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Java 基础面试高频问题深度解析
Java 基础面试涵盖 JDK 与 JRE 区别、集合框架原理、多线程并发机制、反射与序列化、异常处理及网络协议等关键领域。内容针对 HashMap 底层实现、锁升级过程、线程状态转换等难点进行了详细拆解，适合希望系统复习 Java 基础并应对技术面试的开发者参考。
一、Java 基础
1. JDK 和 JRE 有什么区别？
JDK（Java Development Kit）是 Java 开发工具包，包含了 JRE 以及编译器、调试器等开发工具。JRE（Java Runtime Environment）是 Java 运行时环境，仅包含运行 Java 程序所需的类库和虚拟机。
简单来说：JDK = JRE + 开发工具。开发者需要安装 JDK，而普通用户只需安装 JRE。
2. == 和 equals 的区别是什么？
- ==：运算符。对于基本数据类型比较值；对于引用类型比较内存地址。
- equals：方法。默认比较引用地址，但通常会被重写以比较对象内容（如 String 类）。
3. 两个对象的 hashCode() 相同，则 equals() 也一定为 true，对吗？
不对。哈希冲突是常见现象。hashCode() 相同只意味着它们可能存储在哈希表的同一个桶中，仍需通过 equals() 进一步判断是否真正相等。
4. final 在 java 中有什么作用？
- 修饰类：类不能被继承（如 String）。
- 修饰方法：方法不能被子类重写。
- 修饰变量：成为常量，初始化后不可修改。
5. java 中的 Math.round(-1.5) 等于多少？
结果是 -1。Math.round() 采用'四舍五入'策略，负数时向零靠拢（即 -1.5 向上取整为 -1）。
6. String 属于基础的数据类型吗？
不属于。String 是引用类型，是一个类。
7. java 中操作字符串都有哪些类？它们之间有什么区别？
主要涉及 String、StringBuilder、StringBuffer。
- String：不可变，线程安全，频繁修改性能差。
- StringBuilder：可变，非线程安全，单线程下性能最高。
- StringBuffer：可变，线程安全，多线程下使用。
8. String str="i"与 String str=new String("i")一样吗？
不一样。前者直接引用常量池中的对象，后者在堆上新建对象。使用 == 比较结果为 false，equals() 比较结果为 true。
9. 如何将字符串反转？
推荐使用 StringBuilder 或 StringBuffer 的 reverse() 方法。
10. String 类的常用方法都有那些？
包括 length()、charAt()、substring()、indexOf()、trim()、split()、replace()、toLowerCase() 等。注意所有修改操作都会返回新对象。
11. 抽象类必须要有抽象方法吗？
不需要。抽象类可以没有抽象方法，但不能被实例化。
12. 抽象类能使用 final 修饰吗？
不能。abstract 表示可被继承，final 表示不可被继承，两者矛盾。
13. 接口和抽象类有什么区别？
- 继承：类可实现多个接口，只能继承一个抽象类。
- 成员：接口属性默认为 public static final，方法默认为 public abstract（JDK 8+ 可有 default/static 方法）。
- 用途：接口定义行为规范，抽象类提供部分实现。
14. java 中 IO 流分为几种？
按流向分：输入流、输出流。
按类型分：字节流（InputStream/OutputStream）、字符流（Reader/Writer）。
按功能分：节点流（直接操作设备）、处理流（封装其他流）。
15. BIO、NIO、AIO 有什么区别？
- BIO：同步阻塞。一个连接一个线程，适合连接少且固定的场景。
- NIO：同步非阻塞。基于 Channel 和 Selector，支持高并发，适合短连接。
- AIO：异步非阻塞。基于事件和回调，适合长连接场景。
16. Files 的常用方法都有哪些？
位于 java.nio.file.Files 类中，如 createFile()、delete()、readAllBytes()、copy()、move() 等，提供了现代的文件操作 API。
二、容器
17. java 容器都有哪些？
主要分为 List、Set、Map、Queue、Deque 等。常见实现包括 ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap、TreeMap 等。
18. Java 中容器和集合的区别
容器是广义概念，包含数组和集合；集合特指 Java 集合框架（Collection 体系）。日常开发中常混用，但严格来说集合是容器的子集。
19. Collection 和 Collections 有什么区别？
- Collection：接口，List/Set/Queue 的父接口。
- Collections：工具类，提供排序、同步等静态方法。
20. List、Set、Map 之间的区别是什么？
- List：有序，可重复。
- Set：无序（HashSet），不可重复。
- Map：键值对，Key 唯一，Value 可重复。
21. HashMap 和 Hashtable 有什么区别？
- 线程安全：Hashtable 是线程安全的（synchronized），HashMap 不是。
- Null 值：HashMap 允许 null 键值，Hashtable 不允许。
- 性能：HashMap 性能更高。
- 迭代器：Hashtable 支持 Enumeration，HashMap 仅支持 Iterator。
22. 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap？
- HashMap：追求性能，不要求顺序。
- TreeMap：需要按键排序。
23. 说一下 HashMap 的实现原理？
底层是数组 + 链表 + 红黑树（JDK 8+）。当链表长度超过 8 且数组长度大于 64 时，链表转为红黑树以提高查询效率。扩容机制为 2 倍增长。
24. 说一下 HashSet 的实现原理？
HashSet 底层依赖 HashMap。元素作为 Key 存储，Value 为一个固定的 PRESENT 对象。利用 Map 的 Key 唯一性保证 Set 的元素唯一性。
25. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？
- 底层：ArrayList 是动态数组，LinkedList 是双向链表。
- 访问：ArrayList 随机访问快 O(1)，LinkedList 慢 O(n)。
- 增删：ArrayList 中间增删需移动元素，LinkedList 仅需修改指针。
26. 如何实现数组和 List 之间的转换？
- 数组转 List：
Arrays.asList(array)（固定大小）或 new ArrayList<>(list)。
- List 转数组：
list.toArray(new String[0]) 或 Stream API。
27. ArrayList 和 Vector 的区别是什么？
Vector 是线程安全的（方法 synchronized），性能较低；ArrayList 非线程安全，性能更好。建议优先使用 ArrayList，必要时配合 Collections.synchronizedList。
28. Array 和 ArrayList 有何区别？
Array 大小固定，可存基本类型；ArrayList 大小可变，只能存对象，功能更丰富。
29. 在 Queue 中 poll() 和 remove() 有什么区别？
- poll()：获取并移除头部元素，队列为空时返回 null。
- remove()：获取并移除头部元素，队列为空时抛出异常。
30. 哪些集合类是线程安全的？
Vector、Hashtable、Stack、ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、ConcurrentLinkedQueue 等。
31. 迭代器 Iterator 是什么？
一种设计模式，用于遍历集合而不暴露内部结构。提供 hasNext()、next()、remove() 方法。
32. Iterator 怎么使用？有什么特点？
通过 collection.iterator() 获取。特点是统一访问方式、支持安全移除、单向遍历。注意遍历时不要直接修改集合，否则可能触发 ConcurrentModificationException。
33. Iterator 和 ListIterator 有什么区别？
ListIterator 是 Iterator 的子接口，专用于 List。支持双向遍历（previous/next），支持修改元素（set/add）。
34. 怎么确保一个集合不能被修改？
使用 Collections.unmodifiableList() 包装，或使用 Java 9+ 的 List.of() 创建不可变集合。
三、多线程
35. 并行和并发有什么区别？
- 并行：多核同时执行多个任务。
- 并发：单核时间片轮转交替执行，宏观上同时。
36. 线程和进程的区别？
进程是资源分配单位，线程是 CPU 调度单位。线程共享进程资源，切换开销小，通信方便。
37. 守护线程是什么？
服务于其他线程的后台线程。当所有用户线程结束时，守护线程自动终止，不阻止 JVM 退出。
38. 创建线程有哪几种方式？
- 继承 Thread 类。
- 实现 Runnable 接口。
- 实现 Callable 接口 + FutureTask。
- 使用线程池（ExecutorService）。
39. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别？
- 返回值：Runnable 无返回值，Callable 有。
- 异常：Runnable 不能抛受检异常，Callable 可以。
- 使用：Callable 常用于线程池提交任务。
40. 线程有哪些状态？
NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED。
41. sleep() 和 wait() 有什么区别？
- sleep：Thread 静态方法，不释放锁，进入 TIMED_WAITING。
- wait：Object 实例方法，释放锁，进入 WAITING，需 notify 唤醒。
42. notify() 和 notifyAll() 有什么区别？
notify() 唤醒一个等待线程，notifyAll() 唤醒所有。生产消费模型中通常推荐 notifyAll() 以避免死锁风险。
43. 线程的 run() 和 start() 有什么区别？
start() 启动新线程执行 run()；直接调用 run() 只是当前线程执行方法体，不会创建新线程。
44. 创建线程池有哪几种方式？
- ThreadPoolExecutor 构造函数（推荐）。
- Executors 工具类（FixedThreadPool 等）。
- Spring 配置。
45. 线程池都有哪些状态？
RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED。
46. 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？
execute() 接受 Runnable，无返回值；submit() 接受 Runnable/Callable，返回 Future 对象，可获取结果或异常。
47. 在 java 程序中怎么保证多线程的运行安全？
使用 synchronized、Lock、volatile、原子类（Atomic）、线程安全集合、ThreadLocal 等机制。
48. 多线程锁的升级原理是什么？
无锁 -> 偏向锁 -> 轻量级锁 -> 重量级锁。根据竞争情况动态升级，减少系统开销。
49. 什么是死锁？
多个线程互相持有对方需要的资源，导致互相等待无法继续执行。
50. 怎么防止死锁？
避免嵌套锁、保持锁顺序一致、设置超时、使用 tryLock 等。
51. ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？
提供线程隔离的变量副本。场景：Web 请求上下文、数据库连接绑定、SimpleDateFormat 线程安全。
52. 说一下 synchronized 底层实现原理？
基于对象头（Mark Word）和 Monitor。JDK 6 后引入锁优化（偏向、轻量级）。
53. synchronized 和 volatile 的区别是什么？
- synchronized：保证原子性、可见性、有序性，重量级锁。
- volatile：保证可见性、有序性，不保证原子性，轻量级。
54. synchronized 和 Lock 有什么区别？
Lock 是接口（如 ReentrantLock），支持公平锁、中断响应、超时获取；synchronized 是关键字，隐式加锁，不可中断。
55. synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？
ReentrantLock 更灵活（tryLock、condition），synchronized 更简洁。JDK 6 后 synchronized 性能已优化。
56. 说一下 atomic 的原理？
基于 CAS（Compare-And-Swap）指令，硬件层面保证原子性，无锁编程。
四、反射
57. 什么是反射？
运行时动态获取类信息、调用方法、修改属性的机制。核心类：Class、Method、Field。
58. 什么是 java 序列化？什么情况下需要序列化？
将对象转为字节流。用于网络传输、持久化、RMI。需实现 Serializable 接口。
59. 动态代理是什么？有哪些应用？
运行时生成代理类。应用：Spring AOP、事务管理、RPC。
60. 怎么实现动态代理？
- JDK 动态代理（基于接口）。
- CGLIB 动态代理（基于继承）。
五、对象拷贝
61. 为什么要使用克隆？
避免浅拷贝带来的引用共享问题，实现对象独立副本。适用于原型模式、撤销重做。
62. 如何实现对象克隆？
实现 Cloneable 接口，重写 clone() 方法。注意深拷贝需递归复制引用对象。
63. 深拷贝和浅拷贝区别是什么？
浅拷贝只复制引用，深拷贝复制对象及其引用的所有对象。
六、异常
64. throw 和 throws 的区别？
throw 用于抛出具体异常对象；throws 用于声明方法可能抛出的异常类型。
65. final、finally、finalize 有什么区别？
final：修饰符，不可变；finally：异常处理块，必执行；finalize：GC 回收前调用（不推荐）。
66. try-catch-finally 中哪个部分可以省略？
try 必须存在。catch 和 finally 至少存在一个。
67. try-catch-finally 中，如果 catch 中 return 了，finally 还会执行吗？
会。finally 会在方法真正返回前执行，但通常不能改变 catch 中设置的返回值。
68. 常见的异常类有哪些？
RuntimeException（NullPointerException, ArithmeticException 等），Checked Exception（IOException, SQLException 等）。
七、网络
69. http 响应码 301 和 302 代表的是什么？有什么区别？
301 永久重定向，SEO 权重传递；302 临时重定向，不传递权重。
70. forward 和 redirect 的区别？
forward 服务器内部转发，一次请求，URL 不变，可共享 request 数据；redirect 客户端重定向，两次请求，URL 变，不可共享 request 数据。
71. 简述 tcp 和 udp 的区别？
TCP 面向连接、可靠、慢；UDP 无连接、不可靠、快。
72. tcp 为什么要三次握手，两次不行吗？为什么？
三次握手是为了确认双方收发能力正常，并同步初始序列号。两次握手无法防止失效的连接请求突然传到服务端造成资源浪费。
73. 说一下 tcp 粘包是怎么产生的？
发送端使用 Nagle 算法合并小包，或接收端读取速度慢于写入速度，导致多个数据包在缓冲区堆积。
74. OSI 的七层模型都有哪些？
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
75. get 和 post 请求有哪些区别？
GET 参数在 URL，幂等，可缓存；POST 参数在 Body，非幂等，不缓存，更安全。
76. 如何实现跨域？
CORS（推荐）、JSONP、反向代理、WebSocket 等。
77. 说一下 JSONP 实现原理？
利用 script 标签无同源限制，服务端返回 JS 函数调用，前端定义回调函数接收数据。
八、设计模式
78. 说一下你熟悉的设计模式？
单例、工厂、观察者、策略、装饰器、代理、模板方法、适配器。
79. 简单工厂和抽象工厂有什么区别？
简单工厂由一个类创建产品，违反开闭原则；抽象工厂创建一系列相关对象，符合开闭原则，扩展性好。
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