精选21道Java后端面试题,看完你也能唬住面试官拿30K

欧阳愠斐 2019-11-21

编程语言 互联网产品及应用 分布式 架构 java 程序员 线程 多线程 面试 数组

微信公众号:慕容千语的架构笔记。欢迎关注一起进步。

1. 如何用数组实现队列?

用数组实现队列时要注意 溢出 现象,这时我们可以采用循环数组的方式来解决,即将数组收尾相接。使用front指针指向队列首位,tail指针指向队列末位。

2. 内部类访问局部变量的时候,为什么变量必须加上final修饰?

因为生命周期不同。局部变量在方法结束后就会被销毁,但内部类对象并不一定,这样就会导致内部类引用了一个不存在的变量。

所以编译器会在内部类中生成一个局部变量的拷贝,这个拷贝的生命周期和内部类对象相同,就不会出现上述问题。

但这样就导致了其中一个变量被修改,两个变量值可能不同的问题。为了解决这个问题,编译器就要求局部变量需要被final修饰,以保证两个变量值相同。

在JDK8之后,编译器不要求内部类访问的局部变量必须被final修饰,但局部变量值不能被修改(无论是方法中还是内部类中),否则会报编译错误。利用javap查看编译后的字节码可以发现,编译器已经加上了final。

3. long s = 499999999 * 499999999 在上面的代码中,s的值是多少?

根据代码的计算结果,s的值应该是-1371654655,这是由于Java中右侧值的计算默认是int类型。

4. NIO相关,Channels、Buffers、Selectors

NIO(Non-blocking IO)为所有的原始类型提供(Buffer)缓存支持,字符集编码解码解决方案。 Channel :一个新的原始I/O 抽象。 支持锁和内存映射文件的文件访问接口。提供多路(non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络I/O 。

IO NIO
面向流 面向缓冲
阻塞IO 非阻塞IO
选择器

流与缓冲

Java NIO和IO之间第一个最大的区别是,IO是面向流的,NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节,直至读取所有字节,它们没有被缓存在任何地方。此外,它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据,需要先将它缓存到一个缓冲区。

Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是,还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且,需确保当更多的数据读入缓冲区时,不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

阻塞与非阻塞IO

Java IO的各种流是阻塞的。这意味着,当一个线程调用read() 或 write()时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取,或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式,是线程向某通道发送请求读取数据,仅能得到目前可用的数据,如果目前没有数据可用时,就什么都不会获取,当然它不会保持线程阻塞。所以直至数据变的可以读取之前,该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道。

选择器(Selectors)

Java NIO 的 选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道,你可以注册多个通道使用一个选择器,然后使用一个单独的线程来“选择”通道:这些通道里已经有可以处理的输入,或者选择已准备写入的通道。这种选择机制,使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

5. 反射的用途

Java反射机制可以让我们在编译期(Compile Time)之外的运行期(Runtime)检查类,接口,变量以及方法的信息。反射还可以让我们在运行期实例化对象,调用方法,通过调用get/set方法获取变量的值。同时我们也可以通过反射来获取泛型信息,以及注解。还有更高级的应用–动态代理和动态类加载(ClassLoader.loadclass())。

下面列举一些比较重要的方法:

  • getFields:获取所有 public 的变量。
  • getDeclaredFields:获取所有包括 private , protected 权限的变量。
  • setAccessible:设置为 true 可以跳过Java权限检查,从而访问private权限的变量。
  • getAnnotations:获取注解,可以用在类和方法上。

获取方法的泛型参数:

method = Myclass.class.getMethod("setStringList", List.class);

Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();

for(Type genericParameterType : genericParameterTypes){
    if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
        ParameterizedType aType = (ParameterizedType) genericParameterType;
        Type[] parameterArgTypes = aType.getActualTypeArguments();
        for(Type parameterArgType : parameterArgTypes){
            Class parameterArgClass = (Class) parameterArgType;
            System.out.println("parameterArgClass = " + parameterArgClass);
        }
    }
}

动态代理:

//Main.java
public static void main(String[] args) {
    HelloWorld helloWorld=new HelloWorldImpl();
    InvocationHandler handler=new HelloWorldHandler(helloWorld);

    //创建动态代理对象
    HelloWorld proxy=(HelloWorld)Proxy.newProxyInstance(
            helloWorld.getClass().getClassLoader(),
            helloWorld.getClass().getInterfaces(),
            handler);
    proxy.sayHelloWorld();
}

//HelloWorldHandler.java
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    Object result = null;
    //调用之前
    doBefore();
    //调用原始对象的方法
    result=method.invoke(obj, args);
    //调用之后
    doAfter();
    return result;
}

通过反射获取方法注解的参数:

Class aClass = TheClass.class;
Annotation[] annotations = aClass.getAnnotations();

for(Annotation annotation : annotations){
   if(annotation instanceof MyAnnotation){
       MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
       System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
       System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
   }
}

非静态内部类能定义静态方法吗?

public class OuterClass{
    private static float f = 1.0f;

    class InnerClass{
        public static float func(){return f;}
    }
}

以上代码会出现编译错误,因为只有静态内部类才能定义静态方法。

6. Lock 和 Synchronized 有什么区别?

使用方法的区别

  • Synchronized:在需要同步的对象中加入此控制,synchronized可以加在方法上,也可以加在特定代码块中,括号中表示需要锁的对象。
  • Lock:需要显示指定起始位置和终止位置。一般使用ReentrantLock类做为锁,多个线程中必须要使用一个ReentrantLock类做为对象才能保证锁的生效。且在加锁和解锁处需要通过lock()和unlock()显示指出。所以一般会在finally块中写unlock()以防死锁。

性能的区别

synchronized是托管给JVM执行的,而lock是java写的控制锁的代码。在Java1.5中,synchronize是性能低效的。因为这是一个重量级操作,需要调用操作接口,导致有可能加锁消耗的系统时间比加锁以外的操作还多。相比之下使用Java提供的Lock对象,性能更高一些。但是到了Java1.6,发生了变化。synchronize在语义上很清晰,可以进行很多优化,有适应自旋,锁消除,锁粗化,轻量级锁,偏向锁等等。导致在Java1.6上synchronize的性能并不比Lock差。

  • Synchronized:采用的是CPU悲观锁机制,即线程获得的是独占锁。独占锁意味着 其他线程只能依靠阻塞来等待线程释放锁。而在CPU转换线程阻塞时会引起线程上下文切换,当有很多线程竞争锁的时候,会引起CPU频繁的上下文切换导致效率很低。
  • Lock:用的是乐观锁方式。所谓乐观锁就是,每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作,如果因为冲突失败就重试,直到成功为止。乐观锁实现的机制就是CAS操作。我们可以进一步研究ReentrantLock的源代码,会发现其中比较重要的获得锁的一个方法是compareAndSetState。这里其实就是调用的CPU提供的特殊指令。

ReentrantLock:具有更好的可伸缩性:比如时间锁等候、可中断锁等候、无块结构锁、多个条件变量或者锁投票。

7. float 变量如何与 0 比较?

folat类型的还有double类型的,这些小数类型在趋近于0的时候直接等于0的可能性很小,一般都是无限趋近于0,因此不能用==来判断。应该用|x-0|

//用程序表示就是

fabs(x) < 0.00001f

8. 如何新建非静态内部类?

内部类在声明的时候必须是 Outer.Inner a,就像int a 一样,至于静态内部类和非静态内部类new的时候有点区别:

  • Outer.Inner a = new Outer().new Inner()(非静态,先有Outer对象才能 new 内部类)
  • Outer.Inner a = new Outer.Inner()(静态内部类)

9. Java标识符命名规则

可以包含:字母、数字、$、_(下划线),不可用数字开头,不能是 Java 的关键字和保留字。

11. 你知道哪些JDK中用到的设计模式?

  • 装饰模式:java.io
  • 单例模式:Runtime类
  • 简单工厂模式:Integer.valueOf方法
  • 享元模式:String常量池、Integer.valueOf(int i)、Character.valueOf(char c)
  • 迭代器模式:Iterator
  • 职责链模式:ClassLoader的双亲委派模型
  • 解释器模式:正则表达式java.util.regex.Pattern

12. ConcurrentHashMap如何保证线程安全

JDK 1.7及以前

ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行,其关键在于使用了锁分离技术。它使用了多个锁来控制对hash表的不同部分进行的修改。ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分,每个段其实就是一个小的hash table,它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上,它们就可以并发进行。

JDK 1.8

Segment虽保留,但已经简化属性,仅仅是为了兼容旧版本。

插入时使用CAS算法:unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update)。 CAS(Compare And Swap)意思是如果valueOffset位置包含的值与expect值相同,则更新valueOffset位置的值为update,并返回true,否则不更新,返回false。插入时不允许key或value为null

与Java8的HashMap有相通之处,底层依然由“数组”+链表+红黑树;

底层结构存放的是TreeBin对象,而不是TreeNode对象;

CAS作为知名无锁算法,那ConcurrentHashMap就没用锁了么?当然不是,当hash值与链表的头结点相同还是会synchronized上锁,锁链表。

13. i++在多线程环境下是否存在问题,怎么解决?

虽然递增操作++i是一种紧凑的语法,使其看上去只是一个操作,但这个操作并非原子的,因而它并不会作为一个不可分割的操作来执行。实际上,它包含了三个独立的操作:读取count的值,将值加1,然后将计算结果写入count。这是一个“读取 - 修改 - 写入”的操作序列,并且其结果状态依赖于之前的状态。所以在多线程环境下存在问题。

要解决自增操作在多线程环境下线程不安全的问题,可以选择使用Java提供的原子类,如AtomicInteger或者使用synchronized同步方法。

14. new与newInstance()的区别

new是一个关键字,它是调用new指令创建一个对象,然后调用构造方法来初始化这个对象,可以使用带参数的构造器

newInstance()是Class的一个方法,在这个过程中,是先取了这个类的不带参数的构造器Constructor,然后调用构造器的newInstance方法来创建对象。

Class.newInstance不能带参数,如果要带参数需要取得对应的构造器,然后调用该构造器的Constructor.newInstance(Object … initargs)方法

15. 你了解哪些JDK1.8的新特性?

  • 接口的默认方法和静态方法,JDK8允许我们给接口添加一个非抽象的方法实现,只需要使用default关键字即可。也可以定义被static修饰的静态方法。
  • 对HashMap进行了改进,当单个桶的元素个数大于6时就会将实现改为红黑树实现,以避免构造重复的hashCode的攻击
  • 多并发进行了优化。如ConcurrentHashMap实现由分段加锁、锁分离改为CAS实现。
  • JDK8拓宽了注解的应用场景,注解几乎可以使用在任何元素上,并且允许在同一个地方多次使用同一个注解
  • Lambda表达式

16. 你用过哪些JVM参数?

  • Xms 堆最小值
  • Xmx 堆最大值
  • Xmn: 新生代容量
  • XX:SurvivorRatio 新生代中Eden与Surivor空间比例
  • Xss 栈容量
  • XX:PermSize 方法区初始容量
  • XX:MaxPermSize 方法区最大容量
  • XX:+PrintGCDetails 收集器日志参数

17. 如何打破 ClassLoader 双亲委托?

重写loadClass()方法。

18. hashCode() && equals()

hashcode() 返回该对象的哈希码值,支持该方法是为哈希表提供一些优点,例如,java.util.Hashtable 提供的哈希表。

在 Java 应用程序执行期间,在同一对象上多次调用 hashCode 方法时,必须一致地返回相同的整数,前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改(equals默认返回对象地址是否相等)。如果根据 equals(Object)方法,两个对象是相等的,那么在两个对象中的每个对象上调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。

以下情况不是必需的:如果根据 equals(java.lang.Object) 方法,两个对象不相等,那么在两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法必定会生成不同的整数结果。但是,程序员应该知道,为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。

实际上,由 Object 类定义的 hashCode 方法确实会针对不同的对象返回不同的整数。(这一般是通过将该对象的内部地址转换成一个整数来实现的,但是 JavaTM 编程语言不需要这种实现技巧I。)

hashCode的存在主要是用于查找的快捷性,如 Hashtable,HashMap等,hashCode 是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的;

如果两个对象相同,就是适用于 equals(java.lang.Object) 方法,那么这两个对象的 hashCode 一定要相同;

如果对象的 equals 方法被重写,那么对象的 hashCode 也尽量重写,并且产生 hashCode 使用的对象,一定要和 equals 方法中使用的一致,否则就会违反上面提到的第2点;

两个对象的hashCode相同,并不一定表示两个对象就相同,也就是不一定适用于equals(java.lang.Object) 方法,只能够说明这两个对象在散列存储结构中,如Hashtable,他们“存放在同一个篮子里”。

19. Thread.sleep() & Thread.yield()

sleep()和yield()都会释放CPU。

sleep()使当前线程进入停滞状态,所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会执行;yield()只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。

sleep()可使优先级低的线程得到执行的机会,当然也可以让同优先级和高优先级的线程有执行的机会;yield()只能使同优先级的线程有执行的机会。

20. #{}和${}的区别是什么?

{}是预编译处理,${}是字符串替换。

Mybatis在处理#{}时,会将sql中的#{}替换为?号,调用PreparedStatement的set方法来赋值;
Mybatis在处理${}时,就是把${}替换成变量的值。
使用#{}可以有效的防止SQL注入,提高系统安全性。

21. 通常一个Xml映射文件,都会写一个Dao接口与之对应,请问,这个Dao接口的工作原理是什么?Dao接口里的方法,参数不同时,方法能重载吗?

Dao接口,就是人们常说的Mapper接口,接口的全限名,就是映射文件中的namespace的值,接口的方法名,就是映射文件中MappedStatement的id值,接口方法内的参数,就是传递给sql的参数。Mapper接口是没有实现类的,当调用接口方法时,接口全限名+方法名拼接字符串作为key值,可唯一定位一个MappedStatement,举例:com.mybatis3.mappers.StudentDao.findStudentById,可以唯一找到namespace为com.mybatis3.mappers.StudentDao下面id = findStudentById的MappedStatement。在Mybatis中,每一个、、、标签,都会被解析为一个MappedStatement对象。

Dao接口里的方法,是不能重载的,因为是全限名+方法名的保存和寻找策略。

Dao接口的工作原理是JDK动态代理,Mybatis运行时会使用JDK动态代理为Dao接口生成代理proxy对象,代理对象proxy会拦截接口方法,转而执行MappedStatement所代表的sql,然后将sql执行结果返回。

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云栖号资讯小编
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2020-05-25
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