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Java面试核心知识点深度拆解+高频易错

article 2025/3/22 2:40:46

一、集合框架进阶

1. HashMap的负载因子为什么是0.75？

答案：

空间与时间的权衡：负载因子0.75时，扩容阈值（容量*0.75）在哈希冲突概率和空间利用率之间达到平衡。
数学依据：泊松分布计算表明，当负载因子为0.75时，链表长度超过8的概率极低（约千万分之一）。

避坑：

高并发场景避免使用HashMap，选择ConcurrentHashMap。

2. ConcurrentHashMap在JDK 8中的优化

答案：

锁粒度细化：JDK 7使用Segment分段锁（16段），JDK 8改为对每个哈希桶的头节点加锁（synchronized + CAS）。
红黑树优化：链表长度≥8时转为红黑树，查询效率从O(n)提升到O(log n)。

源码片段：

java

// JDK8 putVal方法核心逻辑  
if ((fh = f.hash) == MOVED)  
    tab = helpTransfer(tab, f);  
else {  
    synchronized (f) {  
        // 桶内链表或红黑树操作  
    }  
}

二、并发编程深度

3. 线程池的饱和策略有哪些？适用场景？

答案：

AbortPolicy（默认）：抛出RejectedExecutionException，适合严格要求任务不丢失的场景。
CallerRunsPolicy：由提交任务的线程执行任务，适用于异步任务可降级的场景。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，适合实时性要求高的场景。
DiscardPolicy：静默丢弃新任务，适用于监控完备且允许丢任务的场景。

调优建议：

IO密集型任务可设置较大的队列容量（如LinkedBlockingQueue）。

4. AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的核心原理

答案：

CLH队列：通过双向链表管理等待线程，避免饥饿问题。
state变量：通过CAS操作修改state（如ReentrantLock中state=0表示未锁定，state>0表示重入次数）。
模板方法设计：子类需实现tryAcquire/tryRelease方法定义获取/释放锁的逻辑。

源码解析：

java

// ReentrantLock.NonfairSync尝试获取锁  
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {  
    final Thread current = Thread.currentThread();  
    int c = getState();  
    if (c == 0) {  
        if (compareAndSetState(0, acquires)) {  
            setExclusiveOwnerThread(current);  
            return true;  
        }  
    } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {  
        setState(c + acquires); // 重入计数  
        return true;  
    }  
    return false;  
}

三、JVM与性能调优实战

5. G1垃圾收集器的Region分配策略

答案：

Region划分：将堆划分为多个等大小Region（默认2048个），每个Region可能是Eden、Survivor或Old区。
回收逻辑：
- Young GC：回收Eden和Survivor区。
- Mixed GC：回收部分Old区（优先回收垃圾比例高的Region）。
参数调优：
- -XX:MaxGCPauseMillis=200：设定最大停顿时间目标。
- -XX:G1NewSizePercent=5：新生代最小占比。

避坑：

避免Region过小（导致内存碎片）或过大（影响回收效率）。

6. 如何诊断线程死锁？

答案：

命令行工具：
- jstack <pid>：查看线程栈，搜索"deadlock"。
- jconsole：图形化查看线程状态。
Arthas命令：
- thread -b：直接定位死锁线程。

示例输出：

Found one Java-level deadlock:  
"Thread-2" waiting to lock monitor 0x000000001ac3e558 (object 0x000000076b08d2d0)  
"Thread-1" waiting to lock monitor 0x000000001ac3e558 (object 0x000000076b08d2d0)

四、Spring框架核心

7. Spring事务传播机制PROPAGATION_REQUIRES_NEW的实现原理

答案：

行为：始终启动新事务，挂起当前事务（如果存在）。
源码逻辑：
- TransactionAspectSupport.invokeWithinTransaction()中通过TransactionManager.suspend()挂起当前事务。
- 新事务提交后恢复原事务。
适用场景：日志记录（即使主事务回滚，日志仍需提交）。

避坑：

嵌套事务过多可能导致数据库连接耗尽。

8. @Autowired和@Resource的区别

答案：

来源：
- @Autowired是Spring注解，默认按类型注入。
- @Resource是JSR-250规范，默认按名称注入。
依赖查找顺序：
- @Autowired + @Qualifier("name") → 按名称注入。
- @Resource(name="name") → 按名称注入，失败则按类型。

代码示例：

java

@Autowired  
@Qualifier("mysqlDao")  
private UserDao userDao;  

@Resource(name="oracleDao")  
private UserDao userDao;

五、系统设计题

9. 如何设计一个短链生成系统？

答案：

核心步骤：
1. 哈希算法：将长链MD5后取前6位（冲突时追加随机盐）。
2. 发号器方案：数据库自增ID转62进制（0-9a-zA-Z）。
3. 存储设计：Redis缓存短链-长链映射，MySQL持久化。
4. 跳转逻辑：HTTP 302重定向，统计访问量。

优化点：

使用布隆过滤器预判短链是否存在。

10. 如何实现接口的限流？

答案：

算法对比：
- 令牌桶（Guava RateLimiter）：允许突发流量，适合秒杀场景。
- 漏桶：恒定速率处理，适合平滑流量。
- 滑动窗口（Sentinel）：精准控制QPS。

实战代码：

java

// Guava令牌桶  
RateLimiter limiter = RateLimiter.create(100); // 100 QPS  
if (limiter.tryAcquire()) {  
    // 处理请求  
} else {  
    throw new RateLimitException();  
}

六、陷阱题

11. 为什么foreach循环中删除元素会抛异常？

答案：

根本原因：foreach基于Iterator实现，删除元素导致modCount变化，触发ConcurrentModificationException。

正确写法：

java

Iterator<Integer> it = list.iterator();  
while (it.hasNext()) {  
    if (it.next() == 2) {  
        it.remove(); // 安全删除  
    }  
}

12. 静态方法调用非静态成员为何编译失败？

答案：

原理：非静态成员依赖对象实例，而静态方法属于类，无隐含的this引用。

错误示例：

java

public class Util {  
    private int count = 0;  
    public static void print() {  
        System.out.println(count); // 编译错误  
    }  
}

七、开放性问题

13. 如何优化接口的响应时间？

答案：

分层优化：
1. 前端：CDN缓存、资源合并压缩。
2. 网络：HTTP/2、长连接复用。
3. 服务：异步化、缓存、索引优化。
4. 数据库：读写分离、分库分表。
工具链：
- APM工具（SkyWalking）定位慢调用链。
- Profiler（Async-Profiler）分析CPU热点。