Java必会的面试题

基础题目
1. Java线程的状态
Java的线程在某个时刻只能处于以下六个状态中的一个。
  • 新(新创建),一个线程刚刚被创建出来,还没有开始运行的状态,更通俗点说:还没有调用启动方法;
  • Runnable接口(可运行),可以在Java的虚拟机中运行的状态;一个可运行的线程可能正在运行自己的代码也可能没有,这取决于操作系统提供的时间片;
  • 阻断(被阻塞),当一个线程试图获取一个内部的对象锁(不是的java.util.concurrent库中的锁),而该锁此时正被其他线程持有,则该线程进入阻塞状态;
  • 等待(等待),当线程等待另一个线程通知调度器一个条件时,它自己进入等待状态。在调用的Object.wait方法或的Thread.join方法,或者是等待的java.util.concurrent库中的锁或条件时,就会出现这种情况;
  • Timed waiting(计时等待),Object.wait,Thread.join,Lock.tryLock和Condition.await等方法有超时参数,还有Thread.sleep方法,LockSupport.parkNanos方法和LockSupport.parkUntil方法,这些方法会导致线程进入计时等待状态,如果超时或者出现通知,都会切换会可运行状态;
  • 终止(被终止),因为运行方法正常退出而死亡,或者因为没有捕获的异常终止了运行方法而死亡。
Java的线程状态巴纽
参考资料:
2.进程与线程的区别,进程间如何通讯,线程间如何通讯?
在并发编程领域,有进程和线程两个概念,在Java的语言中说起并发编程,常常是指多线程,但是了解进程的概念也非常重要:
  • 进程
    的英文操作系统的资源调度实体,有自己的内存地址空间和运行环境
    ;
  • 线程
    一般被称为轻量级的进程,线程和进程一样,也有自己的运行环境,但是创建一个线程要需要的资源比创建一个进程要少线程存在于进程之中
    -每个进程至少有一个线程。一个进程下的多个线程之间可以共享进程的资源
    ,包括内存空间和打开的文件。
  • 进程跟程序(程序),应用(应用程序)具备相同的含义,进程间通讯依靠IPC资源,例如管道(管道),套接字(插座)等;
  • 线程间通讯依靠JVM提供的API,例如等待方法,通知方法和notifyAll的方法,线程间还可以通过共享的主内存来进行值的传递;
参考资料:
3. HashMap的数据结构是什么?如何实现的?和HashTable,ConcurrentHashMap的区别?
  • 在Java 8中,HashMap的数据结构是由Node <K,V>作为元素组成的数组:(1)如果有多个值hash到同一个桶中,则组织成一个链表,而且,当这个链表的节点个数超过某个值(TREEIFY_THRESHOLD参数指定)时,则将这个链表重构为一个二叉树;(2)如果发现地图中的元素个数超过了阈值,则进行空间扩容 - 二倍空间。
  • HashMap的哈希表和的数据结构和操作基本相同,区别是前者是非线程安全,并且HashMap的接受值为空。
  • ConcurrentHashMap的哈希表和一样,都是线程安全的,但是区别是:HashTable的每次操作都会锁住整个表结构 - 导致一次只能有一个线程访问哈希表对象,而ConcurrentHashMap的不会,只会锁住某个节点,只有在涉及到尺寸的操作时才会锁整个表结构。
  • 参考资料:“Java的并发编程实战”
4. Cookie和Session的区别
HTTP是无状态协议,但是在实际应用中有跟踪客户端状态的需求,饼干和会话是两种不同的实现方案。
  • 饼干保存在客户端,会话保存在服务端
  • Cookie的会话没有安全,侵入者可以通过分析客户端的cookie的信息侵入网站;
  • 使用会话存储重要信息,使用Cookie的存储不那么重要的信息;
  • 使用会话方案时,常常需要依赖曲奇传递SID的值,如果客户端禁用了饼干,则转而采取URL重写技术(但是这种技术有安全风险);
  • 参考资料:
5.索引有什么用?如何建索引?
  • 索引的作用:索引是一种数据结构,用于加快MySQL的获取数据的速度;
  • 如何建索引在使用InnoDB的引擎的前提下讨论:(1)最左前缀原理:分析业务中的查询条件,区分度高的字段放在前面,尽量减少一条SQL的影响行数;(2)甲+ B可以代替A,A + B + C可以代替A + B,如果查询是A + C则只能使用到一个列索引;
  • 关于InnoDB的的认识:InnoDB的使用B +树作为存储数据结构,属于聚簇索引,每个辅助索引最后都会指向主键的值,每次查询两次;(4)由于聚簇索引的特性,建议在使用InnoDB的引擎的时候,使用自增ID作为主键,不要使用随机的业务列作为主键。
  • 参考资料
6. ArrayList是如何实现的,ArrayList和LinkedList的区别?ArrayList如何实现扩容?
  • 可变数组实现了列表接口的所有操作,功能上跟矢量相同,区别是矢量是线程安全的;
  • 区别:链表实现了列表和deque的接口,一般称为双向链表;链表在插入和删除数据时效率更高,ArrayList中在查找某个索引的数据时效率更高;链表比ArrayList中需要更多的内存;
  • 关于可变数组的扩容策略,可以查看源码,不同的JDK实现不太一样,我这里使用JDK 8:首先尝试扩容为原来大小的1.5倍,如果newCapacity还不够大,则再扩大为minCapacity值;如果newCapacity比数组的规定最大容量还大,则根据minCapacity的值进行定夺,参见
    hugeCapacity
    方法。

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE  -  8
    / **
     *增加容量,以确保它至少能容纳
     *最小容量参数指定的元素数。
     *
     * @param minCapacity所需的最小容量
     * /
    private void grow(int minCapacity){
        //溢出意识代码
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity +(oldCapacity >> 1);
        if(newCapacity  -  minCapacity <0)
            newCapacity = minCapacity;
        if(newCapacity  -  MAX_ARRAY_SIZE> 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity通常接近大小,所以这是一个胜利:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData,newCapacity);
    }

    private static int hugeCapacity(int minCapacity){
        if(minCapacity <0)//溢出
            抛出新的OutOfMemoryError();
        return(minCapacity> MAX_ARRAY_SIZE)?
            Integer.MAX_VALUE:
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }复制代码
  • 在代码中,如果预先知道需要增加大量元素,则可以提前对当前的可变数组调用
    的ensureCapacity
    方法,可以避免多次递增的内存重新分配;
  • 参考资料:
7. equals,hashcode等Object类中一些方法的讨论?
  • 覆写等于方法的时候,也必须覆写哈希码方法;
  • 编写等于方法后,检查是否符合:对称性,传递性,一致性,自反性和非空性
  • 参考资料
8.面向对象
  • 三大特性
  • 封装
  • 继承
  • 多态
9. JVM如何加载字节码文件?
虚拟机把描述类的数据从类文件加载到内存,并对数据进行校验,转换解析和初始化,最终形成可被虚拟机直接使用的Java的类型,这就是虚拟机的类加载机制。
的Java语言中类的加载,连接和初始化过程都是在程序运行期间完成的,领的Java具备高度的灵活性。
类加载的过程:加载,连接(验证,准备,解析),初始化。
  • 加载:通过一个类的名字获取此类的二进制字节流(PS:不限于从文件中读取);将这个字节流代表的静态存储结构转换为方法区的运行时结构(由具体的虚拟机自己定义);在内存中生成一个java.lang.Class中对象,作为方法区这个类的各种数据结构的访问入口。
  • 验证:文件格式验证,元数据验证(语义分析,类与类的继承关系等),字节码验证(数据流和控制流分析),符号引用验证(对类自身以外的信息进行匹配校验)
  • 准备:为正式
    类变量
    分配内存并设置初始值,这里类变量指的是被静态修饰的变量例外:如果类字段是常量,则在这里会被初始化为表达式指定的值
  • 解析:将常量池内的符号引用替换为直接引用符号引用:类似于OS中的逻辑地址;直接引用:类似于OS中的物理地址,直接指向目标的指针,相对偏移量或一个能间接定位到目标的句柄。
  • 初始化:真正开始执行类中定义的Java的程序代码;初始化用于执行的Java类的构造方法类初始化的过程是不可逆的
    ,如果中间一步出错,则无法执行下一步,参见。
10. GC算法
  • 垃圾回收解决三个问题:?哪些内存需要回收什么时候回收如何回收?
  • 垃圾回收关注的是堆内存(堆);
  • 常见的垃圾收集算法
  • 标记 - 清除算法
  • 复制算法
  • 标记 - 整理算法
  • 分代收集算法
11.什么情况下回出现Full GC,什么情况下会出现Young GC
  • 对象优先在新生代Eden区中分配,如果Eden区没有足够的空间时,就会触发一次young gc
  • Full gc的触发条件有多个,FULL GC的时候会停止这个词。
  • 在执行Young gc之前,JVM会进行空间分配担保 - 如果老年代的连续空间小于新生代对象的总大小(或历次晋升的平均大小),则触发一次全gc。
  • 显式调用
    System.gc()的方法时
    ;
  • 大对象直接进入老年代,从年轻代晋升上来的老对象,尝试在老年代分配内存时,但是老年代内存空间不够;
12. JVM内存模型
JVM内存模型
  • 的Java虚拟机规范定义的Java内存模型,尝试屏蔽掉各种硬件和操作系统的访问差异;
  • JVM内存模型的目标:定义程序中各个变量的访问规则,即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存取出来这样的细节;
  • 挥发性关键字:当一个变量用挥发性关键字限定后,会有两个语义:(1)当这个变量的值被修改后,会立即刷新到主内存中,对其他线程可见;当某个线程读取这个变量的时候,也会重新将主内存中的数据刷一份到工作内存中来
    但是
    ,如果多线程操作这个变量的计算中,后一个值依赖前一个值,就还是会有并发问题,说明volatile不具备原子性;(2)禁止指令重排优化,观察voatile变量对应的字节码文件,会发现变量的操作指令后面加了一句
    lock addl $ 0x0,(%esp)
    的操作,这个操作相当于一个内存屏障。
  • 同步关键字:当一个线程对一个变量加锁的时候,就会清空这个变量在当前工作内存中的值,因此该关键字同时满足了可见性和原子性。
  • 参考资料
13. Java运行时数据区
Java的虚拟机运行时数据区
  • 程序计数器(PC):Java的线程私有,类似于操作系统里的PC计数器,用于指定下一条需要执行的字节码的地址;
  • Java的虚拟机栈:Java的线程私有,虚拟机展描述的是Java的方法执行的内存模型:每个方法在执行的时候,都会创建一个栈帧用于存储局部变量,操作数,动态链接,方法出口等信息;每个方法调用都意味着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程;
  • 本地方法栈:和Java的虚拟机栈的作用类似,区别是该该区域为JVM调用到的本地方法服务;
  • 堆(堆):所有线程共享的一块区域,垃圾收集器管理的主要区域目前主要的垃圾回收算法都是分代收集,因此该区域还可以细分为如下区域:
  • 年轻代
  • 伊甸空间
  • 来自Survivor空间1,来自幸存者空间2,用于存储在Young gc过程中幸存的对象;
  • 老年代
  • 方法区:各个线程共享的一个区域,用于存储虚拟机加载的类信息,常量,静态变量等信息;
  • 运行时常量池:方法区的一部分,用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用;
14.事务的实现原理
  • 事务的特性:ACID--原子性,一致性,隔离性和持久性
  • Spring中的事务管理?
    Spring事务管理那些事
  • MySQL的中的事务?事务的隔离级别和锁,参考何登成的
    MySQL的的加锁处理分析
总结
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