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Java面试题及答案详解

一、Java基础

面向对象特性

封装：隐藏实现细节，通过访问修饰符控制可见性

public class Person {
    private String name; // 私有属性
    public String getName() { // 公有方法
        return this.name;
    }
}

继承：extends关键字实现代码复用，子类继承父类属性和方法

class Animal { void eat() { System.out.println("Eating"); } }
class Dog extends Animal { void bark() { System.out.println("Barking"); } }

多态：同一操作作用于不同对象产生不同行为

Animal myDog = new Dog(); 
myDog.eat(); // 运行时绑定Dog类方法

==与equals()区别

==比较对象内存地址

equals()默认比较地址，可重写实现值比较

String s1 = new String("hello");
String s2 = new String("hello");
System.out.println(s1 == s2);      // false
System.out.println(s1.equals(s2)); // true

final关键字

修饰变量：常量（必须初始化）
修饰方法：禁止子类重写
修饰类：禁止继承

final class Constants {
    final int MAX_SIZE = 100;
    final void display() { System.out.println(MAX_SIZE); }
}

String特性

不可变性：每次操作生成新对象

字符串常量池优化

String s1 = "abc";      // 常量池创建
String s2 = new String("abc");  // 堆内存创建

二、集合框架

HashMap原理

数组+链表/红黑树结构
哈希冲突解决：链地址法
扩容机制：负载因子0.75，2倍扩容

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("apple", 1); // 计算key的hash: (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)

ConcurrentHashMap线程安全实现

JDK7：分段锁（Segment）
JDK8：CAS+synchronized锁桶头节点

Map<String, String> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();
concurrentMap.put("k1", "v1"); // 只锁当前桶

ArrayList vs LinkedList

特性 ArrayList LinkedList
数据结构动态数组双向链表
随机访问 $O(1)$ $O(n)$
插入删除 $O(n)$ $O(1)$
内存占用较小（连续）较大（节点指针）

特性	ArrayList	LinkedList
数据结构	动态数组	双向链表
随机访问	$O(1)$	$O(n)$
插入删除	$O(n)$	$O(1)$
内存占用	较小（连续）	较大（节点指针）

三、多线程

线程创建方式

// 继承Thread类
class MyThread extends Thread {
    public void run() { /* 线程逻辑 */ }
}

// 实现Runnable接口
class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() { /* 线程逻辑 */ }
}

synchronized原理

对象监视器锁（Monitor）
字节码指令：monitorenter和monitorexit

public synchronized void syncMethod() { 
    // 同步方法
}

public void block() {
    synchronized(this) { // 同步代码块
        // ...
    }
}

线程池参数

ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(
    5,     // 核心线程数
    10,    // 最大线程数
    60L,   // 空闲超时
    TimeUnit.SECONDS,
    new LinkedBlockingQueue<>(100) // 任务队列
);

四、JVM

内存区域

区域作用线程共享
方法区类信息、常量池 ✓
堆对象实例 ✓
虚拟机栈方法调用栈帧 ✗
程序计数器当前指令地址 ✗
本地方法栈 Native方法调用 ✗
GC算法
- 标记-清除：产生内存碎片
- 复制算法：空间利用率50%
- 标记-整理：解决碎片问题
- 分代收集：新生代（复制），老年代（标记-清除/整理）

区域	作用	线程共享
方法区	类信息、常量池	✓
堆	对象实例	✓
虚拟机栈	方法调用栈帧	✗
程序计数器	当前指令地址	✗
本地方法栈	Native方法调用	✗

五、设计模式

单例模式

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

工厂模式

interface Car { void drive(); }
class BMW implements Car { public void drive() { /*...*/ } }
class Tesla implements Car { public void drive() { /*...*/ } }

class CarFactory {
    public Car createCar(String type) {
        switch(type) {
            case "BMW": return new BMW();
            case "Tesla": return new Tesla();
            default: throw new IllegalArgumentException();
        }
    }
}