Java 高频面试题汇总与核心解析

关于 boolean 类型，JVM 中没有专用的字节码指令，编译后通常用 int 代替。在数组中，每个 boolean 元素占 1 个字节。使用 int 的原因在于 32 位 CPU 一次处理 32 位数据效率更高。

4. 标识符的命名规则

硬性要求：

• 包含英文字母、数字、$、_。
• 不能以数字开头。
• 不能是关键字。

规范建议：

• 类名：大驼峰式（首字母大写，后续单词首字母大写），如 UserService。
• 变量/方法名：小驼峰式（首字母小写，后续单词首字母大写），如 userName, getUserInfo。

5. instanceof 关键字的作用

这是一个双目运算符，用于测试对象是否属于某个类的实例。

boolean result = obj instanceof Class;

其中 obj 是对象，Class 是类或接口。如果 obj 是该类的实例或其子类/实现类，返回 true；否则 false。

编译器检查：编译器会检查 obj 是否能转换为右侧类型。如果不能转换直接报错；若不确定类型则通过编译，运行时决定。

示例与陷阱：

// 1. 基本类型不能使用 instanceof
int i = 0;
System.out.println(i instanceof Integer); // 编译错误

// 2. null 的处理
Integer integer = new Integer(1);
System.out.println(integer instanceof Integer); // true
System.out.println(null instanceof Object);    // false

根据 Java SE 规范，如果 obj 为 null，instanceof 永远返回 false。

6. Java 自动装箱与拆箱

装箱：基本类型转包装器类型（如 int -> Integer），调用 valueOf()。 拆箱：包装器类型转基本类型（如 Integer -> int），调用 intValue()。

在 Java SE 5 之前，创建 Integer 对象需显式 new：

Integer i = new Integer(10);

SE 5 之后支持自动装箱：

Integer i = 10;

面试题：以下代码输出什么？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i1 = 100;
        Integer i2 = 100;
        Integer i3 = 200;
        Integer i4 = 200;
        
        System.out.println(i1 == i2); // true
        System.out.println(i3 == i4); // false
    }
}

原因分析： i1 和 i2 指向同一对象，i3 和 i4 不同。这是因为 Integer.valueOf(int) 内部使用了缓存池。

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= -128 && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + 128];
    else
        return new Integer(i);
}

当数值在 [-128, 127] 之间时，直接从缓存获取；超出范围则新建对象。浮点数没有类似的缓存机制，所以 Double 比较通常会返回 false。

7. 重载和重写的区别

重写 (Override)：发生在父类与子类之间。方法名、参数列表、返回类型（必须是父类返回类型的子类）必须相同。访问修饰符权限不能低于父类方法。不能抛出比父类更宽泛的检查型异常。

重载 (Overload)：发生在同一个类中。同名方法但参数列表不同（类型、个数、顺序）。返回值类型不影响重载判断。

JVM 篇

1. JVM 内存模型详解

JVM 内存分为线程私有区和线程共享区。

线程私有区

• 程序计数器：记录当前线程执行的字节码地址。执行 Native 方法时为空。
• 虚拟机栈：存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法调用创建一个栈帧。深度过大抛出 StackOverflowError，无法扩展抛出 OutOfMemoryError。
• 本地方法栈：服务于 Native 方法（如 C/C++ 调用）。

线程共享区

• 堆 (Heap)：存放对象实例和数组，是 GC 的主要区域。分为新生代（Eden, S0, S1）和老年代。空间不足抛出 OOM。
• 方法区：存储类信息、常量、静态变量、即时编译代码。JDK 1.7 前为永久代，1.8 后为元空间。

可见性保证：JMM 定义变量访问规则。线程操作只能在各自工作内存中进行，不能直接操作主内存。为解决指令重排序带来的问题，JMM 提供了原子性、可见性、有序性保证。

2. 类加载与卸载

加载过程包括：加载、验证、准备、解析、初始化。其中验证、准备、解析合称链接。

• 加载：通过全限定名查找字节码文件，创建 Class 对象。
• 验证：确保 Class 文件符合规范，不危害虚拟机安全。
• 准备：为静态变量分配内存并设初始值（final 除外）。
• 解析：将符号引用替换为直接引用。
• 初始化：执行静态块和静态变量赋值。先父类后当前类。

双亲委派模式：加载器先将请求委托给父类，直到启动类加载器。父类能完成则返回，否则子类尝试。

• 优点：避免重复加载，保护核心 API 不被篡改。

3. 垃圾回收算法

分代回收：基于对象存活周期不同。年轻代采用标记 - 复制，老年代采用标记 - 清除或整理。

G1 算法：JDK 9+ 默认。将堆划分为 Region，不再物理划分年轻代/老年代。采用增量式清理，减少停顿时间。包含初始标记、并发标记、最终标记、复制清理阶段。

ZGC 算法：针对大堆设计，支持 TB 级内存，停顿时间控制在 10ms 以内。利用着色指针、读屏障、并发处理等技术实现内存压缩。

4. 常见 JVM 调优方向

• 内存模型：明确各区域作用，合理设置 -Xms, -Xmx, -Xss。
• GC 选择：根据业务场景选择 CMS, G1 或 ZGC。
• 工具使用：熟练使用 JVisualVM, JProfiler, Arthas 等分析工具定位 OOM 或 CPU 飙高问题。

注：本文档涵盖了 Java 基础、JVM、并发、Spring 生态、数据库及分布式架构等核心考点，旨在帮助开发者系统梳理面试知识体系。