java面经汇总

Java基础

什么是字节码？
jvm可以理解的代码（.class文件）
Java代码从源代码到运行过程：
java代码 -> javac编译器->.class字节码文件 -> 解释器&JIT（运行时编译器）->机器码
JIT编译器会将热点代码的机器码保存下来
什么是AOT编译模式
直接将字节码编译成机器码，避免了JIT预热的时间，为什么不全部使用AOT，和Java语言的动态特性有关，有些技术需要修改.class文件
Java执行过程
成员变量和局部变量
成员变量如果没有赋初始值会自动赋默认值，局部变量如果没有赋初始值则不会自动赋值
重载和重写的区别

重载同一个类（或者子类和父类之间），方法名相同，参数类型不同，个数不同，顺序不同，放回值和修饰符可以不同
重写发生在运行期，是子类对父类允许访问的方法的实现过程重写，方法名、参数列表必须相同。返回值比重写前的更小或相同，异常范围更小或相同，访问修饰符更大或相同
private/final/static方法不能被重写
构造方法不能被重写

面向对象三大特征
封装、继承、多态

多态的具体表现为父类的引用指向子类的实例

接口和抽象类有什么共同点和区别？
共同点：

都不能被实例化
都可以包含抽象方法
区别：
接口主要是对类的行为进行约束，提供一种规范。抽象类主要用于代码复用，强调所属关系。
一个类只能继承一个抽象类，但可以实现多个接口

Java中只有值传递

如果参数是基本类型的话，传递基本类型字面量值的拷贝
如果参数是引用类型，传递的是实参引用对象在堆地址之中的拷贝

Java序列化和反序列化

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序列化协议对应于应用层

Java代理模式

使用代理对象来代替对真实对象(real object)的访问，这样就可以在不修改原目标对象的前提下，提供额外的功能操作，扩展目标对象的功能。

动态代理机制

jdk动态代理机制：invocationHandler接口和proxy类是核心
invocationHandler接口定义jdk动态代理类，重写invoke调用原生方法，自定义处理逻辑
proxy获取代理对象的工厂类
缺点：只能代理实现了接口的类

CGLIB动态代理机制：MethodInterceptor 接口和 Enhancer 类是核心。
自定义 MethodInterceptor 并重写 intercept 方法，
通过 Enhancer 类的 create()创建代理类

java集合

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collection

list

ArrayList是list主要实现类，底层使用object[]，线程不安全
Vector，底层使用object[]，线程安全
LinkedList，底层使用双向链表，线程不安全

ArrayList扩容机制分析：默认构造函数，初始容量10
扩容关键代码：int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，扩容后为原容积的1.5倍左右，位移运算符比普通运算符快很多

set

HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet 都是 Set 接口的实现类，都能保证元素唯一，并且都不是线程安全的。
hashset底层数据结构是哈希表（基于hashmap）、linkedhashset底层结构是链表和哈希表，先进先出。TreeSet 底层数据结构是红黑树，元素是有序的，排序的方式有自然排序和定制排序

queue

Queue 扩展了 Collection 的接口，根据因为容量问题而导致操作失败后处理方式的不同可以分为两类方法: 一种在操作失败后会抛出异常，另一种则会返回特殊值。
Deque 扩展了 Queue 的接口, 增加了在队首和队尾进行插入和删除的方法，同样根据失败后处理方式的不同分为两类

ArrayDeque 和 LinkedList 都实现了 Deque 接口，两者都具有队列的功能，也可以用作栈
priorityQueue元素出列顺序与优先级相关

arrayDeque底层通过循环数组实现，是非线程安全的

MAP

hashmap 和hashtable hashmap线程不安全，table线程安全
基本不用hashtable
线程安全可以使用concurrenthashmap

hashmap默认大小16，扩容变为原来两倍，hashmap的扩容标准，阈值等于容量×加载因子，加载因子默认值是0.75
创建时如果给定了容量初始值，那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小，而 HashMap 会将其扩充为 2 的幂次方大小
HashMap 总是使用 2 的幂作为哈希表的大小

HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）时，将链表转化为红黑树（将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不是转换为红黑树）

treemap：拥有集合内元素搜索的能力以及根据键排序的能力

concurrenthashmap实现线程安全的方式：1.7的时候采用segment的方式，每把锁只锁一部分数据，segment继承了reentrantlock，可重入锁，segmengt的个数确定不可变在这里插入图片描述

1.8的时候 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
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java IO

设计模式

装饰器模式：在不改变原有对象的情况下拓展其功能
装饰器模式很重要的一个特征，那就是可以对原始类嵌套使用多个装饰器。
适配器模式：主要用于接口互不兼容的类的协调工作

常见的IO模型

BIO同步阻塞IO模型
NIO
同步非阻塞IO
在内核准备数据和数据就绪阶段中，应用程序会一直read调用，不过在数据拷贝阶段中，线程依然阻塞。不过应用程序不断进行 I/O 系统调用轮询数据是否已经准备好的过程是十分消耗 CPU 资源的。

IO多路复用
线程发起select调用，等到内核数据准备好之后再发起read调用，read调用的过程依然阻塞，通过减少无效的系统调用，减少了对CPU资源的消耗
AIO
异步IO基于事件和回调机制实现

并发编程

为什么程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈是线程私有的？
程序计数器私有主要是为了线程切换后能恢复到正确的执行位置。为了保证线程中的局部变量不被别的线程访问到，虚拟机栈和本地方法栈是线程私有的

线程的生命周期和状态

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sleep 和wait 方法对比
sleep()方法没有释放锁，wait释放锁
sleep是thread类的静态方法，wait是object类的本地方法，因为wait方法操作的的是对象实例

反复调用一个线程的start()方法是否可行

不行，threadStatus的变量。如果它不等于0，调用start()是会直接抛出异常的。，在调用一次start()之后，threadStatus的值会改变（threadStatus !=0），此时再次调用start()方法会抛出IllegalThreadStateException异常。

可以直接调用 Thread 类的 run 方法吗？

如果直接调用run方法的话并不是以多线程的方式执行：
new 一个 Thread，线程进入了新建状态。调用 start()方法，会启动一个线程并使线程进入了就绪状态，当分配到时间片后就可以开始运行了。 start() 会执行线程的相应准备工作，然后自动执行 run() 方法的内容，这是真正的多线程工作。但是，直接执行 run() 方法，会把 run() 方法当成一个 main 线程下的普通方法去执行，并不会在某个线程中执行它，所以这并不是多线程工作。

线程组和线程优先级

每个Thread必然存在于一个ThreadGroup中，Thread不能独立于ThreadGroup存在
threadGroup是标准的向下引用的树状结构，设计的原因是防止上级线程被下级线程引用而无法被垃圾回收

线程安全问题

活跃性问题

死锁
活锁
饥饿问题

性能问题

线程创建和上下文切换

java内存区域和内存模型

Java使用共享内存并发模型
1.内存可见性
针对共享变量，堆，为什么会有内存不可见问题，因为会在缓存区缓存共享变量
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JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来提供内存可见性的保证。
指令重排：
编译器优化重排
指令并行重排
内存系统重排

线程池

通过threadPoolExecutor的方式创建线程池，不建议使用executors创建。
核心参数：
corePoolSize:线程池的核心线程数量
maximumPoolSize：最大线程数量
keepAliveTime：线程数大于核心线程数时的空闲线程最长存活时间
workQueue：等待队列

线程池饱和策略：
AbortPolicy：抛出异常RejectedExecutionException来拒绝新任务的处理
CallerRunsPolicy：调用执行线程运行任务
discardPolicy:不处理新任务，直接丢掉
discardOldestpolicy：丢弃最早的未处理任务

线程池提交一个任务的流程原理

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几个对比

runnable和callable：runnable不会返回结果或抛出异常，callable可以
execute和submit：execute用于提交不需要返回值的任务，无法判断任务是否被线程池执行成功与否。submit会返回一个future类型对象，通过这个对象可以判断任务是否执行成功，通过future的get方法获取返回值

AQS

抽象队列同步器
主要就是为构建锁和同步器提供了一些通用功能的实现

核心思想：
AQS 核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占用，那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制 AQS 是用 CLH 队列锁实现的，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。在 CLH 同步队列中，一个节点表示一个线程，它保存着线程的引用（thread）、当前节点在队列中的状态（waitStatus）、前驱节点（prev）、后继节点（next）。
核心原理图：
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AQS使用state变量表示同步状态