Android高级工程师面试题-字节跳动，含BATJM大厂

Posted 2021-06-18 Java范德萨

其实如果你技术深度足够，大必不用为就业而忧愁。每个行业何尝不是这样，最开始的风口，到慢慢的成熟。android初级在2020年的日子里风光不再， 靠会四大组件就能够获取到满意薪资的时代一去不复返。**经过一波一波的淘汰与洗牌，剩下的都是技术的金子。就像大浪褪去，裸泳的会慢慢上岸。**而真正坚持下来的一定会取得不错成绩。毕竟Android市场是如此之大。从Android高级的蓬勃的就业岗位需求来看，能坚信我们每一位Android开发者的梦想 。

本专栏专注分享大型Bat面试知识，后续会持续更新，喜欢的话麻烦点击一个关注

目录：

1.网络
2.Java 基础&容器&同步&设计模式
3.Java 虚拟机&内存结构&GC&类加载&四种引用&动态代理
4.Android 基础&性能优化&Framwork
5.Android 模块化&热修复&热更新&打包&混淆&压缩
6.音视频&FFmpeg&播放器

1、网络

网络协议模型

应用层：负责处理特定的应用程序细节
HTTP、FTP、DNS

传输层：为两台主机提供端到端的基础通信
TCP、UDP

网络层：控制分组传输、路由选择等
IP

链路层：操作系统设备驱动程序、网卡相关接口

TCP 和 UDP 区别

TCP 连接；可靠；有序；面向字节流；速度慢；较重量；全双工；适用于文件传输、浏览器等

• 全双工：A 给 B 发消息的同时，B 也能给 A 发
• 半双工：A 给 B 发消息的同时，B 不能给 A 发

UDP 无连接；不可靠；无序；面向报文；速度快；轻量；适用于即时通讯、视频通话等

TCP 三次握手

A：你能听到吗？
B：我能听到，你能听到吗？
A：我能听到，开始吧

A 和 B 两方都要能确保：我说的话，你能听到；你说的话，我能听到。所以需要三次握手

TCP 四次挥手

A：我说完了
B：我知道了，等一下，我可能还没说完
B：我也说完了
A：我知道了，结束吧

B 收到 A 结束的消息后 B 可能还没说完，没法立即回复结束标示，只能等说完后再告诉 A ：我说完了。

POST 和 GET 区别

Get 参数放在 url 中；Post 参数放在 request Body 中
Get 可能不安全，因为参数放在 url 中

HTTPS

HTTP 是超文本传输协议，明文传输；HTTPS 使用 SSL 协议对 HTTP 传输数据进行了加密

HTTP 默认 80 端口；HTTPS 默认 443 端口

优点：安全
缺点：费时、SSL 证书收费，加密能力还是有限的，但是比 HTTP 强多了

2、Java 基础&容器&同步&设计模式

StringBuilder、StringBuffer、+、String.concat 链接字符串：

• StringBuffer 线程安全，StringBuilder 线程不安全
• +实际上是用 StringBuilder 来实现的，所以非循环体可以直接用 +，循环体不行，因为会频繁创建 StringBuilder
• String.concat 实质是 new String ，效率也低，耗时排序：StringBuilder < StringBuffer < concat < +

Java 泛型擦除

• 修饰成员变量等类结构相关的泛型不会被擦除
• 容器类泛型会被擦除

ArrayList、LinkedList

ArrayList

基于数组实现，查找快：o(1)，增删慢：o(n)
初始容量为10，扩容通过 System.arrayCopy 方法

LinkedList

基于双向链表实现，查找慢：o(n)，增删快：o(1)
封装了队列和栈的调用

HashMap 、HashTable

HashMap

• 基于数组和链表实现，数组是 HashMap 的主体；链表是为解决哈希冲突而存在的
• 当发生哈希冲突且链表 size 大于阈值时会扩容，JAVA 8 会将链表转为红黑树提高性能
  允许 key/value 为 null

HashTable

• 数据结构和 HashMap 一样
• 不允许 value 为 null
• 线程安全

ArrayMap、SparseArray

ArrayMap

1.基于两个数组实现，一个存放 hash；一个存放键值对。扩容的时候只需要数组拷贝，不需要重建哈希表
2.内存利用率高
3.不适合存大量数据，因为会对 key 进行二分法查找（1000以下）

SparseArray

1.基于两个数组实现，int 做 key
2.内存利用率高
3.不适合存大量数据，因为会对 key 进行二分法查找（1000以下）

volatile 关键字

• 只能用来修饰变量，适用修饰可能被多线程同时访问的变量
• 相当于轻量级的 synchronized，volatitle 能保证有序性（禁用指令重排序）、可见性；后者还能保证原子性
• 变量位于主内存中，每个线程还有自己的工作内存，变量在自己线程的工作内存中有份拷贝，线程直接操作的是这个拷贝
• 被 volatile 修饰的变量改变后会立即同步到主内存，保持变量的可见性。

双重检查单例，为什么要加 volatile？

1.volatile想要解决的问题是，在另一个线程中想要使用instance，发现instance!=null，但是实际上instance还未初始化完毕这个问题

2.将instance =newInstance();拆分为3句话是。1.分配内存2.初始化3.将instance指向分配的内存空

3.volatile可以禁止指令重排序，确保先执行2，后执行3

wait 和 sleep

• sleep 是 Thread 的静态方法，可以在任何地方调用
• wait 是 Object 的成员方法，只能在 synchronized 代码块中调用，否则会报 IllegalMonitorStateException 非法监控状态异常
• sleep 不会释放共享资源锁，wait 会释放共享资源锁

lock 和 synchronized

• synchronized 是 Java 关键字，内置特性；Lock 是一个接口
• synchronized 会自动释放锁；lock 需要手动释放，所以需要写到 try catch 块中并在 finally 中释放锁
• synchronized 无法中断等待锁；lock 可以中断
• Lock 可以提高多个线程进行读/写操作的效率
• 竞争资源激烈时，lock 的性能会明显的优于 synchronized

可重入锁

• 定义：已经获取到锁后，再次调用同步代码块/尝试获取锁时不必重新去申请锁，可以直接执行相关代码
• ReentrantLock 和 synchronized 都是可重入锁

公平锁

• 定义：等待时间最久的线程会优先获得锁
• 非公平锁无法保证哪个线程获取到锁，synchronized 就是非公平锁
• ReentrantLock 默认时非公平锁，可以设置为公平锁

乐观锁和悲观锁

• 悲观锁：线程一旦得到锁，其他线程就挂起等待，适用于写入操作频繁的场景；synchronized 就是悲观锁
• 乐观锁：假设没有冲突，不加锁，更新数据时判断该数据是否过期，过期的话则不进行数据更新，适用于读取操作频繁的场景
• 乐观锁 CAS：Compare And Swap，更新数据时先比较原值是否相等，不相等则表示数据过去，不进行数据更新
• 乐观锁实现：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean

死锁 4 个必要条件

• 互斥
• 占有且等待
• 不可抢占
• 循环等待

synchronized 原理

• 每个对象都有一个监视器锁：monitor，同步代码块会执行 monitorenter 开始，motnitorexit 结束
• wait/notify 就依赖 monitor 监视器，所以在非同步代码块中执行会报 IllegalMonitorStateException 异常

3、Java 虚拟机&内存结构&GC&类加载&四种引用&动态代理

JVM

• 定义：可以理解成一个虚构的计算机，解释自己的字节码指令集映射到本地 CPU 或 OS 的指令集，上层只需关注 Class 文件，与操作系统无关，实现跨平台
• Kotlin 就是能解释成 Class 文件，所以可以跑在 JVM 上

JVM 内存模型

• Java 多线程之间是通过共享内存来通信的，每个线程都有自己的本地内存
• 共享变量存放于主内存中，线程会拷贝一份共享变量到本地内存
• volatile 关键字就是给内存模型服务的，用来保证内存可见性和顺序性

JVM 内存结构

线程私有：

1.程序计数器：记录正在执行的字节码指令地址，若正在执行 Native 方法则为空
2.虚拟机栈：执行方法时把方法所需数据存为一个栈帧入栈，执行完后出栈
3.本地方法栈：同虚拟机栈，但是针对的是 Native 方法

线程共享：

1.堆：存储 Java 实例，GC 主要区域，分代收集 GC 方法会吧堆划分为新生代、老年代
2.方法区：存储类信息，常量池，静态变量等数据

GC

回收区域：只针对堆、方法区；线程私有区域数据会随线程结束销毁，不用回收

回收类型：

1.堆中的对象

• 分代收集 GC 方法会吧堆划分为新生代、老年代
• 新生代：新建小对象会进入新生代；通过复制算法回收对象
• 老年代：新建大对象及老对象会进入老年代；通过标记-清除算法回收对象

2.方法区中的类信息、常量池

判断一个对象是否可被回收：

1.引用计数法
缺点：循环引用

2.可达性分析法
定义：从 GC ROOT 开始搜索，不可达的对象都是可以被回收的

GC ROOT

1.虚拟机栈/本地方法栈中引用的对象
2.方法区中常量/静态变量引用的对象

四种引用

• 强引用：不会被回收
• 软引用：内存不足时会被回收
• 弱引用：gc 时会被回收
• 虚引用：无法通过虚引用得到对象，可以监听对象的回收

ClassLoader

类的生命周期：

1.加载；2.验证；3.准备；4.解析；5.初始化；6.使用；7.卸载

类加载过程：

1.加载：获取类的二进制字节流；生成方法区的运行时存储结构；在内存中生成 Class 对象
2.验证：确保该 Class 字节流符合虚拟机要求
3.准备：初始化静态变量
4.解析：将常量池的符号引用替换为直接引用
5.初始化：执行静态块代码、类变量赋值

类加载时机：

1.实例化对象
2.调用类的静态方法
3.调用类的静态变量（放入常量池的常量除外）

类加载器：负责加载 class 文件

分类：

1.引导类加载器 - 没有父类加载器
2.拓展类加载器 - 继承自引导类加载器
3.系统类加载器 - 继承自拓展类加载器

双亲委托模型：

当要加载一个 class 时，会先逐层向上让父加载器先加载，加载失败才会自己加载

为什么叫双亲？不考虑自定义加载器，系统类加载器需要网上询问两层，所以叫双亲

判断是否是同一个类时，除了类信息，还必须时同一个类加载器

优点：

• 防止重复加载，父加载器加载过了就没必要加载了
• 安全，防止篡改核心库类

动态代理原理及实现

• InvocationHandler 接口，动态代理类需要实现这个接口
• Proxy.newProxyInstance，用于动态创建代理对象
• Retrofit 应用： Retrofit 通过动态代理，为我们定义的请求接口都生成一个动态代理对象，实现请求

4、Android 基础&性能优化&Framwork

Activity 启动模式

• standard 标准模式
• singleTop 栈顶复用模式，
  • 推送点击消息界面
• singleTask 栈内复用模式，
  • 首页
• singleInstance 单例模式，单独位于一个任务栈中
  • 拨打电话界面
    细节：
  • taskAffinity：任务相关性，用于指定任务栈名称，默认为应用包名
  • allowTaskReparenting：允许转移任务栈

View 工作原理

• DecorView (FrameLayout)
  • LinearLayout
    • titlebar
    • Content
    • 调用 setContentView 设置的 View

ViewRoot 的 performTraversals 方法调用触发开始 View 的绘制，然后会依次调用:

• performMeasure：遍历 View 的 measure 测量尺寸
• performLayout：遍历 View 的 layout 确定位置
• performDraw：遍历 View 的 draw 绘制

事件分发机制

• 一个 MotionEvent 产生后，按 Activity -> Window -> decorView -> View 顺序传递，View 传递过程就是事件分发，主要依赖三个方法:
• dispatchTouchEvent：用于分发事件，只要接受到点击事件就会被调用，返回结果表示是否消耗了当前事件
• onInterceptTouchEvent：用于判断是否拦截事件，当 ViewGroup 确定要拦截事件后，该事件序列都不会再触发调用此 ViewGroup 的 onIntercept
• onTouchEvent：用于处理事件，返回结果表示是否处理了当前事件，未处理则传递给父容器处理
• 细节：
  • 一个事件序列只能被一个 View 拦截且消耗
  • View 没有 onIntercept 方法，直接调用 onTouchEvent 处理
  • OnTouchListener 优先级比 OnTouchEvent 高，onClickListener 优先级最低
  • requestDisallowInterceptTouchEvent 可以屏蔽父容器 onIntercet 方法的调用

Window 、 WindowManager、WMS、SurfaceFlinger

• Window：抽象概念不是实际存在的，而是以 View 的形式存在，通过 PhoneWindow 实现
• WindowManager：外界访问 Window 的入口，内部与 WMS 交互是个 IPC 过程
• WMS：管理窗口 Surface 的布局和次序，作为系统级服务单独运行在一个进程
• SurfaceFlinger：将 WMS 维护的窗口按一定次序混合后显示到屏幕上

View 动画、帧动画及属性动画

View 动画：

• 作用对象是 View，可用 xml 定义，建议 xml 实现比较易读
• 支持四种效果：平移、缩放、旋转、透明度

帧动画：

• 通过 AnimationDrawable 实现，容易 OOM

属性动画：

• 可作用于任何对象，可用 xml 定义，Android 3 引入，建议代码实现比较灵活
• 包括 ObjectAnimator、ValuetAnimator、AnimatorSet
• 时间插值器：根据时间流逝的百分比计算当前属性改变的百分比
• 系统预置匀速、加速、减速等插值器
• 类型估值器：根据当前属性改变的百分比计算改变后的属性值
• 系统预置整型、浮点、色值等类型估值器
• 使用注意事项：
• 避免使用帧动画，容易OOM
• 界面销毁时停止动画，避免内存泄漏
• 开启硬件加速，提高动画流畅性 ，硬件加速：
• 将 cpu 一部分工作分担给 gpu ，使用 gpu 完成绘制工作
• 从工作分摊和绘制机制两个方面优化了绘制速度

Handler、MessageQueue、Looper

• Handler：开发直接接触的类，内部持有 MessageQueue 和 Looper
• MessageQueue：消息队列，内部通过单链表存储消息
• Looper：内部持有 MessageQueue，循环查看是否有新消息，有就处理，没就阻塞
• 如何实现阻塞：通过 nativePollOnce 方法，基于 Linux epoll 事件管理机制
• 为什么主线程不会因为 Looper 阻塞：系统每 16ms 会发送一个刷新 UI 消息唤醒

MVC、MVP、MVVM

• MVP：Model：处理数据；View：控制视图；Presenter：分离 Activity 和 Model
• MVVM：Model：处理获取保存数据；View：控制视图；ViewModel：数据容器
  • 使用 Jetpack 组件架构的 LiveData、ViewModel 便捷实现 MVVM

Serializable、Parcelable

• Serializable ：Java 序列化方式，适用于存储和网络传输，serialVersionUID 用于确定反序列化和类版本是否一致，不一致时反序列化回失败
• Parcelable ：Android 序列化方式，适用于组件通信数据传递，性能高，因为不像 Serializable 一样有大量反射操作，频繁 GC

Binder

• Android 进程间通信的中流砥柱，基于客户端-服务端通信方式
• 使用 mmap 一次数据拷贝实现 IPC，传统 IPC：用户A空间->内核->用户B空间；mmap 将内核与用户B空间映射，实现直接从用户A空间->用户B空间
• BinderPool 可避免创建多 Service

IPC 方式

• Intent extras、Bundle：要求传递数据能被序列化，实现 Parcelable、Serializable ，适用于四大组件通信
• 文件共享：适用于交换简单的数据实时性不高的场景
• AIDL：AIDL 接口实质上是系统提供给我们可以方便实现 BInder 的工具
  • Android Interface Definition Language，可实现跨进程调用方法
  • 服务端：将暴漏给客户端的接口声明在 AIDL 文件中，创建 Service 实现 AIDL 接口并监听客户端连接请求
  • 客户端：绑定服务端 Service ，绑定成功后拿到服务端 Binder 对象转为 AIDL 接口调用
  • RemoteCallbackList 实现跨进程接口监听，同个 Binder 对象做 key 存储客户端注册的 listener
  • 监听 Binder 断开：1.Binder.linkToDeath 设置死亡代理；2. onServiceDisconnected 回调
• Messenger：基于 AIDL 实现，服务端串行处理，主要用于传递消息，适用于低并发一对多通信
• ContentProvider：基于 Binder 实现，适用于一对多进程间数据共享
• Socket：TCP、UDP，适用于网络数据交换

Android 系统启动流程

• 按电源键 -> 加载引导程序 BootLoader 到 RAM -> 执行 BootLoader 程序启动内核 -> 启动 init 进程 -> 启动 Zygote 和各种守护进程 ->
• 启动 System Server 服务进程开启 AMS、WMS 等 -> 启动 Launcher 应用进程

App 启动流程

Launcher 中点击一个应用图标 -> 通过 AMS 查找应用进程，若不存在就通过 Zygote 进程 fork

进程保活

• 进程优先级：1.前台进程 ；2.可见进程；3.服务进程；4.后台进程；5.空进程
• 进程被 kill 场景：1.切到后台内存不足时被杀；2.切到后台厂商省电机制杀死；3.用户主动清理
• 保活方式：
  • 1.Activity 提权：挂一个 1像素 Activity 将进程优先级提高到前台进程
  • 2.Service 提权：启动一个前台服务（API>18会有正在运行通知栏）
  • 3.广播拉活
  • 4.Service 拉活
  • 5.JobScheduler 定时任务拉活
  • 6.双进程拉活

网络优化及检测

• 速度：1.GZIP 压缩（okhttp 自动支持）；2.Protocol Buffer 替代 json；3.优化图片/文件流量；4.IP 直连省去 DNS 解析时间
• 成功率：1.失败重试策略；
• 流量：1.GZIP 压缩（okhttp 自动支持）；2.Protocol Buffer 替代 json；3.优化图片/文件流量；5.文件下载断点续传 ；6.缓存
• 协议层的优化，比如更优的 http 版本等
• 监控：Charles 抓包、Network Monitor 监控流量

UI卡顿优化

• 减少布局层级及控件复杂度，避免过度绘制
• 使用 include、merge、viewstub
• 优化绘制过程，避免在 Draw 中频繁创建对象、做耗时操作

内存泄漏场景及规避

1.静态变量、单例强引跟生命周期相关的数据或资源，包括 EventBus
2.游标、IO 流等资源忘记主动释放
3.界面相关动画在界面销毁时及时暂停
4.内部类持有外部类引用导致的内存泄漏

• handler 内部类内存泄漏规避：1.使用静态内部类+弱引用 2.界面销毁时清空消息队列
• 检测：Android Studio Profiler

LeakCanary 原理

• 通过弱引用和引用队列监控对象是否被回收
• 比如 Activity 销毁时开始监控此对象，检测到未被回收则主动 gc ，然后继续监控

OOM 场景及规避

• 加载大图：减小图片
• 内存泄漏：规避内存泄漏

5、Android 模块化&热修复&热更新&打包&混淆&压缩

Dalvik 和 ART

• Dalvik
  • 谷歌设计专用于 Android 平台的 Java 虚拟机，可直接运行 .dex 文件，适合内存和处理速度有限的系统
  • JVM 指令集是基于栈的；Dalvik 指令集是基于寄存器的，代码执行效率更优
• ART
  • Dalvik 每次运行都要将字节码转换成机器码；ART 在应用安装时就会转换成机器码，执行速度更快
  • ART 存储机器码占用空间更大，空间换时间

APK 打包流程

1.aapt 打包资源文件生成 R.java 文件；aidl 生成 java 文件
2.将 java 文件编译为 class 文件
3.将工程及第三方的 class 文件转换成 dex 文件
4.将 dex 文件、so、编译过的资源、原始资源等打包成 apk 文件
5.签名
6.资源文件对齐，减少运行时内存

App 安装过程

• 首先要解压 APK，资源、so等放到应用目录
• Dalvik 会将 dex 处理成 ODEX ；ART 会将 dex 处理成 OAT；
• OAT 包含 dex 和安装时编译的机器码

组件化路由实现

ARoute：通过 APT 解析 @Route 等注解，结合 JavaPoet 生成路由表，即路由与 Activity 的映射关系

6、音视频&FFmpeg&播放器

FFmpeg

基于命令方式实现了一个音视频编辑 App

集成编译了 AAC、MP3、H264 编码器

播放器原理

视频播放原理：（mp4、flv）-> 解封装 -> （mp3/aac、h264/h265）-> 解码 -> （pcm、yuv）-> 音视频同步 -> 渲染播放

音视频同步：

• 选择参考时钟源：音频时间戳、视频时间戳和外部时间三者选择一个作为参考时钟源（一般选择音频，因为人对音频更敏感，ijk 默认也是音频）
• 通过等待或丢帧将视频流与参考时钟源对齐，实现同步

IjkPlayer 原理

集成了 MediaPlayer、ExoPlayer 和 IjkPlayer 三种实现，其中 IjkPlayer 基于 FFmpeg 的 ffplay

音频输出方式：AudioTrack、OpenSL ES；视频输出方式：NativeWindow、OpenGL ES

总结

这次面试问的还是还是有难度的，要求当场写代码并且运行，也是很考察面试者写代码
因为Android知识体系比较庞大和复杂的，涉及到计算机知识领域的方方面面。在这里我和身边一些朋友特意整理了一份快速进阶为Android高级工程师的系统且全面的学习资料。涵盖了Android初级——Android高级架构师进阶必备的一些学习技能。

附上：我们之前因为秋招收集的二十套一二线互联网公司Android面试真题（含BAT、小米、华为、美团、滴滴）和我自己整理Android复习笔记（包含Android基础知识点、Android扩展知识点、Android源码解析、设计模式汇总、Gradle知识点、常见算法题汇总。）

里面包含不同方向的自学编程路线、面试题集合/面经、及系列技术文章等，资源持续更新中…

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L ES；视频输出方式：NativeWindow、OpenGL ES

总结

这次面试问的还是还是有难度的，要求当场写代码并且运行，也是很考察面试者写代码
因为Android知识体系比较庞大和复杂的，涉及到计算机知识领域的方方面面。在这里我和身边一些朋友特意整理了一份快速进阶为Android高级工程师的系统且全面的学习资料。涵盖了Android初级——Android高级架构师进阶必备的一些学习技能。

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