《互联网大厂Java面试：核心知识大考验》

伟大的攻城狮
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面试官：请简要介绍一下 Java 核心知识中面向对象的三大特性。

王铁牛：嗯，面向对象三大特性就是封装、继承和多态嘛。封装就是把数据和操作数据的方法封装在一起；继承就是子类继承父类的属性和方法；多态就是同一个行为具有多个不同表现形式。

面试官：不错，回答得很准确。那在多线程编程中，如何保证线程安全？

王铁牛：可以用 synchronized 关键字来同步代码块或者方法，也可以用 Lock 接口的实现类，比如 ReentrantLock。

面试官：很好。再问一个，JVM 的内存区域有哪些？

王铁牛：有程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆和方法区。

面试官：第一轮提问结束。接下来进入第二轮。说说线程池的几个核心参数及其作用。

王铁牛：线程池有 corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、unit 和 workQueue 这几个参数。corePoolSize 是核心线程数，maximumPoolSize 是最大线程数，keepAliveTime 是线程存活时间，unit 是时间单位，workQueue 是任务队列。

面试官：那当提交的任务数大于 corePoolSize 时会怎样？

王铁牛：如果任务数大于 corePoolSize，就会把任务放到 workQueue 里，如果 workQueue 满了，就会创建新线程，直到线程数达到 maximumPoolSize，如果还装不下，就会根据拒绝策略处理任务。

面试官：第二轮结束。最后一轮，讲讲 HashMap 的底层数据结构和扩容机制。

王铁牛：HashMap 底层是数组加链表，后来又引入了红黑树。扩容机制就是当 HashMap 的容量达到阈值时，就会进行扩容，扩容后的容量是原来的两倍。

面试官：好的，面试就到这里，回去等通知吧。

答案：

  • Java 面向对象三大特性：
    • 封装：将数据和操作数据的方法封装在一起，对外提供统一的访问接口，提高数据的安全性和程序的可维护性。比如一个类中的成员变量可以设置为私有，通过公共的 get 和 set 方法来访问和修改。
    • 继承：子类继承父类的属性和方法，实现代码复用。子类可以拥有父类的非私有成员，并且可以根据自身需求进行扩展。例如，一个 Animal 类有 eat 方法，Dog 类继承自 Animal 类，就可以直接使用 eat 方法。
    • 多态：同一个行为具有多个不同表现形式。分为编译时多态（方法重载）和运行时多态（方法重写）。运行时多态通过父类引用指向子类对象，调用方法时会根据对象的实际类型来决定调用哪个子类的方法。
  • 多线程保证线程安全的方法：
    • synchronized：可以修饰代码块或者方法。修饰代码块时，被保护的代码块称为临界区，同一时刻只能有一个线程进入临界区执行代码。修饰方法时，整个方法为临界区。例如：
public class SynchronizedExample {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

- **Lock 接口**：如 ReentrantLock，它提供了比 synchronized 更灵活的锁控制。可以实现公平锁，可中断锁等特性。例如：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class LockExample {
    private int count = 0;
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
  • JVM 内存区域：
    • 程序计数器：记录当前线程执行的字节码指令地址，是线程私有的。
    • 虚拟机栈：每个方法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，也是线程私有的。
    • 本地方法栈：与虚拟机栈类似，用于执行本地方法，同样是线程私有的。
    • 堆：是 JVM 中最大的内存区域，被所有线程共享，用于存放对象实例。
    • 方法区：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。
  • 线程池核心参数及其作用：
    • corePoolSize：核心线程数，当提交的任务数小于 corePoolSize 时，线程池会创建新线程来执行任务。
    • maximumPoolSize：最大线程数，当提交的任务数大于 corePoolSize 且 workQueue 已满时，会创建新线程直到线程数达到 maximumPoolSize。
    • keepAliveTime：线程存活时间，当线程数大于 corePoolSize 时，多余的线程在空闲一段时间后会被销毁，这个空闲时间就是 keepAliveTime。
    • unit：时间单位，用于指定 keepAliveTime 的时间单位。
    • workQueue：任务队列，当提交的任务数大于 corePoolSize 时，任务会被放入 workQueue 中等待执行。
  • HashMap 底层数据结构和扩容机制：
    • 底层数据结构：JDK1.8 之前是数组 + 链表，JDK1.8 之后是数组 + 链表 + 红黑树。当链表长度大于 8 且数组容量大于 64 时，链表会转换为红黑树，以提高查询效率。
    • 扩容机制：当 HashMap 的容量达到阈值（容量 * 负载因子，默认负载因子为 0.75）时，就会进行扩容。扩容后的容量是原来的两倍，扩容时会重新计算每个元素的位置，并将其放入新的数组中。例如，原来容量为 16，当元素个数达到 16 * 0.75 = 12 时就会触发扩容，扩容后容量变为 32。
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