java面试题

面试题

hashmap底层原理

HashMap底层就是一个数组结构，数组中的每一项又是一个链表。数组+链表结构

HashMap扩容机制

扩容必须满足两个条件
1.存放新值的时候当前已有元素必须大于阈值；
2.存放新值的时候当前存放数据发生hash碰撞（当前key计算的hash值计算出的数组索引位置已经存在值）
HashMap在添加值的时候，它默认能存储16个键值对，直到你使用这个HashMap时，它才会给HashMap分配16个键值对的存储空间，（负载因子为0.75,阈值为12），当16个键值对已经存储满了，我们在添加第17个键值对的时候才会发生扩容现象，因为前16个值，每个值在底层数组中分别占据一个位置，并没有发生hash碰撞。
HashMap也有可能存储更多的键值对，最多可以存储26个键值对，我们来算一下：存储的前11个值全部发生hash碰撞，存到数组的同一个位置中，（这时元素个数小于阈值12，不会扩容），之后存入15个值全部分散到数组剩下的15个位置中，（这时元素个数大于等于阈值，但是每次存入元素并没有发生hash碰撞，不会扩容），11+15=26，当我们存入第27个值得时候满足以上两个条件，HashMap才会发生扩容；

HashMap为什么线程不安全

JDK1.7 中，由于多线程对HashMap进行扩容，调用了HashMap#transfer()，具体原因：某个线程执行过程中，被挂起，其他线程已经完成数据迁移，等CPU资源释放后被挂起的线程重新执行之前的逻辑，数据已经被改变，造成死循环、数据丢失。
JDK1.8 中，由于多线程对HashMap进行put操作，调用了HashMap#putVal()，具体原因：假设两个线程A、B都在进行put操作，并且hash函数计算出的插入下标是相同的，当线程A执行完第六行代码后由于时间片耗尽导致被挂起，而线程B得到时间片后在该下标处插入了元素，完成了正常的插入，然后线程A获得时间片，由于之前已经进行了hash碰撞的判断，所有此时不会再进行判断，而是直接进行插入，这就导致了线程B插入的数据被线程A覆盖了，从而线程不安全。

如何使HashMap在多线程情况下进行线程安全操作

使用 Collections.synchronizedMap(map)，包装成同步Map，原理就是在HashMap的所有方法上synchronized
使用 ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 实现，采用了分段锁的机制，可以提高并发性能。
使用锁分段技术：锁分段技术是指将整个 HashMap 拆分成多个小的 HashMap，每个小的 HashMap 都有自己的锁，不同的线程可以同时访问不同的小 HashMap，从而提高并发性能。这种技术的实现可以参考 ConcurrentHashMap 的源码。
使用 CAS（Compare and Swap）算法：CAS 是一种无锁算法，可以实现线程安全的 HashMap。CAS 算法通过比较内存中的值和期望值是否相等，如果相等则将新值写入内存，否则重新读取内存中的值并重试。但是，CAS 算法的实现比较复杂，容易出错，不建议自己实现。

hashtable底层原理

hashtable底层原理是使用哈希函数将数据映射到数组中
哈希函数式核心,应该满足:均匀性:均匀映射到数组中、独立性:尽可能的将数据映射成不同的值、稳定性:相同的数据产生相同的哈希值
哈希函数通常是将key转换成数值类型,然后和数组长度取模,确认数组下标
冲突解决:
如果发生冲突,将新的数据放在表头,来保证新的数据在最前面

线程池有几种

Java通过Executors工厂类提供四种线程池，分别为：
newCachedThreadPool ：创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，否则新建线程。（线程最大并发数不可控制）
newFixedThreadPool：创建一个固定大小的线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool ： 创建一个定时线程池，支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor ：创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

synchronized和volatile有什么不同？

1，作用的位置不同
synchronized是修饰方法，代码块。
volatile是修饰变量。

2，作用不同
synchronized，可以保证变量修改的可见性及原子性，可能会造成线程的阻塞；synchronized在锁释放的时候会将数据写入主内存，保证可见性；
volatile仅能实现变量修改的可见性，但无法保证原子性，不会造成线程的阻塞；volatile修饰变量后，每次读取都是去主内存进行读取，保证可见性

synchronized原理，使用方式（使用在哪里）

哪里:synchronized是修饰方法，代码块
Java对象头是synchronized实现的关键，synchronized用的锁是存在Java对象头里的。
JVM 基于进入和退出 Monitor 对象来实现方法同步和代码块同步。
Monitor（监视器锁）本质是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock（互斥锁）来实现的。Mutex Lock 的切换需要从用户态转换到核心态中，因此状态转换需要耗费很多的处理器时间。所以synchronized是Java语言中的一个重量级操作。
JVM可以从方法常量池中的方法表结构(method_info Structure) 中的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志区分一个方法是否同步方法。当方法调用时，调用指令将会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志是否被设置，如果设置了，执行线程将先持有 monitor， 然后再执行方法，最后再方法完成(无论是正常完成还是非正常完成)时释放 monitor。

volatile如何保证的可见性

volatile实现内存可见性是通过store和load指令完成的；也就是对volatile变量执行写操作时，会在写操作后加入一条store指令写屏障指令，即强迫线程将最新的值刷新到主内存中；而在读操作时，会加入一条load指令读屏障指令，即强迫从主内存中读入变量的值。

JVM创建对象，原理，让你算一下代码中创建了几个String对象（字符串常量池）

检查加载、分配内存、内存空间初始化、设置、对象初始化

1. 检查加载
   jvm 首先会去加载我们的 class 文件，这个步骤可以从本地加载，也可以从网络中去加载

2. 分配内存
   我们首先提出两个问题

jvm是如何确可用的内存空间的
如果有两个线程同时 new 对象，如何避免分配的内存空间重叠(并发安全问题)
下面我们一一 解释这两个问题

jvm是如何确可用的内存空间的

指针碰撞：
如果堆内存区域规整，所有用过的内存放在一边，没用过的 放在一边，中间有一个指针来指示，那分配内存就是把那个指针向空闲的区域移动一段距离（对象的大小），如下图所示

空闲列表

如果内存区域不规整，已使用和未使用的区域相互交错，采用空闲列表的方式，虚拟机会维护一个列表,列表上记录了哪些区域使用了，哪些区域未使用.,分配的时候就从列表中找一块足够大的空间给对象,堆中的内存区域是否规整，取决于采用的垃圾收集器是否带有压缩功能。

发安全问题

CAS 机制
分配内存的时候采用cas机制，保证分配的原子性

分配缓冲（TLAB）
每个线程在java堆中，预先分配一块私有的内存地址，线程如果需要分配内存，就在自己的这个私有的这个区域分配
当空间不足的时候，再从eden 区 申请一块继续使用

3. 内存空间初始化
   内存分配完毕后，将分配到内存空间都初始化0值。比如 int 就初始化成 0，boolean 就设置成 false 。
   注意这里的初始化是jvm的初始化。
   这一步保证了 java的对象实例字段，在java代码中可以不赋值，就可以直接使用。

4）设置
虚拟机对对象的头部进行一些必要的设置

如：

这个对象是哪个类的示例

如何才能找到类的元数据信息

对象的gc分代年龄等信息

这些都存放在对象的头部中

5）对象初始化
上面的步骤完成以后，对于jvm虚拟机来说，一个新的对象已经产生了，但是从java程序的角度来说对象的创建才刚刚开始。

这一步就是给对象赋值,并执行构造方法

springboot比spring优秀在哪里

Spring Boot框架通过简化配置、内嵌Web服务器、自动化依赖管理、监测和运维功能以及强大的生态系统支持等特性，使得Java开发人员能够更快速、更高效地开发和部署应用程序。

常用注解用过什么

.@RestController 用于标注控制层组件
@RestController = @Controller + @ResponseBody组成：

@Controller 将当前修饰的类注入SpringBoot IOC容器，使得从该类所在的项目跑起来的过程中，这个类就被实例化。当然也有语义化的作用，即代表该类是充当Controller的作用
@ResponseBody 它的作用简短截说就是指该类中所有的API接口返回的数据，甭管你对应的方法返回Map或是其他Object，它会以Json字符串的形式返回给客户端，本人尝试了一下，如果返回的是String类型，则仍然是String。
2.@Service一般用于修饰service层的组件

3.@RequestMapping：@RequestMapping(“/path”)表示该控制器处理所有“/path”的URL请求。RequestMapping是一个用来处理请求地址映射的注解，提供路由信息，负责URL到Controller中的具体函数的映射，可用于类或方法上。

用于类上，表示类中的所有响应请求的方法都是以该地址作为父路径。该注解有六个属性：

params:指定request中必须包含某些参数值是，才让该方法处理。
headers:指定request中必须包含某些指定的header值，才能让该方法处理请求。
value:指定请求的实际地址，指定的地址可以是URI Template 模式
method:指定请求的method类型， GET、POST、PUT、DELETE等
consumes:指定处理请求的提交内容类型（Content-Type），如application/json,text/html;
produces:指定返回的内容类型，仅当request请求头中的(Accept)类型中包含该指定类型才返回
4.@Autowired：自动导入依赖的bean，自动导入依赖的bean。byType方式。把配置好的Bean拿来用，完成属性、方法的组装，它可以对类成员变量、方法及构造函数进行标注，完成自动装配的工作。当加上（required=false）时，就算找不到bean也不报错。

5.@Controller：用于定义控制器类，在spring 项目中由控制器负责将用户发来的URL请求转发到对应的服务接口（service层），一般这个注解在类中，通常方法需要配合注解@RequestMapping。

6.@Bean：用@Bean标注方法等价于XML中配置的bean。

7.@RequestParam：用在方法的参数前面

8.@Entity：@Table(name=”“)：表明这是一个实体类。一般用于jpa这两个注解一般一块使用，但是如果表名和实体类名相同的话，@Table可以省略