2021-Java后端工程师面试指南-(Java基础篇）

2022-07-29 08:56:15 浏览数 (1)

前言

文本已收录至我的GitHub仓库，欢迎Star：https://github.com/bin392328206/six-finger 种一棵树最好的时间是十年前，其次是现在

Tips

面试指南系列，很多情况下不会去深挖细节，是小六六以被面试者的角色去回顾知识的一种方式，所以我默认大部分的东西，作为面试官的你，肯定是懂的。

https://www.processon.com/view/link/600ed9e9637689349038b0e4

上面的是脑图地址

叨絮

可能大家觉得有点老生常谈了，确实也是。面试题，面试宝典，随便一搜，根本看不完，也看不过来，那我写这个的意义又何在呢？其实嘛我写这个的有以下的目的

  • 第一就是通过一个体系的复习，让自己前面的写的文章再重新的过一遍，总结升华嘛
  • 第二就是通过写文章帮助大家建立一个复习体系，我会将大部分会问的的知识点以点带面的形式给大家做一个导论

然后下面是前面的文章汇总

  • 2021-Java后端工程师面试指南-(引言)

最后就是以面试题的形式来回顾所有的知识点，会整理一些比较常见的面试题和自己实际开发碰到的问题等题目。

Java基本功

Java字符型常量和字符串常量的区别?

我们在开发的过程中，用的比较多的应该是字符串，所以要熟悉下字符常量，我们可以回答

  • 形式上: 字符常量是单引号引起的一个字符; 字符串常量是双引号引起的 0 个或若干个字符
  • 含义上: 字符常量相当于一个整型值( ASCII 值),可以参加表达式运算; 字符串常量代表一个地址值(该字符串在内存中存放位置)
  • 占内存大小 字符常量只占 2 个字节; 字符串常量占若干个字节

String和StringBuilder、StringBuffer的区别？

  • Java 平台提供了两种类型的字符串：String 和 StringBuffer/StringBuilder，它们可以储存和操作字符串。
  • 其中 String 是只读字符串，也就意味着 String 引用的字符串内容是不能被改变的。
  • 而 StringBuffer/StringBuilder 类表示的字符串对象可以直接进行修改。StringBuilder 是 Java 5 中引入的，它和 StringBuffer 的方法完全相同，区别在于它是在单线程环境下使用的，因为它的所有方面都没有被 synchronized 修饰，因此它的效率也比 StringBuffer 要高。

小六六多嘴下，其实也是在告诫自己，其实我相信这个题目的答案大部分的人都是会的，也背的滚瓜烂熟，但是我们真正在开发的过程中确是没有遵守的，比如有时候我们处理一些逻辑的时候，需要拼接些字段的时候我们会习惯的用 ，不知道有没有同款开发。哈哈，小六六和大家一起尽量养成好的开发习惯哈

说说反射的用途及实现

Java 反射机制是一个非常强大的功能，在很多的项目比如 Spring，MyBatis 都都可以看到反射的身影。通过反射机制，我们可以在运行期间获取对象的类型信息。利用这一点我们可以实现工厂模式和代理模式等设计模式，同时也可以解决 Java 泛型擦除等令人苦恼的问题。

获取一个对象对应的反射类，在 Java 中有下列方法可以获取一个对象的反射类

  • new 一个对象，然后对象.getClass()方法
  • 通过 Class.forName() 方法
  • 使用 类.class

说说有没有碰到BigDecimal的坑，或者说需要注意的点

  • 我们在使用BigDecimal时，为了防止精度丢失，推荐使用它的 BigDecimal(String) 构造方法来创建对象。其实就是想知道我们的实际开发是否有注意到这些点，

说说你平时是怎么把一个逗号隔开的字符串变成一个集合的，类似于（"1,2,3"）这种

  • List myList = Arrays.stream(myArray).collect(Collectors.toList()),建议使用这种方式，而不是List myList = Arrays.asList(1, 2, 3);
  • 至于原因就是Arrays.asList()将数组转换为集合后,底层其实还是数组

说说String s="abc"和String s=new String("abc")区别;

  • 相信大家对这道题并不陌生，答案也是众所周知的，1个或2个。
  • 首先在堆中（不是常量池）创建一个指定的对象"abc"，并让str引用指向该对象
  • 在字符串常量池中查看，是否存在内容为"abc"字符串对象
  • 若存在，则将new出来的字符串对象与字符串常量池中的对象联系起来
  • 若不存在，则在字符串常量池中创建一个内容为"abc"的字符串对象，并将堆中的对象与之联系起来

聊聊Java中的SPI

系统设计的各个抽象，往往有很多不同的实现方案，在面向的对象的设计里，一般推荐模块之间基于接口编程，模块之间不对实现类进行硬编码。一旦代码里涉及具体的实现类，就违反了可拔插的原则，如果需要替换一种实现，就需要修改代码。为了实现在模块装配的时候能不在程序里动态指明，这就需要一种服务发现机制。Java SPI就是提供这样的一个机制：为某个接口寻找服务实现的机制。有点类似IOC的思想，就是将装配的控制权移到程序之外，在模块化设计中这个机制尤其重要。所以SPI的核心思想就是解耦。

聊聊Java 8有哪些特性

  • 函数式接口
  • 接口可以有实现方法，而且不需要实现类去实现其方法。
  • lambda表达式
  • stream流
  • 日期时间 API LocalDateTime年月日十分秒；LocalDate日期；LocalTime时间
  • Optional 类 虽然说目前最新的版本已经是15了，但是大部分企业还是用的8，所以就聊聊这个拉。

说说成员变量与局部变量的区别有哪些？

  • 成员变量可以被 public,private,static 等修饰符所修饰，而局部变量不能被访问控制修饰符及 static 所修饰；但是，成员变量和局部变量都能被 final 所修饰。
  • 从变量在内存中的存储方式来看:如果成员变量是使用static修饰的，那么这个成员变量是属于类的，如果没有使用static修饰，这个成员变量是属于实例的。而对象存在于堆内存，局部变量则存在于栈内存
  • 从变量在内存中的生存时间上看:成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在，而局部变量随着方法的调用而自动消失。
  • 成员变量如果没有被赋初值:则会自动以类型的默认值而赋值（一种情况例外:被 final 修饰的成员变量也必须显式地赋值），而局部变量则不会自动赋值。

说说构造方法有哪些特性？

  • 名字与类名相同。
  • 没有返回值，但不能用 void 声明构造函数。
  • 生成类的对象时自动执行，无需调用。

说说==和equals

  • == : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即，判断两个对象是不是同一个对象(基本数据类型==比较的是值，引用数据类型==比较的是内存地址)。
  • equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况：
    • 情况 1：类没有覆盖 equals() 方法。则通过 equals() 比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象。
    • 情况 2：类覆盖了 equals() 方法。一般，我们都覆盖 equals() 方法来比较两个对象的内容是否相等；若它们的内容相等，则返回 true (即，认为这两个对象相等)。

聊聊Java的四种引用，强弱软虚

小六六这边说下，其实我们作为一个crud仔，平时真正接触到的也许就是强引用了，但是也不是说其他的引用方式没有用，存在即合理，我们来看看他们具体的作用吧！感觉应该放到JVM模块的，算了，就这个吧

  • 强引用：最普遍的一种引用方式，如String s = "abc"，变量s就是字符串“abc”的强引用，只要强引用存在，则垃圾回收器就不会回收这个对象。
  • 软引用：用于描述还有用但非必须的对象，如果内存足够，不回收，如果内存不足，则回收。一般用于实现内存敏感的高速缓存（自定义内存cached的时候用），软引用可以和引用队列ReferenceQueue联合使用，如果软引用的对象被垃圾回收，JVM就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
  • 弱引用：弱引用和软引用大致相同，弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。（这个就比较垃圾了）
  • 虚引用:虚引用不会改变对象的生命周期，如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样。(其实小六六自己对于虚引用的理解还是因为ThreadLocal，防止我们忘记remove)

Java容器集合

聊聊数组的特点呗

  • 一致性：数组只能保存相同数据类型元素，元素的数据类型可以是任何相同的数据类型。
  • 有序性：数组中的元素是有序的，通过下标访问。
  • 不可变性：数组一旦初始化，则长度（数组中元素的个数）不可变。数组是一种连续存储线性结构，元素类型相同，大小相等

说说Java常见的集合有哪些

嗯，我觉得这题会经常问，算是一个对集合考查的引入吧

  • Map接口和Collection接口是所有集合框架的父接口
  • Collection接口的子接口包括：Set接口和List接口
  • Map接口的实现类主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap以及Properties等
  • Set接口的实现类主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等
  • List接口的实现类主要有：ArrayList、LinkedList、Stack以及Vector等

简单聊聊 Set、List、Map的区别

List

  • 可以允许重复的对象。
  • 可以插入多个null元素。
  • 是一个有序容器，保持了每个元素的插入顺序，输出的顺序就是插入的顺序。

Set

  • 不允许重复对象
  • 无序容器，你无法保证每个元素的存储顺序，TreeSet通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。
  • 只允许一个 null 元素

Map

  • Map不是collection的子接口或者实现类。Map是一个接口。
  • Map 的 每个 Entry 都持有两个对象，也就是一个键一个值，Map 可能会持有相同的值对象但键对象必须是唯一的。
  • Map 里你可以拥有随意个 null 值但最多只能有一个 null 键。

他们的使用场景

  • 如果你经常会使用索引来对容器中的元素进行访问，那么 List 是你的正确的选择。如果你已经知道索引了的话，那么 List 的实现类比如 ArrayList 可以提供更快速的访问,如果经常添加删除元素的，那么肯定要选择LinkedList。
  • 如果你想容器中的元素能够按照它们插入的次序进行有序存储，那么还是 List，因为 List 是一个有序容器，它按照插入顺序进行存储。
  • 如果你想保证插入元素的唯一性，也就是你不想有重复值的出现，那么可以选择一个 Set 的实现类，比如 HashSet、LinkedHashSet 或者 TreeSet。所有 Set 的实现类都遵循了统一约束比如唯一性，而且还提供了额外的特性比如 TreeSet 还是一个 SortedSet，所有存储于 TreeSet 中的元素可以使用 Java 里的 Comparator 或者 Comparable 进行排序。LinkedHashSet 也按照元素的插入顺序对它们进行存储。
  • 如果你以键和值的形式进行数据存储那么 Map 是你正确的选择。你可以根据你的后续需要从 Hashtable、HashMap、TreeMap 中进行选择。 `

来聊聊 ArrayList和LinkedList区别

  • ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
  • 对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
  • 对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

说说Vector和ArrayList 区别：

  • Vector的方法都是同步的(Synchronized),是线程安全的(thread-safe)，而ArrayList的方法不是，由于线程的同步必然要影响性能，因此,ArrayList的性能比Vector好。
  • 当Vector或ArrayList中的元素超过它的初始大小时,Vector会将它的容量翻倍,而ArrayList只增加50%的大小，这样,ArrayList就有利于节约内存空间。
  • 我们也可以用Collections.synchronizedList 来生成一个线程安全的List

说说HashSet和TreeSet的区别：

  • TreeSet 是二叉树实现的,Treeset中的数据是自动排好序的，不允许放入null值。
  • HashSet 是哈希表实现的,HashSet中的数据是无序的，可以放入null，但只能放入一个null，两者中的值都不能重复，就如数据库中唯一约束。
  • HashSet要求放入的对象必须实现HashCode()方法，放入的对象，是以hashcode码作为标识的，而具有相同内容的 String对象，hashcode是一样，所以放入的内容不能重复。但是同一个类的对象可以放入不同的实例 。

说说HashMap和HashTable的区别：

  • HashMap是非线程安全的，Hashtable是线程安全的，所以Hashtable重量级一些，因为使用了synchronized关键字来保证线程安全。
  • HashMap允许key和value都为null，而Hashtable都不能为null。
  • HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException，但迭代器本身的remove()方法移除元素则不会抛出ConcurrentModificationException异常

上面的是我们集合的基础，下面来看看一些进阶面试题

能不能深度的总结下ArrayList

  • 默认的无参构造的数组大小为10
  • ArrayList用for循环遍历比iterator迭代器遍历快
  • 一起来总结下它的扩容过程，第一步判断是否需要扩容（就是通过计算当前我数组的长度加上我要添加到数组的长度的和minCapacity 去和当前容量去比较，如果需要的话，那就进行第一次扩容，第一次扩容是的容量大小是原来的1.5倍，扩容之后再把扩容之后的值和前面的那个minCapacity和比较 如果还小的话，就进行第二次扩容，把容量扩成minCapacity，如果minCapacity大于最大容量，则就扩容为最大容量21亿左右

为什么ArrayList的elementData是用transient修饰的

  • ArrayList实现了Serializable接口，这意味着ArrayList是可以被序列化的，用transient修饰elementData意味着我不希望elementData数组被序列化
  • 序列化ArrayList的时候，ArrayList里面的elementData未必是满的，比方说elementData有10的大小，但是我只用了其中的3个，那么是否有必要序列化整个elementData呢？显然没有这个必要，因此ArrayList中重写了writeObject方法。

你重写过 hashcode 和 equals 么，为什么重写 equals 时必须重写 hashCode 方法？

  • 如果两个对象相等，则 hashcode 一定也是相同的
  • 两个对象相等,对两个对象分别调用 equals 方法都返回 true
  • 两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的
  • 因此，equals 方法被覆盖过，则 hashCode 方法也必须被覆盖
  • hashCode() 的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写 hashCode()，则该 class 的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）

聊聊HashSet 如何检查重复

当你把对象加入HashSet时，HashSet 会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，同时也会与其他加入的对象的 hashcode 值作比较，如果没有相符的 hashcode，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashcode 值的对象，这时会调用equals()方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让加入操作成功。

说说HashMap 的底层实现

JDK1.8 之前 JDK1.8 之前 HashMap 底层是 数组和链表 结合在一起使用也就是 链表散列。HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。

所谓扰动函数指的就是 HashMap 的 hash 方法。使用 hash 方法也就是扰动函数是为了防止一些实现比较差的 hashCode() 方法 换句话说使用扰动函数之后可以减少碰撞。

JDK1.8之后 相比于之前的版本， JDK1.8 之后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）（将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不是转换为红黑树）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

那么你可以聊聊红黑树吗

首先我们知道红黑数是一个二叉查找树， 它有以下的特点

  • 左子树上所有结点的值均小于或等于它的根结点的值。
  • 右子树上所有结点的值均大于或等于它的根结点的值。
  • 左、右子树也分别为二叉排序树。但是一般的二叉树在极端情况下，可能变成线性查找了，那么就失去它的查找特性意义了，而红黑树是一个自平衡树，它最重要的是增加了下面3个规则来确保它的自平衡
  • 每个叶子节点都是黑色的空节点（NIL节点）。
  • 每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)
  • 从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。

这里小六六说下，红黑树还是很复杂的，所以一般往下不会问了，如果变态点，就还会问问自平衡的过程，这边我就不一一解释了，大家自行去找。它的变色，它的左旋，右旋，哈哈确实掉头发。。

HashMap 的长度为什么是 2 的幂次方

  • 首先考虑奇数行不行，在计算hash的时候，确定落在数组的位置的时候，计算方法是(n - 1) & hash ，奇数n-1为偶数，偶数2进制的结尾都是0，经过&运算末尾都是0，会增加hash冲突，并且有一半的空间不会有数据
  • 为啥要是2的幂，不能是2的倍数么，比如6，10？
    • hashmap 结构是数组，每个数组里面的结构是node（链表或红黑树），正常情况下，如果你想放数据到不同的位置，肯定会想到取余数确定放在那个数据里， 计算公式：hash % n，这个是十进制计算。在计算机中， (n - 1) & hash，当n为2次幂时，会满足一个公式：(n - 1) & hash = hash % n，计算更加高效。
    • 只有是2的幂数的数字经过n-1之后，二进制肯定是 ...11111111 这样的格式，这种格式计算的位置的时候（&），完全是由产生的hash值类决定，而不受n-1(组数长度的二进制) 影响。你可能会想， 受影响不是更好么，又计算了一下，类似于扰动函数，hash冲突可能更低了，这里要考虑到扩容了，2的幂次方*2，在二进制中比如4和8，代表2的2次方和3次方，他们的2进制结构相 似,比如 4和8 00000100 0000 1000 只是高位向前移了一位，这样扩容的时候，只需要判断高位hash,移动到之前位置的倍数就可以了，免去了重新计算位置的运算。

HashMap 的扩容伐值为什么是0.75

  • 当负载因子是1.0的时候，也就意味着，只有当数组的8个值（这个图表示了8个）全部填充了，才会发生扩容。这就带来了很大的问题，因为Hash冲突时避免不了的。当负载因子是1.0的时候，意味着会出现大量的Hash的冲突，底层的红黑树变得异常复杂。对于查询效率极其不利。这种情况就是牺牲了时间来保证空间的利用率。
  • 负载因子是0.5的时候，这也就意味着，当数组中的元素达到了一半就开始扩容，既然填充的元素少了，Hash冲突也会减少，那么底层的链表长度或者是红黑树的高度就会降低。查询效率就会增加。
  • 基本上为什么是0.75的答案也就出来了，这是时间和空间的权衡。

HashMap树化的条件

这个小六六说下，如果没看过源码，肯定印象没有那么深刻

  • 第一个肯定是发生了hash碰撞
  • 并且链表的长度大于8就会树化，小于6之后会退化
  • 还有一个条件就是整个hashmap的容量要大于64

JDK1.7版本的hashmap死循环问题知道吗

小六六也大致说下，就是1.7在多线程的情况下，扩容的时候，假设2个线程同时扩容导致的我们链表的相互引用，导致的死循环，也就是我们所说的链表尾插，其实这也不算bug,因为官方明确说了 hashmap不应该在多线程的环境下使用，具体大家自行百度

说说hashmap的put操作

  • 第一步当然是先计算key的hash值(有过处理的 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16))
  • 第二步调用putval方法，然后判断是否容器中全部为空，如果是的话，就把容器的容量扩容。
  • 第三步，把最大容量和hash值求&值（i = (n - 1) & hash），判断这个数组下标是否有数据，如果没有就把它放进去。还要判断key的equals方法，看是否需要覆盖。
  • 第四步，如果有，说明发生了碰撞，那么继续遍历判断链表的长度是否大于8，如果大于8，就继续把当前链表变成红黑树结构。
  • 第五步，如果没有到8，那么就直接把数据存在链表的尾部
  • 第六步，最后将容器的容量 1。

说说hashmap的resize的操作

  • 如果到达最大容量，那么返回当前的桶，并不再进行扩容操作，否则的话扩容为原来的两倍，返回扩容后的桶；
  • 根据扩容后的桶，修改其他的成员变量的属性值；
  • 根据新的容量创建新的扩建后的桶，并更新桶的引用；
  • 如果原来的桶里面有元素就需要进行元素的转移；
  • 在进行元素转移的时候需要考虑到元素碰撞和转红黑树操作；
  • 在扩容的过程中，按次从原来的桶中取出链表头节点，并对该链表上的所有元素重新计算hash值进行分配；
  • 在发生碰撞的时候，将新加入的元素添加到末尾；
  • 在元素复制的时候需要同时对低位和高位进行操作。

聊聊ConcurrentHashMap 1.7和1.8的比较

ConcurrentHashMap是conccurrent家族中的一个类，由于它可以高效地支持并发操作，以及被广泛使用，经典的开源框架Spring的底层数据结构就是使用ConcurrentHashMap实现的。与同是线程安全的老大哥HashTable相比，它已经更胜一筹，因此它的锁更加细化，而不是像HashTable一样为几乎每个方法都添加了synchronized锁，这样的锁无疑会影响到性能。

1.7和1.8实现线程安全的思想也已经完全变了其中抛弃了原有的Segment 分段锁，而采用了 CAS synchronized 来保证并发安全性。它沿用了与它同时期的HashMap版本的思想，底层依然由“数组” 链表 红黑树的方式思想。

  • 不采用segment而采用node，锁住node来实现减小锁粒度。
  • 设计了MOVED状态 当resize的中过程中 线程2还在put数据，线程2会帮助resize。
  • 使用3个CAS操作来确保node的一些操作的原子性，这种方式代替了锁。
  • sizeCtl的不同值来代表不同含义，起到了控制的作用。

聊聊ConcurrentHashMap的sizeCtl

  • 负数代表正在进行初始化或扩容操作
  • -1代表正在初始化
  • -N 表示有N-1个线程正在进行扩容操作
  • 正数或0代表hash表还没有被初始化，这个数值表示初始化或下一次进行扩容的大小，这一点类似于扩容阈值的概念。还后面可以看到，它的值始终是当前ConcurrentHashMap容量的0.75倍，这与loadfactor是对应的。

说说ConcurrentHashMap的put方法

  • 第一步，一进去肯定判断key value是否为null 如果为null 抛出异常
  • 第二步，当添加一对键值对的时候，首先会去判断保存这些键值对的数组是不是初始化了，如果没有就初始化数组。
  • 第三步， 通过计算hash值来确定放在数组的哪个位置如果这个位置为空则直接添加（CAS的加锁方式），如果不为空的话，则取出这个节点来
  • 第四步，如果取出来的节点的hash值是MOVED(-1)的话，则表示当前正在对这个数组进行扩容，复制到新的数组，则当前线程也去帮助复制
  • 第五步，如果这个节点，不为空，也不在扩容，则通过synchronized来加锁，进行添加操作
  • 第六步，如果是链表的话，则遍历整个链表，直到取出来的节点的key来个要放的key进行比较，如果key相等，并且key的hash值也相等的话，则说明是同一个key，则覆盖掉value，否则的话则添加到链表的末尾
  • 第七步，如果是树的话，则调用putTreeVal方法把这个元素添加到树中去
  • 第八步，最后在添加完成之后，会判断在该节点处共有多少个节点（注意是添加前的个数），如果达到8个以上了的话，则调用treeifyBin方法来尝试将处的链表转为树，或者扩容数

结尾

这个就是一些基础的面试题，当然还是很多不一定那么全，但是如果把这些都能回答出来，其实Java基础这块也算是蛮扎实了。

编程算法 java hashmap

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