2025 年 Java 面试高频题深度解析：从基础到 JDK 17 新特性

最新推荐文章于 2025-08-06 16:23:50 发布

摸鱼一级选手

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分类专栏：面试文章标签： java 面试开发语言

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作为 Java 开发者，面试准备时掌握核心知识点与最新技术趋势同样重要。本文精选 2025 年 Java 面试高频题，涵盖基础语法、集合框架、JVM、多线程及框架应用等核心领域，并特别融入 JDK 17 的重要更新，帮助你在面试中脱颖而出。

Java 基础：从语法到 JDK 17 新特性

1. 三大特性与封装的现代实践

问题：Java 的三大特性是什么？如何理解封装在当代 Java 开发中的意义？

封装、继承、多态作为 Java 的三大基石，其内涵随着版本演进不断丰富。封装不仅是使用private关键字隐藏实现细节，更体现在模块化设计思想中。在微服务架构下，封装表现为 API 边界的清晰定义，通过接口暴露必要功能，隐藏内部实现。

JDK 17 引入的密封类（Sealed Classes） 进一步强化了封装性。通过sealed和permits关键字，开发者可以精确控制哪些类能继承基类：

public sealed class PaymentMethod permits CreditCard, Alipay, WechatPay {
    // 只允许指定子类继承
}
// 编译错误：未在permits列表中
public class Bitcoin extends PaymentMethod {}

这种机制在设计支付系统等安全敏感场景时尤为重要，能有效防止未授权的类扩展带来的风险。

2. 字符串处理的性能考量

问题：String、StringBuffer 和 StringBuilder 的区别？在 JDK 17 中是否有性能优化？

三者的核心差异仍在于可变性与线程安全性：

String：不可变，每次修改创建新对象，适合常量场景

StringBuffer：可变，同步方法保证线程安全，性能中等

StringBuilder：可变，非同步，单线程下性能最优

JDK 17 对字符串操作的优化体现在内部存储结构上，当字符串包含纯 ASCII 字符时，会使用更紧凑的存储方式，减少内存占用。在高频字符串处理场景（如日志拼接）中，这种优化可使内存使用减少约 40%。

3. JDK 17 的关键更新

问题：作为长期支持版本，JDK 17 有哪些值得关注的新特性？

JDK 17 作为 LTS 版本，带来了 14 项重要更新，面试中应重点掌握：

密封类（JEP 409）：限制继承关系，增强 API 安全性

模式匹配 for switch（预览）：简化类型判断代码：

// 传统写法
if (obj instanceof String s) { ... }
else if (obj instanceof Integer i) { ... }

// JDK 17预览特性
switch (obj) {
    case String s -> System.out.println(s.length());
    case Integer i -> System.out.println(i.intValue());
    default -> ...
}

强化封装：默认禁止反射访问内部 API，提升安全性

移除废弃 API：如 Applet API，减轻历史包袱

回答时应结合实际场景，例如："在我们的电商项目中，密封类帮助我们规范了订单状态的流转，避免了非法状态转换导致的业务异常。"

集合框架：HashMap 的进化与实战

1. JDK 17 中 HashMap 的重大优化

问题：HashMap 在 JDK 17 中有哪些关键改进？如何影响高并发场景？

JDK 17 对 HashMap 的优化堪称 "静默革命"，其中红黑树退化阈值调整影响深远：

退化阈值从 6 提升至 8（与树化阈值相同）

新增红黑树健康度检查，避免频繁转换

引入负载因子动态调整机制

某大厂潮玩抢购系统的压测数据显示，这些优化带来显著提升：

99% 响应时间从 120ms 降至 65ms（提升 46%）

CPU 峰值使用率从 92% 降至 68%

红黑树与链表转换次数减少 75%

在高并发库存扣减场景中，这种优化有效避免了 JDK 8 中常见的 "树化 - 退化" 震荡问题。当库存从 10000 单向递减时，JDK 17 只需 1 次转换，而 JDK 8 可能需要十几次，极大节省了 CPU 资源。

2. 集合线程安全方案对比

问题：在并发场景下，除了 ConcurrentHashMap，还有哪些线程安全的集合方案？

常见方案及其适用场景：

Collections.synchronizedXxx()：对普通集合加锁包装，性能较差，适合低并发

ConcurrentHashMap：分段锁设计，读操作无锁，适合读多写少

CopyOnWriteArrayList：写时复制，适合读远多于写的场景（如配置缓存）

BlockingQueue：阻塞队列，适合生产者 - 消费者模型

面试时可结合具体场景分析，例如："我们的日志收集系统使用了 ArrayBlockingQueue，它的有界特性能防止内存溢出，而 take () 方法的阻塞特性正好匹配日志处理线程的消费速率。"

JVM 与性能调优

1. 垃圾回收的现代实践

问题：ZGC 和 Shenandoah 等新一代 GC 收集器有哪些优势？适合什么场景？

新一代低延迟 GC 的核心特性：

亚毫秒级停顿：ZGC 在 TB 级堆上仍能保持 < 10ms 的停顿

并发处理：大部分工作在应用线程运行时完成

可伸缩性：随堆大小增长保持稳定性能

在金融交易系统中，选择 ZGC 可将交易处理延迟的 99.9 分位值从数百毫秒降至十毫秒级，显著提升系统稳定性。JDK 17 已将 ZGC 作为正式特性，取代 CMS 成为低延迟场景的首选。

2. 内存泄漏诊断技巧

问题：如何快速定位生产环境中的内存泄漏问题？

实用诊断流程：

用jmap -histo:live获取对象分布快照
结合jstack分析线程持有对象情况
使用 VisualVM 的 OQL 查询找出异常对象集：

// 查找创建超过1000个实例的ArrayList
select count(o) from java.util.ArrayList o where size(o) > 1000

4.检查 FinalReference 队列是否堆积

某电商项目曾通过这种方法发现，用户会话对象未被及时回收，最终定位到过滤器中 ThreadLocal 未清理的问题。

多线程与并发编程

1. CompletableFuture 的高级应用

问题：如何使用 CompletableFuture 实现复杂的异步工作流？

CompletableFuture 提供了丰富的组合操作，适合构建异步流水线：

// 商品详情页异步加载：基本信息+库存+评价
CompletableFuture<Product> productFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> fetchProduct(id));
CompletableFuture<Integer> stockFuture = productFuture.thenApplyAsync(p -> checkStock(p.getId()));
CompletableFuture<List<Review>> reviewFuture = productFuture.thenApplyAsync(p -> fetchReviews(p.getId()));

// 等待所有结果完成
CompletableFuture.allOf(stockFuture, reviewFuture)
    .thenAccept(v -> {
        try {
            renderPage(productFuture.get(), stockFuture.get(), reviewFuture.get());
        } catch (Exception e) {
            log.error("渲染失败", e);
        }
    });

这种实现相比传统的 Future 模式，可减少约 60% 的代码量，同时通过并行执行将页面加载时间缩短 40% 以上。