一、基础概念

1. JDK、JRE、JVM 的区别与联系？

  • JVM（Java虚拟机）：运行Java字节码的虚拟计算机，是Java跨平台的核心。
  • JRE（Java运行环境）：包含JVM和核心类库，用于运行Java程序，不包含开发工具。
  • JDK（Java开发工具包）：包含JRE + 开发工具（如javac编译器、jar打包工具等）。
  • 联系：JDK ⊇ JRE ⊇ JVM，开发时用JDK，运行时只需JRE。

2. Java是编译型还是解释型语言？

Java是编译与解释并存的语言：

  • 先由javac将.java源文件编译为.class字节码文件（编译）。
  • 再由JVM对字节码进行解释执行或通过JIT即时编译器编译为本地机器码执行（解释+编译）。

3. 面向对象三大特性（封装、继承、多态）的理解？

  • 封装：将数据和操作封装在类中，隐藏内部实现细节，只暴露必要的接口。通过访问修饰符（private, protected, public）实现。
  • 继承：子类可继承父类的属性和方法，实现代码复用。Java是单继承，但可通过接口实现多继承效果。
  • 多态：同一行为的不同表现形式，分为编译时多态（方法重载）和运行时多态（方法重写）。运行时多态依赖继承、重写、父类引用指向子类对象。

4. 抽象类与接口的区别（JDK8+）？

对比项抽象类接口
实例化不能不能
构造方法有无
方法实现可以有具体方法JDK8起支持default和static方法
成员变量无限制只能是public static final常量
继承关系单继承可多实现（多继承）
设计理念is-a 关系，模板式设计has-a / can-do 关系，行为契约

5. == 和 equals() 的区别？

  • ==：基础类型比较值，引用类型比较内存地址。
  • equals()：Object类中默认用==比较地址，但String、Integer等重写了equals()，转而比较内容。
  • 重点：重写equals()必须重写hashCode()，否则在HashSet、HashMap中会出现逻辑错误。

6. final 关键字的作用？

  • 修饰类：类不能被继承（如String类）。
  • 修饰方法：方法不能被重写。
  • 修饰变量：变量成为常量，基础类型值不可变，引用类型地址不可变但内容可变。

7. String、StringBuilder、StringBuffer 的区别？

  • String：不可变类，每次修改都生成新对象，线程安全（因不可变）。
  • StringBuffer：可变类，线程安全（方法用synchronized修饰），效率较低。
  • StringBuilder：可变类，线程不安全，单线程下性能最优。

二、异常处理

8. Java 异常体系是怎样的？

Throwable
├── Error（严重问题，不建议处理，如OutOfMemoryError）
└── Exception
    ├── RuntimeException（运行时异常/非受检异常，如NullPointerException）
    └── 非RuntimeException（编译时异常/受检异常，如IOException）

9. finally 块一定会执行吗？final、finally、finalize 的区别？

  • finally：通常都会执行，除非在try/catch中调用了System.exit(0)或JVM崩溃。
  • final：关键字，修饰类、方法、变量。
  • finally：异常处理中保证代码执行的块。
  • finalize：Object类的方法，对象被GC回收前调用，JDK9已废弃，不推荐使用。

三、集合框架

10. ArrayList 和 LinkedList 的区别？

对比项ArrayListLinkedList
底层结构动态数组双向链表
随机访问快 O(1)慢 O(n)
增删（非尾部）慢（需移动元素） O(n)快（只需修改指针） O(1)
内存占用相对小（只存数据）相对大（存数据+前后指针）
适用场景频繁读取、尾部插入频繁头尾插入删除

11. HashMap 的底层原理（JDK8）？

  • 数据结构：数组 + 链表 + 红黑树。
  • 存储过程：
    1. 通过hashCode()计算哈希值，再通过(n-1) & hash确定桶下标。
    2. 该桶为空，直接存入。
    3. 不为空，判断key是否相等（equals），相等则覆盖。
    4. 不相等则以链表形式插入。
    5. 链表长度≥8且数组长度≥64时，链表转为红黑树，提升搜索效率。
  • 扩容机制：默认容量16，负载因子0.75，超过阈值时扩容为原来的2倍。
  • 为什么线程不安全：并发put可能导致数据丢失（覆盖）、链表成环（JDK7头插法）、size计数不准。

12. HashMap 与 Hashtable、ConcurrentHashMap 的区别？

对比项HashMapHashtableConcurrentHashMap
线程安全否是（synchronized方法）是（分段锁/CAS+synchronized）
效率高低（全表锁）高（细粒度锁）
null键值允许一个null键不允许不允许
JDK版本1.21.0（已不推荐）1.5

13. List、Set、Map 三者的区别？

  • List：有序（存入顺序），可重复，按索引访问。
  • Set：无序（部分如LinkedHashSet有序），不可重复，底层多为Map实现。
  • Map：键值对存储，key不可重复，value可重复。

四、多线程与并发

14. 创建线程有哪几种方式？

  1. 继承Thread类，重写run()方法。
  2. 实现Runnable接口，作为参数传入Thread。
  3. 实现Callable接口 + FutureTask（有返回值，可抛异常）。
  4. 通过线程池（Executors框架）创建（推荐）。

15. synchronized 关键字的用法与锁升级？

  • 修饰对象：
    • 修饰实例方法：锁是当前对象实例this。
    • 修饰静态方法：锁是当前类的Class对象。
    • 修饰代码块：锁是括号里指定的对象。
  • 锁升级（JDK6后优化）：偏向锁 → 轻量级锁（CAS自旋） → 重量级锁（操作系统互斥量），随竞争程度逐渐膨胀。

16. volatile 关键字的作用？

  • 保证可见性：一个线程修改了变量，其他线程立即可见（强制读写主内存，禁止线程工作内存缓存）。
  • 禁止指令重排序：通过内存屏障防止JVM对指令的乱序执行优化。
  • 不保证原子性：如i++这种复合操作不具备原子性。

17. wait() 和 sleep() 的区别？

对比项wait()sleep()
所属类Object类Thread类
锁释放调用后释放锁调用后不释放锁
唤醒条件需notify()/notifyAll()唤醒，或设置超时时间到自动唤醒
使用位置必须在synchronized块中任意位置

18. 线程池的核心参数与拒绝策略？

  • 七大核心参数（ThreadPoolExecutor）：
    1. corePoolSize 核心线程数
    2. maximumPoolSize 最大线程数
    3. keepAliveTime 空闲存活时间
    4. unit 时间单位
    5. workQueue 工作队列（有界/无界）
    6. threadFactory 线程工厂
    7. handler 拒绝策略
  • 四种拒绝策略：
    • AbortPolicy：抛异常（默认）
    • CallerRunsPolicy：由调用线程执行任务
    • DiscardOldestPolicy：丢弃队列最早任务
    • DiscardPolicy：静默丢弃新任务

五、JVM 基础

19. JVM 内存模型（运行时数据区）包含哪些部分？

  1. 程序计数器：线程私有，记录当前线程执行字节码的行号。
  2. 虚拟机栈：线程私有，由栈帧组成，每个方法执行时创建栈帧，存放局部变量表等。
  3. 本地方法栈：为Native方法服务。
  4. 堆：所有线程共享，存放对象实例，GC的主要区域。
  5. 方法区（元空间）：存储类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码。JDK8后用本地内存的元空间替代永久代。

20. 常见垃圾回收算法？

  1. 标记-清除：标记存活对象，清除未标记对象。产生内存碎片。
  2. 标记-复制：将内存分为两块，存活对象复制到另一块，整体清除当前块。无碎片但浪费空间（新生代使用）。
  3. 标记-整理：标记后，存活对象向一端移动，清理边界外内存。无碎片，代价较高（老年代使用）。
  4. 分代收集：新生代用复制算法，老年代用标记-清除/整理算法。

六、进阶特性（JDK8+）

21. Lambda 表达式与函数式接口？

  • 函数式接口：只有一个抽象方法的接口，可用@FunctionalInterface注解标识。
  • Lambda表达式：用于简化匿名内部类的写法，本质是函数式接口的实现。

22. Stream 流的常用操作？

操作类型常用API
中间操作（惰性求值）filter， map， sorted， distinct， limit
终端操作（触发计算）collect， forEach， reduce， count， anyMatch

23. Optional 类的作用？

解决NullPointerException问题，作为可能为null的值的容器，强制要求使用者显式处理null情况。常用方法：ofNullable()， orElse()， ifPresent()。

七、编码实践

24. Comparable 和 Comparator 的区别？

  • Comparable：内部比较器，类自身实现compareTo方法，定义自然排序规则。
  • Comparator：外部比较器，不修改类本身，可定义多个排序规则。使用时作为参数传入sort方法。

25. 深拷贝与浅拷贝的区别？

  • 浅拷贝：复制对象时，基础类型复制值，引用类型复制引用地址（指向同一对象）。
  • 深拷贝：复制对象时，引用类型也会创建新对象并复制内容，两者完全独立。
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