Java基础面试题-第二集

Posted 2021-09-10 唐僧洗澡不秃头

1、ArrayList和LinkedList区别

ArrayList：

1. 基于动态数组，会占据一片连续内存空间，适合下标访问（随机访问）
2. 扩容机制：因为数组长度固定，超出长度存数据是需要新建数组，然后将老数组数据移过去
3. 如果不是在尾部插入数据，会涉及元素的移动（底层是数组的拷贝），所以如果使用尾插性能极佳
4. 容量**elementData.length**不等于数据个数**size**，会有一部分闲置，但是在序列化时只会序列化有数据的部分

LinkedList：

1. 基于链表，可以存储在分散的内存中，适合数据的插入和删除，不适合查询
2. 需要逐一遍历时必须使用Iterator(for-each底层用的迭代器)，不能使用for-i，因为每次for-i循环体内通过get(i)获得某一元素时都需要对list重新遍历，性能消耗极大。
3. LinkedList是由一个个的Node节点组成，对象创建开销大

2、HashMap和HashTable的区别

区别：

1. HashTable方法用synchronized修饰，线程安全，而HashMap线程不安全

2. hash函数不同，HashMap使用了扰乱函数，让hashCode的前16位异或后16位，而HashTable直接使用的是hashCode

3. 底层实现不同，一个是数组+链表+红黑树，一个是数组加链表

4. 插入链表方式不同，1.8以后HashMap改成了尾插法，而HashTable是头插法

5. HashTable的数组是在构造时创建，而HashMap是插入第一个元素时，在resize中创建

6. 扩容不同
   初始容量不同
   HashTable为11，HashMap为16，且HashTable可以指定初始容量，而HashMap需要将指定容量扩大成2的幂
   扩容时机不同
   HashTable是每次容量超过过阈值时才扩容，而HashMap是第一次插入元素，以及容量超过阈值时扩容
   扩容机制不同
   HashMap扩容大小为2n，HashTable扩容大小为2n+1

7. HashMap的键值可以为null，而HashTable和ConcurrentHashMap的键值都不能为null

   ​ 原因

   1.因为Hashtable在我们put 空值的时候会直接抛空指针异常，但是HashMap却做了特殊处理。
   2.因为Hashtable使用的是安全失败机制（fail-safe），fail-safe 允许在遍历的过程中对容器中的数据进行修改，所以这种机制会使你此次读到的数据不一定是最新的数据。
   3.如果你使用 null 值，就会使得其无法判断对应的 key 是不存在还是为空，因为你无法再调用一次contain(key）来对 key 是否存在进行判断，ConcurrentHashMap 同理.
   

8. 迭代器不同
   HashMap 中的 Iterator 迭代器是 fail-fast 的，而 Hashtable 的 Enumerator 不是 fail-fast 的。所以，当其他线程改变了HashMap 的结构，如：增加、删除元素，将会抛出 ConcurrentModificationException 异常，而 Hashtable 则不会

3、ConcurrentHashMap原理，jdk7和jdk8版本的区别

jdk7：

	1. 数据结构：ReentrantLock+Segment+HashEntry，一个Segment包含一个HashEntry数组，每个HashEntry又是一个链表结构
	2. 元素查询：二次hash，第一次hash定位到Segment，第二次hash定位到元素所在链表的头结点
	3. 锁：Segment分段锁，Segment继承了ReentrantLock，锁定操作的Segment，其它Segment不受影响，并发度为Segment的个数，可以通过构造函数指定，数组扩容是以Segment为单位
	4. get方法无需加锁，使用volatile保证

jdk8：

1. 数据结构：synchronized+CAS+Node+红黑树，Node的val和next都用volatile修饰，保证可见性
2. 查找、替换、赋值操作都使用CAS
3. 锁：锁链表的头结点，不影响其它元素的读写，锁粒度更细，效率更高，扩容时阻塞所有的读写、并发扩容，每个线程分配一部分任务
4. 读操作无锁：Node的val和next都用volatile修饰，数组用volatile修饰保证扩容时被其它线程可见

4、正向代理和反向代理

1. 代理其实就是一个中介，A和B本来可以直连，中间插入一个C，C就是中介。
2. 刚开始的时候，代理多数是帮助内网client访问外网server用的
3. 后来出现了反向代理，"反向"这个词在这儿的意思其实是指方向相反，即代理将来自外网客户端的请求转发到内网服务器，从外到内。

5、如何实现一个IOC容器

1. 配置文件配置包扫描路径
2. 递归包扫描获取.class文件
3. 反射、将需要交给IOC管理的类，加入容器中
4. 对需要注入的类进行依赖注入

• 在配置文件中指点需要扫描的包路径
• 定义一些注解，分别表示访问控制层、业务服务层、数据持久层、依赖注入注解、获取配置文件注解
• 从配置文件中获取需要扫描的包路径，获取到当前路径下的文件信息以及文件夹信息，将所有路径下所有.class结尾的文件添加到一个Set集合中存储
• 遍历Set集合，获取在类上有指定注解的类，并将其交给IOC容器，定义一个线程安全的Map用来存储这些对象
• 遍历这个IOC容器，获取到每个类的实例，判断里面是否有依赖于其它类的实例，然后进行对注入

6、什么是字节码？采用字节码的好处是什么

1. 字节码是由Java源文件经编译器而编译生成的class文件，JVM能够理解的代码叫做字节码，是一种中间的代码
2. 首先因为我们的硬件操作复杂而繁琐，所以我们用操作系统封装了硬件的复杂调度，而向用户暴露了操作的接口，而对于不同的操作系统，JVM提供给了编译程序一个公共的接口，编译程序只需要面向虚拟机，生成字节码这样一个JVM能够理解的中间代码，然后由解释器转换成不同系统的机器码，从而使得Java达到了一个平台无关性。
3. Java语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以Java程序运行时比较高效，而且，由于字节码并不专对一种特定的机器，因此，Java程序无须重新编译便可在多种不同的计算机上运行。

7、Java类加载器有哪些

1. JDK自带的三个类加器：Bootstrap ClassLoader、Extent ClassLoader、App ClassLoader
2. Bootstrap ClassLoader 默认负责加载 %JAVA_HOME%/lib 目录下的jar包和类文件（rt.jar）
3. Extent ClassLoader 默认负责加载 %JAVA_HOME%/lib/ext 目录下的jar包和类文件
4. App ClassLoader 是自定义类加载器的父类，负责加载classpath下的类文件（默认的系统类加载器，自己写的代码，和引入的jar包）
5. 如何要自定义类加载器可以实现ClassLoader，然后实现App ClassLoader

8、双亲委派模型

1. 在JDK中有三个默认的类加载器，它们各自有自己的加载路径
2. 当类加载器加载一个类时，它实际上不会直接去加载这个类，会进行一个向上委派的操作
3. 向上委派实际上就是查找缓存，每一个类加载器都会将自己加载过的类放到自己的一个缓存中，然后从App ClassLoader开始，首先会找自己缓存中是否存在，如果有就无需加载了，否则会向上重复这个操作，直到BootstrapClassLoader，已经没有父加载器了，这时候开始考虑自己是否能加载了，如果自己无法加载（通过加载路径向下查找），会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException。

好处：

1. 主要是为了安全性，避免用户自己编写的类动态替换Java的一些核心类，比如String
2. 同时避免类的重复加载，因为JVM中区分不同的类，不仅仅是根据类名，相同的class文件被不同的ClassLoader加载就是两个不同的类

9、Java中的异常体系

1. Java中所有异常都来自顶级父类Throwable
2. Throwable下有两个子类Exception和Error
3. Error是程序无法处理的错误，一旦出现这个错误，则程序将被迫停止运行，比如虚拟机的错误和OOM
4. Exception不会导致程序停止，又分为RunTimeException运行时异常和CheckedException检查异常
5. RunTimeException常常发生在程序运行过程中，会导致程序当前线程执行失败。(空指针，数组下标越界，并发修改异常)
6. CheckedException常常发生在程序编译过程中，会导致程序编译不通过（类型不匹配，语法问题）

10、GC如何判断对象可以被回收的

1. 引用计数法：每个对象都有一个引用计数属性，新增一个引用是计数加1，引用释放时计数减1，计数为0使表示可以回收
2. 可达性分析法：从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GCRoot没有任何引用链相连时，则证明此对象时不可用的，那么虚拟机就判断是可回收对象

但是引用计数法，可能出现循环引用，这个时候计数器不可能为0，对象永远无法被回收

GC Roots的对象有：

1. 虚拟机栈（栈帧的局部变量表）中引用的对象
2. 方法区中类静态变量引用的对象
3. 方法区常量引用的对象
4. 本地方法栈Native方法引用的对象

11、线程的生命周期，线程有哪些状态

在操作系统中，线程有五种状态：

1. 新建状态（New）：新创建了一个线程对象
2. 就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start方法
3. 运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码
4. 阻塞状态：阻塞状态时线程由于某些原因，放弃CPU使用权，暂停运行，直至被激活后进入就绪状态
5. 死亡状态（Dead）：线程执行完了，或因为异常退出了run方法

但在Java中，只有：

1. 新建状态（NEW）
2. 运行状态（RUNNABLE）是操作形同的就绪状态加运行状态
3. 阻塞状态（BLOCKED）
4. 无限等待状态（WAITING）
5. 有限等待状态（TIMED_WAITING）
6. 死亡状态（TERMINATED）

12、sleep()、wait()、join()、yield()的区别

1. sleep是Thread类的静态方法，wait则是Object类的方法
2. sleep方法不会释放锁，但是wait会释放锁，而且会加入到等待队列进行阻塞
3. sleep方法不依赖于同步器synchronized，但是wait需要依赖synchronized关键字
4. sleep不需要被唤醒，但是wait需要（不指定时间需要被别人唤醒）
5. sleep一般用于当前线程休眠，或者轮循暂停操作，wait则多用于多线程之间的通信
6. yield()执行之后，线程直接进入就绪状态，马上释放了CPU的执行权，但依然保留了CPU的执行资格，所以可能马上又会执行这个线程
7. join()执行后线程进入阻塞状态，例如在main线程调用thread1.join()，此时main线程会被阻塞，直至thread结束或中断线程