Android 开发核心面试题与答案详解
前言
本文整理了 Android 开发中常见的 Java 基础、Android 组件通信、Framework 原理及 Flutter 架构面试题。涵盖抽象类与接口区别、线程状态管理、Handler 机制、Binder 跨进程通信、Activity 生命周期及 Flutter 渲染树等核心知识点，并提供详细解答与技术解析，帮助开发者系统复习面试重点。
Java 篇
一、抽象类与接口的区别？
在 Java 面向对象编程中，抽象类（Abstract Class）和接口（Interface）都是实现代码复用和约束的手段，但设计意图不同。
- 方法实现：抽象类可以提供成员方法的实现细节，也可以包含抽象方法；而接口在 Java 8 之前只能存在 public 抽象方法，Java 8 之后支持 default 方法和 static 方法，但仍以定义行为契约为主。
- 成员变量：抽象类中的成员变量可以是各种类型（public, private, protected 等），可以有实例变量；接口中的成员变量只能是 public static final 类型的常量。
- 构造器与静态块：接口中不能含有构造器、静态代码块以及普通静态方法（Java 8+ 除外），而抽象类可以有构造器、静态代码块和静态方法，用于初始化状态。
- 继承关系：一个类只能继承一个抽象类（单继承），而一个类却可以实现多个接口（多实现）。这体现了 Java 的多态性限制。
- 性能差异：抽象类访问速度通常比接口快，因为接口需要时间去寻找在类中具体实现的方法（涉及动态查找），而抽象类是静态绑定。但在现代 JVM 优化下，这种差异已不明显。
- 扩展性：如果你往抽象类中添加新的非抽象方法，你可以给它提供默认的实现，因此不需要改变现有的子类代码。如果你往接口中添加方法，那么所有实现该接口的类都必须实现该方法，否则编译报错。
- 设计目的：接口更多的为了约束类的行为，可用于解耦，强调'能做什么'；抽象类更加侧重于代码复用，强调'是什么'，适合有共同状态的类。
二、谈谈 List, Set, Map 的区别？
这三个是 Java 集合框架的核心接口，存储逻辑和数据结构不同。
- List：有序集合，允许重复元素。底层实现包括 ArrayList（基于数组，查询快插入慢）、LinkedList（基于双向链表，插入删除快查询慢）。索引访问效率高。
- Set：无序集合（HashSet），不允许重复元素。元素在集合中的位置是由元素的 hashcode 决定。Set 集合是根据 hashcode 来进行数据存储的，所以位置是固定的，但是这个位置不是用户可以控制的，所以对于用户来说 set 中的元素还是无序的。TreeSet 则根据自然顺序或比较器排序。
- Map：键值对映射，键（Key）不允许重复，值（Value）允许重复。存储的数据是无序的（HashMap），或者按 Key 排序（TreeMap）。常用实现有 HashMap（哈希表）、LinkedHashMap（维护插入顺序）、ConcurrentHashMap（线程安全）。
三、说一下线程的几种状态？
Java 线程生命周期由 java.lang.Thread.State 枚举定义，主要包括以下五种状态：
- 新建状态（NEW）：在生成线程对象，并没有调用该对象的 start 方法，这是线程处于创建状态。此时线程还未开始运行。
- 就绪状态（RUNNABLE）：当调用了线程对象的 start 方法之后，该线程就进入了就绪状态。此时线程调度程序还没有把该线程设置为当前线程，它正在等待 CPU 时间片。在线程运行之后，从等待或者睡眠中回来之后，也会处于就绪状态。
- 运行状态（RUNNING）：线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程，此时线程就进入了运行状态，开始运行 run 函数当中的代码。注意 RUNNABLE 状态在 Java 中既包含就绪也包含运行。
- 阻塞状态（BLOCKED）：线程正在运行的时候，被暂停，通常是为了等待某个时间的发生 (比如说某项资源就绪) 之后再继续运行。sleep(), suspend(), wait() 等方法都可以导致线程阻塞。其中 synchronized 锁竞争失败会进入 BLOCKED 状态。
- 死亡状态（TERMINATED）：如果一个线程的 run 方法执行结束或者调用 stop 方法后，该线程就会死亡。对于已经死亡的线程，无法再使用 start 方法令其进入就绪。
四、如何实现多线程中的同步？
多线程同步和异步不是一回事。同步是指多个线程协调工作，保证数据一致性。常见方式如下：
- synchronized 关键字：它可以保证原子性，保证多个线程在操作同一方法或代码块时只有一个线程可以持有锁，并且操作该方法。分为修饰实例方法（锁对象）、修饰静态方法（锁类对象）和修饰代码块（锁指定对象）。
- Lock 接口：手动调用读写锁（ReentrantReadWriteLock）或可中断锁（ReentrantLock）。相比 synchronized，Lock 更灵活，支持尝试获取锁、超时获取锁等功能。
- wait/notify 机制：手动操作线程的 wait 和 notify。需在 synchronized 代码块中使用，用于线程间的协作通知。
- volatile 关键字：volatile 记得是没有原子性的，他可以保证内存可见性，在多线程的情况下保证每个线程的数据都是最新的。它禁止指令重排序，适用于状态标记位。
- 并发工具类：如 CountDownLatch, CyclicBarrier, Semaphore 等，位于 java.util.concurrent 包下，提供更高级的同步控制。
Android 篇
一、Activity 与 Fragment 之间常见的几种通信方式？
- ViewModel 共享：ViewModel 做数据管理，activity 和 fragment 公用同一个 ViewModel 实现数据传递。通过 ViewModelProvider 获取共享实例，利用 LiveData 或 StateFlow 观察数据变化。
- 接口回调：Fragment 定义接口，Activity 实现该接口，Fragment 持有 Activity 引用并调用接口方法。
- Bundle 传参：在启动 Fragment 时通过 Intent 或 Bundle 传递简单数据。
- EventBus / LiveData：使用第三方库 EventBus 或 Android Architecture Components 的 LiveData 进行解耦通信。
二、BroadcastReceiver 与 LocalBroadcastReceiver 有什么区别？
- BroadcastReceiver：是跨应用广播，利用 Binder 机制实现，支持动态和静态两种方式注册方式。接收范围广，安全性较低，可能影响系统性能。
- LocalBroadcastReceiver：是应用内广播，利用 Handler 实现，利用了 IntentFilter 的 match 功能，提供消息的发布与接收功能，实现应用内通信，效率和安全性比较高，仅支持动态注册。由于不涉及 Binder 通信，开销更小。
三、子线程能否更新 UI？为什么？
子线程是不能直接更新 UI 的。
注意这句话，是不能直接更新，不是不能更新（极端情况下可更新）。绘制过程要保持同步（否则页面不流畅），而我们的主线程负责绘制 ui。极端情况就是，在 Activity 的 onResume（含）之前的生命周期中子线程都可以进行更新 ui，也就是 onCreate, onStart 和 onResume，此时主线程的绘制还没开始。但最佳实践是始终在主线程更新 UI，使用 Handler, runOnUiThread, 或协程 MainScope。
四、谈谈 Handler 机制和原理？
Handler 机制是 Android 处理异步消息的核心，主要包含四个部分：Handler, MessageQueue, Looper, Thread。
- 创建 Handler：首先在 UI 线程我们创建了一个 Handler 实例对象，无论是匿名内部类还是自定义类生成的 Handler 实例对象，我们都需要对 handleMessage 方法进行重写。在 handleMessage 方法中我们可以通过参数 msg 来写接受消息过后 UI 线程的逻辑处理。
- 发送消息：接着我们创建子线程，在子线程中需要更新 UI 的时候，新建一个 Message 对象，并且将消息的数据记录在这个消息对象 Message 的内部，比如 arg1, arg2, obj 等，然后通过前面的 Handler 实例对象调用 sendMessage 方法把这个 Message 实例对象发送出去。
- 消息队列：之后这个消息会被存放于 MessageQueue 中等待被处理。MessageQueue 是一个单向链表结构，存储待处理的消息。
- Looper 循环：此时 MessageQueue 的管家 Looper 正在不停的把 MessageQueue 存在的消息取出来，通过回调 dispatchMessage 方法将消息传递给 Handler 的 handleMessage 方法。
- 最终处理：最终前面提到的消息会被 Looper 从 MessageQueue 中取出来传递给 handleMessage 方法，完成 UI 更新。
核心原理：每个线程最多有一个 Looper，通过 ThreadLocal 存储。Handler 与当前线程的 Looper 绑定。sendMessage 将消息加入队列，Looper.loop() 无限循环取出消息分发给 Handler。
五、谈谈 Android 的事件分发机制？
Android 事件分发涉及三个关键方法：dispatchTouchEvent, onInterceptTouchEvent, onTouchEvent。
- 顶层 ViewGroup：当点击的时候，会先调用顶级 viewgroup 的 dispatchTouchEvent。如果顶级的 viewgroup 拦截了此事件（onInterceptTouchEvent 返回 true），则此事件序列由顶级 viewgroup 处理，不再向下传递。
- OnTouchListener：如果顶级 viewgroup 设置 setOnTouchListener，则会回调接口中的 onTouch，此时顶级的 viewgroup 中的 onTouchEvent 不再回调。如果不设置 setOnTouchListener 则 onTouchEvent 会回调。
- OnClickListener：如果顶级 viewgroup 设置 onClickListener，则会回调接口中的 onClick。这通常在触摸动作结束后触发。
- 子 View 传递：如果顶级 viewgroup 不拦截事件，事件就会向下传递给他的子 view，然后子 view 就会调用它的 dispatchTouchEvent 方法。子 View 也可以拦截或消费事件。
- 消费判断：如果任何一层返回 true，表示事件被消费，不再继续传递；如果返回 false，则继续向上传递或向下传递。
Android Framework 篇
一、你了解 Android 系统启动流程吗？
Android 系统启动是一个复杂的过程，主要步骤如下：
- BootLoader：当按电源键触发开机，首先会从 ROM 中预定义的地方加载引导程序 BootLoader 到 RAM 中，并执行 BootLoader 程序启动 Linux Kernel。
- Kernel 启动：Linux Kernel 初始化硬件驱动，挂载根文件系统。
- Init 进程：启动用户级别的第一个进程：init 进程（PID 1）。init 进程会解析 init.rc 脚本做一些初始化工作，包括挂载文件系统创建工作目录以及启动系统服务进程等。
- Zygote 进程：其中系统服务进程包括 Zygote、service manager、media 等。Zygote 是 Android 特有的进程，负责孵化其他应用进程。
- System Server：在 Zygote 中会进一步去启动 system_server 进程。system_server 是 Android 系统的核心服务进程。
- AMS/WMS/PMS：在 system_server 进程中会启动 AMS（Activity Manager Service）、WMS（Window Manager Service）、PMS（Package Manager Service）等服务。
- Launcher：等这些服务启动之后，AMS 中就会打开 Launcher 应用的 home Activity，最终就看到了手机的'桌面'。
二、能具体说说是怎么导致的死锁的吗？
这里特指 fork() 导致的死锁问题，常见于 JNI 或 Native 层。
在 POSIX 标准中，fork 的行为是这样的：复制整个用户空间的数据 (通常使用 copy-on-write 的策略，所以可以实现的速度快）以及所有系统对象，然后仅复制当前线程到子进程。
死锁场景：
- 所有父进程中别的线程，到了子进程中都是突然蒸发掉的。
- 对于锁来说，从 OS 看，每个锁有一个所有者，即最后一次 lock 它的线程。
- 假设这么一个环境，在 fork 之前，有一个子线程 lock 了某个锁，获得了对锁的所有权。
- fork 以后，在子进程中，所有的额外线程都人间蒸发了。而锁却被正常复制了，在子进程看来，这个锁没有主人，所以没有任何人可以对它解锁。
- 当子进程想 lock 这个锁时，不再有任何手段可以解开了，从而导致死锁。
解决方案：在 fork 之前释放所有锁，或在子进程中重新初始化锁。
三、Zygote 为什么不采用 Binder 机制进行 IPC 通信？
- 多线程问题：Binder 机制中存在 Binder 线程池，是多线程的。如果 Zygote 采用 Binder 的话就存在上面说的 fork() 与多线程的问题了。fork 会复制所有线程，但子进程只保留当前线程，导致其他线程状态不一致。
- 实际实现：其实严格来说，Binder 机制不一定要多线程，所谓的 Binder 线程只不过是在循环读取 Binder 驱动的消息而已，只注册一个 Binder 线程也是可以工作的，比如 service manager 就是这样的。
- Zygote 策略：实际上 Zygote 尽管没有采取 Binder 机制，它也不是单线程的，但它在 fork() 前主动停止了其他线程，fork() 后重新启动了必要的线程，从而避免了死锁风险。
四、Binder 是如何做到一次拷贝的
主要是因为 Linux 是使用的虚拟内存寻址方式，它有如下特性：
- 虚拟内存映射：用户空间的虚拟内存地址是映射到物理内存中的。
- 读写即物理：对虚拟内存的读写实际上是对物理内存的读写，这个过程就是内存映射。
- mmap 实现：这个内存映射过程是通过系统调用 mmap() 来实现的。
- 零拷贝机制：Binder 借助了内存映射的方法，在内核空间的接收方用户控件的数据缓存区之间做了一层内存映射，就相当于直接拷贝到了接收方用户空间的数据缓存区，从而减少了一次数据拷贝。传统 IPC 需要 User Space -> Kernel Space -> User Space，Binder 实现了 User Space -> Kernel Space -> User Space 的共享内存映射，减少了内存复制次数。
五、Binder 机制是如何跨进程的
- Binder 驱动：在内核空间创建一块接收缓存区，实现地址映射：将内核缓存区、接收进程用户空间映射到同一接收缓存区。
- 发送流程：发送进程通过系统调用 (copy_from_user) 将数据发送到内核缓存区。由于内核缓存区和接收进程用户空间存在映射关系，故相当于也发送了接收进程的用户空间，实现了跨进程通信。
- 权限校验：Binder 驱动还会进行权限校验，确保只有授权的应用才能访问特定的服务。
Flutter 篇
一、Flutter 中的生命周期
Flutter 的 Widget 生命周期与 Android 类似，但更偏向声明式。
- initState()：表示当前 State 将和一个 BuildContext 产生关联，但是此时 BuildContext 没有完全装载完成。如果你需要在该方法中获取 BuildContext，可以 new Future.delayed(const Duration(seconds: 0), (){//context}); 一下。
- didChangeDependencies()：在 initState() 之后调用，当 State 对象的依赖关系发生变化时，该方法被调用，初始化时也会调用。常用于 InheritedWidget 变化时刷新。
- deactivate()：当 State 被暂时从视图树中移除时，会调用这个方法，同时页面切换时，也会调用。例如路由跳转离开当前页。
- dispose()：Widget 销毁了，在调用这个方法之前，总会先调用 deactivate()。用于释放资源，如取消订阅 StreamController。
- didUpdateWidget：当 widget 状态发生变化时，会调用。用于对比新旧 Widget 的差异。
异步构建：通过 StreamBuilder 和 FutureBuilder 我们可以快速使用 Stream 和 Future 快速构建我们的异步控件。
Binding 机制：Flutter 中 runApp 启动入口其实是一个 WidgetsFlutterBinding，它主要是通过 BindingBase 的子类 GestureBinding、ServicesBinding、SchedulerBinding、PaintingBinding、SemanticsBinding、RendererBinding、WidgetsBinding 等，通过 mixins 的组合而成的。
线程模型：Flutter 中的 Dart 的线程是以事件循环和消息队列的形式存在，包含两个任务队列，一个是 microtask 内部队列，一个是 event 外部队列，而 microtask 的优先级又高于 event。因为 microtask 的优先级又高于 event，同时会阻塞 event 队列，所以如果 microtask 太多就可能会对触摸、绘制等外部事件造成阻塞卡顿哦。
四大线程：Flutter 中存在四大线程，分别为 UI Runner、GPU Runner、IO Runner，Platform Runner（原生主线程）。同时在 Flutter 中可以通过 isolate 或者 compute 执行真正的跨线程异步操作，避免阻塞 UI 线程。
二、Widget 和 element 和 RenderObject 之间的关系？
这三者构成了 Flutter 的三层架构：
- Widget：用户界面的一部分，并且是不可变的配置对象。它描述了 UI 的样子，但不包含状态或渲染逻辑。
- Element：是在树中特定位置 Widget 的实例。它是 Widget 和 RenderObject 之间的桥梁，负责管理状态和生命周期。Widget 会被 inflate（填充）到 Element，并由 Element 管理底层渲染树。
- RenderObject：是渲染树中的一个对象，它的层次结构是渲染库的核心。负责布局、绘制等操作。
工作流程：
- Widget 并不会直接管理状态及渲染，而是通过 State 这个对象来管理状态。
- Flutter 创建 Element 的可见树，相对于 Widget 来说，是可变的，通常界面开发中，我们不用直接操作 Element，而是由框架层实现内部逻辑。
- 就如一个 UI 视图树中，可能包含有多个 TextWidget (Widget 被使用多次)，但是放在内部视图树的视角，这些 TextWidget 都是填充到一个个独立的 Element 中。
- Element 会持有 renderObject 和 widget 的实例。
- 记住，Widget 只是一个配置，RenderObject 负责管理布局、绘制等操作。
- 在第一次创建 Widget 的时候，会对应创建一个 Element，然后将该元素插入树中。如果之后 Widget 发生了变化，则将其与旧的 Widget 进行比较，并且相应地更新 Element。重要的是，Element 不会被重建，只是更新而已。这就是 Flutter 高性能的原因——Diff 算法。
三、mixin extends implement 之间的关系？
在 Dart 语言中，这三种机制可以同时存在，前后顺序是 extends -> mixins -> implements。
- 继承（extends）：Flutter 中的继承是单继承，子类重写超类的方法要用 @override，子类调用超类的方法要用 super。
- 混入（mixins）：Mixins 是一种在多个类层次结构中复用类代码的方法。mixins 的对象是类，mixins 绝不是继承，也不是接口，而是一种全新的特性，可以 mixins 多个类，mixins 的使用需要满足一定条件（如不能有构造函数冲突）。
- 接口实现（implements）：Dart 中类默认就是接口，显式 implements 用于强制实现某些方法签名。
总结
以上涵盖了 Android 开发面试中高频出现的 Java 基础、Android 核心组件、Framework 底层原理以及 Flutter 跨平台技术。面试官不仅考察知识点的记忆，更注重对原理的理解和应用场景的判断。建议在实际项目中多动手实践，结合源码阅读加深理解。持续学习新技术，保持对底层原理的探索，才能在技术道路上走得更远。
