Java常见面试题 非常实用【个人经验】

一、 Java 基础 (必考)

1. HashMap 的原理

问题： 说一下HashMap的实现原理，扩容机制，1.7和1.8的区别？
回答要点：

• 结构：数组 + 链表（1.7） / 数组 + 链表 + 红黑树（1.8）。通过key的hashcode经过扰动函数（高16位异或低16位）得到hash值，然后 (n-1) & hash 确定数组下标。

• put流程：计算hash -> 找数组下标 -> 如果该位置为空，直接插入 -> 如果不为空，遍历链表/树（比较hash和key）-> 如果key存在，覆盖value；如果不存在，插入到链表尾部（1.7头插法，1.8尾插法）。

• 扩容：默认初始容量16，负载因子0.75。当 size > capacity * loadFactor 时，容量扩为原来的2倍。扩容后需要rehash，1.8优化了rehash过程，元素的新位置要么是原位置，要么是 原位置 + oldCap。

• 区别：

  • 1.7：头插法（多线程下可能造成死循环）、数组+链表
  • 1.8：尾插法、数组+链表+红黑树（链表长度>8且数组长度>=64时转树）、优化hash算法和扩容机制。

2. ArrayList 和 LinkedList 的区别

问题： ArrayList和LinkedList有什么区别？分别在什么场景下使用？
回答要点：

• 底层结构：

  • ArrayList：基于动态数组。
  • LinkedList：基于双向链表。

• 操作效率：

  • 随机访问 (get/set) ：ArrayList 是O(1)，LinkedList 是O(n)。
  • 头部插入/删除：ArrayList 是O(n)（需要移动元素），LinkedList 是O(1)。
  • 尾部插入/删除：两者都是O(1)（ArrayList摊销时间）。

• 内存占用：ArrayList 更节省空间（仅存储数据），LinkedList 每个节点需要额外空间存储前后节点的引用。

• 使用场景：

  • ArrayList：查询多，增删少的场景（90%以上的场景）。
  • LinkedList：频繁在头部或中间进行增删，而查询较少的场景。

3. 深拷贝 vs 浅拷贝

问题： 讲一讲深拷贝和浅拷贝的区别？
回答要点：

• 浅拷贝：只复制对象本身和其基本数据类型字段，对于引用类型字段，只复制引用地址，因此原对象和拷贝对象会共享同一个内部对象。Object.clone() 默认是浅拷贝。
• 深拷贝：不仅复制对象本身，还会递归复制所有引用类型字段指向的对象。生成的对象和原对象完全独立，互不影响。
• 实现方式：实现 Cloneable 接口并重写 clone 方法。浅拷贝直接调用 super.clone()；深拷贝需要在 clone 方法中手动调用引用字段的 clone 方法。
• 工具：BeanUtils.copyProperties 是浅拷贝。生产环境推荐使用 MapStruct 进行映射（性能高，类型安全）。

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二、 Java 并发 (必考)

1. synchronized 和 ReentrantLock 的区别

问题： 说说synchronized和ReentrantLock的区别？
回答要点：

• 本质：synchronized 是JVM层面的关键字；ReentrantLock 是API层面的类（JDK提供）。

• 使用：synchronized 不需要手动释放锁；ReentrantLock 必须 lock() 和 unlock() 配合 try/finally 使用。

• 功能：ReentrantLock 更灵活、功能更丰富。

  • 公平锁：ReentrantLock 可以设置公平性（先等待的线程先获得锁），synchronized 是非公平锁。
  • 等待可中断：lock.lockInterruptibly() 可以响应中断。
  • 尝试获取锁：tryLock() 可以尝试获取锁，获取失败直接返回。
  • 绑定多个条件：一个 ReentrantLock 可以绑定多个 Condition 对象，用于精确唤醒线程。

• 性能：在JDK1.6之后，两者性能相差不大。优先使用 synchronized（简洁可靠），需要高级功能时再用 ReentrantLock。

2. volatile 关键字

问题： volatile关键字的作用是什么？它能保证原子性吗？
回答要点：

• 作用：

  1. 保证可见性：当一个线程修改了volatile变量，新值会立即被刷新到主内存，并使其他线程工作内存中的该变量副本失效，从而保证其他线程能读到最新值。
  2. 禁止指令重排序：通过插入内存屏障（Memory Barrier）防止JVM和处理器进行重排序优化。

• 不能保证原子性：volatile 适用于一写多读的场景（如状态标志位 flag）。对于复合操作（如 i++），它无法保证线程安全，仍需使用 synchronized 或 Atomic 类。

3. ThreadLocal 的原理和内存泄漏问题

问题： 讲一下ThreadLocal的原理，以及为什么会内存泄漏？
回答要点：

• 原理：在每个线程 Thread 内部，都有一个 ThreadLocalMap 的成员变量， key 是 ThreadLocal 对象本身（弱引用），value 是存储的值。ThreadLocal 提供了线程隔离的局部变量。

• 内存泄漏：

  • Key的泄漏：ThreadLocalMap 的 Key 是弱引用指向 ThreadLocal 对象。如果外部强引用消失，Key 会在下一次GC时被回收，但 Value 是强引用，会导致 Value 无法被访问到，也无法被回收。
  • 根本原因：线程的生命周期很长（如线程池中的线程），ThreadLocalMap 的生命周期就和线程一样长。如果 ThreadLocal 用完没有手动 remove()，这个Entry就会一直存在，造成内存泄漏。

• 解决方法：每次使用完 ThreadLocal，都必须调用其 remove() 方法来清理当前线程的Map中的Entry。

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三、 JVM (必考)

1. Java内存区域（运行时数据区）

问题： 说一下JVM的内存结构，哪些区域是线程共享的，哪些是线程私有的？
回答要点：

• 线程私有：

  • 程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器。
  • 虚拟机栈：存储栈帧，每个方法调用对应一个栈帧（局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等）。
  • 本地方法栈：为Native方法服务。

• 线程共享：

  • 堆：存放对象实例和数组。是GC管理的主要区域。
  • 方法区：存储已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等。JDK8后称为“元空间”（Metaspace），使用本地内存。

2. 垃圾回收算法 & GC Roots

问题： 有哪些垃圾回收算法？哪些对象可以作为GC Roots？
回答要点：

• 算法：

  • 标记-清除：效率不高，产生内存碎片。
  • 复制：效率高，无碎片，但浪费一半内存。常用于新生代（Eden, S0, S1）。
  • 标记-整理：无碎片，但效率偏低。常用于老年代。
  • 分代收集：现代GC器的通用思想，将堆分为新生代和老年代，根据不同代的特点采用不同的算法。

• GC Roots（判断对象是否存活的根节点）：

  • 虚拟机栈中引用的对象。
  • 本地方法栈中JNI引用的对象。
  • 方法区中静态属性引用的对象。
  • 方法区中常量引用的对象。
  • 被同步锁synchronized持有的对象。
  • JVM内部的引用（如基本数据类型对应的Class对象，系统类加载器等）。

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四、 数据库/MySQL (必考)

1. 事务的隔离级别

问题： 说说MySQL的事务隔离级别和它们分别解决了什么问题？
回答要点：

• 读未提交：什么问题都没解决。会有脏读、不可重复读、幻读。
• 读已提交：解决了脏读。但仍有不可重复读和幻读。
• 可重复读：解决了脏读、不可重复读。MySQL的默认级别，通过MVCC在一定程度上避免了幻读，但并非完全解决。
• 串行化：最高级别，通过加锁解决所有问题，但性能最差。

2. 索引：B+树 vs. 哈希索引

问题： 为什么MySQL的InnoDB索引使用B+树而不是哈希表或二叉树？
回答要点：

• 哈希索引：适合等值查询，O(1)速度。但不支持范围查询，无法排序，哈希冲突影响性能。

• 二叉树/红黑树：树的高度不均匀，深度可能很大，导致磁盘IO次数多（因为每次读取一个节点可能是一次磁盘IO）。

• B+树：

  • 矮胖：多路平衡查找树，层数少，减少磁盘IO次数。
  • 适合范围查询：所有数据都存储在叶子节点，且叶子节点之间有指针链接，方便范围查询和排序。
  • 查询稳定：任何查询都需要从根节点到叶子节点，路径长度稳定。

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五、 框架 (Spring/SpringBoot)

1. Spring Bean的生命周期

问题： 说一下Spring中一个Bean的生命周期？
回答要点（简化版）：

1. 实例化：通过构造器或工厂方法创建Bean实例。

2. 属性填充：为Bean的属性设置值和对其他Bean的引用（依赖注入）。

3. BeanPostProcessor前置处理：调用 postProcessBeforeInitialization 方法。

4. 初始化：

   • 如果Bean实现了 InitializingBean 接口，执行 afterPropertiesSet() 方法。
   • 调用配置中指定的自定义初始化方法 (init-method)。

5. BeanPostProcessor后置处理：调用 postProcessAfterInitialization 方法（AOP代理对象就在此环节生成）。

6. Bean就绪：存在于Spring容器中，可以被使用。

7. 销毁：

   • 如果Bean实现了 DisposableBean 接口，执行 destroy() 方法。
   • 调用配置中指定的自定义销毁方法 (destroy-method)。

2. Spring 事务失效的常见场景

问题： 你在项目中遇到过Spring事务失效的情况吗？怎么解决的？
回答要点：

1. 方法非public：@Transactional 只能用于public方法。

2. 自调用问题：同一个类中，一个没有事务的方法A调用了有事务的方法B，B的事务会失效。因为事务是基于AOP代理的，自调用不走代理。

   • 解决：注入自己的Bean (@Autowired private MyService self;)，然后用 self.methodB() 调用。

3. 异常被捕获：默认只在抛出 RuntimeException 和 Error 时回滚。如果抛出的异常被自己 catch 住了，或者抛出了受检异常（IOException等）且未配置 rollbackFor，事务不会回滚。

4. 数据库引擎不支持：如MySQL的MyISAM引擎不支持事务。

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这些题目覆盖了Java面试80%以上的核心考点，务必深入理解而不是死记硬背。祝你面试顺利！