第 2 篇：StringBuilder、final、类加载机制深度解析（5 题）

面试题 1：final 关键字的底层含义是什么？能保证线程安全吗？

很多人只会背：

• final 修饰变量 → 值不能变
• final 修饰方法 → 不能重写
• final 修饰类 → 不能继承

但这完全不够。

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✅ 深度解析

① final 局部变量 → 只保证“引用不变”，不保证对象不变

final List<String> list = new ArrayList<>();
list = new LinkedList<>(); // ❌ 编译报错
list.add("A");             // ✔ 正常，内容可变

final 修饰的是“引用地址”，不是“对象状态”。

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② final 修饰字段可让 JVM 做优化（逃逸分析）

JVM 可能进行：

• 常量折叠（Constant Folding）
• 去除重复读取
• 方法内联优化

使性能更好。

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③ final 并不能保证线程安全（核心考点）

例如：

final User user = new User();  
user.setName("Tom");  // 内容仍可变，线程仍不安全

final ≠ immutable（不可变对象）

真正的不可变类必须：

• 所有字段 private + final
• 无 setter
• 对象内部状态不可修改
• 若有引用字段，必须深拷贝

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⭐ 面试官追问

1. final 和 volatile 的区别是什么？
2. final 能否阻止指令重排？
3. 构造函数里写 this 会破坏 final 安全性吗？

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❌ 易错点

• 以为 final = 线程安全（错误）
• 以为 final 对象内容不能变
• 忽略 final 的 JVM 优化价值

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面试题 2：StringBuilder 为什么不是线程安全的？底层如何实现？

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✅ 深度解析

① StringBuilder 内部使用可变数组

JDK 8 源码：

char[] value;
int count;

追加时会改变数组内容，因此：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("A");
sb.append("B");

内部是直接修改同一个 char 数组。

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② 这种可变结构导致线程不安全

如果多线程同时 append：

sb.append("X");
sb.append("Y");

两个线程可能同时修改 value 数组的同一位置 → 数据乱序。

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③ StringBuffer 为什么线程安全？

因为方法全部加了 synchronized：

public synchronized StringBuffer append(String str) {
    ...
}

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⭐ 面试官追问

1. StringBuilder 在什么场景下会比 StringBuffer 快？
2. StringBuilder 扩容机制是什么？
3. 线程安全又希望性能高，应该用什么？（答案：StringBuilder + 局部变量 或 StringBuffer + 不共享）

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❌ 易错点

• 以为 StringBuilder 内部使用 synchronized（错）
• 误把“线程不安全”理解为“不能用”
• 不理解为什么很多框架内部用 StringBuilder（因为局部变量天然线程安全）

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面试题 3：字符串拼接 “+” 和 StringBuilder 的效率差异，底层发生了什么？

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✅ 深度解析

① 常见误解：认为 “+” 一定很慢

其实要区分两种情况！

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🔸 情况 1：常量拼接（编译期优化）

String s = "a" + "b";

编译器会优化成：

String s = "ab";

→ 不会创建 StringBuilder
→ 不会运行期拼接
→ 效率极高！

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🔸 情况 2：变量拼接（运行期）

String a = "x";
String b = "y";
String s = a + b;

编译器会自动生成类似：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(a);
sb.append(b);
s = sb.toString();

也就是说：

✔ 变量拼接一定会生成 StringBuilder 对象
✔ 连续 + 操作会创建多个中间对象，效率低

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⭐ 面试官追问

1. 为什么循环拼接字符串要手动用 StringBuilder？
2. JDK 9 的新版 String（byte[] + coder）对拼接有什么影响？
3. “+” 拼接一定慢吗？（考点：常量折叠）

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❌ 易错点

• 不区分常量拼接 vs 变量拼接
• 误认为 + 拼接永远慢
• 不知道编译器会自动转成 StringBuilder

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面试题 4：类加载的双亲委派机制是什么？为什么要这么设计？

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✅ 深度解析

Java 类加载器结构：

BootstrapClassLoader
    ↓
ExtClassLoader
    ↓
AppClassLoader
    ↓
CustomClassLoader

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⭐ 双亲委派机制的核心流程：

当一个类加载器想加载类时：

1. 先让父加载器尝试加载
2. 若父加载器找不到
3. 自己再尝试加载

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⭐ 为什么要这样设计？

① 防止核心类被篡改（最重要）

例如用户写了一个：

java.lang.String

如果没有双亲委派，它可能覆盖 JDK 的 String 类，程序会直接崩溃。

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② 提高缓存命中率

JDK 核心类只加载一次，由父加载器缓存。

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③ 确保类一致性

不同 ClassLoader 加载的类即使字节码一样，也不是一个类。

双亲委派避免冲突。

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⭐ 面试官追问

1. 如何破坏双亲委派机制？
2. SPI 为什么要破坏双亲委派？
3. 自定义类加载器有哪些场景？

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❌ 易错点

• 以为双亲委派只能向上委托一次
• 以为每层 ClassLoader 都能加载所有类

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面试题 5：运行时常量池（Runtime Constant Pool）和静态常量池有什么区别？

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⭐ 正确理解：

常量池类型	存储位置	存的是什么
静态常量池	class 文件	编译期生成的符号引用、字面量
运行时常量池	方法区 / 元空间	将符号引用变成运行时能用的直接引用

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🔸 静态常量池在编译期就确定

例如：

String s = "abc";

“abc” 在 class 文件的常量池中。

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🔸 运行时常量池负责“解析引用”

如：

• 方法引用
• 字段引用
• 类引用

在类加载、解析阶段完成。

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⭐ 为什么要区分？

因为 JVM 执行指令时需要“真正的内存地址”，不是 class 文件里的符号。

比如：

#1 = Class  java/lang/String

在运行时常量池中会解析成真实 Class 对象引用。

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⭐ 面试官追问

1. String.intern() 和运行时常量池的关系？
2. JDK 7 和 8 常量池位置有什么变化？
3. 为什么 PermGen 被移除？

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❌ 易错点

• 把“字符串常量池”和“运行时常量池”等同
• 不了解 class 常量池是静态存储

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🟩 结语（可直接复制）

本篇我们深入分析了：

• final 的底层语义与线程安全
• StringBuilder 与字符串拼接的原理
• 类加载机制中的双亲委派
• 常量池的静态与运行时差异

这些内容是 Java 面试中的高频考点，也是构建底层理解的必备基础。

下一篇将继续解析：
《第 3 篇：ArrayList / LinkedList / fail-fast》

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