问题，但效率相对较低。
    • 复制算法（Copying）：将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中，然后清空使用过的这块内存。优点是不会产生内存碎片，但内存利用率较低。
    • 分代收集算法（Generational Collection）：根据对象的存活周期将内存分为不同的区域，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。
  7. 创建线程的方式：
    • 继承 Thread 类：创建一个类继承 Thread 类，重写 run 方法，然后创建该类的实例并调用 start 方法启动线程。
    • 实现 Runnable 接口：创建一个类实现 Runnable 接口，实现 run 方法，然后将该类的实例作为参数传递给 Thread 类的构造函数，再调用 start 方法启动线程。
    • 实现 Callable 接口：创建一个类实现 Callable 接口，实现 call 方法，该方法有返回值。通过 FutureTask 类包装 Callable 实例，再将 FutureTask 实例作为参数传递给 Thread 类的构造函数，调用 start 方法启动线程，最后可以通过 FutureTask 的 get 方法获取线程执行的结果。
    • 使用线程池：通过 Executors 类提供的静态方法创建不同类型的线程池，将实现了 Runnable 或 Callable 接口的任务提交给线程池执行。
  8. 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，等待获取 CPU 时间片，进入可运行状态。
    • 运行（Running）：线程获得 CPU 时间片，正在执行 run 方法中的代码。
    • 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因（如等待锁、等待 I/O 操作等）暂时放弃 CPU 使用权，进入阻塞状态。阻塞状态分为等待阻塞、同步阻塞和其他阻塞。
    • 死亡（Terminated）：线程执行完 run 方法中的代码或因异常退出，线程生命周期结束。
  9. 线程池的核心参数：
    • corePoolSize（核心线程数）：线程池中的核心线程数量，当提交的任务数小于核心线程数时，线程池会创建新的线程来执行任务。
    • maximumPoolSize（最大线程数）：线程池允许创建的最大线程数量。当提交的任务数大于核心线程数且任务队列已满时，线程池会创建新的线程，直到达到最大线程数。
    • keepAliveTime（线程存活时间）：当线程池中的线程数量超过核心线程数时，多余的空闲线程在等待新任务的最长时间，超过这个时间，空闲线程会被销毁。
    • unit（时间单位）：keepAliveTime 的时间单位，如 TimeUnit.SECONDS、TimeUnit.MILLISECONDS 等。
    • workQueue（任务队列）：用于存储等待执行的任务的队列。常见的任务队列有 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue 等。
    • threadFactory（线程工厂）：用于创建线程的工厂，可以自定义线程的名称、优先级等属性。
    • handler（拒绝策略）：当线程池中的线程数量达到最大线程数且任务队列已满时，新提交的任务会触发拒绝策略。常见的拒绝策略有 AbortPolicy（直接抛出异常）、CallerRunsPolicy（由调用线程处理该任务）、DiscardPolicy（直接丢弃该任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃队列中最老的任务，然后尝试提交新任务）。
  10. Spring 的核心特性：
    • 控制反转（Inversion of Control，IOC）：将对象的创建和依赖关系的管理交给 Spring 容器，而不是由对象本身来创建和管理依赖。通过依赖注入（Dependency Injection，DI）的方式实现，如构造器注入、属性注入等。
    • 面向切面编程（Aspect - Oriented Programming，AOP）：将与业务逻辑无关的通用功能（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，在需要的地方进行切入，提高代码的可维护性和复用性。
  11. Spring Boot 和 Spring 的区别：
    • Spring 是一个功能强大的 Java 开发框架，提供了 IOC、AOP 等核心特性，但配置比较繁琐，需要编写大量的 XML 配置文件或 Java 配置类。
    • Spring Boot 是基于 Spring 构建的，它简化了 Spring 的配置，提供了自动配置功能，通过约定大于配置的原则，减少了开发者的配置工作量。Spring Boot 还内置了嵌入式服务器（如 Tomcat、Jetty 等），可以快速搭建独立的、可运行的 Spring 应用。
  12. MyBatis 中 #{} 和 ${} 的区别：
    • #{} 是预编译的，MyBatis 在处理 #{} 时，会将其替换为占位符?，然后使用 PreparedStatement 来执行 SQL 语句，能有效防止 SQL 注入。
    • 是直接替换，MyBatis在处理{} 是直接替换，MyBatis 在处理 {} 时，会将其直接替换为传入的值，存在 SQL 注入风险。一般用于动态表名、动态列名等场景。
  13. Dubbo：Dubbo 是阿里巴巴开源的分布式服务框架，用于实现服务的注册、发现和调用。它提供了高性能、透明化的远程服务调用方案，支持多种协议（如 Dubbo 协议、HTTP 协议等）和集群容错策略（如负载均衡、失败重试等）。通过 Dubbo，不同的服务可以在分布式环境中相互调用，提高了系统的可扩展性和可维护性。
  14. Redis 数据类型：
    • 字符串（String）：最基本的数据类型，可以存储字符串、整数或浮点数。常见操作有 set、get、incr 等。
    • 哈希（Hash）：类似于 Java 中的 HashMap，用于存储键值对的集合。常见操作有 hset、hget、hgetall 等。
    • 列表（List）：是一个有序的字符串列表，可以在列表的两端进行插入和删除操作。常见操作有 lpush、rpush、lpop、rpop 等。
    • 集合（Set）：是一个无序且唯一的字符串集合。常见操作有 sadd、srem、smembers 等。
    • 有序集合（Sorted Set）：类似于集合，但每个成员都关联一个分数，根据分数进行排序。常见操作有 zadd、zrange、zrank 等。
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