JAVA 面试常见问题详解

目录

1. 基础知识
   • Java基础
   • 面向对象编程
   • 异常处理
2. 高级特性
   • 多线程与并发
   • 集合框架
   • JVM原理
3. 实战问题
   • 代码优化
   • 设计模式
   • Spring框架
4. 常见算法与数据结构
   • 排序算法
   • 树与图
   • 动态规划
5. 系统设计与架构
   • 高并发系统设计
   • 分布式系统
   • 微服务架构

基础知识

Java基础

1. JDK与JRE的区别

   • JDK (Java Development Kit) 是Java开发工具包，包含JRE以及编译器和其他工具。
   • JRE (Java Runtime Environment) 是Java运行环境，仅包含Java虚拟机（JVM）和Java类库，不包含开发工具。

2. Java的基本数据类型

   • 八种基本数据类型：byte, short, int, long, float, double, char, boolean
   • 默认值：int默认为0，float默认为0.0f，boolean默认为false等。

3. Java中的变量作用域

   • 局部变量：在方法内声明，作用域仅限于方法。
   • 实例变量：在类内声明，不带static关键字，作用于对象实例。
   • 类变量：在类内声明，带static关键字，作用于整个类。

面向对象编程

1. 面向对象的四大基本特征

   • 封装：将数据和方法封装在类中，控制访问权限。
   • 继承：子类继承父类的属性和方法，支持代码重用。
   • 多态：同一方法可以有不同的表现形式，主要通过方法重载和方法重写实现。
   • 抽象：通过抽象类和接口实现，定义抽象方法由子类实现。

2. 方法重载与方法重写的区别

   • 方法重载：在同一个类中，方法名相同但参数不同。
   • 方法重写：在子类中重新定义父类的方法，方法签名必须相同。

异常处理

1. Java中的异常分类

   • 检查型异常（Checked Exception）：编译期异常，必须进行处理，例如IOException。
   • 非检查型异常（Unchecked Exception）：运行期异常，不强制处理，例如NullPointerException。

2. try-catch-finally结构

   • try块：包含可能产生异常的代码。
   • catch块：捕获并处理异常。
   • finally块：无论是否发生异常，最终都会执行的代码。

高级特性

多线程与并发

1. 创建线程的方式

   • 继承Thread类并重写run方法。
   • 实现Runnable接口并实现run方法。
   • 使用Callable接口并实现call方法，结合FutureTask。

2. 线程同步与锁

   • 使用synchronized关键字修饰方法或代码块，确保线程安全。
   • 使用ReentrantLock进行显式锁操作，支持更高级的线程控制。

集合框架

1. 常见集合类

   • List接口：ArrayList, LinkedList
   • Set接口：HashSet, TreeSet
   • Map接口：HashMap, TreeMap

2. 集合类的特点和使用场景

   • ArrayList：基于数组，查询速度快，增删慢，适用于查询操作频繁的场景。
   • LinkedList：基于链表，增删速度快，查询慢，适用于增删操作频繁的场景。

JVM原理

1. JVM内存结构

   • 堆：存储对象实例，分为新生代和老年代。
   • 栈：存储方法调用和局部变量，每个线程一个栈。
   • 方法区：存储类信息、常量、静态变量。

2. 垃圾回收机制

   • 新生代垃圾回收：采用复制算法（Copying）。
   • 老年代垃圾回收：采用标记-清除算法（Mark-Sweep）和标记-整理算法（Mark-Compact）。

实战问题

代码优化

1. 代码性能优化

   • 避免不必要的对象创建，使用对象池。
   • 使用StringBuilder替代String进行字符串拼接。
   • 优化循环和递归，减少时间复杂度。

2. 内存优化

   • 使用软引用和弱引用管理内存。
   • 避免内存泄漏，及时释放不再使用的资源。

设计模式

1. 常见设计模式
   • 单例模式：确保一个类只有一个实例，提供全局访问点。
   • 工厂模式：定义创建对象的接口，将实例化推迟到子类。
   • 观察者模式：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象状态改变时，所有依赖的对象都会收到通知。

Spring框架

1. Spring的核心概念

   • IOC（控制反转）：通过依赖注入（DI）实现对象的创建和管理。
   • AOP（面向切面编程）：通过切面分离业务逻辑和系统级服务，例如日志记录和事务管理。

2. Spring Boot简介

   • 提供简化的配置和开发方式，集成常用的框架和库。
   • 支持自动配置，减少开发者的配置工作。

常见算法与数据结构

排序算法

1. 常见排序算法
   • 冒泡排序：时间复杂度O(n^2)，适用于数据量小的情况。
   • 快速排序：时间复杂度O(n log n)，不稳定，适用于大多数情况。
   • 归并排序：时间复杂度O(n log n)，稳定，适用于数据量大且对稳定性有要求的情况。

树与图

1. 二叉树

   • 二叉搜索树（BST）：左子树节点值小于根节点值，右子树节点值大于根节点值。
   • 平衡二叉树：例如AVL树，红黑树，确保树的高度平衡。

2. 图的遍历

   • 深度优先搜索（DFS）：利用栈结构，适用于路径搜索。
   • 广度优先搜索（BFS）：利用队列结构，适用于最短路径搜索。

动态规划

1. 动态规划的核心思想

   • 子问题重叠：将大问题拆分为子问题，子问题之间存在重叠。
   • 最优子结构：通过子问题的最优解构建原问题的最优解。

2. 经典动态规划问题

   • 背包问题：01背包，多重背包，完全背包。
   • 最长公共子序列（LCS）：求两个字符串的最长公共子序列长度。

系统设计与架构

高并发系统设计

1. 负载均衡

   • 硬件负载均衡：如F5。
   • 软件负载均衡：如Nginx，HAProxy。

2. 缓存策略

   • 本地缓存：如Guava Cache。
   • 分布式缓存：如Redis，Memcached。

分布式系统

1. 分布式系统的特点

   • 一致性：所有节点数据一致。
   • 可用性：系统一直可用。
   • 分区容忍性：系统可以容忍分区故障。

2. CAP理论

   • 一致性（Consistency）：所有节点在同一时间看到相同的数据。
   • 可用性（Availability）：每个请求都能收到一个（成功或失败）的响应。
   • 分区容忍性（Partition Tolerance）：系统在网络分区的情况下仍能继续运行。

微服务架构

1. 微服务的核心思想
   • 将单一的应用程序拆分为多个

小的服务，每个服务独立部署和运行。
- 各个服务通过轻量级的通信机制（如HTTP，RPC）进行交互。

2. 微服务的优缺点
   • 优点：提高系统的可扩展性和可维护性，便于持续集成和部署。
   • 缺点：增加了系统的复杂性，需要处理分布式系统的各种问题。