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Java 核心面试指南:基础、并发与集合实战
涵盖 Java 基础语法、集合框架、多线程并发、IO 流及 Web 开发等核心知识点。内容包含 JDK 与 JRE 区别、equals 与 hashCode 机制、String 不可变性原理、HashMap 底层实现、线程池状态管理、synchronized 锁升级过程等高频考点。适合求职者系统复习,帮助理解 JVM 内存模型与并发安全策略,提升面试通过率。
Java 基础
1. JDK 和 JRE 有什么区别?
JDK(Java Development Kit)是开发工具包,提供了开发环境和运行环境;JRE(Java Runtime Environment)是运行环境,仅包含运行所需组件。
简单来说,JDK 包含了 JRE。如果你需要编写 Java 程序,必须安装 JDK;若只需运行程序,安装 JRE 即可。JDK 中还包含了编译器 javac 以及调试分析工具。
2. == 和 equals 的区别是什么?
== 的作用:
- 基本类型:比较值是否相同。
- 引用类型:比较内存地址是否相同。
String x = "string";
String y = "string";
String z = new String("string");
System.out.println(x == y);
System.out.println(x == z);
System.out.println(x.equals(y));
System.out.println(x.equals(z));
x 和 y 指向常量池中的同一引用,所以为 true;new String() 开辟了新的堆内存,所以为 false。equals 默认比较引用,但 String 等类重写了该方法以比较值。
equals 源码解读:
Object 类的默认实现如下:
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
String 类重写了 equals 方法,将引用比较改为内容比较。
3. 两个对象的 hashCode() 相同,则 equals() 也一定为 true,对吗?
不对。hashCode 相等只说明哈希值相同,不代表对象内容相等。
String str1 = "通话";
String str2 = "重地";
System.out.println(String.format(, str1.hashCode(), str2.hashCode()));
System.out.println(str1.equals(str2));
"str1:%d | str2:%d"
输出结果中两者 hash 值可能相同,但 equals 返回 false。散列表中哈希冲突是常见现象。
4. final 在 Java 中有什么作用?
- 修饰类:该类不能被继承。
- 修饰方法:该方法不能被重写。
- 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?
等于 -1。Math.round 采用四舍五入规则,负数 0.5 时向下取整。
6. String 属于基础的数据类型吗?
不属于。Java 有 8 种基本数据类型(byte, boolean, char, short, int, float, long, double),String 是对象。
7. Java 中操作字符串都有哪些类?它们之间有什么区别?
主要有 String、StringBuffer、StringBuilder。
- String:不可变对象,每次修改都会生成新对象。
- StringBuffer:可变,线程安全,性能略低。
- StringBuilder:可变,非线程安全,性能最高。
单线程下推荐 StringBuilder,多线程下推荐 StringBuffer。
8. String str="i"与 String str=new String('i')一样吗?
9. 如何将字符串反转?
使用 StringBuilder 或 StringBuffer 的 reverse() 方法。
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("abcdefg");
System.out.println(sb.reverse());
10. String 类的常用方法有哪些?
- indexOf(): 查找字符索引。
- charAt(): 获取指定位置字符。
- replace(): 替换字符串。
- trim(): 去除首尾空白。
- split(): 分割字符串。
- length(): 获取长度。
- toLowerCase()/toUpperCase(): 大小写转换。
- substring(): 截取子串。
- equals(): 比较内容。
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,但不能直接实例化。
12. 普通类和抽象类有哪些区别?
- 普通类可包含具体方法,可直接实例化。
- 抽象类可包含抽象方法,不能直接实例化。
13. 抽象类能使用 final 修饰吗?
不能。final 禁止继承,abstract 要求被继承,二者矛盾。
14. 接口和抽象类有什么区别?
- 继承方式:类实现接口用 implements,继承抽象类用 extends。
- 构造函数:抽象类可有,接口不可有。
- 数量限制:类可实现多个接口,但只能继承一个抽象类。
- 访问权限:接口方法默认为 public,抽象类方法任意。
15. Java 中 IO 流分为几种?
按功能分:输入流(input)、输出流(output)。
按类型分:字节流(8 位)、字符流(16 位)。
16. BIO、NIO、AIO 有什么区别?
- BIO:同步阻塞 IO,传统模式,并发能力低。
- NIO:同步非阻塞 IO,基于 Channel 和 Selector,支持多路复用。
- AIO:异步非阻塞 IO,基于事件和回调机制。
17. Files 的常用方法有哪些?
- exists(): 检测路径是否存在。
- createFile()/createDirectory(): 创建文件/目录。
- delete(): 删除。
- copy()/move(): 复制/移动。
- read()/write(): 读写。
容器
18. Java 容器都有哪些?
主要分为 Collection 和 Map 两大类。
- Collection:List(ArrayList, LinkedList, Vector, Stack)、Set(HashSet, LinkedHashSet, TreeSet)。
- Map:HashMap, LinkedHashMap, TreeMap, ConcurrentHashMap, Hashtable。
19. Collection 和 Collections 有什么区别?
- Collection:集合接口,List/Set 的父接口。
- Collections:包装类,提供静态工具方法(如排序)。
20. List、Set、Map 之间的区别是什么?
- List:有序,允许重复。
- Set:无序(部分实现有序),不允许重复。
- Map:键值对存储,Key 唯一。
21. HashMap 和 Hashtable 有什么区别?
- null 值:HashMap 允许 key/value 为 null,Hashtable 不允许。
- 线程安全:Hashtable 线程安全,HashMap 非线程安全。
- 推荐:单线程用 HashMap,多线程用 ConcurrentHashMap。
22. 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap?
- 插入/删除/定位频繁:选 HashMap(O(1))。
- 需要按键排序遍历:选 TreeMap(红黑树结构)。
23. 说一下 HashMap 的实现原理?
基于 Hash 算法。put(key, value) 时计算 key.hashCode() 确定 bucket 位置。若 hash 冲突,链表法存储;Java 8 后冲突较多时转为红黑树。
24. 说一下 HashSet 的实现原理?
底层基于 HashMap。所有元素作为 key 存入 HashMap,value 为固定对象 PRESENT。因此不支持重复值。
25. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么?
- 结构:ArrayList 动态数组,LinkedList 双向链表。
- 随机访问:ArrayList 快(索引访问),LinkedList 慢(需遍历)。
- 增删:中间增删 LinkedList 快(无需移动元素),ArrayList 慢。
26. 如何实现数组和 List 之间的转换?
- 数组转 List:Arrays.asList(array)。
- List 转数组:list.toArray()。
27. ArrayList 和 Vector 的区别是什么?
- 线程安全:Vector 使用 synchronized,线程安全;ArrayList 不安全。
- 扩容:Vector 扩容翻倍,ArrayList 增加 50%。
- 性能:ArrayList 优于 Vector。
28. Array 和 ArrayList 有何区别?
- 类型:Array 存基本类型和对象,ArrayList 仅存对象。
- 大小:Array 固定,ArrayList 动态扩展。
- 方法:ArrayList 提供更多集合操作方法。
29. 在 Queue 中 poll() 和 remove() 有什么区别?
- 都返回并移除第一个元素。
- 空队列时:poll() 返回 null,remove() 抛异常。
30. 哪些集合类是线程安全的?
Vector、Hashtable、Stack 是线程安全的。JDK 1.5 后推荐使用 java.util.concurrent 包下的类,如 ConcurrentHashMap。
31. 迭代器 Iterator 是什么?
用于遍历 Collection 的标准接口。取代了 Enumeration,支持在遍历中移除元素。
32. Iterator 怎么使用?有什么特点?
List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
String obj = it.next();
System.out.println(obj);
}
特点:Fail-Fast 机制,遍历时集合被修改会抛出 ConcurrentModificationException。
33. Iterator 和 ListIterator 有什么区别?
- 范围:Iterator 遍历 Set/List,ListIterator 仅遍历 List。
- 方向:Iterator 单向,ListIterator 双向。
- 功能:ListIterator 支持添加、替换元素及获取索引。
34. 怎么确保一个集合不能被修改?
使用 Collections.unmodifiableCollection() 创建只读视图,任何修改操作将抛出 UnsupportedOperationException。
多线程
35. 并行和并发有什么区别?
- 并行:多核 CPU 同时处理多个任务。
- 并发:单核 CPU 通过时间片轮转交替执行多个任务。
36. 线程和进程的区别?
进程是资源分配的最小单位,线程是调度的最小单位。一个进程可包含多个线程,共享进程资源。
37. 守护线程是什么?
后台运行的线程,不阻止 JVM 退出。例如垃圾回收线程。
38. 创建线程有哪几种方式?
- 继承 Thread 类并重写 run()。
- 实现 Runnable 接口。
- 实现 Callable 接口(可返回值)。
39. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别?
Runnable 无返回值,Callable 可返回结果且可抛出异常。
40. 线程有哪些状态?
- NEW:未启动。
- RUNNABLE:正在执行或等待 CPU。
- BLOCKED:等待锁。
- WAITING:无限期等待。
- TIMED_WAITING:限时等待。
- TERMINATED:执行结束。
41. sleep() 和 wait() 有什么区别?
- 来源:sleep 属 Thread,wait 属 Object。
- 锁:sleep 不释放锁,wait 释放锁。
- 唤醒:sleep 自动恢复,wait 需 notify/notifyAll。
42. notify() 和 notifyAll() 有什么区别?
notify() 唤醒一个等待线程,notifyAll() 唤醒所有。通常建议用 notifyAll 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() 只是普通方法调用,不会开启新线程。
44. 创建线程池有哪几种方式?
主要使用 Executors 工厂类或 ThreadPoolExecutor 构造函数。
- newSingleThreadExecutor:单线程顺序执行。
- newCachedThreadPool:缓存线程池,按需创建。
- newFixedThreadPool:定长线程池。
- newScheduledThreadPool:定时任务。
- ThreadPoolExecutor:最灵活,自定义参数。
45. 线程池都有哪些状态?
- RUNNING:接受任务。
- SHUTDOWN:不接受新任务,处理已完成任务。
- STOP:不接受新任务,中断正在执行任务。
- TIDYING:任务全部终止,准备销毁。
- TERMINATED:已销毁。
46. 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别?
execute() 仅执行 Runnable;submit() 可执行 Runnable 和 Callable,支持获取返回值。
47. 在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全?
- 使用并发包类(ConcurrentHashMap 等)。
- 使用 synchronized 关键字。
- 使用 Lock 显式锁。
Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
} finally {
lock.unlock();
}
48. 多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么?
Java 6 优化了 synchronized,引入偏向锁、轻量级锁、重量级锁。
- 偏向锁:无竞争时记录线程 ID,减少同步开销。
- 轻量级锁:自旋尝试获取锁。
- 重量级锁:自旋失败后挂起线程,依赖操作系统互斥量。
目的是减少性能消耗。
49. 什么是死锁?
两个或多个线程互相持有对方需要的资源,导致永久阻塞。
50. 怎么防止死锁?
- 设置超时时间(tryLock)。
- 使用并发工具类代替手写锁。
- 降低锁粒度。
- 尽量缩小同步块范围。
51. ThreadLocal 是什么?有哪些使用场景?
为每个线程提供独立的变量副本,避免线程间数据共享。
典型场景:数据库连接管理、Session 管理。
52. 说一下 synchronized 底层实现原理?
基于 monitorenter/monitorexit 指令。早期依赖操作系统互斥锁(重量级),Java 6 后引入三种锁状态优化性能。
53. synchronized 和 volatile 的区别是什么?
- 作用:volatile 修饰变量,synchronized 修饰代码块/方法。
- 原子性:volatile 不保证原子性,synchronized 保证。
- 可见性:两者都保证可见性。
- 阻塞:volatile 不阻塞,synchronized 可能阻塞。
54. synchronized 和 Lock 有什么区别?
- 灵活性:Lock 更灵活,可中断、可超时。
- 释放:synchronized 自动释放,Lock 需手动 unlock。
- 异常处理:synchronized 异常自动释放,Lock 需 finally 保证释放。
55. synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么?
ReentrantLock 需手动加锁解锁,支持公平锁、条件变量;synchronized 语法糖,使用简单。Java 6 后 synchronized 性能已大幅提升。
56. 说一下 atomic 的原理?
基于 CAS(Compare And Swap)和 volatile 实现无锁并发,避免 synchronized 上下文切换开销。
反射
57. 什么是反射?
58. 什么是 Java 序列化?什么情况下需要序列化?
将对象状态保存为字节流。场景:网络传输(Socket/RMI)、持久化存储(文件/DB)。
59. 动态代理是什么?有哪些应用?
运行时动态生成代理类。应用:Spring AOP、Hibernate 查询、RPC。
60. 怎么实现动态代理?
- JDK 动态代理:基于接口。
- CGLIB 动态代理:基于继承子类。
对象拷贝
61. 为什么要使用克隆?
62. 如何实现对象克隆?
- 实现 Cloneable 接口,重写 clone()。
- 实现 Serializable,通过序列化反序列化实现深度克隆。
63. 深拷贝和浅拷贝区别是什么?
- 浅拷贝:复制对象本身及基本类型字段,引用类型字段仍指向原对象。
- 深拷贝:递归复制所有层级对象,完全独立。
Java Web
64. JSP 和 servlet 有什么区别?
JSP 本质是 Servlet,侧重视图展示;Servlet 侧重控制逻辑。JSP 编译后也是 Servlet。
65. JSP 有哪些内置对象?作用分别是什么?
- request:封装请求参数。
- response:封装响应。
- session:用户会话。
- application:全局上下文。
- out:输出流。
- config:配置信息。
- pageContext:页面上下文。
- page:当前页面对象。
- exception:异常对象。
66. 说一下 JSP 的 4 种作用域?
- page:页面内有效。
- request:请求内有效。
- session:会话内有效。
- application:整个应用有效。
67. session 和 cookie 有什么区别?
- 存储位置:session 在服务端,cookie 在客户端。
- 安全性:session 更安全,cookie 易被篡改。
- 容量:cookie 有限制,session 取决于服务器内存。
- 用途:session 适合敏感数据,cookie 适合轻量标识。
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