JAVA面试题

1. 语言特点
跨平台
解释执行
垃圾回收
反射机制
2. 面向对象 (OO)
面向对象是一种开发范式，通过抽象和实例化来解决问题，易于维护、复用和拓展。
面向过程则将问题拆解成方法，通过方法调用解决问题，执行效率高。
面向对象的三大特性：封装、继承、多态。
封装：隐藏内部信息，暴露接口。
继承：复用父类属性和方法，可重写方法。
多态：同一件事在不同对象上有不同结果。
实现多态的方式：重写、接口、抽象类与抽象方法。
3. 重写和重载
重写：子类对父类的同名方法进行新的实现，参数、返回值相同。
重载：同一类中存在多个同名方法，但参数数量或类型不同。
4. 反射机制
概念：在运行时获取类的所有方法和属性，并调用对象的任意方法和属性。
Class类：保存类的完整信息，每个类都有一个Class对象。
获取Class对象的三种方式：
使用.class属性。
使用Class.forName()方法。
使用对象实例的getClass()方法。
功能：运行时判断类、构造对象、获取类中属性和方法。
场景：注解原理、动态代理。
优缺点：
优点：提高代码灵活度。
缺点：性能瓶颈、安全问题。
应用场景：JDBC连接数据库、Spring框架的IOC和AOP、动态配置实例属性。
5. 代理
静态代理：手动编写的设计模式。
动态代理：使用反射机制。
JDK代理：只能代理实现了接口的类。
CGLIB代理：可以代理未实现任何接口的类。
两种代理的区别：
灵活性：动态代理更灵活，无需实现接口。
JVM层面：静态代理编译时生成class文件，动态代理运行时动态生成。
6. Java创建对象的方法
使用new关键字。
通过反射动态创建：使用class.newInstance()方法或xx.class.getConstructor.newInstance()方法。
clone()方法：默认浅拷贝，需要重写实现深拷贝。
反序列化：通过readObject方法创建。
7. String、StringBuilder、StringBuffer
String：不可变，底层是final的char数组，拼接字符串时会重新开辟空间。
StringBuilder：可变，直接对字符串进行拼接操作，效率高于String。
StringBuffer：与StringBuilder作用相同，但方法使用了synchronized修饰，保证线程安全。
8. equals和hashcode方法
equals：比较对象是否相等，默认比较内存地址，需要重写比较内容。
hashcode：返回对象在哈希表中的位置，需要与equals方法配合使用。
9. 深拷贝和浅拷贝
浅拷贝：复制对象引用，新对象和原对象指向同一内部对象。
深拷贝：完全复制对象，包括内部引用数据类型的属性。
10. 集合
ArrayList和LinkedList的区别：
底层实现：ArrayList是动态数组，LinkedList是链表。
查找：ArrayList更容易查找。
添加：LinkedList更容易添加。
ArrayList的扩容机制：当元素数量超过容量时，会创建新的数组并复制元素。
ArrayList的遍历删除：使用iterator的remove方法进行删除。
LinkedList的底层实现：双向链表，每个节点维护前后节点指针。
HashMap的底层实现：数组+链表+红黑树（JDK1.8）。
HashMap的put方法：计算哈希值，确定位置，插入元素，如果超过阈值则扩容。
HashMap的扩容机制：容量扩大两倍，并重新计算哈希值。
为什么HashMap的扩容是2倍：为了提高运算效率，使用位运算代替取模运算。
HashSet底层：基于HashMap实现，key不能重复。
HashMap和HashSet的区别：

HashMap和HashTable的区别：

线程是否安全：HashMap 是非线程安全的，Hashtable 是线程安全的，因为 Hashtable 内部的方法基本都经过 synchronized 修饰。（如果要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧！）
效率：因为线程安全的问题，HashMap 要比 Hashtable 效率高一点。另外，Hashtable 基本被淘汰，不要在代码中使用它；
对 Null key 和 Null value 的支持：HashMap 可以存储 null 的 key 和 value，但 null 作为键只能有一个，null 作为值可以有多个；Hashtable 不允许有 null 键和 null 值，否则会抛出NullPointerException。
初始容量大小和每次扩充容量大小的不同：① 创建时如果不指定容量初始值，Hashtable 默认的初始大小为 11，之后每次扩充，容量变为原来的 2n+1。HashMap 默认的初始化大小为 16。之后每次扩充，容量变为原来的 2 倍。② 创建时如果给定了容量初始值，那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小，而 HashMap 会将其扩充为 2 的幂次方大小（HashMap 中的 tableSizeFor() 方法保证）。
底层数据结构：JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）时，将考虑将链表转化为红黑树（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），以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。
TreeSet和TreeMap：TreeSet是有序的Set，TreeMap是有序的Map。
解决hash冲突：开放定址法、再哈希、拉链法、建立公共溢出去区。
CopyOnWriteArrayList：线程安全的ArrayList，适用于读多写少的并发场景。
ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，采用分段锁技术，并使用CAS和synchronized保证线程安全。
BlockingQueue：阻塞队列，实现包括ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。
11. 多线程
并发三个特性：原子性、有序性、可见性。
进程和线程：
进程：系统资源分配的基本单位，程序的执行过程。
线程：进程的执行单位，可以共享进程资源。
进程的通信方式：信号量、管道、消息队列、共享内存、套接字。
线程的通信方式：锁机制、全局共享变量、wait()、notify()、notifyAll()、await()、signal()、signalAll()、BlockingQueue。
Java线程的状态：NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED。
创建线程的方式：继承Thread类、实现Runnable接口、实现Callable接口、线程池。
Runnable和Callable的区别：Callable有返回值，可以抛出异常。
Thread和Runnable的区别：Runnable更灵活，可以实现资源共享。
线程关闭/停止：设置退出标志、使用interrupt()方法、使用stop()方法（不推荐）。
线程池：
作用：降低消耗、提高响应速度、提高可管理性。
参数：核心线程数、最大线程数、空闲时间、工作队列、拒绝策略、线程创建工厂。
运行状态：运行中、关闭中、终止。
阻塞队列：避免线程等待耗费CPU，当队列满时阻塞加入队列的线程，队列空时阻塞消费线程。
拒绝策略：当队列满且线程数达到最大值时，如何处理新任务。
四种线程池：可缓存线程池、定长线程池、可调度线程池、单线程化的线程池。
线程池关闭：shutdown()和shutdownNow()方法。
ThreadLocal：线程内部的存储类，允许线程存放自己的私有数据。
底层实现：ThreadLocalMap，存储以ThreadLocal为key，Object为value的键值对。
OOM内存泄漏：使用弱引用，需要手动调用remove()方法清理。
使用场景：对象跨层传递、线程间数据隔离、事务操作、数据库链接。
12. 同步
同步和互斥的区别：同步实现有序访问，互斥保证排他性。
线程间同步方式：互斥锁、信号量、事件。
Java的锁：公平/非公平锁、可重入/不可重入锁、独享锁/共享锁、乐观锁/悲观锁、分段锁、偏向锁/轻量级锁/重量级锁。
锁池和等待池：锁池用于竞争锁，等待池用于等待通知。
线程同步：
volatile：保证可见性和有序性，但不能保证原子性。
synchronized：保证可见性、原子性和有序性。
ReentrantLock：可重入锁，灵活、强大，支持公平锁、非公平锁、中断、超时等功能。
AQS：抽象队列同步器，是Java并发包的基础类，管理同步队列和条件队列。
Lock接口：ReentrantLock实现了该接口，提供lock()和unlock()方法。
synchronized和ReentrantLock的区别**：底层、使用、性能、中断、公平性、唤醒线程的方式。
四种情况下用lock不用synchronized：需要公平锁、需要灵活使用、需要中断、需要精确唤醒。
同步器/计数器：CountDownLatch和CyclicBarrier。
悲观锁和乐观锁：悲观锁假设每次访问都会出现问题，乐观锁假设不会出现问题。
乐观锁的实现：版本号机制、CAS算法。
CAS：比较与交换，用于实现乐观锁，存在ABA问题和循环时间开销大的问题。
公平锁和非公平锁：公平锁先申请的线程先得到锁，非公平锁可能后申请的线程先得到锁。
13. IO模型
阻塞IO (BIO)：读写时阻塞，完成后才可继续执行。
非阻塞IO (NIO)：发送IO请求后立即返回，需要不断轮询数据是否准备好。
异步IO：发起请求后去干别的事，数据准备完成后内核向用户线程发送信号。
NIO多路复用：利用单线程记录跟踪每个IO流状态，达到一个线程管理多个IO流的效果。
select、poll、epoll系统调用：都是IO多路复用的机制，但epoll效率更高。
14. Object类有哪些方法
hashcode, equals, notify, notifyAll, wait, clone, toString, finalize