2026年Java开发工程师面试题及解析

2026年Java开发工程师面试题及解析一、编程题（共3题，每题20分，总计60分）题目1（20分）：实现一个线程安全的LRU缓存题目描述：请设计一个线程安全的LRU（最近最少使用）缓存系统，该系统支持以下操作：-`get(key)`:获取键`key`对应的值，如果键不存在，则返回-1。-`put(key,value)`:插入或更新键`key`的值为`value`。如果缓存容量已满，则驱逐最久未使用的键。要求：1.实现LRU缓存的基本功能。2.确保在高并发环境下线程安全。3.提供清晰的实现思路和代码。答案与解析：javaimportjava.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;importjava.util.HashMap;importjava.util.Map;classLRUCache<K,V>{privatefinalintcapacity;privatefinalMap<K,Node<K,V>>cache;privatefinalNode<K,V>head,tail;privatefinalReadWriteLocklock=newReentrantReadWriteLock();publicLRUCache(intcapacity){this.capacity=capacity;this.cache=newHashMap<>();//使用伪头部和伪尾部节点简化边界处理this.head=newNode<>(null,null);this.tail=newNode<>(null,null);head.next=tail;tail.prev=head;}publicVget(Kkey){lock.readLock().lock();try{Node<K,V>node=cache.get(key);if(node==null){return-1;}//将访问过的节点移动到头部moveToHead(node);returnnode.value;}finally{lock.readLock().unlock();}}publicvoidput(Kkey,Vvalue){lock.writeLock().lock();try{Node<K,V>node=cache.get(key);if(node==null){//创建新节点Node<K,V>newNode=newNode<>(key,value);cache.put(key,newNode);addToHead(newNode);//如果超出容量，删除尾部节点if(cache.size()>capacity){Node<K,V>tailNode=removeTail();cache.remove(tailNode.key);}}else{//更新节点值，并移动到头部node.value=value;moveToHead(node);}}finally{lock.writeLock().unlock();}}privatevoidaddToHead(Node<K,V>node){node.prev=head;node.next=head.next;head.next.prev=node;head.next=node;}privatevoidremoveNode(Node<K,V>node){node.prev.next=node.next;node.next.prev=node.prev;}privatevoidmoveToHead(Node<K,V>node){removeNode(node);addToHead(node);}privateNode<K,V>removeTail(){Node<K,V>res=tail.prev;removeNode(res);returnres;}privatestaticclassNode<K,V>{Kkey;Vvalue;Node<K,V>prev;Node<K,V>next;Node(Kkey,Vvalue){this.key=key;this.value=value;}}}解析：1.LRU缓存实现：使用双向链表和哈希表实现LRU缓存。双向链表维护访问顺序，哈希表提供O(1)时间复杂度的查找。2.线程安全：使用`ReadWriteLock`实现读写分离，多个线程可以同时读取但只有一个线程可以写入，确保线程安全。3.关键操作：-`get(key)`：查找节点，如果存在则移动到头部，返回值；如果不存在返回-1。-`put(key,value)`：如果节点存在则更新值并移动到头部；如果不存在则创建新节点并添加到头部，如果超出容量则删除尾部节点。4.伪头部和伪尾部节点：简化边界处理，避免特殊判断。题目2（20分）：实现一个分页查询的缓存机制题目描述：假设有一个大型数据库表，需要实现分页查询功能。请设计一个缓存机制，支持以下操作：1.`fetchPage(pageNum,pageSize)`:获取指定页码`pageNum`和页面大小`pageSize`的数据页。2.缓存最近查询过的页面，当请求一个已缓存的页面时，直接返回缓存结果。3.缓存容量有限，当缓存满时，需要驱逐最久未使用的页面。要求：1.实现分页查询的缓存机制。2.确保缓存的高效利用和线程安全。3.提供清晰的实现思路和代码。答案与解析：javaimportjava.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;importjava.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;importjava.util.LinkedHashMap;importjava.util.Map;classPageCache{privatefinalintcapacity;privatefinalLinkedHashMap<Integer,Object>cache;privatefinalReadWriteLocklock=newReentrantReadWriteLock();publicPageCache(intcapacity){this.capacity=capacity;//使用LinkedHashMap实现LRU缓存this.cache=newLinkedHashMap<Integer,Object>(){protectedbooleanremoveEldestEntry(Map.Entry<Integer,Object>eldest){returnsize()>capacity;}};}publicObjectfetchPage(intpageNum,intpageSize){lock.readLock().lock();try{returncache.get(pageNum);}finally{lock.readLock().unlock();}}publicvoidputPage(intpageNum,ObjectpageData){lock.writeLock().lock();try{cache.put(pageNum,pageData);}finally{lock.writeLock().unlock();}}}解析：1.缓存实现：使用`LinkedHashMap`实现LRU缓存，当缓存超过容量时自动驱逐最久未使用的页面。2.线程安全：使用`ReadWriteLock`实现读写分离，多个线程可以同时读取但只有一个线程可以写入。3.关键操作：-`fetchPage(pageNum,pageSize)`：直接从缓存中获取页面数据，如果存在则返回缓存结果。-`putPage(pageNum,pageData)`：将页面数据添加到缓存中，如果缓存满则自动驱逐最久未使用的页面。题目3（20分）：实现一个分布式锁题目描述：请设计一个分布式锁，支持以下功能：1.`lock()`:获取锁。2.`unlock()`:释放锁。3.确保在分布式系统中多个实例之间互斥。要求：1.实现分布式锁。2.确保锁的公平性和线程安全。3.提供清晰的实现思路和代码。答案与解析：javaimportjava.util.concurrent.ConcurrentHashMap;importjava.util.concurrent.locks.LockSupport;classDistributedLock{privatefinalConcurrentHashMap<String,Integer>lockMap=newConcurrentHashMap<>();privatefinalThreadLocal<String>currentLock=newThreadLocal<>();publicvoidlock()throwsInterruptedException{StringthreadName=Thread.currentThread().getName();while(true){StringlockKey=getLockKey();Integercount=lockMap.getOrDefault(lockKey,0);if(count==0){if(lockMap.putIfAbsent(lockKey,1)==null){currentLock.set(lockKey);return;}}else{if(lockMputeIfPresent(lockKey,(k,v)->v+1)==1){currentLock.set(lockKey);return;}}//等待一段时间后重试LockSupport.parkNanos(1000L);}}publicvoidunlock(){StringlockKey=currentLock.get();if(lockKey!=null){Integercount=lockMputeIfPresent(lockKey,(k,v)->{if(v==1){returnnull;}else{returnv-1;}});if(count==null){lockMap.remove(lockKey);currentLock.remove();}}}privateStringgetLockKey(){returnThread.currentThread().getId()+":"+Thread.currentThread().getName();}}解析：1.分布式锁实现：使用`ConcurrentHashMap`记录锁状态，每个锁由一个唯一键标识。2.锁的获取：-如果锁计数为0，尝试初始化锁并成功，则获取锁。-如果锁计数不为0，增加计数并成功，则获取锁。-如果无法获取锁，则等待一段时间后重试。3.锁的释放：-减少锁计数，如果计数为0，则删除锁并释放。4.线程安全：使用`ConcurrentHashMap`和`ThreadLocal`确保线程安全。二、选择题（共5题，每题2分，总计10分）题目1（2分）：以下哪个注解用于标记Java中的测试类？A.`@Service`B.`@Component`C.`@Configuration`D.`@Test`答案：D解析：`@Test`注解用于标记Java中的测试类或测试方法，通常与JUnit测试框架一起使用。其他选项：-`@Service`：用于标记服务层组件。-`@Component`：用于标记通用组件。-`@Configuration`：用于标记配置类。题目2（2分）：以下哪个集合类线程不安全？A.`ArrayList`B.`LinkedList`C.`HashSet`D.`HashMap`答案：A解析：-`ArrayList`和`LinkedList`是线程不安全的集合类，需要外部同步。-`HashSet`和`HashMap`是线程不安全的集合类，但可以通过`Collections.synchronizedSet`和`Collections.synchronizedMap`包装实现线程安全。题目3（2分）：Java中的`synchronized`关键字和`Lock`接口的主要区别是什么？A.`synchronized`是Java关键字，`Lock`是接口。B.`synchronized`是重量级锁，`Lock`是轻量级锁。C.`synchronized`不支持条件变量，`Lock`支持。D.以上都是。答案：D解析：-`synchronized`是Java关键字，`Lock`是接口，这是基本区别。-`synchronized`是重量级锁，依赖于JVM实现，而`Lock`是可插拔的锁实现。-`synchronized`不支持条件变量，而`Lock`支持`Condition`接口实现条件等待。题目4（2分）：以下哪个设计模式用于解决对象之间的高度耦合问题？A.单例模式B.工厂模式C.代理模式D.装饰器模式答案：B解析：-单例模式用于确保一个类只有一个实例。-工厂模式用于创建对象，解耦对象创建和使用。-代理模式用于控制对对象的访问。-装饰器模式用于动态扩展对象功能。题目5（2分）：在Java中，以下哪个方法用于获取当前线程的堆栈跟踪信息？A.`getStackTrace()`B.`printStackTrace()`C.`dumpStack()`D.`getThreads()`答案：A解析：-`getStackTrace()`方法用于获取当前线程的堆栈跟踪信息。-`printStackTrace()`方法用于打印堆栈跟踪信息。-`dumpStack()`不是Java标准方法。-`getThreads()`方法用于获取当前JVM中的线程列表。三、简答题（共4题，每题5分，总计20分）题目1（5分）：简述Java中的垃圾回收机制及其主要算法。答案：Java中的垃圾回收机制（GC）用于自动管理内存，主要算法包括：1.标记-清除（Mark-Sweep）：标记所有活动对象，然后清除所有未标记的对象。2.复制（Copying）：将内存分成两块，每次只使用其中一块，复制活动对象到新区域。3.标记-整理（Mark-Compact）：标记活动对象，然后移动所有活动对象到内存的一端，清理边界外的内存。4.分代收集（GenerationalCollection）：根据对象存活周期将内存分为年轻代和老年代，年轻代使用复制算法，老年代使用标记-整理算法。题目2（5分）：简述Spring框架的核心特性。答案：Spring框架的核心特性包括：1.依赖注入（DI）：通过IoC容器管理对象依赖关系。2.控制反转（IOC）：将对象的创建和依赖关系管理交给容器。3.AOP（面向切面编程）：用于模块化横切关注点，如日志、事务。4.事务管理：提供声明式事务管理。5.MVC框架：提供Web应用开发框架。6.事件发布机制：用于组件间通信。题目3（5分）：简述Java中的并发集合类及其特点。答案：Java中的并发集合类及其特点：1.`ConcurrentHashMap`：线程安全的哈希表，分段锁实现高并发。2.`CopyOnWriteArrayList`：线程安全的列表，写时复制，读时高效。3.`CopyOnWriteA