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Java

目录

核心学习路径 (路线图)

作为一个合格的 Java 开发，或者想要转/了解后端的同学，可以按照以下路线进行体系化学习：

  1. Java SE 基础
    • 面向对象三大特性（封装、继承、多态）
    • 基本数据类型、包装类、自动装箱/拆箱
    • 异常处理机制（Exception vs Error）
    • 反射与注解（AOP 的基础）
  2. 集合框架 (Collections)
    • List: ArrayList, LinkedList 的底层结构与适用场景
    • Set: HashSet, TreeSet 及其去重原理
    • Map: HashMap (JDK 1.7 vs 1.8), ConcurrentHashMap 的线程安全实现
  3. 并发编程 (JUC)
    • 线程与进程、线程的生命周期
    • 线程池（ThreadPoolExecutor 的 7 大核心参数及工作原理）
    • 锁机制：synchronized 的锁升级过程、ReentrantLock (AQS 原理)、CAS 乐观锁
    • ThreadLocal 内存泄漏问题及应用场景
  4. JVM (Java 虚拟机)
    • 内存模型（堆、栈、方法区/元空间、程序计数器）
    • 垃圾回收机制（GC 算法：标记清除、复制、标记整理；GC 收集器：CMS, G1）
    • 类加载机制（双亲委派模型及打破双亲委派）
  5. 主流框架生态
    • Spring: IoC（控制反转）与 AOP（面向切面编程）的实现原理
    • Spring Boot: 自动装配原理、Starter 机制
    • MyBatis: ORM 映射、缓存机制（一级/二级缓存）、动态 SQL

常见高频面试题精选

基础篇

1. String、StringBuffer 和 StringBuilder 的区别？

  • String：不可变类（底层由 final byte[] 或 char[] 修饰），每次修改都会产生新的对象，适合少量字符串操作。
  • StringBuffer：可变类，线程安全（方法上加了 synchronized 锁），性能较差，适合多线程环境下的字符串拼接。
  • StringBuilder：可变类，线程不安全，性能最高，适合单线程下大量字符串拼接。

2. == 和 equals() 的区别？

  • ==：对于基本数据类型，比较的是值；对于引用类型，比较的是内存地址。
  • equals()：默认情况下（继承自 Object）与 == 一样比较地址；但大多数类（如 String、Integer）都重写了该方法，用于比较对象的内容是否相等。

3. 接口 (Interface) 和 抽象类 (Abstract Class) 的区别？

  • 设计理念：接口是对“行为”的抽象（像是一个契约）；抽象类是对“本质”的抽象（是一种模板）。
  • 实现机制：一个类可以实现多个接口（implements），但只能继承一个抽象类（extends）。
  • 成员变量：接口中的变量默认都是 public static final 的常量；抽象类中可以有普通成员变量。

集合篇

4. HashMap 的底层实现原理是什么？

  • JDK 1.7：数组 + 链表。使用头插法，在多线程并发扩容时容易产生死循环（环形链表）。
  • JDK 1.8：数组 + 链表 + 红黑树。当链表长度大于 8 且数组长度大于 64 时，链表会转化为红黑树，将查询时间复杂度从 O(n) 降低到 O(log n)；同时改用尾插法解决了死循环问题。

5. ConcurrentHashMap 是如何保证线程安全的？

  • JDK 1.7：采用 分段锁 (Segment) 机制，将整个 Map 分成多个 Segment，每次只锁住一个 Segment，默认支持 16 的并发度。
  • JDK 1.8：抛弃了 Segment，改用 Node 数组 + 链表 + 红黑树。采用 CAS + synchronized 锁住数组的头节点（粒度更细，锁住了桶的头部），大大提升了并发性能。

并发篇

6. 线程池的创建方式及核心参数？

不推荐使用 Executors 创建线程池（因为容易导致 OOM），推荐直接使用 ThreadPoolExecutor。 它的 7 大核心参数为：

  1. corePoolSize：核心线程数。
  2. maximumPoolSize：最大线程数。
  3. keepAliveTime：空闲线程的存活时间。
  4. unit：存活时间的单位。
  5. workQueue：任务阻塞队列（如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue）。
  6. threadFactory：线程工厂，用于定制线程（如设置名称）。
  7. handler：拒绝策略（如 AbortPolicy 直接抛异常，CallerRunsPolicy 交给调用者执行等）。

工作流程：任务来了先看核心线程是否已满 -> 未满则创建 -> 满了则放入队列 -> 队列满了则看最大线程数是否已满 -> 未满则创建非核心线程 -> 满了则执行拒绝策略。

7. 什么是 ThreadLocal？存在什么问题？

  • 概念：提供线程局部变量，让每个线程都有自己专属的变量副本，解决多线程下变量并发访问的安全问题（空间换时间）。
  • 内存泄漏问题：ThreadLocalMap 中的 Key 是弱引用，Value 是强引用。当垃圾回收时 Key 会被回收，但 Value 还在，导致 null: Value 的脏数据。
  • 解决：每次用完 ThreadLocal 后，务必手动调用 remove() 方法清理。

JVM 与框架篇

8. JVM 内存区域是怎么划分的？

  • 线程私有：
    • 程序计数器：记录当前线程执行的字节码行号。
    • 虚拟机栈：存储局部变量表、操作数栈等，也就是常说的“栈内存”。
    • 本地方法栈：为执行 Native 方法服务。
  • 线程共享：
    • 堆 (Heap)：存放对象实例，是垃圾回收（GC）的主要区域。
    • 方法区 (元空间 MetaSpace)：存放已被加载的类信息、常量、静态变量等。

9. Spring 的 IoC 和 AOP 是什么？

  • IoC (控制反转)：将对象的创建和依赖注入的权力交给了 Spring 容器管理，降低了代码的耦合度。核心是 DI（依赖注入）。
  • AOP (面向切面编程)：在不修改原代码的情况下，对现有方法进行增强（如统一日志打印、事务管理、权限校验）。底层原理是动态代理（JDK 动态代理或 CGLIB 代理）。

10. Spring Boot 自动装配原理？

核心注解 @SpringBootApplication 包含三个关键注解：

  1. @SpringBootConfiguration：标识这是一个配置类。
  2. @ComponentScan：自动扫描并加载符合条件的组件（如 @Service、@Controller）。
  3. @EnableAutoConfiguration：核心！它通过 @Import 导入 AutoConfigurationImportSelector，去读取 META-INF/spring.factories（或 META-INF/spring/org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfiguration.imports）文件中的配置类，并根据 @Conditional 条件注解判断是否需要将其加载到 Spring 容器中，从而实现开箱即用。
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Contributors: rain9