前言

之前為了準(zhǔn)備面試，收集整理了一些面試題。
本篇文章更新時(shí)間2023年12月27日。
最新的內(nèi)容可以看我的原文：https://www.yuque.com/wfzx/ninzck/cbf0cxkrr6s1kniv

設(shè)計(jì)模式

單例共有幾種寫法？

細(xì)分起來就有9種：懶漢（初始加載資源過多時(shí)使用）、餓漢、靜態(tài)內(nèi)部類、枚舉（防止反序列化創(chuàng)建新對(duì)象）、ThreadLocal單例

建造者模式和工廠方法模式的區(qū)別是什么？

工廠模式注重創(chuàng)建一個(gè)產(chǎn)品，不關(guān)心創(chuàng)建細(xì)節(jié)；
建造者模式也是創(chuàng)建一個(gè)產(chǎn)品，同時(shí)關(guān)注組成的細(xì)節(jié)。

總結(jié)就是一個(gè)關(guān)注整體、一個(gè)關(guān)注細(xì)節(jié)。

簡(jiǎn)單工廠、工廠方法和抽象工廠之間的區(qū)別是什么？

使用場(chǎng)景有一些區(qū)別：

• 簡(jiǎn)單工廠：適用于類關(guān)系簡(jiǎn)單、不復(fù)雜 并且 確定之后幾乎不擴(kuò)展的情況。
• 工廠方法：適用于需要根據(jù)運(yùn)行時(shí)上下文信息動(dòng)態(tài)選擇實(shí)現(xiàn)類的時(shí)候。
• 抽象工廠方法模式：適用于創(chuàng)建一組相關(guān) 或 相互依賴的對(duì)象時(shí)使用。

橋接模式與適配器模式的區(qū)別是什么？

從目的來看，橋接模式關(guān)注的是分離，適配器關(guān)注的是合并、配合。

適配器模式分為哪幾類？每類的應(yīng)用場(chǎng)景是什么？

類適配器、對(duì)象適配器、接口適配器。

裝飾器模式與代理模式的區(qū)別是什么？

共同點(diǎn)：都是讓兩個(gè)類一起配合工作。

區(qū)別：目標(biāo)、側(cè)重不一樣

• 裝飾器模式：側(cè)重?cái)U(kuò)展功能、增加職能；
• 代理模式：側(cè)重對(duì)被代理對(duì)象的訪問控制。

模板設(shè)計(jì)模式的適用場(chǎng)景是什么？

適用于流程固定但是具體實(shí)現(xiàn)有區(qū)別的場(chǎng)景。

策略模式的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

優(yōu)點(diǎn)：避免多重條件轉(zhuǎn)移語(yǔ)句、算法實(shí)現(xiàn)跟使用者分離、避免重復(fù)代理。
缺點(diǎn)：必須要知道所有策略類
擴(kuò)展：可結(jié)合工廠模式、享元模式。

責(zé)任鏈模式的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？

優(yōu)點(diǎn)：減少對(duì)象之間的耦合，靈活指派處理者。
缺點(diǎn)：較長(zhǎng)的責(zé)任鏈，可能會(huì)影響性能。

訪問者模式的適用場(chǎng)景及優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？

適用場(chǎng)景：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 與 數(shù)據(jù)操作 分離 ;
優(yōu)點(diǎn)：容易擴(kuò)展新操作；
缺點(diǎn)：增加新接收比較麻煩。

泛型的上限限定和下限限定是什么？

上限限定：是某個(gè)類或其子類；

public static <T extends MyClass> void addToList(List<T> list) {}

下限限定：是某個(gè)類或其超類。

public static void addToList(List<? super AbstractMyClass> list) {}

泛型的類型擦除和僑界方法是什么？

類型擦除：編譯期間將泛型替換為普通類型，沒有指定上、下限定的話就是Object，否則就是指定的邊界類。

Java基礎(chǔ)

反射的適用場(chǎng)景有哪些？

應(yīng)用場(chǎng)景：動(dòng)態(tài)加載類和實(shí)例化對(duì)象、動(dòng)態(tài)代理和AOP、獲取注解信息、編寫通用的框架和工具類。

反射的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)靈活；
缺點(diǎn)：1.性能開銷：反射涉及動(dòng)態(tài)解析類型和方法的調(diào)用，有一定的性能開銷；2.安全性問題：繞過訪問控制修飾符的限制；3.可讀性變差。

靜態(tài)嵌套類與內(nèi)部類區(qū)別

靜態(tài)嵌套類不依賴外部類就可以進(jìn)行實(shí)例化；
內(nèi)部類要進(jìn)行實(shí)例化的話，需要先實(shí)例化外部類。

抽象方法不能被static、native、synchronized修飾？

對(duì)

當(dāng)一個(gè)線程進(jìn)入一個(gè)對(duì)象的 synchronized 方法 A 之后， 其它線程是否可進(jìn)入此對(duì)象的 synchronized 方法 B？

不能。只能進(jìn)入非synchronized的方法。
對(duì)于同一個(gè)對(duì)象或者class來說。

finally 中的代碼一定會(huì)執(zhí)行嗎？

不一定，比如虛擬機(jī)終止時(shí)、try內(nèi)死循環(huán)。

SPI 是什么

提供一套標(biāo)準(zhǔn)接口，讓服務(wù)提供方（第三方）實(shí)現(xiàn)，然后使用合適的方式（比如 Service Loader）發(fā)現(xiàn)這個(gè)服務(wù)實(shí)現(xiàn)并調(diào)用。

SPI 和 API 有啥區(qū)別？

目的不一樣：SPI 用于擴(kuò)展，讓第三方實(shí)現(xiàn)；API 是對(duì)外提供服務(wù)，不支持?jǐn)U展。

序列化和反序列化是什么？

序列化：將對(duì)象持久化到磁盤、寫到數(shù)據(jù)庫(kù)或在網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，需要將對(duì)象序列化成二進(jìn)制流；
反序列化：將二進(jìn)制流數(shù)據(jù)還原成對(duì)象。

BIO、NIO 和 AIO 的區(qū)別？

BIO：同步阻塞IO，知道數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒、拷貝完成才繼續(xù)執(zhí)行；
NIO：同步非阻塞IO，Java中采用IO多路復(fù)用模型，避免了CPU資源的浪費(fèi)。它可以將多個(gè)通道（Channel）注冊(cè)到選擇器（Selector），選擇器通過select系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后讓用戶線程繼續(xù)執(zhí)行。

在linux2.6內(nèi)核，還支持epoll系統(tǒng)調(diào)用，能監(jiān)控?zé)o限多的FD，而且不會(huì)隨FD增多而降低效率。

AIO：異步IO，基于事件以及回調(diào)機(jī)制實(shí)現(xiàn)，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好的時(shí)候，系統(tǒng)通知用戶線程進(jìn)行后續(xù)操作。

什么是語(yǔ)法糖？

為了方便程序而設(shè)計(jì)的特殊語(yǔ)法。對(duì)編程功能沒有影響，主要是讓代碼更加簡(jiǎn)潔。

什么是檢查異常，不受檢查異常，運(yùn)行時(shí)異常？并分別舉例說明

檢查異常（Checked Exceptions）：這類異常是Exception及其子類的成員，它們?cè)诰幾g時(shí)被強(qiáng)制要求處理，否則程序無(wú)法通過編譯。例如，如果程序要訪問一個(gè)文件，但該文件不存在，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)IOException，這是一個(gè)檢查異常。
運(yùn)行時(shí)異常（Runtime Exceptions）：這類異常是RuntimeException類及其子類的成員，它們?cè)诔绦蜻\(yùn)行時(shí)可能發(fā)生，但不強(qiáng)制要求處理。例如，如果程序中出現(xiàn)空指針異常（NullPointerException）或數(shù)組越界異常（IndexOutOfBoundsException），這些都是運(yùn)行時(shí)異常。運(yùn)行時(shí)異常通常是由程序的邏輯錯(cuò)誤引起的，因此程序應(yīng)該盡量避免這些錯(cuò)誤。
不受檢查異常：運(yùn)行時(shí)發(fā)生，一般是程序邏輯問題引起的。

finally塊一定會(huì)執(zhí)行嗎？

JVM停止時(shí)不執(zhí)行；for循環(huán)內(nèi)的break、return不會(huì)。

public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 2; i++) {try {System.out.println("開始try塊");if(i == 0) {
//                    break;return;}} catch (Exception e) {System.out.println("執(zhí)行了catch塊，異常信息為：" + e.getMessage());} finally {System.out.println("執(zhí)行finally塊");}}
}

try、catch、finally語(yǔ)句塊的執(zhí)行順序

如上。

一個(gè)空Object對(duì)象的占多大空間？

64位操作系統(tǒng)下，等于對(duì)象頭的大小，即16字節(jié)。關(guān)閉指針壓縮則是32

對(duì)象的組成

對(duì)象頭+實(shí)際數(shù)據(jù)+對(duì)其填充。

對(duì)象頭組成

1. Mark Word（標(biāo)記字段）：Mark Word是對(duì)象頭的核心部分，它用于存儲(chǔ)對(duì)象的標(biāo)記信息和運(yùn)行時(shí)狀態(tài)。Mark Word的具體結(jié)構(gòu)和含義可能會(huì)因不同的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)而有所差異，但通常包括以下內(nèi)容：
   1. 對(duì)象的哈希碼（HashCode）：用于支持對(duì)象的哈希操作，如在HashMap中使用。
   2. 鎖狀態(tài)標(biāo)志（Lock State Flags）：用于支持對(duì)象的同步操作，如加鎖、解鎖等。
   3. GC標(biāo)記（GC Mark）：用于垃圾回收器標(biāo)記對(duì)象的存活狀態(tài)。
   4. 偏向鎖（Biased Lock）：用于支持對(duì)象的偏向鎖優(yōu)化，以提高單線程訪問對(duì)象的性能。
2. 類型指針（Class Metadata Pointer）：類型指針指向?qū)ο笏鶎俚念愒獢?shù)據(jù)（Class Metadata），包括對(duì)象的類型信息、方法表（Virtual Method Table）等。通過類型指針，虛擬機(jī)可以確定對(duì)象的類型和方法的調(diào)用。

拆箱和裝箱的過程

Integer數(shù)值范圍在[-128, 127]的，將從對(duì)象池中獲取。
Integer a = 1：自動(dòng)裝箱，從對(duì)象池中獲取對(duì)象。
a++;先拆箱，自增之后，裝箱

多態(tài)實(shí)現(xiàn)原理

回顧多態(tài)的三個(gè)必要條件：

區(qū)分實(shí)現(xiàn)方式與實(shí)現(xiàn)原理，實(shí)現(xiàn)方式：繼承+重寫。

而多態(tài)的實(shí)現(xiàn)原理是：動(dòng)態(tài)綁定 + 虛擬方法表。

而非私有、非靜態(tài)和非 final 的方法是動(dòng)態(tài)綁定的；
同一個(gè)class的多個(gè)實(shí)例，共用同一張?zhí)摂M方法表。

虛擬方法表在鏈接階段&初始化。

集合

ArrayList的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：高效的隨機(jī)訪問；尾插、尾刪較快；1.5倍動(dòng)態(tài)擴(kuò)容；
缺點(diǎn)：動(dòng)態(tài)擴(kuò)容需要重新分配內(nèi)存，影響性能；不是線程安全；刪除、插入元素可能需要移動(dòng)元素，會(huì)損失一些性能；可能會(huì)有一些空間的浪費(fèi)。

ArrayList和ListList區(qū)別

ArrayList：基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)，具有高效的隨機(jī)訪問能力；在插入、刪除元素時(shí)，可能需要最差的情況下需要

ArrayList初始容量

使用無(wú)參構(gòu)造器創(chuàng)建的ArrayList，默認(rèn)是一個(gè)空數(shù)組，沒有分配空間，直到調(diào)用add()方法，會(huì)將初始容量設(shè)置為10。

ArrayList擴(kuò)容機(jī)制

每次擴(kuò)容原來的一半。
以add(T t)為入口，插入元素前先檢查容量，如果不夠，那就計(jì)算要擴(kuò)容到多少大小，然后檢查要擴(kuò)容的大小是否超過限制，最后使用Arrays.copyOf方法進(jìn)行數(shù)組拷貝。

基層調(diào)用System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength));

    private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint oldCapacity = elementData.length;int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 每次擴(kuò)容原來的一半。if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// minCapacity is usually close to size, so this is a win:elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}

LinkedList是雙向鏈表還是單向鏈表

雙向鏈表。這樣刪除、插入更高效；但是對(duì)比單向鏈表，需要的空間就多一些、實(shí)現(xiàn)也更復(fù)雜一些。

HashMap jdk1.7和1.8的實(shí)現(xiàn)有什么區(qū)別

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：JDK8引入了紅黑樹解決鏈表過長(zhǎng)問題，數(shù)組類型改為Node。
• 哈希沖突解決方式上：JDK7是采用頭插法將元素插入鏈表，JDK8采用尾查法；
• 擴(kuò)容機(jī)制：JDK7擴(kuò)容是在put操作中進(jìn)行，當(dāng)鏈表大于8時(shí)將重建數(shù)組和鏈表，并重新散列；JDK8的話，擴(kuò)容是在resize方法進(jìn)行，當(dāng)元素?cái)?shù)量達(dá)到需要調(diào)整的閾值時(shí)(容量*0.75)，將觸發(fā)擴(kuò)容方法，創(chuàng)建更大的數(shù)組，將舊元素重新hash分配到新數(shù)組。

HashMap 的長(zhǎng)度為什么是 2 的冪次方

為了讓HashMap存取高效，讓數(shù)據(jù)分配得更均勻，減少哈希碰撞。

HashMap 多線程操作導(dǎo)致死循環(huán)問題

JDK7之前，當(dāng)桶中有多個(gè)元素需要進(jìn)行擴(kuò)容的時(shí)候，多線程同時(shí)進(jìn)行，可能會(huì)生產(chǎn)環(huán)形鏈表，導(dǎo)致死循環(huán)。

JDK8采用了尾插法避免環(huán)形鏈表。

比較 HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet 三者的異同

• 相同：全部實(shí)現(xiàn)Set接口，都不是線程安全的；
• 區(qū)別：最大的區(qū)別是底層結(jié)構(gòu)不同，
  • HashSet：hash表；
  • LinkedHashSet：鏈表 + hash表、
  • TreeSet：紅黑樹。

HashMap底層結(jié)構(gòu)

異同:
JDK8之后，new HashMap()不會(huì)創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度為16的數(shù)組了。調(diào)用put的時(shí)候才創(chuàng)建。
JDK8之后，使用Node[]作為數(shù)組類型；
JDK8之后，使用數(shù)組+鏈表+紅黑樹，之前使用的是數(shù)組+鏈表。
下面是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖：
JDK7

JDK8

HashMap什么時(shí)候轉(zhuǎn)紅黑樹？

鏈表長(zhǎng)度大于等于8并且數(shù)組長(zhǎng)度大于等于64時(shí)。

HashMap紅黑樹為什么6的時(shí)候退回鏈表？

鏈表更簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)量小的時(shí)候，鏈表可能查得更快

ConcurrentHashMap底層結(jié)構(gòu)

JDK7

JDK8
跟HashMap類似，采用CAS + synchronized保證并發(fā)安全。

JDK 1.7 和 JDK 1.8 的 ConcurrentHashMap 實(shí)現(xiàn)有什么不同？

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同：JDK7采用分段數(shù)組 + 條目數(shù)組 + 鏈表；JDK8采用數(shù)組 + 鏈表 + 紅黑樹；
并發(fā)程度不同：JDK7并發(fā)程度由分段數(shù)量決定；JDK8對(duì)Node加鎖，并發(fā)讀更大。

ConcurrentHashMap 為什么 key 和 value 不能為 null？

從設(shè)計(jì)上來說：用null的話無(wú)法區(qū)分是找不到才返回空還是原本就是null；
從源碼上來看：需要取hashCode，空的key會(huì)拋出空指針異常。

ConcurrentHashMap 能保證復(fù)合操作的原子性嗎？

不能。但是提供了一些復(fù)合操作原子性的方法，如putIfXX、compute等。