Java 高级面试问题及答案
问题1: 请解释Java中的垃圾回收机制，并描述其工作原理。
答案：
Java中的垃圾回收（Garbage Collection, GC）是一种自动内存管理机制，用于识别和回收不再使用的对象，从而释放内存资源。垃圾回收器主要关注堆内存中的管理，堆内存主要用于存储对象实例。
工作原理如下：
- 对象创建：Java中的对象在堆内存中创建，分配在新生代（Young Generation）。
- 对象存活判断：当一个对象不再被任何引用变量所引用时，它就被认为是垃圾，即不再需要的对象。
- 垃圾收集：垃圾回收器会定期执行，通过标记-清除（Mark-Sweep）算法或其他算法来识别并回收这些不再使用的对象。
- 分代收集：Java堆分为新生代和老年代。新生代用于存放新创建的对象，老年代用于存放长时间存活的对象。新生代的垃圾回收频率更高，因为新对象的死亡概率更高。
问题2: 在Java中，什么是类加载器（ClassLoader）？请描述它的双亲委派模型。
答案：
Java中的类加载器（ClassLoader）负责将.class文件加载到JVM中，并转换成JVM可以使用的数据结构。类加载器是一个重要的Java运行时组件，它负责加载、链接（验证、准备、解析）和初始化类。
双亲委派模型是Java类加载器的一个核心概念，它的工作原理如下：
- 加载请求：当一个类需要被加载时，JVM不会立即在本加载器中搜索，而是先将请求委托给父类加载器。
- 向上委派：如果父类加载器无法完成加载（即没有找到该类），则将请求传递给其父类加载器，直至引导类加载器（Bootstrap ClassLoader）。
- 向下返回：如果父类加载器成功加载了类，则将结果返回给子加载器。如果父类加载器没有找到类，子加载器才会尝试自己加载。
- 防止重复加载：双亲委派模型确保了Java核心库的类在各个加载器中只会被加载一次，防止了重复加载和内存浪费。
问题3: 解释Java中的ConcurrentHashMap是如何保证线程安全的。
答案：
ConcurrentHashMap是Java并发包中的一个线程安全集合类，它通过以下方式来保证线程安全：
- 分段锁：
ConcurrentHashMap将整个哈希表分割成多个段（Segment），每个段独立上锁，这样在进行操作时，只锁定哈希表的一部分，而不是整个哈希表。 - 粒度控制：通过减小锁的粒度，
ConcurrentHashMap允许多个线程可以同时操作不同段的数据，从而提高了并发性能。 - volatile变量：在一些关键的读操作中，
ConcurrentHashMap使用volatile关键字来保证数据的可见性，确保线程间能够看到最新的值。 - 原子操作类：
ConcurrentHashMap内部使用了AtomicInteger等原子操作类来处理计数等操作，避免了使用传统的同步代码块。
问题4: 在Java中，什么是乐观锁和悲观锁？请举例说明它们的使用场景。
答案：
乐观锁和悲观锁是Java中用于处理并发问题的两种锁机制：
- 悲观锁：悲观锁假设冲突发生的可能性较大，因此在每次访问资源时都会进行加锁操作，以确保数据的一致性。它通常通过
synchronized关键字或ReentrantLock实现。- 使用场景：当资源竞争非常激烈，冲突频繁发生时，使用悲观锁可以减少因冲突导致的性能损耗。
- 乐观锁：乐观锁假设冲突发生的可能性较小，它不会主动加锁，而是通过记录数据的版本号或时间戳来检测在读取数据后，是否有其他事务对数据进行了修改。如果检测到冲突，乐观锁会进行重试或回滚操作。
- 使用场景：当资源竞争不激烈，冲突发生的概率较低时，乐观锁可以提高系统的并发性能。例如，在高并发的在线游戏或金融系统中，乐观锁可以减少锁的开销，提高响应速度。
