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一文教你如何应对Java面试中HashMap相关的面试题？

HashMap数据结构实现原理作为面试八股文中被面试官提问最高的面试题，咱也不知道面试官为什么就那么爱问，可能是因为涉及到内容比较多，也可能是面试官自己都还没有搞清楚。但不管出于什么原因。咱就是爱总结。下面我们就来介绍一下HashMap中常见的一些面试题。

  对于数据结构的提问是面试环节中必不可少的点，首先得明确我们是否知道HashMap的数据结构，其次也是对我们算法和数据结构了解程度的掌握，当然这都是笔者瞎想的，面试官当然不会这么专业，考虑到从侧面来旁敲侧击一下。

  首先HashMap的树结构是数组+链表/红黑树(哈希桶)结构。所谓的哈希桶，就是指HashMap中的那个数组结构，每个数组元素被称为桶(bucket)，然后每个桶采用的数据结构是链表还是红黑树则是由数据条件决定。哈希表的大小是确定的，但是可以通过resize操作来实现扩容。

  对于HashMap桶结构采用什么样的数据结构来存储数据上面提到需要满足一定的条件，那么这个条件是什么呢？自然就是存储数据的多少了。这个转换操作是从Java8之后开始引入的，在HashMap处理哈希冲突的时候，会将哈希值相同的数据存储到同一个桶bucket中，在早期的版本中，当桶中需要存储多个元素的时候，这些元素就会以链表的形式存储到桶中。但是这样一来，随着哈希冲突增加，桶中的元素过多的时候，就会导致查找数据的时间复杂度变成O(n)，也就是说时间复杂度与链表长度成正比了。

  为了避免这种性能退化，所以从Java8开始，在HashMap中的链表的长度达到了某个阈值之后，就会将链表转换成红黑树，因为红黑树是一种自平衡的查找二叉树，所以在数据查找、插入和删除方面性能较好，处理的时间复杂度为O(logn)，从而显著的提升了HashMap数据结构在哈希冲突较高的情况下的查找性能。

  这里需要注意一下，这里的数据存储结构的变化是针对链表操作的，而不是针对外部的数组结构。这是在面试过程中很多人会被面试官所问住的地方，很多人会认为这里的数据存储结构的变化是针对HashMap整个的数据结构的变化，其实并不是，在数据没有出现哈希冲突的情况下，还是会先往数组中进行存储。

  很多人在被问到这个问题的时候，会不知道如何回答，首先可能是对HashMap的数据存储结构不熟悉，其次就是确实没有研究过链表转换红黑树的条件。其实在上面的介绍中，我们也提到了这个转换条件与存储数据的多少有关。

• 桶元素的数量：当某个桶中的元素个数超过了TREEIFY_THRESHOLD值的时候，默认情况下这个值为8，也就是说桶中的元素超过了8个元素之后那么HashMap就会尝试将链表存储转换为红黑树存储，很多面试官在这里会问到一个问题就是为什么这个容量会被设置为8。为什么不是6或者是12呢？其实这个问题Java官方给出的解释就是经过验证之后觉得8的性能最好，所以就设置为8了，如果硬要给它一个原因的话，那就只能从哈希表这种数据存储的结构上去说了，但是最终得出的结论就是8的性能最好。
• 桶的大小：在HashMap中并不是只要链表容量大于8的时候就会进行转换，我们知道在HashMap的数据存储结构中，会将数据先放入一个数组中，也就是说开始存储数据的时候，如果数据冲突不是特别多的时候，这些数据都会按照顺序存储在这个数组中，因为数组的特点就是存储和查询效率都比较高，可以直接通过定位获取到数据，或者是插入数据。只有当数组的容量超过MIN_TREEIFY_CAPACITY值，默认情况下是64的时候，才会执行链表到红黑树的转换，这是因为，如果过早的进行数据结构的转换，在数据量较小的情况下，并不会体现出数组与红黑树组合的性能优势，反而这种存储效果并不会被数组加链表的方式性能更优。
• 同样的既然有链表转换红黑树，那么自然有红黑树转换为链表的条件。在HashMap通过红黑树存储数据的时候势必会带来树结构维护的高成本，所以在某个条件下红黑树还是会被转换成链表。随着红黑树中的元素减少，当元素数量降低到UNTREEIFY_THRESHOLD值默认是6的时候，HashMap会将红黑树转换为链表，这种方式可以有效的防止红黑树在数据元素较少的时候带来的性能上的损耗，这个时候，就没有桶数据的限制了。

  其实从这里衍生出来的面试题会有很多，如下所示。

• 介绍一下HashMap的put数据的过程？
• 介绍一下HashMap的扩容过程？
• 介绍一下HashMap进行了扩容之后，数据位置会被重新计算么等问题？

  其实这里我们只需要了解两个点就可以轻松回答上面这些问题？第一个点就是清楚HashMap中的数据是怎么样被存储到数组中的？第二个点就是HashMap的扩容是针对数组还是链表、是在什么条件下触发的扩容机制？下面我们就来分析一下这两个问题。

  在往HashMap中存储数据的时候会用到put()函数，并且我们知道HashMap的数据结构是一个KV键值对，在上面的介绍中，我们提到过HashMap得内部存储是依赖一个桶数组，也就是说数组的每个位置被称为一个桶，每个桶就是用来存储这个KV键值对的，在HashMap中，键的存储位置是通过一个哈希函数来进行计算的，然后会将键的哈希值映射到数组的索引位置，如下所示。

  这里为了避免数组越界，所以将得到的长度减一，保证了的到的索引值会在0到n-1这个数据范围内，其实这个原理很好理解，从数学原理的角度上我们向往五个位置上安排7个人的话为了就可以用所在位置与5整除求余数的方式来进行安排那么势必会有1和2两个位置会有两个人，这里原理也是一样的。

  如果经过了计算之后，发现数组中的对应位置没有元素也就是一个空桶的话那么就会将键值直接进行插入，那么如果该位置已经存在数据的话，那么就要用到链表或者是红黑树来解决哈希冲突问题，这里涉及到一个知识点，**就是如果产生了冲突，那么该数组位置存储的是第一个元素的键值还是指向链表的指针？**这里留作一个讨论问题，有兴趣的读者可以思考一下，答案也是显而易见的。

  到这里，我们就清楚的知道了HashMap中的元素是如何被存储到其中的，那么我们就清楚了上面提到的第一个问题，就是需要通过一个哈希函数来进行位置的选定，既然知道了这个，那么我们就来说说下一个问题，如何进行扩容。

  根据上面的内容，其实我们也可以知道，经过了哈希函数的计算之后，数组中的元素一定是会被全覆盖的，那么既然是全覆盖不如就直接进行红黑树存储解决冲突就好了为什么还要进行扩容呢？其实这个问题也是面试官经常会问到的问题。在我们设计一个数据存储结构的时候，其设计的初衷就是为了让这个数据结构的性能更强，其实Hash表这种数据结构最大的优势就是可以通过哈希函数直接定位的数据的位置。实现快速精确的查找，如果像是之前说的那样只是存储而不考虑性能那么完全可以将HashMap的数据结构直接改成红黑树不就完了。

  所以这里才需要对HashMap进行扩容，HashMap的扩容是基于如下的条件才触发的。

• 负载因子：在HashMap中有一个负载因子的概念，它的作用就是指定当前元素与数组容量的一个比值，也就是说这个比值越大那么就表示它所能容纳的不产生哈希冲突的元素就越多。在默认情况下这个负载因子为0.75，也就是说当16个数组元素存储到12个的时候，就有可能会引起哈希冲突，导致HashMap的数据存储效率下降，这个时候就需要进行数组扩容了。
• 在HashMap中默认的数组容量是16也就是说当数组中的元素存储达到12个的时候，那么就会引起数组扩容，既然是数组扩容了，那么这个时候因为容量变化了，所以原来的HashMap中的数据元素需要重新计算HashMap值来存储到新的位置中。

  如下所示，是扩容机制触发的条件。

  其中，threshold 是扩容的阈值，它的计算方式为

  即当 size 超过 threshold 时，就会触发扩容。

  我们只需要掌握一个核心思想就可以清楚HashMap的扩容机制，扩展数组的大小并将原数组中的所有元素重新计算哈希值并放入新的数组中。也就是说所有存储在原哈希表中的键值对需要重新计算哈希值并放入新数组中。因为数组容量增加了，元素的哈希值在重新计算时会映射到新的桶位置。这意味着元素会按照新的数组长度重新定位，这个过程被称为 rehash。

  这里需要注意，这个时候的扩容并不会涉及到红黑树到链表或者是链表到红黑树的转换，只有当数组长度达到64，链表数据达到8的时候，才会触发数据结构转换。

  了解了上面的原理之后，无论面试官问什么样的问题都可以游刃有余的回答了，例如比较常见的如何计算Hash值、如何扩容、扩容之后红黑树和链表是否发生了变化？如何预先设置HashMap的初始容量？如果存储的数据都是一样的那么如何是否会触发链表转换机制？

Java面试题及答案整理（ 2024年12月最新版，持续更新）

春招金三银四快到了，发现网上很多Java面试题都没有答案，所以花了很长时间搜集整理出来了这套Java面试题大全~

这套面试文档包含了：Java基础、JVM、多线程&并发、spring、mybatis、springboot、MySQL、springcloud、Dubbo、Nginx、MQ、数据结构与算法、Linux、Zookeeper、Redis篇、分布式、网络篇、设计模式、maven篇、ElasticSearch篇、tomcat篇、Git篇、软实力篇，应有尽有、一网打尽！

一、基础篇

1、 Java语言有哪些特点？

• 简单易学、有丰富的类库
• 面向对象（Java最重要的特性，让程序耦合度更低，内聚性更高）
• 与平台无关性（JVM是Java跨平台使用的根本）
• 可靠安全
• 支持多线程

2、面向对象和面向过程的区别

面向过程：是分析解决问题的步骤，然后用函数把这些步骤一步一步地实现，然后在使用的时候一 一调用则可。性能较高，所以单片机、嵌入式开发等一般采用面向过程开发

面向对象：是把构成问题的事务分解成各个对象，而建立对象的目的也不是为了完成一个个步骤， 而是为了描述某个事物在解决整个问题的过程中所发生的行为。面向对象有封装、继承、多态的特性，所以易维护、易复用、易扩展。可以设计出低耦合的系统。 但是性能上来说，比面向过程要 低。

3 、八种基本数据类型的大小，以及他们的封装类

注：

1.int是基本数据类型，Integer是int的封装类，是引用类型。int默认值是0，而Integer默认值是null，所以Integer能区分出0和null的情况。一旦java看到null，就知道这个引用还没有指向某个对象，再任何引用使用前，必须为其指定一个对象，否则会报错。

2.基本数据类型在声明时系统会自动给它分配空间，而引用类型声明时只是分配了引用空间，必须通过实例化开辟数据空间之后才可以赋值。数组对象也是一个引用对象，将一个数组赋值给另一个数组时只是复制了一个引用，所以通过某一个数组所做的修改在另一个数组中也看的见。

虽然定义了boolean这种数据类型，但是只对它提供了非常有限的支持。在Java虚拟机中没有任何供boolean值专用的字节码指令，Java语言表达式所操作的boolean值，在编译之后都使用Java虚拟机中的int数据类型来代替，而boolean数组将会被编码成Java虚拟机的byte数组，每个元素 boolean元素占8位。这样我们可以得出boolean类型占了单独使用是4个字节，在数组中又是1个字 节。使用int的原因是，对于当下32位的处理器（CPU）来说，一次处理数据是32位（这里不是指的是32/64位系统，而是指CPU硬件层面），具有高效存取的特点。

4、标识符的命名规则。

标识符的含义： 是指在程序中，我们自己定义的内容，譬如，类的名字，方法名称以及变量名称等等，都是标识符。

命名规则：（硬性要求） 标识符可以包含英文字母，0-9的数字，$以及_ 标识符不能以数字开头 标识符不是关键字

命名规范：（非硬性要求） 类名规范：首字符大写，后面每个单词首字母大写（大驼峰式）。 变量名规范：首字母小写，后面每个单词首字母大写（小驼峰式）。 方法名规范：同变量名。

5、instanceof 关键字的作用

instanceof 严格来说是Java中的一个双目运算符，用来测试一个对象是否为一个类的实例，用法 为：

其中 obj 为一个对象，Class 表示一个类或者一个接口，当 obj 为 Class 的对象，或者是其直接或间接子类，或者是其接口的实现类，结果result 都返回 true，否则返回false。

注意：编译器会检查 obj 是否能转换成右边的class类型，如果不能转换则直接报错，如果不能确定类型，则通过编译，具体看运行时定。

6、Java自动装箱与拆箱

装箱就是自动将基本数据类型转换为包装器类型（int–>Integer）；调用方法：Integer的valueOf(int) 方法

拆箱就是自动将包装器类型转换为基本数据类型（Integer–>int）。调用方法：Integer的 intValue方法

在Java SE5之前，如果要生成一个数值为10的Integer对象，必须这样进行：

而在从 Java SE5 开始就提供了自动装箱的特性，如果要生成一个数值为 10 的 Integer 对象，只需要

这样就可以了：

面试题 1 ： 以下代码会输出什么？

运行结果：

为什么会出现这样的结果？输出结果表明 i1 和 i2 指向的是同一个对象，而 i3 和 i4 指向的是不同的对

象。此时只需一看源码便知究竟，下面这段代码是 Integer 的 valueOf 方法的具体实现：

其中 IntegerCache 类的实现为：

从这2段代码可以看出，在通过valueOf方法创建Integer对象的时候，如果数值在[-128,127]之间， 便返回指向IntegerCache.cache中已经存在的对象的引用；否则创建一个新的Integer对象。

上面的代码中i1和i2的数值为100，因此会直接从cache中取已经存在的对象，所以i1和i2指向的是同一个对象，而i3和i4则是分别指向不同的对象。

面试题2：以下代码输出什么

运行结果：

原因： 在某个范围内的整型数值的个数是有限的，而浮点数却不是。

7、 重载和重写的区别

重写(Override)

从字面上看，重写就是 重新写一遍的意思。其实就是在子类中把父类本身有的方法重新写一遍。子类继承了父类原有的方法，但有时子类并不想原封不动的继承父类中的某个方法，所以在方法名，参数列表，返回类型(除过子类中方法的返回值是父类中方法返回值的子类时)都相同的情况下， 对方法体进行修改或重写，这就是重写。但要注意子类函数的访问修饰权限不能少于父类的。

重写 总结： 1.发生在父类与子类之间 2.方法名，参数列表，返回类型（除过子类中方法的返回类型是父类中返回类型的子类）必须相同 3.访问修饰符的限制一定要大于被重写方法的访问修饰符 （public>protected>default>private) 4.重写方法一定不能抛出新的检查异常或者比被重写方法申 明更加宽泛的检查型异常

重载（Overload）

在一个类中，同名的方法如果有不同的参数列表（参数类型不同、参数个数不同甚至是参数顺序不 同）则视为重载。同时，重载对返回类型没有要求，可以相同也可以不同，但不能通过返回类型是 否相同来判断重载。

重载 总结： 1.重载Overload是一个类中多态性的一种表现 2.重载要求同名方法的参数列表不同(参 数类型，参数个数甚至是参数顺序) 3.重载的时候，返回值类型可以相同也可以不相同。无法以返回型别作为重载函数的区分标准

篇幅限制下面就只能给大家展示小册部分内容了。这份面试笔记包括了：Java基础、JVM、多线程&并发、spring、mybatis、springboot、MySQL、springcloud、Dubbo、Nginx、MQ、数据结构与算法、Linux、Zookeeper、Redis篇、分布式、网络篇、设计模式、maven篇、ElasticSearch篇、tomcat篇、Git篇、软实力篇 面试专题

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二、JVM篇

1、知识点汇总

JVM是Java运行基础,面试时一定会遇到JVM的有关问题,内容相对集中,但对只是深度要求较高.

其中内存模型,类加载机制,GC是重点方面.性能调优部分更偏向应用,重点突出实践能力.编译器优化 和执行模式部分偏向于理论基础,重点掌握知识点.

需了解 内存模型各部分作用,保存哪些数据.

类加载双亲委派加载机制,常用加载器分别加载哪种类型的类.

GC分代回收的思想和依据以及不同垃圾回收算法的回收思路和适合场景.

性能调优常有JVM优化参数作用,参数调优的依据,常用的JVM分析工具能分析哪些问题以及使用方法.

执行模式解释/编译/混合模式的优缺点,Java7提供的分层编译技术,JIT即时编译技术,OSR栈上替换,C1/C2编译器针对的场景,C2针对的是server模式,优化更激进.新技术方面Java10的graal编译器

编译器优化javac的编译过程,ast抽象语法树,编译器优化和运行器优化.

2、知识点详解：

1）、JVM内存模型：

线程独占:栈,本地方法栈,程序计数器 线程共享:堆,方法区

2）、栈：

又称方法栈,线程私有的,线程执行方法是都会创建一个栈阵,用来存储局部变量表,操作栈,动态链接,方法出口等信息.调用方法时执行入栈,方法返回式执行出栈.

3）、本地方法栈

与栈类似,也是用来保存执行方法的信息.执行Java方法是使用栈,执行Native方法时使用本地方法栈.

4）、程序计数器

保存着当前线程执行的字节码位置,每个线程工作时都有独立的计数器,只为执行Java方法服务,执行 Native方法时,程序计数器为空.

5）、堆

JVM内存管理最大的一块,对被线程共享,目的是存放对象的实例,几乎所欲的对象实例都会放在这里, 当堆没有可用空间时,会抛出OOM异常.根据对象的存活周期不同,JVM把对象进行分代管理,由垃圾回收器进行垃圾的回收管理

6）、方法区：

又称非堆区,用于存储已被虚拟机加载的类信息,常量,静态变量,即时编译器优化后的代码等数据.1.7 的永久代和1.8的元空间都是方法区的一种实现

7）、JVM 内存可见性

JMM 是定义程序中变量的访问规则 , 线程对于变量的操作只能在自己的工作内存中进行 , 而不能直接对主内存操作. 由于指令重排序 , 读写的顺序会被打乱 , 因此 JMM 需要提供原子性 , 可见性 , 有序性保证 .

3、说说类加载与卸载

加载过程

其中验证,准备,解析合称链接

加载通过类的完全限定名,查找此类字节码文件,利用字节码文件创建Class对象.

验证确保Class文件符合当前虚拟机的要求,不会危害到虚拟机自身安全.

准备进行内存分配,为static修饰的类变量分配内存,并设置初始值(0或null).不包含final修饰的静态变 量,因为final变量在编译时分配.

解析将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程.直接引用为直接指向目标的指针或者相对偏移量等.

初始化主要完成静态块执行以及静态变量的赋值.先初始化父类,再初始化当前类.只有对类主动使用 时才会初始化.

触发条件包括,创建类的实例时,访问类的静态方法或静态变量的时候,使用Class.forName反射类的时候,或者某个子类初始化的时候.

Java自带的加载器加载的类,在虚拟机的生命周期中是不会被卸载的,只有用户自定义的加载器加载的类才可以被卸.

1）、加载机制-双亲委派模式

双亲委派模式,即加载器加载类时先把请求委托给自己的父类加载器执行,直到顶层的启动类加载器. 父类加载器能够完成加载则成功返回,不能则子类加载器才自己尝试加载.*

优点:

1. 避免类的重复加载

2. 避免Java的核心API被篡改

2）、分代回收

分代回收基于两个事实:大部分对象很快就不使用了,还有一部分不会立即无用,但也不会持续很长时 间.

年轻代->标记-复制 老年代->标记-清除

3、回收算法

a、G1算法

1.9后默认的垃圾回收算法,特点保持高回收率的同时减少停顿.采用每次只清理一部分,而不是清理全部的增量式清理,以保证停顿时间不会过长

其取消了年轻代与老年代的物理划分,但仍属于分代收集器,算法将堆分为若干个逻辑区域(region),一部分用作年轻代,一部分用作老年代,还有用来存储巨型对象的分区.

同CMS相同,会遍历所有对象,标记引用情况,清除对象后会对区域进行复制移动,以整合碎片空间.

年轻代回收: 并行复制采用复制算法,并行收集,会StopTheWorld.

老年代回收: 会对年轻代一并回收

初始标记完成堆root对象的标记,会StopTheWorld. 并发标记 GC线程和应用线程并发执行. 最终标记完成三色标记周期,会StopTheWorld. 复制/清楚会优先对可回收空间加大的区域进行回收

b、ZGC算法

前面提供的高效垃圾回收算法,针对大堆内存设计,可以处理TB级别的堆,可以做到10ms以下的回收停顿时间.

• 着色指针
• 读屏障
• 并发处理
• 基于region
• 内存压缩(整理)

roots标记：标记root对象,会StopTheWorld. 并发标记：利用读屏障与应用线程一起运行标记,可能 会发生StopTheWorld. 清除会清理标记为不可用的对象. roots重定位：是对存活的对象进行移动,以

腾出大块内存空间,减少碎片产生.重定位最开始会StopTheWorld,却决于重定位集与对象总活动集的比例. 并发重定位与并发标记类似.

4、简述一下JVM的内存模型

1）.JVM内存模型简介

JVM定义了不同运行时数据区，他们是用来执行应用程序的。某些区域随着JVM启动及销毁，另外一些区域的数据是线程性独立的，随着线程创建和销毁。jvm内存模型总体架构图如下：（摘自oracle官方网站）

JVM在执行Java程序时，会把它管理的内存划分为若干个的区域，每个区域都有自己的用途和创建 销毁时间。如下图所示，可以分为两大部分，线程私有区和共享区。下图是根据自己理解画的一个 JVM内存模型架构图：

JVM内存分为线程私有区和线程共享区

线程私有区

1）、程序计数器

当同时进行的线程数超过CPU数或其内核数时，就要通过时间片轮询分派CPU的时间资源，不免发生线程切换。这时，每个线程就需要一个属于自己的计数器来记录下一条要运行的指令。如果执行的是JAVA方法，计数器记录正在执行的java字节码地址，如果执行的是native方法，则计数器为 空。

2）、虚拟机栈

线程私有的，与线程在同一时间创建。管理JAVA方法执行的内存模型。每个方法执行时都会创建一个桢栈来存储方法的的变量表、操作数栈、动态链接方法、返回值、返回地址等信息。栈的大小决定了方法调用的可达深度（递归多少层次，或嵌套调用多少层其他方法，-Xss参数可以设置虚拟机栈大小）。栈的大小可以是固定的，或者是动态扩展的。如果请求的栈深度大于最大可用深度，则抛出stackOverflowError；如果栈是可动态扩展的，但没有内存空间支持扩展，则抛出 OutofMemoryError。 使用jclasslib工具可以查看class类文件的结构。下图为栈帧结构图：

3）、本地方法栈

与虚拟机栈作用相似。但它不是为Java方法服务的，而是本地方法（C语言）。由于规范对这块没有强制要求，不同虚拟机实现方法不同。

线程共享区

1）、方法区

线程共享的，用于存放被虚拟机加载的类的元数据信息，如常量、静态变量和即时编译器编译后的 代码。若要分代，算是永久代（老年代），以前类大多“static”的，很少被卸载或收集，现回收废弃 常量和无用的类。其中运行时常量池存放编译生成的各种常量。（如果hotspot虚拟机确定一个类 的定义信息不会被使用，也会将其回收。回收的基本条件至少有：所有该类的实例被回收，而且装 载该类的ClassLoader被回收）

2）、堆

存放对象实例和数组，是垃圾回收的主要区域，分为新生代和老年代。刚创建的对象在新生代的 Eden区中，经过GC后进入新生代的S0区中，再经过GC进入新生代的S1区中，15次GC后仍存在就进入老年代。这是按照一种回收机制进行划分的，不是固定的。若堆的空间不够实例分配，则 OutOfMemoryError。

Java面试题目录

多线程&并发篇（46道面试题）

挑战10个最难的Java面试题（附答案）【上】

这是收集的10个最棘手的Java面试问题列表。这些问题主要来自 Java 核心部分 ,不涉及 Java EE 相关问题。你可能知道这些棘手的 Java 问题的答案，或者觉得这些不足以挑战你的 Java 知识，但这些问题都是容易在各种 Java 面试中被问到的，而且包括我的朋友和同事在内的许多程序员都觉得很难回答。

一个棘手的 Java 问题，如果 Java编程语言不是你设计的，你怎么能回答这个问题呢。Java编程的常识和深入了解有助于回答这种棘手的 Java 核心方面的面试问题。

为什么 wait，notify 和 notifyAll 是在 Object 类中定义的而不是在 Thread 类中定义

这是有名的 Java 面试问题，招2~4年经验的到高级 Java 开发人员面试都可能碰到。这个问题的好在它能反映了面试者对等待通知机制的了解, 以及他对此主题的理解是否明确。就像为什么 Java 中不支持多继承或者为什么 String 在 Java 中是 final 的问题一样，这个问题也可能有多个答案。

为什么在 Object 类中定义 wait 和 notify 方法，每个人都能说出一些理由。从我的面试经验来看, wait 和 nofity 仍然是大多数Java 程序员最困惑的，特别是2到3年的开发人员，如果他们要求使用 wait 和 notify, 他们会很困惑。因此，如果你去参加 Java 面试，请确保对 wait 和 notify 机制有充分的了解，并且可以轻松地使用 wait 来编写代码，并通过生产者-消费者问题或实现阻塞队列等了解通知的机制。

为什么等待和通知需要从同步块或方法中调用, 以及 Java 中的 wait，sleep 和 yield 方法之间的差异，如果你还没有读过，你会觉得有趣。为何 wait，notify 和 notifyAll 属于 Object 类? 为什么它们不应该在 Thread 类中? 以下是我认为有意义的一些想法：

1) wait 和 notify 不仅仅是普通方法或同步工具，更重要的是它们是 Java 中两个线程之间的通信机制。对语言设计者而言, 如果不能通过 Java 关键字(例如 synchronized)实现通信此机制，同时又要确保这个机制对每个对象可用, 那么 Object 类则是的正确声明位置。记住同步和等待通知是两个不同的领域，不要把它们看成是相同的或相关的。同步是提供互斥并确保 Java 类的线程安全，而 wait 和 notify 是两个线程之间的通信机制。

2) 每个对象都可上锁，这是在 Object 类而不是 Thread 类中声明 wait 和 notify 的另一个原因。

3) 在 Java 中为了进入代码的临界区，线程需要锁定并等待锁定，他们不知道哪些线程持有锁，而只是知道锁被某个线程持有， 并且他们应该等待取得锁, 而不是去了解哪个线程在同步块内，并请求它们释放锁定。

4) Java 是基于 Hoare 的监视器的思想。在Java中，所有对象都有一个监视器。线程在监视器上等待，为执行等待，我们需要2个参数：一个线程、一个监视器(任何对象)

在 Java 设计中，线程不能被指定，它总是运行当前代码的线程。但是，我们可以指定监视器(这是我们称之为等待的对象)。这是一个很好的设计，因为如果我们可以让任何其他线程在所需的监视器上等待，这将导致“入侵”，导致在设计并发程序时会遇到困难。请记住，在 Java 中，所有在另一个线程的执行中侵入的操作都被弃用了(例如 stop 方法)。

我发现这个 Java 核心问题很难回答，因为你的答案可能不会让面试官满意，在大多数情况下，面试官正在寻找答案中的关键点，如果你提到这些关键点，面试官会很高兴。在 Java 中回答这种棘手问题的关键是准备好相关主题, 以应对后续的各种可能的问题。

这是非常经典的问题，与为什么 String 在 Java 中是不可变的很类似; 这两个问题之间的相似之处在于它们主要是由 Java 创作者的设计决策使然。

为什么Java不支持多重继承, 可以考虑以下两点:

1)第一个原因是围绕钻石形继承问题产生的歧义，考虑一个类 A 有 foo() 方法, 然后 B 和 C 派生自 A, 并且有自己的 foo() 实现，现在 D 类使用多个继承派生自 B 和C，如果我们只引用 foo(), 编译器将无法决定它应该调用哪个 foo()。这也称为 Diamond 问题，因为这个继承方案的结构类似于菱形，见下图:

即使我们删除钻石的顶部 A 类并允许多重继承，我们也将看到这个问题含糊性的一面。如果你把这个理由告诉面试官，他会问为什么 C++ 可以支持多重继承而 Java不行。嗯，在这种情况下，我会试着向他解释我下面给出的第二个原因，它不是因为技术难度, 而是更多的可维护和更清晰的设计是驱动因素, 虽然这只能由 Java 言语设计师确认，我们只是推测。维基百科链接有一些很好的解释，说明在使用多重继承时，由于钻石问题，不同的语言地址问题是如何产生的。

2)对我来说第二个也是更有说服力的理由是，多重继承确实使设计复杂化并在转换、构造函数链接等过程中产生问题。假设你需要多重继承的情况并不多，简单起见，明智的决定是省略它。此外，Java 可以通过使用接口支持单继承来避免这种歧义。由于接口只有方法声明而且没有提供任何实现，因此只有一个特定方法的实现，因此不会有任何歧义。

另一个类似棘手的Java问题。为什么 C++ 支持运算符重载而 Java 不支持? 有人可能会说+运算符在 Java 中已被重载用于字符串连接，不要被这些论据所欺骗。

与 C++ 不同，Java 不支持运算符重载。Java 不能为程序员提供自由的标准算术运算符重载，例如+， – ，*和/等。如果你以前用过 C++，那么 Java 与 C++ 相比少了很多功能，例如 Java 不支持多重继承，Java中没有指针，Java中没有引用传递。另一个类似的问题是关于 Java 通过引用传递，这主要表现为 Java 是通过值还是引用传参。虽然我不知道背后的真正原因，但我认为以下说法有些道理，为什么 Java 不支持运算符重载。

1)简单性和清晰性。清晰性是Java设计者的目标之一。设计者不是只想复制语言，而是希望拥有一种清晰，真正面向对象的语言。添加运算符重载比没有它肯定会使设计更复杂，并且它可能导致更复杂的编译器, 或减慢 JVM，因为它需要做额外的工作来识别运算符的实际含义，并减少优化的机会, 以保证 Java 中运算符的行为。

2)避免编程错误。Java 不允许用户定义的运算符重载，因为如果允许程序员进行运算符重载，将为同一运算符赋予多种含义，这将使任何开发人员的学习曲线变得陡峭，事情变得更加混乱。据观察，当语言支持运算符重载时，编程错误会增加，从而增加了开发和交付时间。由于 Java 和 JVM 已经承担了大多数开发人员的责任，如在通过提供垃圾收集器进行内存管理时，因为这个功能增加污染代码的机会, 成为编程错误之源, 因此没有多大意义。

3)JVM复杂性。从JVM的角度来看，支持运算符重载使问题变得更加困难。通过更直观，更干净的方式使用方法重载也能实现同样的事情，因此不支持 Java 中的运算符重载是有意义的。与相对简单的 JVM 相比，复杂的 JVM 可能导致 JVM 更慢，并为保证在 Java 中运算符行为的确定性从而减少了优化代码的机会。

4)让开发工具处理更容易。这是在 Java 中不支持运算符重载的另一个好处。省略运算符重载使语言更容易处理，这反过来又更容易开发处理语言的工具，例如 IDE 或重构工具。Java 中的重构工具远胜于 C++。

我最喜欢的 Java 面试问题，很棘手，但同时也非常有用。一些面试者也常问这个问题，为什么 String 在 Java 中是 final 的。

字符串在 Java 中是不可变的，因为 String 对象缓存在 String 池中。由于缓存的字符串在多个客户之间共享，因此始终存在风险，其中一个客户的操作会影响所有其他客户。例如，如果一段代码将 String “Test” 的值更改为 “TEST”，则所有其他客户也将看到该值。由于 String 对象的缓存性能是很重要的一方面，因此通过使 String 类不可变来避免这种风险。

同时，String 是 final 的，因此没有人可以通过扩展和覆盖行为来破坏 String 类的不变性、缓存、散列值的计算等。String 类不可变的另一个原因可能是由于 HashMap。

由于把字符串作为 HashMap 键很受欢迎。对于键值来说，重要的是它们是不可变的，以便用它们检索存储在 HashMap 中的值对象。

由于 HashMap 的工作原理是散列，因此需要具有相同的值才能正常运行。如果在插入后修改了 String 的内容，可变的 String将在插入和检索时生成两个不同的哈希码，可能会丢失 Map 中的值对象。

如果你是印度板球迷，你可能能够与我的下一句话联系起来。字符串是Java的 VVS Laxman，即非常特殊的类。我还没有看到一个没有使用 String 编写的 Java 程序。这就是为什么对 String 的充分理解对于 Java 开发人员来说非常重要。

String 作为数据类型，传输对象和中间人角色的重要性和流行性也使这个问题在 Java 面试中很常见。

为什么 String 在 Java 中是不可变的是 Java 中最常被问到的字符串访问问题之一，它首先讨论了什么是 String，Java 中的 String 如何与 C 和 C++ 中的 String 不同，然后转向在Java中什么是不可变对象，不可变对象有什么好处，为什么要使用它们以及应该使用哪些场景。

这个问题有时也会问：“为什么 String 在 Java 中是 final 的”。在类似的说明中，如果你正在准备Java 面试，我建议你看看《Java程序员面试宝典(第4版) 》，这是高级和中级Java程序员的优秀资源。它包含来自所有重要 Java 主题的问题，包括多线程，集合，GC，JVM内部以及 Spring和 Hibernate 框架等。

正如我所说，这个问题可能有很多可能的答案，而 String 类的唯一设计者可以放心地回答它。我在 Joshua Bloch 的 Effective Java 书中期待一些线索，但他也没有提到它。我认为以下几点解释了为什么 String 类在 Java 中是不可变的或 final 的：

1)想象字符串池没有使字符串不可变，它根本不可能，因为在字符串池的情况下，一个字符串对象/文字，例如 “Test” 已被许多参考变量引用，因此如果其中任何一个更改了值，其他参数将自动受到影响，即假设

现在字符串 B 调用 \”Test\”.toUpperCase(), 将同一个对象改为“TEST”，所以 A 也是 “TEST”，这不是期望的结果。

下图显示了如何在堆内存和字符串池中创建字符串。

2)字符串已被广泛用作许多 Java 类的参数，例如，为了打开网络连接，你可以将主机名和端口号作为字符串传递，你可以将数据库 URL 作为字符串传递, 以打开数据库连接，你可以通过将文件名作为参数传递给 File I/O 类来打开 Java 中的任何文件。如果 String 不是不可变的，这将导致严重的安全威胁，我的意思是有人可以访问他有权授权的任何文件，然后可以故意或意外地更改文件名并获得对该文件的访问权限。由于不变性，你无需担心这种威胁。这个原因也说明了，为什么 String 在 Java 中是最终的，通过使 java.lang.String final，Java设计者确保没有人覆盖 String 类的任何行为。

3)由于 String 是不可变的，它可以安全地共享许多线程，这对于多线程编程非常重要. 并且避免了 Java 中的同步问题，不变性也使得String 实例在 Java 中是线程安全的，这意味着你不需要从外部同步 String 操作。关于 String 的另一个要点是由截取字符串 SubString 引起的内存泄漏，这不是与线程相关的问题，但也是需要注意的。

4)为什么 String 在 Java 中是不可变的另一个原因是允许 String 缓存其哈希码，Java 中的不可变 String 缓存其哈希码，并且不会在每次调用 String 的 hashcode 方法时重新计算，这使得它在 Java 中的 HashMap 中使用的 HashMap 键非常快。简而言之，因为 String 是不可变的，所以没有人可以在创建后更改其内容，这保证了 String 的 hashCode 在多次调用时是相同的。

5)String 不可变的绝对最重要的原因是它被类加载机制使用，因此具有深刻和基本的安全考虑。如果 String 是可变的，加载“java.io.Writer” 的请求可能已被更改为加载 “mil.vogoon.DiskErasingWriter”. 安全性和字符串池是使字符串不可变的主要原因。顺便说一句，上面的理由很好回答另一个Java面试问题: “为什么String在Java中是最终的”。要想是不可变的，你必须是最终的，这样你的子类不会破坏不变性。你怎么看？

另一个基于 String 的棘手 Java 问题，相信我只有很少的 Java 程序员可以正确回答这个问题。这是一个真正艰难的核心Java面试问题，并且需要对 String 的扎实知识才能回答这个问题。

这是最近在 Java 面试中向我的一位朋友询问的问题。他正在接受技术主管职位的面试，并且有超过6年的经验。如果你还没有遇到过这种情况，那么字符数组和字符串可以用来存储文本数据，但是选择一个而不是另一个很难。但正如我的朋友所说，任何与 String 相关的问题都必须对字符串的特殊属性有一些线索，比如不变性，他用它来说服访提问的人。在这里，我们将探讨为什么你应该使用char[]存储密码而不是String的一些原因。

字符串：

1)由于字符串在 Java 中是不可变的，如果你将密码存储为纯文本，它将在内存中可用，直到垃圾收集器清除它. 并且为了可重用性，会存在 String 在字符串池中, 它很可能会保留在内存中持续很长时间，从而构成安全威胁。

由于任何有权访问内存转储的人都可以以明文形式找到密码，这是另一个原因，你应该始终使用加密密码而不是纯文本。由于字符串是不可变的，所以不能更改字符串的内容，因为任何更改都会产生新的字符串，而如果你使用char[]，你就可以将所有元素设置为空白或零。因此，在字符数组中存储密码可以明显降低窃取密码的安全风险。

2)Java 本身建议使用 JPasswordField 的 getPassword() 方法，该方法返回一个 char[] 和不推荐使用的getTex() 方法，该方法以明文形式返回密码，由于安全原因。应遵循 Java 团队的建议, 坚持标准而不是反对它。

3)使用 String 时，总是存在在日志文件或控制台中打印纯文本的风险，但如果使用 Array，则不会打印数组的内容而是打印其内存位置。虽然不是一个真正的原因，但仍然有道理。

输出

我还建议使用散列或加密的密码而不是纯文本，并在验证完成后立即从内存中清除它。因此,在Java中,用字符数组用存储密码比字符串是更好的选择。虽然仅使用char[]还不够，还你需要擦除内容才能更安全。

这个 Java 问题也常被问: 什么是线程安全的单例，你怎么创建它。好吧，在Java 5之前的版本, 使用双重检查锁定创建单例 Singleton 时，如果多个线程试图同时创建 Singleton 实例，则可能有多个 Singleton 实例被创建。从 Java 5 开始，使用 Enum 创建线程安全的Singleton很容易。但如果面试官坚持双重检查锁定，那么你必须为他们编写代码。记得使用volatile变量。

为什么枚举单例在 Java 中更好

枚举单例是使用一个实例在 Java 中实现单例模式的新方法。虽然Java中的单例模式存在很长时间,但枚举单例是相对较新的概念,在引入Enum作为关键字和功能之后,从Java5开始在实践中。本文与之前关于 Singleton 的内容有些相关, 其中讨论了有关 Singleton 模式的面试中的常见问题, 以及 10 个 Java 枚举示例, 其中我们看到了如何通用枚举可以。这篇文章是关于为什么我们应该使用Eeame作为Java中的单例,它比传统的单例方法相比有什么好处等等。

Java 枚举和单例模式

Java 中的枚举单例模式是使用枚举在 Java 中实现单例模式。单例模式在 Java 中早有应用, 但使用枚举类型创建单例模式时间却不长. 如果感兴趣, 你可以了解下构建者设计模式和装饰器设计模式。

1) 枚举单例易于书写

这是迄今为止最大的优势,如果你在Java 5之前一直在编写单例, 你知道, 即使双检查锁定, 你仍可以有多个实例。虽然这个问题通过 Java 内存模型的改进已经解决了, 从 Java 5 开始的 volatile 类型变量提供了保证, 但是对于许多初学者来说, 编写起来仍然很棘手。与同步双检查锁定相比,枚举单例实在是太简单了。如果你不相信, 那就比较一下下面的传统双检查锁定单例和枚举单例的代码:

在 Java 中使用枚举的单例

这是我们通常声明枚举的单例的方式,它可能包含实例变量和实例方法,但为了简单起见,我没有使用任何实例方法,只是要注意,如果你使用的实例方法且该方法能改变对象的状态的话, 则需要确保该方法的线程安全。默认情况下,创建枚举实例是线程安全的,但 Enum 上的任何其他方法是否线程安全都是程序员的责任

你可以通过EasySingleton.INSTANCE来处理它,这比在单例上调用getInstance()方法容易得多。

具有双检查锁定的单例示例

下面的代码是单例模式中双重检查锁定的示例,此处的 getInstance() 方法检查两次,以查看 INSTANCE 是否为空,这就是为什么它被称为双检查锁定模式,请记住,双检查锁定是代理之前Java 5,但Java5内存模型中易失变量的干扰,它应该工作完美。

你可以调用DoubleCheckedLockingSingleton.getInstance() 来获取此单例类的访问权限。

现在,只需查看创建延迟加载的线程安全的 Singleton 所需的代码量。使用枚举单例模式, 你可以在一行中具有该模式, 因为创建枚举实例是线程安全的, 并且由 JVM 进行。

人们可能会争辩说,有更好的方法来编写 Singleton 而不是双检查锁定方法, 但每种方法都有自己的优点和缺点, 就像我最喜欢在类加载时创建的静态字段 Singleton, 如下面所示, 但请记住, 这不是一个延迟加载单例:

单例模式用静态工厂方法

这是我最喜欢的在 Java 中影响 Singleton 模式的方法之一,因为 Singleton 实例是静态的,并且最后一个变量在类首次加载到内存时初始化,因此实例的创建本质上是线程安全的。

你可以调用 Singleton.getSingleton() 来获取此类的访问权限。

2) 枚举单例自行处理序列化

传统单例的另一个问题是,一旦实现可序列化接口,它们就不再是 Singleton, 因为 readObject() 方法总是返回一个新实例, 就像 Java 中的构造函数一样。通过使用 readResolve() 方法, 通过在以下示例中替换 Singeton 来避免这种情况:

如果 Singleton 类保持内部状态, 这将变得更加复杂, 因为你需要标记为 transient(不被序列化),但使用枚举单例, 序列化由 JVM 进行。

3) 创建枚举实例是线程安全的

如第 1 点所述,因为 Enum 实例的创建在默认情况下是线程安全的, 你无需担心是否要做双重检查锁定。

总之, 在保证序列化和线程安全的情况下,使用两行代码枚举单例模式是在 Java 5 以后的世界中创建 Singleton 的最佳方式。你仍然可以使用其他流行的方法, 如你觉得更好, 欢迎讨论。

经典但核心Java面试问题之一。

如果你没有参与过多线程并发 Java 应用程序的编码，你可能会失败。

如何避免 Java 线程死锁？

如何避免 Java 中的死锁？是 Java 面试的热门问题之一, 也是多线程的编程中的重口味之一, 主要在招高级程序员时容易被问到, 且有很多后续问题。尽管问题看起来非常基本, 但大多数 Java 开发人员一旦你开始深入, 就会陷入困境。

面试问题总是以“什么是死锁？”开始

当两个或多个线程在等待彼此释放所需的资源(锁定)并陷入无限等待即是死锁。它仅在多任务或多线程的情况下发生。

如何检测 Java 中的死锁？

虽然这可以有很多答案, 但我的版本是首先我会看看代码, 如果我看到一个嵌套的同步块，或从一个同步的方法调用其他同步方法, 或试图在不同的对象上获取锁, 如果开发人员不是非常小心，就很容易造成死锁。

另一种方法是在运行应用程序时实际锁定时找到它, 尝试采取线程转储,在 Linux 中,你可以通过kill -3命令执行此操作, 这将打印应用程序日志文件中所有线程的状态, 并且你可以看到哪个线程被锁定在哪个线程对象上。

你可以使用 fastthread.io 网站等工具分析该线程转储, 这些工具允许你上载线程转储并对其进行分析。

另一种方法是使用 jConsole 或 VisualVM, 它将显示哪些线程被锁定以及哪些对象被锁定。

如果你有兴趣了解故障排除工具和分析线程转储的过程, 我建议你看看 Uriah Levy 在多元视觉(PluraIsight)上《分析 Java 线程转储》课程。旨在详细了解 Java 线程转储, 并熟悉其他流行的高级故障排除工具。

编写一个将导致死锁的Java程序？

一旦你回答了前面的问题,他们可能会要求你编写代码,这将导致Java死锁。

这是我的版本之一

如果 method1() 和 method2() 都由两个或多个线程调用,则存在死锁的可能性, 因为如果线程 1 在执行 method1() 时在 Sting 对象上获取锁, 线程 2 在执行 method2() 时在 Integer 对象上获取锁, 等待彼此释放 Integer 和 String 上的锁以继续进行一步, 但这永远不会发生。

此图精确演示了我们的程序, 其中一个线程在一个对象上持有锁, 并等待其他线程持有的其他对象锁。

你可以看到, Thread1 需要 Thread2 持有的 Object2 上的锁,而 Thread2 希望获得 Thread1 持有的 Object1 上的锁。由于没有线程愿意放弃, 因此存在死锁, Java 程序被卡住。

其理念是, 你应该知道使用常见并发模式的正确方法, 如果你不熟悉这些模式,那么 Jose Paumard 《应用于并发和多线程的常见 Java 模式》是学习的好起点。

如何避免Java中的死锁？

现在面试官来到最后一部分, 在我看来, 最重要的部分之一; 如何修复代码中的死锁？或如何避免Java中的死锁？

如果你仔细查看了上面的代码,那么你可能已经发现死锁的真正原因不是多个线程, 而是它们请求锁的方式, 如果你提供有序访问, 则问题将得到解决。

下面是我的修复版本,它通过避免循环等待，而避免死锁, 而不需要抢占, 这是需要死锁的四个条件之一。

现在没有任何死锁,因为两种方法都按相同的顺序访问 Integer 和 String 类文本上的锁。因此,如果线程 A 在 Integer 对象上获取锁, 则线程 B 不会继续, 直到线程 A 释放 Integer 锁, 即使线程 B 持有 String 锁, 线程 A 也不会被阻止, 因为现在线程 B 不会期望线程 A 释放 Integer 锁以继续。

任何序列化该类的尝试都会因NotSerializableException而失败，但这可以通过在 Java中 为 static 设置瞬态(trancient)变量来轻松解决。

Java 序列化相关的常见问题

Java 序列化是一个重要概念, 但它很少用作持久性解决方案, 开发人员大多忽略了 Java 序列化 API。根据我的经验, Java 序列化在任何 Java核心内容面试中都是一个相当重要的话题, 在几乎所有的网面试中, 我都遇到过一两个 Java 序列化问题, 我看过一次面试, 在问几个关于序列化的问题之后候选人开始感到不自在, 因为缺乏这方面的经验。

他们不知道如何在 Java 中序列化对象, 或者他们不熟悉任何 Java 示例来解释序列化, 忘记了诸如序列化在 Java 中如何工作, 什么是标记接口, 标记接口的目的是什么, 瞬态变量和可变变量之间的差异, 可序列化接口具有多少种方法, 在 Java 中,Serializable 和 Externalizable 有什么区别, 或者在引入注解之后, 为什么不用 @Serializable 注解或替换 Serializalbe 接口。

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本文作者及来源:Renderbus瑞云渲染农场https://www.renderbus.com