Java 面试题（1）—

大家好，我是烤鸭：

今天分享一些Java面试题和答案。

这些答案都是自己想的，如果有理解不一样的，欢迎交流。

部分原题来自：

https://blog.csdn.net/qq_41790443/article/details/80694415

1. HashMap的源码，实现原理，JDK8中对HashMap做了怎样的优化

首先说一下HashMap是什么，大部分人会说数组+链表，键值允许为null。

我说说我的想法。HashMap内部类Node实现了Entry。四个属性：hash值，next节点地址值，key和value。

是存放在数组中。

HashMap初始化的时候会创建一个默认大小为16的数组，默认负载因子0.75，当数组大小为16*0.75=12时，会发生扩容。

JDK8 优化，HashMap数组初始化会在put方法时检查，如果数组为空，再去创建数组。JDK7 是初始化时都创建好了。

putVal方法中的hash()方法是key的高16位异或低16位实现的，比JDK7 更简单有效。

JDK8 优化，相同hashcode的会接在链表的末尾。当链表长度大于8时，会变成红黑树。JDK7 一直是链表。

JDK8 优化，resize()方法，遍历旧数组，oldTab[j]放入newTab中e.hash & (newCap - 1)的位置，链表重排时，原数组[j]位置上的桶移到了新数组[j+原数组长度]。JDK7 resize()，扩容后链表的顺序与原来相反。

上面红色部分，移位运算：a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)，由于(hashCode中)新增的1bit是0还是1可以认为是随机的，因此resize的过程，均匀的把之前的冲突的节点分散到新的bucket了。

更多有关于HashMap的内容，推荐两篇博客：

https://www.jianshu.com/p/17177c12f849

https://tech.meituan.com/java_hashmap.html

2. HaspMap扩容是怎样扩容的，为什么都是2的N次幂的大小。

发生条件：当数组中元素个数超过数组大小 * 负载因子时，就会发生扩容。

过程简述（JDK 8 为例）：源码就不贴了，只是简单说一下过程。

如果原数组大小是0，创建新数组，初始化数组大小和负载因子以及，当前负载因子发生扩容时的数组大小。如果原数组已经超过数组的大小的最大值(2的30次方)，就将数组大小置成Integer最大值(2的31次方 - 1)。如果是 0 - 2的30次方之间的，扩容2倍。

遍历数组，判断是否是末节点，如果是的话，就把当前元素放到新数组[e.hash & (newCap - 1)]位置上（等价于a % (2^n)）。如果不是，判断是否是红黑树节点，如果是树节点，遍历当前节点及后续节点，判断是否 (e.hash & bit == 0) （bit是原数组大小，添加节点时 e.hash & bit 完全是随机的，所以判断末尾是0还是1，来决定是高位还是低位节点）。不是树节点的情况（其实类似树节点），也是判断（e.hash & oldCap == 0），原数组[j]位置上的桶移到了新数组[j]。（e.hash & oldCap ！= 0）,原数组[j]位置上的桶移到了新数组[j+原数组长度]。

关于2的n次幂：a % (2^n) 等价于 a & (2^n - 1)。

HashMap底层数组的长度总是2的n次方，这是HashMap在速度上的优化。当length总是2的n次方时，h& (length-1)运算等价于对length取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率。

3. HashMap，HashTable，ConcurrentHashMap的区别。

HashMap 允许一个NULL键和多个NULL值。非线程安全。HashMap实现线程安全可以采用：Collections.synchronizedMap(map)
   HashTable 不允许NULL键和NULL值。线程安全。使用synchronized来锁住整张Hash表来实现线程安全，即每次锁住整张表让线程独占。
   ConcurrentHashMap（jdk7）允许多个修改操作并发进行，其关键在于使用了锁分离技术。它使用了多个锁来控制对hash表的不同部分进行的修改。ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分，每个段其实就是一个小的Hashtable，它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发进行。
   (jdk8) 摒弃了Segment的概念，而是直接用Node数组+链表+红黑树的数据结构来实现，并发控制使用Synchronized和CAS来操作，整个看起来就像是优化过且线程安全的HashMap，虽然在JDK1.8中还能看到Segment的数据结构，但是已经简化了属性，只是为了兼容旧版本。

并发的多线程使用场景中使用HashMap可能造成死循环(jdk7)，HashTable效率太低不适合在高并发情况下使用，应该使用线程安全的ConcurrentHashMap。

https://www.cnblogs.com/zq-boke/p/8654539.html

4. 极高并发下HashTable和ConcurrentHashMap哪个性能更好，为什么，如何实现的。

ConcurrentHashMap 性能更好。
   jdk 1.8以后，HashTable已经淘汰了，并发时使用一把锁处理并发问题，当有多个线程访问时，需要多个线程竞争一把锁，导致阻塞。
   jdk 1.7 ConcurrentHashMap则使用分段，相当于把一个HashMap分成多个，然后每个Segment分配一把锁，这样就可以支持多线程访问。
   jdk 1.8 ConcurrentHashMap取消segments字段，直接采用transient volatile HashEntry<K,V> table保存数据，采用table数组元素作为锁，从而实现了对每一行数据进行加锁，进一步减少并发冲突的概率。
   并发控制使用Synchronized和CAS来操作。JDK8中的实现也是锁分离思想，只是锁住的是一个node，而不是JDK7中的Segment；锁住Node之前的操作是基于在volatile和CAS之上无锁并且线程安全的。

5. HashMap在高并发下如果没有处理线程安全会有怎样的安全隐患，具体表现是什么。

jdk1.7 在并发的多线程使用场景中使用HashMap可能造成死循环,put过程中的resize方法在调用transfer方法的时候导致的死锁。
jdk1.8 会将原来的链表结构保存在节点e中，然后依次遍历e,根据hash&n是否等于0,分成两条支链，保存在新数组中。
但是有可能出现数据丢失的情况。

6. java中四种修饰符的限制范围。

private 本类 default 本包下其他类 protected 不同包下子类 public 不同包下非子类

7. Object类中的方法

equals
       hashCode
       toString
       getClass
       notify
       notifyAll
       wait * 3

8. 接口和抽象类的区别，注意JDK8的接口可以有实现。

抽象类，子类继承，关系是“是一种”。接口，子类实现，关系是“有一种”。
   以jdk 1.8为例：
   抽象类的方法可以声明default修饰方法，interface只能用public static修饰。
   抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的。
   接口中不能含有静态代码块，而抽象类可以有静态代码块。
   一个类只能继承一个抽象类，而一个类却可以实现多个接口。

9. 动态代理的两种方式，以及区别。

JDK动态代理：利用反射机制生成一个实现代理接口的匿名类，在调用具体方法前调用InvokeHandler来处理。
CGlib动态代理：利用ASM（开源的Java字节码编辑库，操作字节码）开源包，将代理对象类的class文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理。

   区别：JDK代理只能对实现接口的类生成代理；CGlib是针对类实现代理，对指定的类生成一个子类，并覆盖其中的方法，这种通过继承类的实现方式，不能代理final修饰的类。
   1. JDK代理使用的是反射机制实现aop的动态代理，CGLIB代理使用字节码处理框架asm，通过修改字节码生成子类。
   所以jdk动态代理的方式创建代理对象效率较高，执行效率较低，cglib创建效率较低，执行效率高；
   2. JDK动态代理机制是委托机制，具体说动态实现接口类，在动态生成的实现类里面委托hanlder去调用原始实现类方法。
   CGLIB则使用的继承机制，具体说被代理类和代理类是继承关系，所以代理类是可以赋值给被代理类的，如果被代理类有接口，那么代理类也可以赋值给接口。

https://blog.csdn.net/weixin_36759405/article/details/82770422

10. Java序列化的方式。

序列化就是把Java对象储存在某一地方（硬盘、网络），也就是将对象的内容进行流化（二进制）。
   Java Serialization（主要是采用JDK自带的Java序列化实现，性能很不理想）
   Json（目前有两种实现，一种是采用的阿里的fastjson库，另一种是采用dubbo中自己实现的简单json库，还有谷歌的Gson）
   Hession（它基于HTTP协议传输，使用Hessian二进制序列化，对于数据包比较大的情况比较友好。）
   Dubbo Serialization（阿里dubbo序列化）
   FST（高性能、序列化速度大概是JDK的4-10倍，大小是JDK大小的1/3左右）
   Protocol Buffer(Google出品的一种轻量 & 高效的结构化数据存储格式，性能比 Json、XML 强)
   kryo(比kyro更高效的序列化库就只有google的protobuf了)

关于kryo,https://blog.csdn.net/eguid_1/article/details/79316403

11. 传值和传引用的区别，Java是怎么样的，有没有传值引用。

java函数中的参数都是传递值的，所不同的是对于基本数据类型传递的是参数的一份拷贝，对于类类型传递的是该类参数的引用的拷贝。
当在函数体中修改参数值时，无论是基本类型的参数还是引用类型的参数，修改的只是该参数的拷贝，不影响函数实参的值，如果修改的是引用类型的成员值，则该实参引用的成员值是可以改变的。

https://www.cnblogs.com/zhangj95/p/4184180.html

12. 一个ArrayList在循环过程中删除，会不会出问题，为什么。

这里只考虑单线程的问题，ArrayList线程不安全。
循环方式不同，结果不同：
增强for循环，它对索引的边界值只会计算一次,使用list的remove方法会改变modCount值，校验和expectedModCount不一样，有可能抛出ConcurrentModificationException。
普通for循环，由于remove方法会调用System.arraycopy，改变数组元素排序，有可能抛出IndexOutOfBoundsException。
iterator循环，iterator.remove()方法来移除元素是没有问题的。迭代器的remove方法每次会expectedModCount值改成modCount。

参考：https://www.cnblogs.com/hupu-jr/p/7891844.html

13. @Transactional注解在什么情况下会失效，为什么。

方法不是public的

异常类型是不是unchecked异常(解决方案：rollbackFor=Exception.class)

数据库引擎要支持事务，如果是MySQL，注意表要使用支持事务的引擎，比如innodb，如果是myisam，事务是不起作用的

是否开启了对注解的解析

spring是否扫描这个包

同一个类中的方法调用

异常被catch

14. List 和 Set 的区别

都是实现Collection接口的。
List：1.可以允许重复的对象。
　　 2.可以插入多个null元素。
3.是一个有序容器，保持了每个元素的插入顺序，输出的顺序就是插入的顺序。
4.常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。ArrayList 最为流行，它提供了使用索引的随意访问，而 LinkedList 则对于经常需要从 List 中添加或删除元素的场合更为合适。
Set：1.不允许重复对象
　　 2. 无序容器，你无法保证每个元素的存储顺序，TreeSet通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。
3. 只允许一个 null 元素
4.Set 接口最流行的几个实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。最流行的是基于 HashMap 实现的 HashSet；TreeSet 还实现了 SortedSet 接口，因此 TreeSet 是一个根据其 compare() 和 compareTo() 的定义进行排序的有序容器。
详细的解释：
https://www.cnblogs.com/IvesHe/p/6108933.html

15. HashSet 是如何保证不重复的

   HashSet内部是HashMap,调用set的add方法就是调用map的put方法。
   我们知道HashMap的key是不重复的。
   根据hashCode和equals判断是否重复。

16. Java反射机制?功能？实际使用？

   JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；
   对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制。
   部分信息是source阶段不清晰，需要在runtime阶段动态临时加载。
   获取class对象:
   1 ClassName.getClass()  2 ClassName.class 3 Class.forName(String className);
   获取构造方法和创建实例:
   clazz.getConstructors()(构造方法)
   constructor.newInstance()（创建对象）。
   获取共有或私有方法:
   clazz.getDeclaredMethod获取方法,invoke(newInstance，"")调用方法。
   获取注解:
   clazz.getAnnotations();
   最常见应用：
   利用反射获取配置文件内容。
   对象转Map,对象转json。
   文件复制。
   spring（IOC 和 aop）,Hibernate 和mybatis 很多框架用到了。
   反射可以跳过泛型检查。

https://blog.csdn.net/yongjian1092/article/details/7364451

17. Arrays.sort 实现原理和 Collection 实现原理

当调用Arrays.sort(Object[] objects)时，先调用的是归并的sort方法。
对于归并排序的改进：
   以上方法对给定数组的指定区间内的数据进行排序，同时允许调用者提供用于归并排序的辅助空间。
   实现思路为：首先检查数组的大小，如果数组比较小(286)，则直接调用改进后的快速排序完成排序，
   如果数组较大，则评估数组的无序程度，如果这个数组几乎是无序的，那么同样调用改进后的快速排序算法排序；
   如果数组基本有序，那么采用归并排序算法对数组进行排序。
·对于快速排序的改进：
该算法的实现了一种称为“DualPivotQuicksort”的排序算法，中文可以翻译为“双枢轴快速排序”，可以看作是经典快速排序算法的变体。
算法的基本思路是：如果数组的数据量较少(47)，则执行插入排序就可以达到很好的效果，如果数据量较大，
那么确定数组的5个分位点，选择一个或两个分位点作为“枢轴”，然后根据快速排序的思想进行排序。

Collections.sort时：
调用的也是Arrays.sort，再将排好序的值set进去。
Array.sort调用的是TimSort，TimSort算法是一种起源于归并排序和插入排序的混合排序算法。
如果数组小于MIN_MERGE（32），则调用binarySort，使用二分查找的方法将后续的数插入之前的已排序数组。
大于MIN_MERGE：
选取minRun(数组长度右移，直到小于 MIN_MERGE)。
找到初始升序序列，如果降序，会对其翻转。
若这组区块大小小于minRun，则将后续的数补足，利用binarySort 对run 进行扩展。
入栈需要合并的数组。
合并数组，重复以上的步骤。

Arrays.sort :
https://blog.csdn.net/octopusflying/article/details/52388012
Collections.sort:
https://blog.csdn.net/bruce_6/article/details/38299199
https://www.jianshu.com/p/1efc3aa1507b

18. LinkedHashMap的应用

HashMap是无序的,LinkedHashMap是有序的,且默认为插入顺序。
LinkedHashMap是继承于HashMap，是基于HashMap和双向链表来实现的。
HashMap无序；LinkedHashMap有序，可分为插入顺序和访问顺序两种。如果是访问顺序，那put和get操作已存在的Entry时，都会把Entry移动到双向链表的表尾(其实是先删除再插入)。
LinkedHashMap存取数据，还是跟HashMap一样使用的Entry[]的方式，双向链表只是为了保证顺序。
LinkedHashMap是线程不安全的。

https://www.jianshu.com/p/8f4f58b4b8ab

19. cloneable接口实现原理

实现clone接口的类，调用clone方法，属于深拷贝。
复制出来的对象属于不同的地址，改变复制对象的属性值不会影响原对象。
浅拷贝的话，拷贝的对象和原有的对象指向同一个地址值，改变其中的属性值，
另一个也会改变。

https://blog.csdn.net/u013916933/article/details/51590332

20. 数组在内存中如何分配

数组引用变量是存放在栈内存(stack)中，数组元素是存放在堆内存(heap)中。
数组初始化分为静态初始化(在定义时就指定数组元素的值，此时不能指定数组长度，否则就出现了静态加动态混搭初始化数组了)
动态初始化(只指定数组长度，由系统分配初始值，初始值根据定义的数据类型来)。
堆中变量没有引用会等待垃圾回收。
栈中变量会在脱离作用域后释放。

https://blog.csdn.net/lcl19970203/article/details/54428358
https://www.cnblogs.com/duanxz/p/6102583.html

21. BlockingQueue的使用及实现

利用 LinkedBlockingQueue 实现生产者和消费者队列，伪代码如下：

//消费者
class Consumer implements Runnable{private BlockingQueue<String> queue;public Consumer(BlockingQueue<String> queue) {this.queue = queue;}public void run() {while (true) {String data = queue.poll(2, TimeUnit.SECONDS);}}
}
//生产者
class Producer implements Runnable{private BlockingQueue queue;public Producer(BlockingQueue queue) {this.queue = queue;}public void run() {while (true) {//延迟2s入数据queue.offer(data, 2, TimeUnit.SECONDS);}}
}
//测试类
TestBlockingQueue{@Testpublic void test(){BlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<String>(10);Producer producer1 = new Producer(queue);Producer producer2 = new Producer(queue);Producer producer3 = new Producer(queue);Consumer consumer = new Consumer(queue);// 借助ExecutorsExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();// 启动线程service.execute(producer1);service.execute(producer2);service.execute(producer3);service.execute(consumer);}
}

http://www.cnblogs.com/jackyuj/archive/2010/11/24/1886553.html

22. BIO、NIO、AIO区别

Blocking IO(同步阻塞)
面向流，阻塞。

Non-Blocking IO（同步非阻塞）
面向块(buffer)，非阻塞。
非阻塞IO模型：
如果没有数据，立即返回EWOULDBLOCK。
用户线程不断轮询(polling)内核，是否有数据。
有数据后，由OS拷贝数据到内核缓冲区，再由内核缓冲区拷贝到用户线程缓冲区。

IO复用模型：
(select + pool 无差别的轮询方式)
多个I/O的阻塞复用到同一个select阻塞上。
由多路复用器不断轮询(poll) I/O线程，看看是否有数据。
如果没有数据，就把当前线程阻塞，如果有数据，就唤醒，轮询一遍所有的流。

(epool 最小轮询方式)
通过epoll方式来观察多个流，epoll只会把发生了I/O事件的流通知我们。
时间复杂度降低为O(k),k为发生事件的流的个数。
如果所有的IO都是短连接且事件发生的比较快，epoll和select + poll效率差不多。

epoll相比于select/poll的优势:
监视的描述符数量不受限制，所支持的FD上限是最大可以打开文件的数目；
I/O效率不会随着监视fd的数量增长而下降。
epoll不同于select和poll轮询的方式，而是通过每个fd定义的回调函数来实现的，只有就绪的fd才会执行回调函数。

信号驱动模型：
类似epoll,需要开启Socket的信号驱动式I/O功能，通过sigaction系统调用来安装一个信号处理函数。
当有数据的时候，内核就为该进程产生一个SIGIO信号,通过该信号的值做处理。

Asynchronous IO
收到用户请求，立刻返回，不会阻塞用户进程。
等待数据完成后，将数据拷贝到用户内存，然后发出一个信号。

https://blog.csdn.net/historyasamirror/article/details/5778378
https://www.jianshu.com/p/db5da880154a
https://www.jianshu.com/p/439e8b349f48

23. 事务隔离级别和事务传播级别

五大隔离级别：
ISOLATION_DEFAULT（默认级别）
ISOLATION_READ_UNCOMMITTED（读未提交，可能导致脏读、幻读、重复读）
ISOLATION_READ_COMMITTED （读已提交，可能导致幻读、重复读）
ISOLATION_REPEATABLE_READ（不可重复读，可能导致幻读）
ISOLATION_SERIALIZABLE （通过锁表避免以上情况）

七个传播级别：
PROPAGATION_REQUIRED：如果没有事务就新建一个。
PROPAGATION_SUPPORTS：按当前事务执行，如果当前没有事务，就按没事务的方式执行。
PROPAGATION_MANDATORY：表示该方法必须运行在一个事务中。如果当前没有事务正在发生，将抛出一个异常。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW：创建新的事务，如果存在事务，旧的事务会挂起。
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED：以无事务的方式运行。
PROPAGATION_NESTED：如果已有事务，就嵌套事务。没有的话，按 PROPAGATION_REQUIRED 处理。
ISOLATION_DEFAULT：使用数据库的默认隔离级别。