上一篇文章我发布了Java后端的90道高频面试题。大家如果看过这90道题，会发现一般常规的面试问题可以说都覆盖到了，看完应该还有一个感觉，每一道题都不是一二句话能简单讲完的，如果能把这些面试题以及关联的知识都掌握，相信对Java 的掌握程度也会更深刻一些。

还有读者说等着我这个去面试，今天学习群里一个读者说已经拿到6个offer了，希望我的读者都能offer爆炸。。

最近真是太累了，更新的慢一些，也是忙了大半年，公司双12、五福、三月开门红几场大促下来，想休息一下，看着朋友圈一帮已经找好工作，出去自驾的，搞得我也想出去玩了呀，不过大家放心，一定会在出去玩之前把题解都写完！

20道Java高频面试题-题解_java

这里是更新的20道题题解：

  1. 自我介绍一下

    重点介绍自己最满意的技术，言简意赅的说最近一段工作经历和项目，突出项目的贡献。

 2. 项目中用到的技术栈介绍一下

 3. 项目中做的认为比较满意的部分讲一讲？

提前梳理好，重点介绍自己熟悉和深入研究过的，特别注意，选择介绍在项目中有真实应用场景的技术，有实际落地的案例是加分项。有的人可能学了很多东西，但是具体一问都没动手实践过。

4. 如果这个技术方案让你重新设计，你怎么做？

这个需要在平时工作中就想好，不浮在表面，思考要有深度，你是否对自己负责的系统做过完整的梳理，把整个链路、模块之间的关系都摸清楚了。例如面试官可能会问你，你的系统能承受多大的QPS、一次业务请求在系统中的完整链路，某个模块的实现逻辑，让你重新设计有没有可能做到更好。

5. Java集合类都有哪些？平常用到哪些？

安琪拉画了如下这张图，我建议大家有时间看看 java.util 的源码，可以自己动手画一画，印象会更深刻。

20道Java高频面试题-题解_java_02

上面这个图梳理一下，为了方便对照上图看，图都放在最后

  • Java中的集合类可以分为两大类：一类是实现[Map接口]；另一类是实现[Collection接口]。

    实现Collection 接口的分为List 和Set，所以Java 集合类是由Map、List、Set构成。

  • Map 提供了键（key）值（value）对，定义了映射关系，如 图5.1所示，这个接口定义了Map需要的一些基本的方法，例如：size()、get()、put()。

    20道Java高频面试题-题解_java_03

    AbstractMap 是抽象类（接口和抽象类统一用虚线框），实现了一些基础的操作。类定义如下:

    public abstract class AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>  K是key的泛型，V是value的泛型

    知识点: 经常面试被拿来比较的是HashMap 和HashTable。区别是HashTable 是线程安全的，实现方式是HashTable 会在一些需要操作hash表的地方加锁，具体方法就是在函数方法声明上加了’synchronized‘ 关键字，例如：put 和 get方法。

    知识点: WeakHashMap 基于WeakReference，

  •  

    • 强引用，例如 Object angela = new Object(), angela 就是强引用，对象只要还被引用，直到内存不足也不会被回收。

    • WeakReference，当一个对象被WeakReference引用, 而没有任何其他strong reference指向的时候, 如果GC运行, 那么这个对象就会被回收；

    • SoftReference和WeakReference一样, 但被GC回收的时候需要多一个条件: 当系统内存不足时才会回收SoftReference 引用的对象。

    • TreeMap 实现了SortedMap（实际上实现的是NavigableMap，NavigableMap继承了SortedMap），底层数据结构是红黑树，存放的元素都是按照key 来排序的，排序规则可以传入 Comparator 来定义。

    • WeakHashMap 有个特点，它里面的元素随时可能会变成null，它是基于WeakReference实现，举个例子：

      WeakHashMap hashMap = new WeakHashMap();
for (int i = 0; ; i++) {
//一直往里面加数据, 内存会爆炸
hashMap.put(i, new String("angela"));

//每隔一千次判断一下有没有对象被回收
if (i % 10000 == 0) {
 //遍历一遍
 for (int j = 0; j < i; j++) {
   //
   if (hashMap.get(j) == null) {
     System.out.println("key为" + j + "的对象已经为null, GC会回收");
     return;
   }
 }
}

      打印:

      key为54808的对象已经为null, GC会回收

    • HashMap 想必大家都知道是面试的重中之重，基本常规面试很容易被问

  • List 下有ArrayList 和LinkedList，Vector，Stack。

    知识点: ArrayList 和 LinkedList 区别,

    最大的区别: ArrayList 底层是基于数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构；

    • Vector 和 ArrayList 区别是Vector 是线程安全的。

    • Stack 是栈，继承自 Vector，和Vector一样，基础数据结构都是数组，Stack使用数组实现先进后出，基本原理是push: 向数组尾部追加元素，pop是让数组尾部置空，设置元素为null。

      想详细了解Stack，可以参考我写的这篇: Java知识体系-Java集合栈

    • 数组和链表区别很明显，数组随机访问速度快，链表查找需要从表头开始找。理解什么是随机访问，就是给定一个随机的index(下标)，希望找到元素，数组直接array[index] 访问，时间复杂度0(1), 链表是O(n)，因为链表需要从头开始找。

    • 新增和删除操作add和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

  • Set 下有HashSet、TreeSet。Set最大的特点是key是唯一的，不允许重复。

    HashSet 也是基于HashMap实现的，只不过value 是固定值。

    TreeSet 是基于TreeMap实现，当然初始化的时候也可以指定基于自定义的NavigableMap实现。存放的元素是基于key排序好的。

    所以实际上搞懂HashMap 和 TreeMap，这二个Set 基本也清楚了。

6. ArrayList 和 LinkedList 区别？

最大的区别: ArrayList 底层是基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构；

  • 数组和链表区别很明显，数组随机访问速度快，链表查找需要从表头开始找。理解什么是随机访问，就是给定一个随机的index(下标)，希望找到元素，数组直接array[index] 访问，时间复杂度0(1), 链表是O(n)。

  • 新增和删除操作add和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

7. HashMap 实现的数据结构和扩容过程？

数据结构是数据+链表

8. ArrayList 和 LinkedList 区别？你平常怎么选择？

  • 比较多的随机访问，比如用下标index 访问集合，用ArrayList；

  • 如果有比较多的在集合中间插入和删除，用LinkedList，因为ArrayList中间每次插入、删除需要移动数组元素。

9. 异常类都有哪些？Exception 和 Error什么区别？

20道Java高频面试题-题解_链表_04

  • Error是错误，对于所有的编译时期的错误以及系统错误都是通过Error抛出的。这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时，如Java虚拟机运行错误（Virtual MachineError）、类定义错误（NoClassDefFoundError）等。这些错误是不可查的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之 外，而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。对于设计合理的应用程序来说，即使确实发生了错误，本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状况。在 Java中，错误通过Error的子类描述。

  • Exception 规定的异常是程序本身可以处理的异常。异常和错误的区别是，异常是可以被处理的，而错误是没法处理的。其中Exception 又有二类：

  • Checked Exception

    可检查的异常，这是编码时非常常用的，所有checked exception都是需要在代码中处理的。它们的发生是可以预测的，正常的一种情况，可以合理的处理。比如IOException，或者一些自定义的异常。除了RuntimeException及其子类以外，都是checked exception

  • Unchecked Exception

    RuntimeException及其子类都是unchecked exception。比如NPE空指针异常，除数为0的算数异常ArithmeticException等等，这种异常是运行时发生，无法预先捕捉处理的。Error也是unchecked exception，也是无法预先处理的。

10. Synchronized 原理，锁膨胀过程 ？

20道Java高频面试题-题解_数据结构_05图片

11. synchronized 和 Reentrantlock 区别？

大家看下面这段，重在理解

两者的共同点：

1. ReentrantLock 显示的获得、释放锁，synchronized 隐式获得释放锁

2. ReentrantLock 可响应中断、可轮回，synchronized 是不可以响应中断的，为处理锁的
不可用性提供了更高的灵活性

3. ReentrantLock 是 API 级别的，synchronized 是 JVM 级别的

二者的不同点：

    1. ReentrantLock 可以实现公平锁

    2. ReentrantLock 通过 Condition 可以绑定多个条件

    3. 底层实现不一样， synchronized 是同步阻塞，使用的是悲观并发策略，lock 是同步非阻塞，采用的是乐观并发策略

    4. Lock 是一个接口，而 synchronized 是 Java 中的关键字，synchronized 是内置的语言实现。

    5. synchronized 在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而 Lock 在发生异常时，如果没有主动通过 unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用 Lock 时需要在 finally 块中释放锁。

    6. Lock 可以让等待锁的线程响应中断，而 synchronized 却不行，使用 synchronized 时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断。通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。

    7. Lock 可以提高多个线程进行读操作的效率，既就是实现读写锁等

    作用：都用来协调多线程对共享资源的访问

    可重入性质：都是可重入锁，同一线程可以多次获得同一个锁

    锁性质：都保证了可见性和互斥性

    这道题总结解答出处：synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？

  1. 线程池原理是怎样的？

  2. 分布式事务一致性怎么实现？

    这个大家可以优先看自己系统的实现。

    我先来介绍一下分布式事务一致性的需求背景，我们经常使用支付工具转账，比如以经典的小明给小红转账100元为例，如果是单机系统，我们可以用本机事务轻松解决，但是分布式系统，转账可能是跨系统的调用，我们要保证数据的一致性就有些额外工作量了。

    现在普遍互联网分布式系统都不会维护实习强一致性，而是做最终一致性，允许有短暂的不一致。

    我这里只介绍用的很普遍的事务消息，其他的比如二阶段提交、本地消息表做数据一致性比对&补偿都是实现一致性的方式。

    事务消息发送步骤如下：

    20道Java高频面试题-题解_数据结构_06

    事务消息回查步骤如下：

    以上内容参考: RocketMQ事务消息

    1. 在断网或者是应用重启的特殊情况下，上述步骤4提交的二次确认最终未到达服务端，经过固定时间后服务端将对该消息发起消息回查。

    2. 发送方收到消息回查后，需要检查对应消息的本地事务执行的最终结果。

    3. 发送方根据检查得到的本地事务的最终状态再次提交二次确认，服务端仍按照步骤4对半事务消息进行操作。

    4. 发送方将半事务消息(类似prepare消息)，消息内容是将小红账号加100元，发送至消息队列RocketMQ版服务端。

    5. 消息队列RocketMQ版服务端将消息持久化成功之后，向发送方返回Ack确认消息已经发送成功，此时消息为半事务消息。

    6. 发送方开始执行本地事务逻辑，讲小明账号扣减100块。

    7. 发送方根据本地事务执行结果向服务端提交二次确认（100块扣成功则Commit，100块扣失败则发Rollback），服务端收到Commit状态则将半事务消息标记为可投递，订阅方最终将收到该消息；服务端收到Rollback状态则删除半事务消息，订阅方将不会接受该消息。

  3. 消息乱序遇到过吗？怎么解决的？

    消息重复业务系统幂等解决，消息乱序，如果是业务系统，一般是MQ尽量保障同一用户路由到同一消息分区，但这个只是尽量，一般消息乱序都是由下游消费方来处理，处理方法是消息中增加版本号、occurTime(业务时间发生时间)来判断消息的先后顺序，然后做对应的业务逻辑，例如，同一业务流水号，从库里面的数据的版本号或occurTime和新消息的版本号和occurTime 比较，版本号更大，时间更靠后的为最新消息，可以做更新操作。

    一般消息中间件都会遇到以下几个问题：

    • 消息重复

    • 消息并发

    • 消息乱序

    • 消息延迟

    • 消息积压

 

  • ThreadLocal 用过吗？实现机制？

    发现很多博客关于ThreadLocal的说明写错了，ThreadLocal不是维护了key为Thread对象的Map，而是Thread对象维护了一个key为ThreadLocal 对象的Map。

    参考之前写的：一文了解ThreadLocal用法

  • wait、sleep区别？

    1、sleep是线程中的方法，但是wait是Object中的方法。

    2、sleep方法不会释放lock，但是wait会释放，而且会加入到等待队列中。

    3、sleep方法不依赖于同步器synchronized，但是wait需要依赖synchronized关键字。

    4、sleep不需要被唤醒（休眠之后退出阻塞），但是wait需要（不指定时间需要被别人中断）。

  • 反射用过吗？什么原理？

    参考这篇: 你不得不知道的反射(非常重要)

  • 动态代理了解吗？

    参考之前写的：JAVA动态代理

  • 单例模式了解吗？实现一个线程安全的单例模式？

    单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

    这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

    注意：

    实现代码（只列举双重检查锁的写法，其他写法参考）:

    20道Java高频面试题-题解_数据结构_07

  • 1、单例类只能有一个实例。

  • 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。

  • 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

  • 无界队列和有界队列？

先说概念：

有界队列

有界队列：就是有固定大小的队列。比如设定了固定大小的 LinkedBlockingQueue，又或者大小为 0，只是在生产者和消费者中做中转用的 SynchronousQueue。

无界队列

无界队列：指的是没有设置固定大小的队列。这些队列的特点是可以直接入列，直到溢出。当然现实使用中，几乎不会有到这么大的容量（超过 Integer.MAX_VALUE），所以从使用者的体验上，就相当于 “无界”。比如没有设定固定大小的 LinkedBlockingQueue。

无界队列的特性：所以无界队列的特点就是可以一直入列，不存在队列满负荷的现象。这个特性，在我们自定义线程池的使用中非常容易出错。而出错的根本原因是对线程池内部原理的不了解。

使用无界队列创建了一个线程池如下：

ExecutorService executor =  new ThreadPoolExecutor(2, 4, 60L, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

这里的队列都指线程池使用的阻塞队列BlockingQueue的实现，使用的最多的应该是LinkedBlockingQueue，注意一般情况下要配置一下队列大小，设置成有界队列，否则JVM内存会被撑爆！

来一张队列全体照

20道Java高频面试题-题解_链表_08

1.常见的有界队列

  • ArrayBlockingQueue:基于数组实现的阻塞队列；

  • LinkedBlockingQueue:基于链表实现的阻塞队列，该有界队列不设置大小时就是Integer.MAX_VALUE；

  • SynchronousQueue:内部容量为零，适用于元素数量少的场景，尤其特别适合做交换数据用，内部使用队列来实现公平性的调度，使用栈来实现非公平的调度，在Java6时使用CAS代替了原来的锁逻辑;

上面三个队列的共性：

  • put和take 操作都是阻塞的

  • offer和poll 操作不是阻塞的，offer操作时，若队列满了会返回false，不会阻塞；poll操作时，若队列为空会返回null，不会阻塞；

  • 并不是在所有场景下，非阻塞都是好的，阻塞代表着不占用CPU，在有些场景也是需要阻塞的，put和take操作存在必有其存在的必然性；

ArrayBlockingQueue 与 LinkedBlockingQueue 对比：

  • ArrayBlockingQueue 实现简单，表现稳定，添加和删除操作使用同一个锁，通常性能不如后者；

  • LinkedBlockingQueue 添加和删除两把锁是分开的，所以竞争会小一些；

2.常见的无界队列

  • ConcurrentLinkedQueue：无锁队列，底层使用CAS操作，通常具有较高吞吐量，但是具有读性能的不确定性，弱一致性——不存在如ArrayList等集合类的并发修改异常，通俗的说就是遍历时修改不会抛异常；

  • PriorityBlockingQueue：具有优先级的阻塞队列；

  • DelayedQueue：延时队列，使用场景

  • - 缓存：清掉缓存中超时的缓存数据；

  • 任务超时处理；

  • 内部实现其实是采用带时间的优先队列，可重入锁，优化阻塞通知的线程元素leader

  • LinkedTransferQueue：简单的说也是进行线程间数据交换的利器

无界队列的共性：

  • put 操作永远都不会阻塞，空间限制来源于系统资源的限制；

  • 底层都使用CAS无锁编程；