java高级笔试题（附答案）

java高级笔试题（附答案）一、选择题（每题2分，共20分）1.关于Java内存模型（JMM），以下说法错误的是（）A.JMM通过限制编译器和处理器的重排序来提供内存可见性保证B.volatile变量的写操作happens-before后续对该变量的读操作C.线程对共享变量的修改会直接写入主内存，无需经过工作内存D.synchronized同步块的解锁操作happens-before后续对同一锁的加锁操作2.以下关于ConcurrentHashMap的描述，正确的是（）A.JDK1.7中使用分段锁（Segment），默认16个段，并发度为16B.JDK1.8中放弃了锁分段，改用synchronized+CAS，因此不再支持锁升级C.put操作在JDK1.8中不会触发扩容D.size()方法在JDK1.8中通过直接遍历所有桶统计元素数量3.关于Spring的循环依赖，以下说法正确的是（）A.只有通过构造器注入的循环依赖可以被Spring自动解决B.Spring通过三级缓存解决循环依赖，其中二级缓存存储完整对象C.@Scope("prototype")的Bean之间的循环依赖无法被自动解决D.三级缓存中存储的是原始对象的工厂方法，用于生成代理对象4.以下垃圾收集器中，属于CMS收集器特点的是（）A.基于标记-整理算法，适用于老年代B.会产生“浮动垃圾”，需要预留空间C.采用Region分区，支持停顿时间预测D.初始标记阶段需要STW，但耗时极短5.关于Java线程池，以下说法错误的是（）A.ThreadPoolExecutor的拒绝策略包括AbortPolicy、CallerRunsPolicy等B.corePoolSize是线程池核心线程数，即使空闲也不会被销毁C.使用Executors.newFixedThreadPool(10)创建的线程池，工作队列是SynchronousQueueD.当任务数超过最大线程数+队列容量时，触发拒绝策略6.以下代码的输出结果是（）```javapublicclassTest{staticclassA{publicvoidm(){System.out.println("A.m");}}staticclassBextendsA{@Overridepublicvoidm(){System.out.println("B.m");}}publicstaticvoidmain(String[]args){Aa=newB();a.m();((B)a).m();}}```A.A.mB.mB.B.mB.mC.A.mA.mD.编译错误7.关于Java反射，以下说法错误的是（）A.通过反射可以访问私有方法，需调用setAccessible(true)B.Class.forName()默认使用调用者的类加载器加载类C.反射获取Method对象时，若方法重载，需指定参数类型区分D.反射调用方法的性能一定比直接调用差8.以下关于设计模式的应用场景，错误的是（）A.工厂模式：需要根据不同参数创建不同类型的对象B.单例模式：需要确保一个类在JVM中仅存在一个实例C.观察者模式：需要实现对象间的一对多依赖，当主题状态变化时通知所有观察者D.装饰器模式：需要为一个类添加多个不相关的功能，通过继承实现9.关于MyBatis的缓存机制，以下说法正确的是（）A.一级缓存是SqlSession级别的，默认开启B.二级缓存是全局的，所有SqlSession共享C.二级缓存需要在Mapper文件中配置<cache/>标签D.查询结果会同时存入一级缓存和二级缓存，无需考虑缓存一致性10.以下代码中，final变量x的初始化是否符合Java规范？（）```javapublicclassTest{finalintx;publicTest(inty){this.x=y;if(y<0){thrownewIllegalArgumentException();}}}```A.符合，x在构造方法中被显式赋值B.不符合，x可能未被初始化（如构造方法抛出异常时）C.符合，构造方法抛出异常不影响final变量的初始化D.不符合，final变量必须在声明时初始化二、简答题（每题5分，共30分）1.请简述JDK1.8中HashMap的扩容机制（包括触发条件、扩容过程、性能优化点）。2.对比synchronized和ReentrantLock的异同，说明ReentrantLock的优势场景。3.什么是双亲委派模型？简述其工作流程及设计目的。4.请说明Spring中@Autowired和@Resource的区别（从注解来源、注入方式、参数支持等方面）。5.简述Java内存泄漏的常见场景及排查方法（至少列举3种场景，2种排查工具）。6.什么是分布式事务？请对比TCC（Try-Confirm-Cancel）和Seata的AT模式的优缺点。三、编程题（每题10分，共30分）1.实现一个线程安全的单例模式（要求：懒加载、支持高并发、避免反射破坏）。2.使用CompletableFuture实现以下需求：-异步执行任务A（耗时2秒，返回结果String）-任务A完成后，并行执行任务B（耗时1秒）和任务C（耗时1.5秒）-任务B和任务C均完成后，合并结果并输出最终信息（格式：“A结果+B结果+C结果”）3.设计一个简单的SpringIOC容器（要求：支持@Autowired注解注入、支持单例Bean的创建，写出核心类和关键逻辑）。四、场景分析题（20分）某电商系统的秒杀模块出现性能问题，具体表现为：-高并发下数据库连接池耗尽，频繁抛出“无法获取连接”异常-部分用户请求超时，返回504错误-缓存（Redis）中热点商品的key被频繁击穿，导致数据库压力激增请分析可能的原因，并提出至少3个针对性的优化方案（需说明具体实现方式）。答案一、选择题1.C（线程对共享变量的修改需先写入工作内存，再同步到主内存）2.A（JDK1.8支持锁升级；put会触发扩容；size()通过统计baseCount和counterCells）3.C（构造器注入的循环依赖无法解决；二级缓存存储早期对象；三级缓存存储工厂）4.B（CMS基于标记-清除，产生浮动垃圾；初始标记需要STW且耗时较长；G1使用Region）5.C（newFixedThreadPool的工作队列是LinkedBlockingQueue）6.B（动态绑定，无论是否强制转换，调用的都是B的m方法）7.D（反射调用在多次调用后，JIT会优化，性能接近直接调用）8.D（装饰器模式通过组合而非继承实现功能扩展）9.A（二级缓存是namespace级别的；需配置且默认不开启；二级缓存依赖一级缓存）10.A（构造方法抛出异常时，对象未完成创建，final变量已显式赋值）二、简答题1.HashMap扩容机制触发条件：当元素数量超过阈值（capacity×loadFactor）或链表长度≥8且数组长度<64时触发扩容。扩容过程：-新容量为原容量的2倍（newCap=oldCap<<1），新阈值同步翻倍。-遍历原数组的每个桶，将节点重新分配到新数组的对应位置（通过e.hash&(newCap-1)计算索引）。-链表节点根据“hash&oldCap”是否为0分为低位链（保留原索引）和高位链（索引=原索引+oldCap），避免重新计算哈希。优化点：JDK1.8通过位运算替代JDK1.7的rehash计算，减少性能损耗；链表过长时转换为红黑树（树化阈值8，反树化阈值6），提升查询效率。2.synchronized与ReentrantLock对比相同点：均用于实现线程同步，保证互斥性和可见性。不同点：-锁类型：synchronized是关键字，JVM实现；ReentrantLock是类，API实现。-公平性：synchronized是非公平锁；ReentrantLock支持公平锁（构造参数指定）。-可中断性：synchronized不可中断；ReentrantLock可通过lockInterruptibly()响应中断。-条件变量：synchronized依赖wait/notify；ReentrantLock通过Condition实现多个等待队列（如生产者-消费者模型中区分“满”和“空”条件）。优势场景：需要公平锁、可中断锁或多条件变量控制时（如复杂的同步逻辑）。3.双亲委派模型工作流程：类加载器收到加载请求时，先委托给父类加载器（非继承关系，而是组合），父类加载器递归向上委托，直到启动类加载器；若父类无法加载（未找到.class文件），则由当前类加载器尝试加载。设计目的：-避免类重复加载（相同类由同一加载器加载，保证唯一性）。-防止核心类被篡改（如用户自定义的java.lang.String会被父类加载器拒绝，保证安全性）。4.@Autowired与@Resource区别-注解来源：@Autowired是Spring注解；@Resource是JSR-250规范注解（Java标准）。-注入方式：@Autowired默认按类型（byType）注入，可通过@Qualifier指定名称；@Resource默认按名称（byName）注入，name参数指定名称，type参数指定类型。-参数支持：@Autowired支持required属性（是否允许注入为null）；@Resource支持name和type参数，无required。-作用范围：@Autowired可用于构造器、方法、字段；@Resource主要用于字段和setter方法。5.内存泄漏场景及排查方法常见场景：-静态集合类持有对象引用（如staticMap保存临时对象，未主动清理）。-未关闭的资源（如IO流、数据库连接，未显式调用close()）。-监听器/回调未移除（如注册事件监听器后未取消注册，导致对象被长期引用）。-弱引用/软引用使用不当（如本应使用WeakHashMap却用了普通HashMap）。排查工具：-JProfiler：通过内存快照分析对象存活状态，定位大对象或重复对象。-MAT（MemoryAnalyzerTool）：分析堆转储文件（.hprof），识别泄漏的对象及其GCRoots。6.分布式事务对比分布式事务：指跨多个服务或数据库的事务，需保证ACID特性。TCC模式：-优点：不依赖数据库事务，可实现跨库、跨服务的事务；性能较高（Try阶段锁定资源，Confirm/Cancel快速提交）。-缺点：业务侵入性强（需实现Try/Confirm/Cancel三个方法）；代码复杂度高。SeataAT模式：-优点：无业务侵入（通过代理数据源自动生成回滚日志）；开发成本低。-缺点：依赖数据库支持（需undo_log表）；全局锁可能影响并发性能（如更新同一行数据时需等待全局锁释放）。三、编程题1.线程安全的单例模式（防反射破坏）```javapublicclassSingleton{//禁止反射调用私有构造privatestaticbooleaninitialized=false;//静态内部类持有单例实例（懒加载+线程安全）privatestaticclassHolder{staticfinalSingletonINSTANCE=newSingleton();}privateSingleton(){synchronized(Singleton.class){if(!initialized){initialized=true;}else{thrownewIllegalStateException("Singletoninstancealreadycreated");}}}publicstaticSingletongetInstance(){returnHolder.INSTANCE;}}```说明：通过静态内部类Holder实现懒加载（类加载时线程安全）；通过initialized标志防止反射调用私有构造器（反射调用时会触发构造方法，第二次调用时抛异常）。2.CompletableFuture任务编排```javaimportjava.time.Duration;importjava.util.concurrent.CompletableFuture;importjava.util.concurrent.TimeUnit;publicclassCompletableFutureDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){//任务A：耗时2秒，返回"ResultA"CompletableFuture<String>taskA=CompletableFuture.supplyAsync(()->{try{TimeUnit.SECONDS.sleep(2);}catch(InterruptedExceptione){Thread.currentThread().interrupt();}return"ResultA";});//任务A完成后，并行执行B和CCompletableFuture<String>taskB=taskA.thenApplyAsync(aResult->{try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}catch(InterruptedExceptione){Thread.currentThread().interrupt();}return"ResultB";});CompletableFuture<String>taskC=taskA.thenApplyAsync(aResult->{try{TimeUnit.SECONDS.sleep(1.5);}catch(InterruptedExceptione){Thread.currentThread().interrupt();}return"ResultC";});//合并B和C的结果CompletableFuture<Void>finalTask=taskB.thenCombine(taskC,(bResult,cResult)->{StringaResult=taskA.join();//获取A的结果returnaResult+"+"+bResult+"+"+cResult;}).thenAccept(System.out::println);finalTask.join();//等待所有任务完成}}```3.简单SpringIOC容器设计核心类：-BeanDefinition：存储Bean的类信息、作用域（单例/原型）、依赖关系。-BeanFactory：核心接口，定义getBean方法。-DefaultListableBeanFactory：实现类，包含BeanDefinition注册表、单例Bean缓存（ConcurrentHashMap）。-AutowiredAnnotationProcessor：处理@Autowired注解的后置处理器。关键逻辑：```javaimportjava.lang.reflect.Field;importjava.util.Map;importjava.util.concurrent.ConcurrentHashMap;//Bean定义classBeanDefinition{privateClass<?>beanClass;privateStringscope="singleton";//默认单例//getter/setter}//IOC容器核心publicclassSimpleBeanFactory{privatefinalMap<String,BeanDefinition>beanDefinitions=newConcurrentHashMap<>();privatefinalMap<String,Object>singletonObjects=newConcurrentHashMap<>();//注册Bean定义publicvoidregisterBeanDefinition(StringbeanName,BeanDefinitionbd){beanDefinitions.put(beanName,bd);}//获取Bean（支持单例）publicObjectgetBean(StringbeanName)throwsException{BeanDefinitionbd=beanDefinitions.get(beanName);if(bd==null){thrownewIllegalArgumentException("Beannotfound:"+beanName);}if("singleton".equals(bd.getScope())){Objectsingleton=singletonObjects.get(beanName);if(singleton==null){singleton=createBean(bd);singletonObjects.put(beanName,singleton);}returnsingleton;}else{returncreateBean(bd);//原型模式每次创建新实例}}//创建Bean实例并注入依赖privateObjectcreateBean(BeanDefinitionbd)throwsException{Class<?>clazz=bd.getBeanClass();Objectbean=clazz.getDeclaredConstructor().newInstance();//处理@Autowired字段for(Fieldfield:clazz.getDeclaredFields()){if(field.isAnnotationPresent(Autowired.class)){field.setAccessible(true);StringdependencyName=field.getName();//假设按名称注入Objectdependency=getBean(dependencyName);