《互联网大厂Java面试：核心知识大考验》

互联网大厂Java面试：核心知识大考验

面试官：请简要介绍一下Java核心知识在实际项目中的重要性。

王铁牛：Java核心知识就像是项目的基石呀，比如面向对象编程那一套，封装、继承、多态，能让代码结构清晰，可维护性强。就像我之前做的一个电商项目，商品类就用封装把属性和方法包起来，不同类型商品继承商品类，根据各自特点实现多态，很方便管理和扩展。

面试官：不错，那说说JUC在高并发场景下的应用。

王铁牛：JUC提供了好多并发工具类呢，像CountDownLatch可以用来控制线程等待，等所有条件都满足了再一起执行。还有CyclicBarrier，能让一组线程互相等待，直到都到达某个点再继续执行。在我们项目的抢购模块，就用CountDownLatch控制库存检查线程都完成后再统一处理下单逻辑。

面试官：嗯，回答得可以。接下来问几个关于JVM的问题，类加载机制分哪几个阶段？

王铁牛：类加载机制分加载、验证、准备、解析、初始化这几个阶段。加载就是把类的字节码文件加载到内存；验证是检查字节码文件的正确性；准备阶段为类的静态变量分配内存并设置初始值；解析就是把符号引用替换为直接引用；初始化就是执行类的静态代码块和为静态变量赋值。

第一轮结束。

面试官：谈谈多线程中线程安全问题以及如何解决。

王铁牛：线程安全问题就是多个线程同时访问共享资源可能导致数据不一致。解决办法可以用synchronized关键字，给共享资源加锁。或者用Lock接口，像ReentrantLock，它比synchronized更灵活，可以实现公平锁等。在我们项目的用户登录模块，就用synchronized锁住用户信息，防止并发登录出问题。

面试官：那线程池有哪些参数，分别有什么作用？

王铁牛：线程池有corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、unit、workQueue、threadFactory、handler这些参数。corePoolSize是核心线程数，当提交任务数小于它时，就创建核心线程执行任务；maximumPoolSize是最大线程数，当任务数超过核心线程数且workQueue满了，就创建非核心线程执行任务；keepAliveTime是非核心线程的存活时间，当非核心线程空闲时间超过这个值就会被销毁；unit是keepAliveTime的时间单位；workQueue是任务队列，用来存放提交的任务；threadFactory是线程工厂，用来创建线程；handler是拒绝策略，当线程池满了且任务队列也满了，就用这个策略处理新提交的任务。

面试官：如何合理配置线程池参数？

王铁牛：这个得根据具体业务来，要是任务执行时间短，核心线程数可以小一点，任务队列可以大一点；要是任务执行时间长，核心线程数就得大一点。像我们项目的日志处理模块，任务执行快，核心线程数设为5，队列设为100。

第二轮结束。

面试官：讲讲HashMap的底层实现原理。

王铁牛：HashMap底层是数组加链表再加红黑树。当往HashMap里put元素时，先计算key的哈希值，然后通过哈希值找到对应的数组下标。如果下标为空，就直接插入新节点；如果不为空，就遍历链表或红黑树，看是否有相同key的节点，有就更新值，没有就插入新节点。当链表长度超过8且数组长度大于64时，链表会转换为红黑树。

面试官：ArrayList是线程安全的吗？为什么？

王铁牛：ArrayList不是线程安全的。因为它的方法没有用synchronized修饰，在多线程环境下同时读写可能会出问题，比如一个线程在添加元素时，另一个线程可能在读取元素，导致数据不一致。

面试官：如何将ArrayList转换为线程安全的？

王铁牛：可以用Collections.synchronizedList方法把ArrayList包装成线程安全的。或者用CopyOnWriteArrayList，它是写时复制的机制，写操作时会复制一份新的数组，读操作在原数组上进行，保证线程安全。

第三轮结束。

面试官：请简述Spring的核心特性。

王铁牛：Spring的核心特性有依赖注入，通过IoC容器管理对象的依赖关系。还有面向切面编程，能把一些通用功能像日志、事务等和业务逻辑分离。另外它有强大的事务管理功能，能方便地控制事务的传播、隔离级别等。

面试官：Spring Boot与传统Spring相比有哪些优势？

王铁牛：Spring Boot配置简单，它有自动配置功能，能根据引入的依赖自动配置好多东西。开发速度快，内置了Tomcat等服务器，直接就能运行项目。而且它和各种框架集成方便，能快速搭建微服务项目。

面试官：说说MyBatis的工作原理。

王铁牛：MyBatis先读取配置文件，解析SQL语句。然后通过SQL Mapper接口和映射文件，把Java对象和SQL语句关联起来。当调用接口方法时，MyBatis会根据传入的参数动态生成SQL语句，再通过JDBC执行SQL，最后把结果封装成Java对象返回。

面试结束，面试官表示会让王铁牛回家等通知。

答案：

1. Java核心知识在实际项目中的重要性：

   • 面向对象编程：
     • 封装：将数据和操作数据的方法封装在一起，提高数据的安全性和代码的可维护性。例如在电商项目中，商品类封装商品的属性（如名称、价格等）和方法（如计算总价等），外部只能通过特定接口访问和修改内部数据，防止数据被随意篡改。
     • 继承：子类可以继承父类的属性和方法，实现代码复用。不同类型的商品（如电子产品、服装等）可以继承商品类，共享商品的基本属性和方法，同时各自再添加特有的属性和方法。
     • 多态：同一个方法可以根据对象的不同类型表现出不同的行为。在商品展示模块，不同类型商品的展示方法可以通过多态实现，根据商品类型调用不同的展示逻辑，增强了代码的灵活性和扩展性。
   • 其他核心知识：如异常处理可以增强程序的健壮性，在文件读取、网络请求等操作中捕获和处理异常，避免程序因异常而崩溃。

2. JUC在高并发场景下的应用：

   • CountDownLatch：
     • 用于控制线程等待，直到某个条件满足。例如在电商抢购模块，有多个库存检查线程，当所有库存检查线程都完成检查后，再统一处理下单逻辑。可以创建一个CountDownLatch，初始值为库存检查线程的数量，每个库存检查线程完成后调用countDown()方法，主线程调用await()方法等待，直到CountDownLatch的值变为0，再执行下单操作。
   • CyclicBarrier：
     • 让一组线程互相等待，直到都到达某个点再继续执行。比如在一个多步骤的业务流程中，有多个线程分别处理不同步骤，当所有线程都完成各自步骤后，再一起进入下一步骤。可以创建一个CyclicBarrier，指定参与等待的线程数量，每个线程在完成自己的步骤后调用await()方法，当所有线程都调用await()方法后，所有线程同时继续执行后续逻辑。
   • 其他工具类：如Semaphore可以控制同时访问某个资源的线程数量；Exchanger可以在两个线程之间交换数据等，在不同的高并发场景中发挥作用。

3. JVM类加载机制的阶段：

   • 加载：
     • 将类的字节码文件从磁盘加载到内存中，生成一个Class对象。这个过程包括通过类的全限定名找到对应的字节码文件，读取字节码文件的二进制数据，并将其转换为方法区中的运行时数据结构，然后在堆中创建一个Class对象，作为方法区中该类数据的访问入口。
   • 验证：
     • 检查字节码文件的正确性，确保其符合Java虚拟机规范。验证内容包括文件格式验证、元数据验证、字节码验证和符号引用验证等。例如检查字节码文件的魔数是否正确，类的继承关系是否合法，字节码指令是否合法等，防止恶意字节码或不符合规范的代码进入虚拟机。
   • 准备：
     • 为类的静态变量分配内存并设置初始值。这些静态变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。对于基本数据类型，初始值为0（如int类型初始值为0，boolean类型初始值为false）；对于引用类型，初始值为null。例如类中有一个静态int变量count，在准备阶段会为其分配内存并初始化为0。
   • 解析：
     • 把符号引用替换为直接引用。符号引用是一种间接引用，它以一组符号来描述所引用的目标，如类名、方法名等。直接引用是指向目标的指针、相对偏移量或一个能直接定位到目标的句柄。解析过程会将符号引用解析为具体的内存地址或句柄，以便在后续的执行过程中能够直接访问目标。
   • 初始化：
     • 执行类的静态代码块和为静态变量赋值。当初始化开始时，Java虚拟机才真正开始执行类中定义的Java程序代码。例如类中有静态代码块static { System.out.println("类初始化"); }，在初始化阶段会执行该代码块。如果类中有静态变量的赋值操作，也会在这个阶段完成。

4. 多线程中线程安全问题及解决办法：

   • 线程安全问题：
     • 多个线程同时访问共享资源时，可能会导致数据不一致。比如多个线程同时对一个共享的计数器进行增减操作，可能会出现结果错误的情况。因为在多线程环境下，一个线程读取共享资源的值，另一个线程可能同时修改了该值，导致读取到的数据不准确。
   • 解决办法：
     • synchronized关键字：
       • 可以给共享资源加锁，保证同一时间只有一个线程能访问该资源。例如在用户登录模块，对用户信息这个共享资源加锁，当一个线程进入同步代码块或方法时，会获取到锁，其他线程必须等待锁被释放才能进入。
     • Lock接口（如ReentrantLock）：
       • 比synchronized更灵活。可以实现公平锁，即按照线程请求锁的顺序来分配锁，避免某些线程一直等待。还可以在获取锁和释放锁的地方进行更精细的控制，比如可以尝试获取锁，如果获取不到可以执行其他逻辑，而不是像synchronized那样一直阻塞。例如在一个资源竞争激烈的场景中，使用ReentrantLock的tryLock方法尝试获取锁，若获取不到则进行降级处理，使用缓存数据等。

5. 线程池的参数及作用：

   • corePoolSize：
     • 核心线程数。当提交的任务数小于corePoolSize时，线程池会创建核心线程来执行任务。核心线程会一直存活在线程池中，除非设置了allowCoreThreadTimeOut为true。例如一个线程池corePoolSize设为5，当提交的任务数小于5时，会创建5个核心线程来执行任务。
   • maximumPoolSize：
     • 最大线程数。当提交的任务数超过corePoolSize且任务队列workQueue已满时，线程池会创建非核心线程来执行任务，直到线程数达到maximumPoolSize。如果超过这个数量，新提交的任务会根据拒绝策略进行处理。比如corePoolSize为5，队列容量为10，当提交任务数超过15时，就会创建非核心线程，最多创建到maximumPoolSize指定的数量。
   • keepAliveTime：
     • 非核心线程的存活时间。当非核心线程空闲时间超过keepAliveTime时，会被销毁。这样可以在任务量减少时减少线程资源的浪费。例如keepAliveTime设为60秒，一个非核心线程空闲超过60秒就会被销毁。
   • unit：
     • keepAliveTime的时间单位。可以是TimeUnit.MILLISECONDS（毫秒）、TimeUnit.SECONDS（秒）等。
   • workQueue：
     • 任务队列。用来存放提交的任务。当任务数小于corePoolSize时，任务会直接交给核心线程执行；当任务数超过corePoolSize时，任务会被放入workQueue中。常见的任务队列有ArrayBlockingQueue（有界队列）、LinkedBlockingQueue（无界队列）等。例如使用ArrayBlockingQueue，需要指定队列容量，当队列满了且任务数超过corePoolSize时，就会根据其他策略处理新任务。
   • threadFactory：
     • 线程工厂。用来创建线程，可以自定义线程的名称、优先级等属性。例如可以创建一个线程工厂，为每个创建的线程设置一个有意义的名称，方便调试和监控。
   • handler：
     • 拒绝策略。当线程池满了且任务队列也满了，新提交的任务会用这个策略处理。常见的拒绝策略有AbortPolicy（直接抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行策略，即由提交任务的线程来执行任务）、DiscardPolicy（丢弃新提交的任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃队列中最老的任务）等。比如使用AbortPolicy，当线程池和队列都满时，新任务会抛出RejectedExecutionException异常。

6. 合理配置线程池参数：

   • 如果任务执行时间短：
     • 核心线程数可以设置小一点，因为任务执行快，不需要太多常驻线程。任务队列可以设置大一点，用来缓冲短时间内大量提交的任务。例如对于一些简单的日志记录任务，核心线程数设为2 - 3个，任务队列设为50 - 100。这样少量核心线程快速处理任务，任务队列可以暂存来不及处理的任务。
   • 如果任务执行时间长：
     • 核心线程数就得设置大一点，保证有足够的线程来处理长时间任务。比如在一个复杂的数据分析任务中，核心线程数设为5 - 8个，根据实际任务量和服务器资源调整。避免任务长时间堆积，导致处理延迟。

7. HashMap的底层实现原理：

   • HashMap底层是数组加链表再加红黑树。
   • 当往HashMap里put元素时：
     • 先计算key的哈希值，通过哈希函数将key转换为一个整数。例如key为字符串“hello”，通过哈希函数得到一个哈希值。
     • 然后通过哈希值找到对应的数组下标。计算哈希值与数组长度取模的结果，得到数组下标。如果数组下标对应的位置为空，就直接插入新节点。
     • 如果不为空，就遍历链表或红黑树（当链表长度超过8且数组长度大于64时，链表会转换为红黑树），看是否有相同key的节点。如果有相同key的节点，就更新其值；如果没有，就插入新节点。
   • 例如有一个HashMap，初始容量为16，负载因子为0.75。当插入第一个元素时，计算其哈希值，假设得到哈希值为10，10 % 16 = 10，就将元素插入到数组下标为10的位置。如果后续又插入元素，哈希值计算后对应的下标也是10，就会在该位置形成链表。当链表长度超过8且数组长度大于64时，链表会转换为红黑树，以提高查找效率。

8. ArrayList是否线程安全及如何转换为线程安全：

   • 是否线程安全：
     • ArrayList不是线程安全的。因为它的方法没有用synchronized修饰，在多线程环境下同时读写可能会出问题。比如一个线程在添加元素时，另一个线程可能在读取元素，导致数据不一致。例如一个线程在ArrayList的中间位置插入元素，会改变数组的结构，另一个线程同时读取元素时，可能会读到错误的数据。
   • 转换为线程安全的方法：
     • Collections.synchronizedList方法：
       • 可以把ArrayList包装成线程安全的。例如List list = new ArrayList<>(); List synchronizedList = Collections.synchronizedList(list); 这样在多线程环境下访问synchronizedList时，会自动加锁，保证线程安全。
     • CopyOnWriteArrayList：
       • 它是写时复制的机制。写操作时会复制一份新的数组，读操作在原数组上进行。当一个线程调用add等写方法时，会创建一个新的数组，将原数组的元素复制到新数组，在新数组上进行添加操作，操作完成后将新数组赋值给原来的引用。读操作直接读取原数组，保证了读操作的线程安全和性能。例如在一个读多写少的场景中，使用CopyOnWriteArrayList可以避免加锁带来的性能开销，同时保证读操作的正确性。

9. Spring的核心特性：

   • 依赖注入（DI）：
     • 通过IoC容器管理对象的依赖关系。比如一个Service类依赖于一个Dao类，在传统方式下，Service类需要自己创建Dao类的实例。而在Spring中，可以通过配置文件或注解，让IoC容器自动创建Dao类的实例并注入到Service类中。这样可以降低类之间的耦合度，提高代码的可维护性和可测试性。
   • 面向切面编程（AOP）：
     • 能把一些通用功能像日志、事务等和业务逻辑分离。例如可以通过AOP配置，在方法执行前后添加日志记录，或者在业务逻辑中添加事务管理。在一个用户注册业务中，可以通过AOP在注册方法执行前后记录用户注册信息和操作时间，同时通过AOP配置事务，确保注册过程中的数据库操作要么全部成功，要么全部