2024年 Java 面试八股文（20w字）-蒲公英云

第一章-Java基础篇

1、你是怎样理解OOP面向对象难度系数：⭐

面向对象是利于语言对现实事物进行抽象。面向对象具有以下特征：

继承：继承是从已有类得到继承信息创建新类的过程
封装：封装是把数据和操作数据的方法绑定起来，对数据的访问只能通过已定义的接口
多态性：多态性是指允许不同子类型的对象对同一消息作出不同的响应

2、重载与重写区别难度系数：⭐

重载发生在本类，重写发生在父类与子类之间
重载的方法名必须相同，重写的方法名相同且返回值类型必须相同
重载的参数列表不同，重写的参数列表必须相同
重写的访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低
构造方法不能被重写

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3、接口与抽象类的区别难度系数：⭐

抽象类要被子类继承，接口要被类实现
接口可多继承接口，但类只能单继承
抽象类可以有构造器、接口不能有构造器
抽象类：除了不能实例化抽象类之外，它和普通Java类没有任何区别
抽象类：抽象方法可以有public、protected和default这些修饰符、接口：只能是public
抽象类：可以有成员变量；接口：只能声明常量

4、深拷贝与浅拷贝的理解难度系数：⭐

深拷贝和浅拷贝就是指对象的拷贝，一个对象中存在两种类型的属性，一种是基本数据类型，一种是实例对象的引用。

浅拷贝是指，只会拷贝基本数据类型的值，以及实例对象的引用地址，并不会复制一份引用地址所指向的对象，也就是浅拷贝出来的对象，内部的类属性指向的是同一个对象
深拷贝是指，既会拷贝基本数据类型的值，也会针对实例对象的引用地址所指向的对象进行复制，深拷贝出来的对象，内部的类执行指向的不是同一个对象

5、sleep和wait区别难度系数：⭐

sleep方法

属于Thread类中的方法

释放cpu给其它线程不释放锁资源

sleep(1000) 等待超过1s被唤醒

wait方法

属于Object类中的方法

释放cpu给其它线程，同时释放锁资源

wait(1000) 等待超过1s被唤醒

wait() 一直等待需要通过notify或者notifyAll进行唤醒

wait 方法必须配合 synchronized 一起使用，不然在运行时就会抛出IllegalMonitorStateException异常

#### 锁释放时机代码演示
public static void main(String[] args) {
Object o = new Object();
Thread thread = new Thread(() -> {
synchronized (o) {
System.out.println("新线程获取锁时间：" + LocalDateTime.now() + " 新线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
try {
//wait 释放cpu同时释放锁
o.wait(2000);
//sleep 释放cpu不释放锁
//Thread.sleep(2000);
System.out.println("新线程获取释放锁锁时间：" + LocalDateTime.now() + " 新线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
});
thread.start();
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println("主线程获取锁时间：" + LocalDateTime.now() + " 主线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
synchronized (o){
System.out.println("主线程获取释放锁锁时间：" + LocalDateTime.now() + " 主线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
}
}

Java

6、什么是自动拆装箱 int和Integer有什么区别难度系数：⭐

基本数据类型，如int,float,double,boolean,char,byte,不具备对象的特征，不能调用方法。

装箱：将基本类型转换成包装类对象
拆箱：将包装类对象转换成基本类型的值

java为什么要引入自动装箱和拆箱的功能？主要是用于java集合中，List list=new ArrayList();

list集合如果要放整数的话，只能放对象，不能放基本类型，因此需要将整数自动装箱成对象。

实现原理：javac编译器的语法糖，底层是通过Integer.valueOf()和Integer.intValue()方法实现。

区别：

Integer是int的包装类，int则是java的一种基本数据类型
Integer变量必须实例化后才能使用，而int变量不需要
Integer实际是对象的引用，当new一个Integer时，实际上是生成一个指针指向此对象；而int则是直接存储数据值
Integer的默认值是null，int的默认值是0

7、==和equals区别难度系数：⭐

如果比较的是基本数据类型，那么比较的是变量的值

如果比较的是引用数据类型，那么比较的是地址值（两个对象是否指向同一块内存）

equals

如果没重写equals方法比较的是两个对象的地址值

如果重写了equals方法后我们往往比较的是对象中的属性的内容

equals方法是从Object类中继承的，默认的实现就是使用==

8、String能被继承吗为什么用final修饰难度系数：⭐

不能被继承，因为String类有final修饰符，而final修饰的类是不能被继承的。
String 类是最常用的类之一，为了效率，禁止被继承和重写。
为了安全。String 类中有native关键字修饰的调用系统级别的本地方法，调用了操作系统的 API，如果方法可以重写，可能被植入恶意代码，破坏程序。Java 的安全性也体现在这里。

9、String buffer和String builder区别难度系数：⭐

StringBuffer 与 StringBuilder 中的方法和功能完全是等价的，
只是StringBuffer 中的方法大都采用了 synchronized 关键字进行修饰，因此是线程安全的，而 StringBuilder 没有这个修饰，可以被认为是线程不安全的。
在单线程程序下，StringBuilder效率更快，因为它不需要加锁，不具备多线程安全而StringBuffer则每次都需要判断锁，效率相对更低

10、final、finally、finalize 难度系数：⭐

final：修饰符（关键字）有三种用法：修饰类、变量和方法。修饰类时，意味着它不能再派生出新的子类，即不能被继承，因此它和abstract是反义词。修饰变量时，该变量使用中不被改变，必须在声明时给定初值，在引用中只能读取不可修改，即为常量。修饰方法时，也同样只能使用，不能在子类中被重写。
finally：通常放在try…catch的后面构造最终执行代码块，这就意味着程序无论正常执行还是发生异常，这里的代码只要JVM不关闭都能执行，可以将释放外部资源的代码写在finally块中。
finalize：Object类中定义的方法，Java中允许使用finalize() 方法在垃圾收集器将对象从内存中清除出去之前做必要的清理工作。这个方法是由垃圾收集器在销毁对象时调用的，通过重写finalize() 方法可以整理系统资源或者执行其他清理工作。

11、Object中有哪些方法难度系数：⭐

protected Object clone()—->创建并返回此对象的一个副本。
boolean equals(Object obj)—->指示某个其他对象是否与此对象“相等
protected void finalize()—->当垃圾回收器确定不存在对该对象的更多引用时，由对象的垃圾回收器调用此方法。
Class<? extendsObject> getClass()—->返回一个对象的运行时类。
int hashCode()—->返回该对象的哈希码值。
void notify()—->唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
void notifyAll()—->唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
String toString()—->返回该对象的字符串表示。
void wait()—->导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法。
void wait(long timeout)—->导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll()方法，或者超过指定的时间量。
void wait(long timeout, int nanos)—->导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify()

12、说一下集合体系难度系数：⭐

13、ArrarList和LinkedList区别难度系数：⭐

ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
对于随机访问get和set，ArrayList效率优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
对于新增和删除操作add和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除，ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据，LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据，要移动插入点及之后的所有数据。

14、HashMap底层是数组+链表+红黑树，为什么要用这几类结构难度系数：⭐⭐

数组 Node[] table ,哈希表，根据对象的key的hash值进行在数组里面是哪个节点
链表的作用是解决hash冲突，将hash值取模之后的对象存在一个链表放在hash值对应的槽位
红黑树 JDK8使用红黑树来替代超过8个节点的链表，主要是查询性能的提升，从原来的O(n)到O(logn),
通过hash碰撞，让HashMap不断产生碰撞，那么相同的key的位置的链表就会不断增长，当对这个Hashmap的相应位置进行查询的时候，就会循环遍历这个超级大的链表，性能就会下降，所以改用红黑树

15、HashMap和HashTable区别难度系数：⭐

线程安全性不同

HashMap是线程不安全的，HashTable是线程安全的，其中的方法是Synchronized，在多线程并发的情况下，可以直接使用HashTable，但是使用HashMap时必须自己增加同步处理。

是否提供contains方法

HashMap只有containsValue和containsKey方法；HashTable有contains、containsKey和containsValue三个方法，其中contains和containsValue方法功能相同。

key和value是否允许null值

Hashtable中，key和value都不允许出现null值。HashMap中，null可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应的值为null。

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数组初始化和扩容机制

HashTable在不指定容量的情况下的默认容量为11，而HashMap为16，Hashtable不要求底层数组的容量一定要为2的整数次幂，而HashMap则要求一定为2的整数次幂。

Hashtable扩容时，将容量变为原来的2倍加1，而HashMap扩容时，将容量变为原来的2倍。

16、线程的创建方式难度系数：⭐

继承Thread类创建线程
实现Runnable接口创建线程
使用Callable和Future创建线程有返回值
使用线程池创建线程
#### 代码演示
import java.util.concurrent.*;
public class threadTest{
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//继承thread
ThreadClass thread = new ThreadClass();
thread.start();
Thread.sleep(100);
System.out.println("#####################");
//实现runnable
RunnableClass runnable = new RunnableClass();
new Thread(runnable).start();
Thread.sleep(100);
System.out.println("#####################");
//实现callable
FutureTask futureTask = new FutureTask(new CallableClass());
futureTask.run();
System.out.println("callable返回值：" + futureTask.get());
Thread.sleep(100);
System.out.println("#####################");
//线程池
ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1, 1, 2, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(10));
threadPoolExecutor.execute(thread);
threadPoolExecutor.shutdown();
Thread.sleep(100);
System.out.println("#####################");
//使用并发包Executors
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
executorService.execute(thread);
executorService.shutdown();
}
}
class ThreadClass extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("我是继承thread形式：" + Thread.currentThread().getName());
}
}
class RunnableClass implements Runnable{
@Override
public void run(){
System.out.println("我是实现runnable接口：" + Thread.currentThread().getName());
}
}
class CallableClass implements Callable<String> {
@Override
public String call(){
System.out.println("我是实现callable接口：");
return "我是返回值，可以通过get方法获取";
}
}

Java

17、线程的状态转换有什么（生命周期）难度系数：⭐

新建状态(New) ：线程对象被创建后，就进入了新建状态。例如，Thread thread = new
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Thread()。
就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后，其它线程调用了该对象的start()方法，从而来启动该线程。例如，thread.start()。处于就绪状态的线程，随时可能被CPU调度执行。
运行状态(Running)：线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是，线程只能从就绪状态进入到运行状态。
阻塞状态(Blocked)：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：
1. 等待阻塞 — 通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成。
2. 同步阻塞 — 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。
3. 其他阻塞 — 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join(）等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。
死亡状态(Dead)：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

18、Java中有几种类型的流难度系数：⭐

19、请写出你最常见的5个RuntimeException 难度系数：⭐

java.lang.NullPointerException

空指针异常；出现原因：调用了未经初始化的对象或者是不存在的对象。

java.lang.ClassNotFoundException

指定的类找不到；出现原因：类的名称和路径加载错误；通常都是程序试图通过字符串来加载某个类时可能引发异常。

java.lang.NumberFormatException

字符串转换为数字异常；出现原因：字符型数据中包含非数字型字符。

java.lang.IndexOutOfBoundsException

数组角标越界异常，常见于操作数组对象时发生。

java.lang.IllegalArgumentException

方法传递参数错误。

java.lang.ClassCastException

数据类型转换异常。

20、谈谈你对反射的理解难度系数：⭐

反射机制

所谓的反射机制就是java语言在运行时拥有一项自观的能力。通过这种能力可以彻底了解自身的情况为下一步的动作做准备。

Java的反射机制的实现要借助于4个类：class，Constructor，Field，Method;其中class代表的时类对象，Constructor－类的构造器对象，Field－类的属性对象，Method－类的方法对象。通过这四个对象我们可以粗略的看到一个类的各个组成部分。

Java反射的作用

在Java运行时环境中，对于任意一个类，可以知道这个类有哪些属性和方法。对于任意一个对象，可以调用它的任意一个方法。这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于Java 语言的反射（Reflection）机制。

Java 反射机制提供功能

在运行时判断任意一个对象所属的类。

在运行时构造任意一个类的对象。

在运行时判断任意一个类所具有的成员变量和方法。

在运行时调用任意一个对象的方法

21、什么是 java 序列化，如何实现 java 序列化难度系数：⭐

序列化是一种用来处理对象流的机制，所谓对象流也就是将对象的内容进行流化。可以对流化后的对象进行读写操作，也可将流化后的对象传输于网络之间。序列化是为了解决在对对象流进行读写操作时所引发的问题。
序列化的实现：将需要被序列化的类实现 Serializable 接口，该接口没有需要实现的方法， implements Serializable 只是为了标注该对象是可被序列化的，然后使用一个输出流(如：FileOutputStream)来构造一个ObjectOutputStream(对象流)对象，接着，使用 ObjectOutputStream 对象的 writeObject(Object obj)方法就可以将参数为 obj 的对象写出(即保存其状态)，要恢复的话则用输入流。

22、Http 常见的状态码难度系数：⭐

200 OK //客户端请求成功
301 Permanently Moved （永久移除)，请求的 URL 已移走。Response 中应该包含一个 Location URL, 说明资源现在所处的位置
302 Temporarily Moved 临时重定向
400 Bad Request //客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
401 Unauthorized //请求未经授权，这个状态代码必须和 WWW-Authenticate 报头域一起使用
403 Forbidden //服务器收到请求，但是拒绝提供服务
404 Not Found //请求资源不存在，eg：输入了错误的 URL
500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误
503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常

23、GET 和POST 的区别难度系数：⭐

GET 请求的数据会附在URL 之后（就是把数据放置在 HTTP 协议头中），以?分割URL 和传输数据，参数之间以&相连，如：login.action?name=zhagnsan&password=123456。POST 把提交的数据则放置在是 HTTP 包的包体中。
GET 方式提交的数据最多只能是 1024 字节，理论上POST 没有限制，可传较大量的数据。其实这样说是错误的，不准确的：“GET 方式提交的数据最多只能是 1024 字节”，因为 GET 是通过 URL 提交数据，那么 GET 可提交的数据量就跟URL 的长度有直接关系了。而实际上，URL 不存在参数上限的问题，HTTP 协议规范没有对 URL 长度进行限制。这个限制是特定的浏览器及服务器对它的限制。IE 对URL 长度的限制是2083 字节(2K+35)。对于其他浏览器，如Netscape、FireFox 等，理论上没有长度限制，其限制取决于操作系统的支持。
POST 的安全性要比GET 的安全性高。注意：这里所说的安全性和上面 GET 提到的“安全”不是同个概念。上面“安全”的含义仅仅是不作数据修改，而这里安全的含义是真正的 Security 的含义，比如：通过 GET 提交数据，用户名和密码将明文出现在 URL 上，因为(1)登录页面有可能被浏览器缓存，(2)其他人查看浏览器的历史纪录，那么别人就可以拿到你的账号和密码了，除此之外，使用 GET 提交数据还可能会造成 Cross-site request forgery 攻击。
Get 是向服务器发索取数据的一种请求，而 Post 是向服务器提交数据的一种请求，在 FORM（表单）中，Method
默认为”GET”，实质上，GET 和 POST 只是发送机制不同，并不是一个取一个发！

Cookie 是 web 服务器发送给浏览器的一块信息，浏览器会在本地一个文件中给每个 web 服务器存储 cookie。以后浏览器再给特定的 web 服务器发送请求时，同时会发送所有为该服务器存储的 cookie
Session 是存储在 web 服务器端的一块信息。session 对象存储特定用户会话所需的属性及配置信息。当用户在应用程序的 Web 页之间跳转时，存储在 Session 对象中的变量将不会丢失，而是在整个用户会话中一直存在下去
Cookie 和session 的不同点

无论客户端做怎样的设置，session 都能够正常工作。当客户端禁用 cookie 时将无法使用 cookie

在存储的数据量方面：session 能够存储任意的java 对象，cookie 只能存储 String 类型的对象

第二章-Java高级篇

1、HashMap底层源码难度系数：⭐⭐⭐

HashMap的底层结构在jdk1.7中由数组+链表实现，在jdk1.8中由数组+链表+红黑树实现，以数组+链表的结构为例。

JDK1.8之前Put方法：

JDK1.8之后Put方法：

HashMap基于哈希表的Map接口实现，是以key-value存储形式存在，即主要用来存放键值对。HashMap 的实现不是同步的，这意味着它不是线程安全的。它的key、value都可以为null。此外，HashMap中的映射不是有序的。

JDK1.8 之前 HashMap 由数组+链表组成的，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突(两个对象调用的hashCode方法计算的哈希码值一致导致计算的数组索引值相同)而存在的（“拉链法”解决冲突）.JDK1.8 以后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（或者红黑树的边界值，默认为 8）并且当前数组的长度大于64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。

补充：将链表转换成红黑树前会判断，即使阈值大于8，但是数组长度小于64，此时并不会将链表变为红黑树。而是选择进行数组扩容。

这样做的目的是因为数组比较小，尽量避开红黑树结构，这种情况下变为红黑树结构，反而会降低效率，因为红黑树需要进行左旋，右旋，变色这些操作来保持平衡。同时数组长度小于64时，搜索时间相对要快些。所以综上所述为了提高性能和减少搜索时间，底层在阈值大于8并且数组长度大于64时，链表才转换为红黑树。具体可以参考 treeifyBin方法。

当然虽然增了红黑树作为底层数据结构，结构变得复杂了，但是阈值大于8并且数组长度大于64时，链表转换为红黑树时，效率也变的更高效。

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2、JVM内存分哪几个区，每个区的作用是什么难度系数：⭐⭐

java虚拟机主要分为以下几个区

方法区
1. 有时候也成为永久代，在该区内很少发生垃圾回收，但是并不代表不发生GC，在这里进行的GC主要是对方法区里的常量池和对类型的卸载
2. 方法区主要用来存储已被虚拟机加载的类的信息、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码等数据。
3. 该区域是被线程共享的。
4. 方法区里有一个运行时常量池，用于存放静态编译产生的字面量和符号引用。该常量池具有动态性，也就是说常量并不一定是编译时确定，运行时生成的常量也会存在这个常量池中。
虚拟机栈
1. 虚拟机栈也就是我们平常所称的栈内存,它为java方法服务，每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口等信息。
2. 虚拟机栈是线程私有的，它的生命周期与线程相同。
3. 局部变量表里存储的是基本数据类型、returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）和对象引用，这个对象引用有可能是指向对象起始地址的一个指针，也有可能是代表对象的句柄或者与对象相关联的位置。局部变量所需的内存空间在编译器间确定
4. 操作数栈的作用主要用来存储运算结果以及运算的操作数，它不同于局部变量表通过索引来访问，而是压栈和出栈的方式
5. 每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接.动态链接就是将常量池中的符号引用在运行期转化为直接引用。
本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈类似，只不过本地方法栈为Native方法服务。

java堆是所有线程所共享的一块内存，在虚拟机启动时创建，几乎所有的对象实例都在这里创建，因此该区域经常发生垃圾回收操作。

程序计数器：

内存空间小，字节码解释器工作时通过改变这个计数值可以选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理和线程恢复等功能都需要依赖这个计数器完成。该内存区域是唯一一个java虚拟机规范没有规定任何OOM情况的区域。

JEP 122: Remove the Permanent Generation 介绍静态变量、字符串常量从永久代移动到堆中

3、Java中垃圾收集的方法有哪些难度系数：⭐

采用分区分代回收思想：

复制算法 年轻代中使用的是Minor GC，这种GC算法采用的是复制算法(Copying)

a) 效率高，缺点：需要内存容量大，比较耗内存

b) 使用在占空间比较小、刷新次数多的新生区

标记-清除 老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现

a) 效率比较低，会差生碎片。

标记-整理 老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现

a) 效率低速度慢，需要移动对象，但不会产生碎片。

4、如何判断一个对象是否存活(或者GC对象的判定方法) 难度系数：⭐

引用计数法

所谓引用计数法就是给每一个对象设置一个引用计数器，每当有一个地方引用这个对象时，就将计数器加一，引用失效时，计数器就减一。当一个对象的引用计数器为零时，说明此对象没有被引用，也就是“死对象”,将会被垃圾回收.

引用计数法有一个缺陷就是无法解决循环引用问题，也就是说当对象A引用对象B，对象B又引用者对象A，那么此时A,B对象的引用计数器都不为零，也就造成无法完成垃圾回收，所以主流的虚拟机都没有采用这种算法。

可达性算法(引用链法)
- 该算法的基本思路就是通过一些被称为引用链（GC Roots）的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径被称为（Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时（即从GC Roots节点到该节点不可达），则证明该对象是不可用的。
- 在java中可以作为GC Roots的对象有以下几种：虚拟机栈中引用的对象、方法区类静态属性引用的对象、方法区常量池引用的对象、本地方法栈JNI引用的对象。

5、什么情况下会产生StackOverflowError（栈溢出）和OutOfMemoryError（堆溢出）怎么排查难度系数：⭐⭐

引发 StackOverFlowError 的常见原因有以下几种
- 无限递归循环调用（最常见）
- 执行了大量方法，导致线程栈空间耗尽
- 方法内声明了海量的局部变量
- native 代码有栈上分配的逻辑，并且要求的内存还不小，比如 java.net.SocketInputStream.read0 会在栈上要求分配一个 64KB 的缓存（64位 Linux）。
引发 OutOfMemoryError的常见原因有以下几种
- 内存中加载的数据量过于庞大，如一次从数据库取出过多数据
- 集合类中有对对象的引用，使用完后未清空，使得JVM不能回收
- 代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体
- 启动参数内存值设定的过小
排查：可以通过jvisualvm进行内存快照分析

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栈溢出、堆溢出案例演示

public class StackOverFlowTest {
private static int count = 1;
public static void main(String[] args) {
//模拟栈溢出
//getDieCircle();

//模拟堆溢出
getOutOfMem();
}

public static void getDieCircle(){
System.out.println(count++);
getDieCircle();
}

public static void getOutOfMem(){
while (true) {
Object o = new Object();
System.out.println(o);
}
}
}

Java

6、什么是线程池，线程池有哪些（创建）难度系数：⭐

线程池就是事先将多个线程对象放到一个容器中，当使用的时候就不用 new 线程而是直接去池中拿线程即可，节省了开辟子线程的时间，提高的代码执行效率

在 JDK 的 java.util.concurrent.Executors 中提供了生成多种线程池的静态方法。

ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();

ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);

ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(4);

ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

然后调用他们的 execute 方法即可。

这4种线程池底层全部是ThreadPoolExecutor对象的实现，阿里规范手册中规定线程池采用ThreadPoolExecutor自定义的，实际开发也是。

newCachedThreadPool

创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。这种类型的线程池特点是：

工作线程的创建数量几乎没有限制(其实也有限制的,数目为Interger. MAX_VALUE), 这样可灵活的往线程池中添加线程。

如果长时间没有往线程池中提交任务，即如果工作线程空闲了指定的时间(默认为1分钟)，则该工作线程将自动终止。终止后，如果你又提交了新的任务，则线程池重新创建一个工作线程。

在使用CachedThreadPool时，一定要注意控制任务的数量，否则，由于大量线程同时运行，很有会造成系统瘫痪。

newFixedThreadPool

创建一个指定工作线程数量的线程池。每当提交一个任务就创建一个工作线程，如果工作线程数量达到线程池初始的最大数，则将提交的任务存入到池队列中。FixedThreadPool是一个典型且优秀的线程池，它具有线程池提高程序效率和节省创建线程时所耗的开销的优点。但是，在线程池空闲时，即线程池中没有可运行任务时，它不会释放工作线程，还会占用一定的系统资源。

newSingleThreadExecutor

创建一个单线程化的Executor，即只创建唯一的工作者线程来执行任务，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。如果这个线程异常结束，会有另一个取代它，保证顺序执行。单工作线程最大的特点是可保证顺序地执行各个任务，并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。

newScheduleThreadPool

创建一个定长的线程池，而且支持定时的以及周期性的任务执行。例如延迟3秒执行。

7、为什么要使用线程池难度系数：⭐

线程池做的工作主要是控制运行的线程数量，处理过程中将任务放入队列，然后在线程创建后启动这些任务，如果线程数量超过了最大数量，超出数量的线程排队等候，等其它线程执行完毕，再从队列中取出任务来执行。
主要特点:线程复用;控制最大并发数:管理线程。

第一:降低资源消耗。通过重复利用己创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。

第二:提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。

第三:提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控

8、线程池底层工作原理难度系数：⭐

第一步：线程池刚创建的时候，里面没有任何线程，等到有任务过来的时候才会创建线程。当然也可以调用 prestartAllCoreThreads() 或者 prestartCoreThread() 方法预创建corePoolSize个线程
第二步：调用execute()提交一个任务时，如果当前的工作线程数<corePoolSize，直接创建新的线程执行这个任务
第三步：如果当时工作线程数量>=corePoolSize，会将任务放入任务队列中缓存
第四步：如果队列已满，并且线程池中工作线程的数量<maximumPoolSize，还是会创建线程执行这个任务
第五步：如果队列已满，并且线程池中的线程已达到maximumPoolSize，这个时候会执行拒绝策略，JAVA线程池默认的策略是AbortPolicy，即抛出RejectedExecutionException异常

9、ThreadPoolExecutor对象有哪些参数怎么设定核心线程数和最大线程数拒绝策略有哪些难度系数：⭐

参数与作用：共7个参数

corePoolSize：核心线程数，

在ThreadPoolExecutor中有一个与它相关的配置：allowCoreThreadTimeOut（默认为false），当allowCoreThreadTimeOut为false时，核心线程会一直存活，哪怕是一直空闲着。而当allowCoreThreadTimeOut为true时核心线程空闲时间超过keepAliveTime时会被回收。

maximumPoolSize：最大线程数

线程池能容纳的最大线程数，当线程池中的线程达到最大时，此时添加任务将会采用拒绝策略，默认的拒绝策略是抛出一个运行时错误（RejectedExecutionException）。值得一提的是，当初始化时用的工作队列为LinkedBlockingDeque时，这个值将无效。

keepAliveTime：存活时间，

当非核心空闲超过这个时间将被回收，同时空闲核心线程是否回收受allowCoreThreadTimeOut影响。

unit：keepAliveTime的单位。
workQueue：任务队列

常用有三种队列，即SynchronousQueue,LinkedBlockingDeque（无界队列）,ArrayBlockingQueue（有界队列）。

threadFactory：线程工厂，

ThreadFactory是一个接口，用来创建worker。通过线程工厂可以对线程的一些属性进行定制。默认直接新建线程。

RejectedExecutionHandler：拒绝策略

也是一个接口，只有一个方法，当线程池中的资源已经全部使用，添加新线程被拒绝时，会调用RejectedExecutionHandler的rejectedExecution法。默认是抛出一个运行时异常。

线程池大小设置：

需要分析线程池执行的任务的特性： CPU 密集型还是 IO 密集型
每个任务执行的平均时长大概是多少，这个任务的执行时长可能还跟任务处理逻辑是否涉及到网络传输以及底层系统资源依赖有关系

如果是 CPU 密集型，主要是执行计算任务，响应时间很快，cpu 一直在运行，这种任务 cpu的利用率很高，那么线程数的配置应该根据 CPU 核心数来决定，CPU 核心数=最大同时执行线程数，加入 CPU 核心数为 4，那么服务器最多能同时执行 4 个线程。过多的线程会导致上下文切换反而使得效率降低。那线程池的最大线程数可以配置为 cpu 核心数+1 如果是 IO 密集型，主要是进行 IO 操作，执行 IO 操作的时间较长，这是 cpu 出于空闲状态，导致 cpu 的利用率不高，这种情况下可以增加线程池的大小。这种情况下可以结合线程的等待时长来做判断，等待时间越高，那么线程数也相对越多。一般可以配置 cpu 核心数的 2 倍。

一个公式：线程池设定最佳线程数目 = （（线程池设定的线程等待时间+线程 CPU 时间）/
线程 CPU 时间）* CPU 数目

这个公式的线程 cpu 时间是预估的程序单个线程在 cpu 上运行的时间（通常使用 loadrunner测试大量运行次数求出平均值）

拒绝策略：

AbortPolicy：直接抛出异常，默认策略；
CallerRunsPolicy：用调用者所在的线程来执行任务；
DiscardOldestPolicy：丢弃阻塞队列中靠最前的任务，并执行当前任务；
DiscardPolicy：直接丢弃任务；当然也可以根据应用场景实现 RejectedExecutionHandler 接口，自定义饱和策略，如记录日志或持久化存储不能处理的任务

10、常见线程安全的并发容器有哪些难度系数：⭐

CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet、ConcurrentHashMap
CopyOnWriteArrayList、CopyOnWriteArraySet采用写时复制实现线程安全
ConcurrentHashMap采用分段锁的方式实现线程安全

11、Atomic原子类了解多少原理是什么难度系数：⭐

Java 的原子类都存放在并发包 java.util.concurrent.atomic下，如下图：

基本类型

使用原子的方式更新基本类型
AtomicInteger：整型原子类
AtomicLong：长整型原子类
AtomicBoolean：布尔型原子类

数组类型

使用原子的方式更新数组里的某个元素
AtomicIntegerArray：整形数组原子类
AtomicLongArray：长整形数组原子类
AtomicReferenceArray：引用类型数组原子类

引用类型

AtomicReference：引用类型原子类
AtomicStampedReference：原子更新引用类型里的字段原子类
AtomicMarkableReference ：原子更新带有标记位的引用类型
AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整形字段的更新器
AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整形字段的更新器
AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于解决原子的更新数据和数据的版本号，以及解决使用 CAS 进行原子更新时可能出现的 ABA 问题

AtomicInteger 类利用 CAS (Compare and Swap) + volatile + native 方法来保证原子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升。
CAS 的原理，是拿期望值和原本的值作比较，如果相同，则更新成新的值。UnSafe 类的 objectFieldOffset() 方法是个本地方法，这个方法是用来拿“原值”的内存地址，返回值是 valueOffset；另外，value 是一个 volatile 变量，因此 JVM 总是可以保证任意时刻的任何线程总能拿到该变量的最新值。

12、synchronized底层实现是什么 lock底层是什么有什么区别难度系数：⭐⭐⭐

Synchronized原理：

方法级的同步是隐式，即无需通过字节码指令来控制的，它实现在方法调用和返回操作之中。JVM可以从方法常量池中的方法表结构(method_info Structure) 中的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志区分一个方法是否同步方法。当方法调用时，调用指令将会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志是否被设置，如果设置了，执行线程将先持有monitor（虚拟机规范中用的是管程一词），然后再执行方法，最后再方法完成(无论是正常完成还是非正常完成)时释放monitor。

代码块的同步是利用monitorenter和monitorexit这两个字节码指令。它们分别位于同步代码块的开始和结束位置。当jvm执行到monitorenter指令时，当前线程试图获取monitor对象的所有权，如果未加锁或者已经被当前线程所持有，就把锁的计数器+1；当执行monitorexit指令时，锁计数器-1；当锁计数器为0时，该锁就被释放了。如果获取monitor对象失败，该线程则会进入阻塞状态，直到其他线程释放锁。

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Lock原理：

Lock的存储结构：一个int类型状态值（用于锁的状态变更），一个双向链表（用于存储等待中的线程）
Lock获取锁的过程：本质上是通过CAS来获取状态值修改，如果当场没获取到，会将该线程放在线程等待链表中。
Lock释放锁的过程：修改状态值，调整等待链表。
Lock大量使用CAS+自旋。因此根据CAS特性，lock建议使用在低锁冲突的情况下。

Lock与synchronized的区别：

Lock的加锁和解锁都是由java代码配合native方法（调用操作系统的相关方法）实现的，而synchronize的加锁和解锁的过程是由JVM管理的
当一个线程使用synchronize获取锁时，若锁被其他线程占用着，那么当前只能被阻塞，直到成功获取锁。而Lock则提供超时锁和可中断等更加灵活的方式，在未能获取锁的条件下提供一种退出的机制。
一个锁内部可以有多个Condition实例，即有多路条件队列，而synchronize只有一路条件队列；同样Condition也提供灵活的阻塞方式，在未获得通知之前可以通过中断线程以及设置等待时限等方式退出条件队列。
synchronize对线程的同步仅提供独占模式，而Lock即可以提供独占模式，也可以提供共享模式

synchronized	Lock
关键字	类
自动加锁和释放锁	需要手动调用unlock方法释放锁
jvm层面的锁	API层面的锁
非公平锁	可以选择公平或者非公平锁
锁是一个对象,并且锁的信息保存在了对象中	代码中通过int类型的state标识
有一个锁升级的过程	无

13、了解ConcurrentHashMap吗为什么性能比HashTable高，说下原理难度系数：⭐⭐

ConcurrentHashMap是线程安全的Map容器，JDK8之前，ConcurrentHashMap使用锁分段技术，将数据分成一段段存储，每个数据段配置一把锁，即segment类，这个类继承ReentrantLock来保证线程安全，JKD8的版本取消Segment这个分段锁数据结构，底层也是使用Node数组+链表+红黑树，从而实现对每一段数据就行加锁，也减少了并发冲突的概率。

hashtable类基本上所有的方法都是采用synchronized进行线程安全控制，高并发情况下效率就降低，ConcurrentHashMap是采用了分段锁的思想提高性能，锁粒度更细化

14、ConcurrentHashMap底层原理难度系数：⭐⭐⭐

Java7 中 ConcurrentHashMap 使用的分段锁，也就是每一个 Segment 上同时只有一个线程可以操作，每一个 Segment 都是一个类似 HashMap 数组的结构，它可以扩容，它的冲突会转化为链表。但是 Segment 的个数一但初始化就不能改变。

public V put(K key, V value) {
Segment<K,V> s;
if (value == null)
throw new NullPointerException();
int hash = hash(key);
// hash 值无符号右移 28位（初始化时获得），然后与 segmentMask=15 做与运算
// 其实也就是把高4位与segmentMask（1111）做与运算
// this.segmentMask = ssize - 1;
//对hash值进行右移segmentShift位，计算元素对应segment中数组下表的位置
//把hash右移segmentShift，相当于只要hash值的高32-segmentShift位，右移的目的是保留了hash值的高位。然后和segmentMask与操作计算元素在segment数组中的下表
int j = (hash >>> segmentShift) & segmentMask;
//使用unsafe对象获取数组中第j个位置的值，后面加上的是偏移量
if ((s = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObject // nonvolatile; recheck
(segments, (j << SSHIFT) + SBASE)) == null) // in ensureSegment
// 如果查找到的 Segment 为空，初始化
s = ensureSegment(j);
//插入segment对象
return s.put(key, hash, value, false);
}
/**
* Returns the segment for the given index, creating it and
* recording in segment table (via CAS) if not already present.
*
* @param k the index
* @return the segment
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
private Segment<K,V> ensureSegment(int k) {
final Segment<K,V>[] ss = this.segments;
long u = (k << SSHIFT) + SBASE; // raw offset
Segment<K,V> seg;
// 判断 u 位置的 Segment 是否为null
if ((seg = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u)) == null) {
Segment<K,V> proto = ss[0]; // use segment 0 as prototype
// 获取0号 segment 里的 HashEntry<K,V> 初始化长度
int cap = proto.table.length;
// 获取0号 segment 里的 hash 表里的扩容负载因子，所有的 segment 的 loadFactor 是相同的
float lf = proto.loadFactor;
// 计算扩容阀值
int threshold = (int)(cap * lf);
// 创建一个 cap 容量的 HashEntry 数组
HashEntry<K,V>[] tab = (HashEntry<K,V>[])new HashEntry[cap];
if ((seg = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u)) == null) { // recheck
// 再次检查 u 位置的 Segment 是否为null，因为这时可能有其他线程进行了操作
Segment<K,V> s = new Segment<K,V>(lf, threshold, tab);
// 自旋检查 u 位置的 Segment 是否为null
while ((seg = (Segment<K,V>)UNSAFE.getObjectVolatile(ss, u))
== null) {
// 使用CAS 赋值，只会成功一次
if (UNSAFE.compareAndSwapObject(ss, u, null, seg = s))
break;
}
}
}
return seg;
}
final V put(K key, int hash, V value, boolean onlyIfAbsent) {
// 获取 ReentrantLock 独占锁，获取不到，scanAndLockForPut 获取。
HashEntry<K,V> node = tryLock() ? null : scanAndLockForPut(key, hash, value);
V oldValue;
try {
HashEntry<K,V>[] tab = table;
// 计算要put的数据位置
int index = (tab.length - 1) & hash;
// CAS 获取 index 坐标的值
HashEntry<K,V> first = entryAt(tab, index);
for (HashEntry<K,V> e = first;;) {
if (e != null) {
// 检查是否 key 已经存在，如果存在，则遍历链表寻找位置，找到后替换 value
K k;
if ((k = e.key) == key ||
(e.hash == hash && key.equals(k))) {
oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent) {
e.value = value;
++modCount;
}
break;
}
e = e.next;
}
else {
// first 有值没说明 index 位置已经有值了，有冲突，链表头插法。
if (node != null)
node.setNext(first);
else
node = new HashEntry<K,V>(hash, key, value, first);
int c = count + 1;
// 容量大于扩容阀值，小于最大容量，进行扩容
if (c > threshold && tab.length < MAXIMUM_CAPACITY)
rehash(node);
else
// index 位置赋值 node，node 可能是一个元素，也可能是一个链表的表头
setEntryAt(tab, index, node);
++modCount;
count = c;
oldValue = null;
break;
}
}
} finally {
unlock();
}
return oldValue;
}

Java

Java8 中的 ConcurrentHashMap 使用的 Synchronized 锁加 CAS 的机制。结构Node 数组 + 链表 / 红黑树，Node 是类似于一个 HashEntry 的结构。它的冲突再达到一定大小时会转化成红黑树，在冲突小于一定数量时又退回链表。
public V put(K key, V value) {
return putVal(key, value, false);
}
/** Implementation for put and putIfAbsent */
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
// key 和 value 不能为空
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
int hash = spread(key.hashCode());
int binCount = 0;
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
// f = 目标位置元素
Node<K,V> f; int n, i, fh;// fh 后面存放目标位置的元素 hash 值
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
// 数组桶为空，初始化数组桶（自旋+CAS)
tab = initTable();
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
// 桶内为空，CAS 放入，不加锁，成功了就直接 break 跳出
if (casTabAt(tab, i, null,new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
else {
V oldVal = null;
// 使用 synchronized 加锁加入节点
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 说明是链表
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
// 循环加入新的或者覆盖节点
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
else if (f instanceof TreeBin) {
// 红黑树
Node<K,V> p;
binCount = 2;
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
if (binCount != 0) {
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
addCount(1L, binCount);
return null;
}

Java

15、了解volatile关键字不难度系数：⭐

volatile是Java提供的最轻量级的同步机制，保证了共享变量的可见性，被volatile关键字修饰的变量，如果值发生了变化，其他线程立刻可见，避免出现脏读现象。
volatile禁止了指令重排，可以保证程序执行的有序性，但是由于禁止了指令重排，所以JVM相关的优化没了，效率会偏弱

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16、synchronized和volatile有什么区别难度系数：⭐⭐

volatile本质是告诉JVM当前变量在寄存器中的值是不确定的，需要从主存中读取，synchronized则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。
volatile仅能用在变量级别，而synchronized可以使用在变量、方法、类级别。
volatile仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而synchronized则可以保证变量的修改可见性和原子性。
volatile不会造成线程阻塞，synchronized可能会造成线程阻塞。
volatile标记的变量不会被编译器优化，synchronized标记的变量可以被编译器优化。

17、Java类加载过程难度系数：⭐

加载加载时类加载的第一个过程，在这个阶段，将完成一下三件事情：

通过一个类的全限定名获取该类的二进制流。

将该二进制流中的静态存储结构转化为方法去运行时数据结构。

在内存中生成该类的Class对象，作为该类的数据访问入口。

验证验证的目的是为了确保Class文件的字节流中的信息不回危害到虚拟机.在该阶段主要完成以下四钟验证:

文件格式验证：验证字节流是否符合Class文件的规范，如主次版本号是否在当前虚拟机范围内，常量池中的常量是否有不被支持的类型.

元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析，如这个类是否有父类，是否集成了不被继承的类等。

字节码验证：是整个验证过程中最复杂的一个阶段，通过验证数据流和控制流的分析，确定程序语义是否正确，主要针对方法体的验证。如：方法中的类型转换是否正确，跳转指令是否正确等。

符号引用验证：这个动作在后面的解析过程中发生，主要是为了确保解析动作能正确执行。

准备

准备阶段是为类的静态变量分配内存并将其初始化为默认值，这些内存都将在方法区中进行分配。准备阶段不分配类中的实例变量的内存，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。

解析

该阶段主要完成符号引用到直接引用的转换动作。解析动作并不一定在初始化动作完成之前，也有可能在初始化之后。

初始化

初始化时类加载的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。

18、什么是类加载器，类加载器有哪些难度系数：⭐

类加载器就是把类文件加载到虚拟机中，也就是说通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流。

主要有以下四种类加载器

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)用来加载java核心类库，无法被java程序直接引用

扩展类加载器(extension class loader):它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类

系统类加载器（system class loader）也叫应用类加载器：它根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它

用户自定义类加载器，通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式实现

什么时候会使用到加载器？java中的加载器是按需加载，什么时候用到，什么时候加载
- new对象的时候
- 访问某个类或者接口的静态变量，或者对该静态变量赋值时
- 调用类的静态方法时
- 反射
- 初始化一个类的子类时，其父类首先会被加载
- JVM启动时标明的启动类，也就是文件名和类名相同的那个类