高频java互联网公司面试题及答案

高频java互联网公司面试题及答案面向对象编程中多态的实现机制是什么？多态的核心是“同一行为，不同实现”，分为编译时多态（静态多态）和运行时多态（动态多态）。编译时多态通过方法重载实现，编译器根据参数类型、数量和顺序确定调用的方法版本；运行时多态通过方法重写和向上转型实现，JVM在运行时根据实际对象类型动态绑定方法。例如，父类Animal有eat()方法，子类Dog和Cat重写该方法，当用Animal类型变量指向Dog对象时，调用eat()会执行Dog的实现。其底层依赖JVM的动态分派机制：通过对象的实际类型查找方法表（vtable），找到具体的方法地址。String、StringBuilder、StringBuffer的区别及使用场景？String是不可变类，内部通过finalchar[]存储字符，每次修改会提供新对象，适合字符串不频繁修改的场景（如常量、参数传递）。StringBuilder和StringBuffer继承自AbstractStringBuilder，内部使用可扩容的char[]（初始容量16，扩容时为原容量2+2），支持高效修改。区别在于StringBuffer的方法用synchronized修饰，线程安全但性能略低；StringBuilder无同步，线程不安全但性能更高。因此，单线程下字符串频繁拼接用StringBuilder（如循环内拼接日志），多线程环境用StringBuffer（如多线程提供报表时拼接字符串）。HashMap的底层结构在JDK7和JDK8中有哪些差异？JDK7中HashMap采用“数组+链表”结构，数组是Entry<K,V>[]，链表解决哈希冲突（链地址法）。插入元素时，新节点插入链表头部（头插法），扩容时重新计算哈希并转移节点，可能导致多线程下的链表成环问题（如resize时的并发操作）。JDK8优化为“数组+链表+红黑树”结构，数组是Node<K,V>[]（与Entry同功能），当链表长度≥8且数组长度≥64时，链表转为红黑树（时间复杂度从O(n)降至O(logn)）；链表长度≤6时，红黑树退化为链表（避免频繁转换）。插入时改为尾插法，扩容时通过(e.hash&oldCap)是否为0决定节点在新数组中的位置（无需重新计算哈希），提升效率。此外，JDK8的HashMap允许key为null（存储在数组0号位置），而Hashtable不允许。ConcurrentHashMap如何保证线程安全？JDK7中采用分段锁（Segment），继承ReentrantLock，默认16个Segment，每个Segment维护一个HashEntry链表数组，锁的粒度是Segment，支持16个线程并发写（不同Segment可并行）。JDK8弃用Segment，采用“数组+链表+红黑树”结构，通过synchronized+CAS保证线程安全：插入节点时，若数组对应位置为空（tabAt方法通过Unsafe.getObjectVolatile获取，保证可见性），用CAS尝试放入新节点；若已存在节点，用synchronized锁定该节点（链表头或红黑树根），避免锁整个数组。扩容时采用多线程协作，每个线程处理一段旧数组的迁移，通过sizeCtl变量标记扩容状态（-1表示正在初始化，-N表示N-1个线程参与扩容）。统计size时，JDK7遍历所有Segment累加count；JDK8通过baseCount（基础值）和counterCells（冲突时的增量数组）组合计算，减少CAS竞争。ArrayList的扩容机制是怎样的？ArrayList底层是Object[]elementData，默认初始容量为10（调用无参构造时，初始elementData为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，首次add时扩容为10）。调用add(Ee)时，先检查是否需要扩容：计算最小所需容量（当前size+1），若超过elementData长度，触发扩容。扩容逻辑：新容量=旧容量+(旧容量>>1)（即1.5倍），若新容量仍小于最小所需容量，直接用最小所需容量；若超过Integer.MAX_VALUE8（数组最大容量限制），则用Integer.MAX_VALUE。通过Arrays.copyOf(elementData,newCapacity)复制数组。需要注意，频繁扩容会导致多次数组复制，因此若已知数据量，建议调用ArrayList(intinitialCapacity)指定初始容量，减少扩容次数。volatile的作用及底层实现？volatile是轻量级同步机制，保证变量的可见性（线程修改后立即刷新到主内存，其他线程读取时从主内存获取最新值）和禁止指令重排序（通过内存屏障实现）。可见性的实现依赖JVM的内存模型：每个线程有本地内存（缓存、寄存器等），共享变量存储在主内存。普通变量修改后，本地内存的值不会立即同步到主内存，其他线程可能读取到旧值；volatile变量修改后，JVM会插入StoreStore屏障，强制将本地内存的修改刷回主内存；读取时插入LoadLoad屏障，强制从主内存读取。禁止重排序通过内存屏障指令实现：写volatile变量前插入StoreStore屏障（保证前面的写操作不被重排序到volatile写之后），写后插入StoreLoad屏障（防止volatile写与后续读/写操作重排序）；读volatile变量前插入LoadLoad屏障（防止前面的读操作重排序到volatile读之后），读后插入LoadStore屏障（防止volatile读与后续写操作重排序）。典型应用场景是状态标志（如线程终止标志位）、单例模式的双重检查锁定（防止指令重排导致其他线程获取到未初始化的对象）。synchronized的底层实现和锁升级过程？synchronized的锁对象存储在对象头中（MarkWord），JVM基于对象头的锁状态标记实现锁升级。对象头包含MarkWord（存储哈希码、GC分代年龄、锁状态等）和类型指针（指向类元数据）。锁升级过程为：无锁→偏向锁→轻量级锁→重量级锁。偏向锁：记录第一个获取锁的线程ID，后续该线程再次获取锁时无需CAS操作（只需检查MarkWord中的线程ID是否匹配），适用于单线程重复获取锁的场景。若其他线程尝试获取锁，偏向锁撤销（升级为轻量级锁），撤销需要暂停持有偏向锁的线程，检查其是否存活：若已结束，恢复为无锁；若存活，升级为轻量级锁。轻量级锁：线程在栈帧中创建锁记录（LockRecord），存储MarkWord的拷贝，然后用CAS尝试将对象头的MarkWord替换为指向锁记录的指针。若成功，获取轻量级锁；若失败（说明有竞争），进入自旋（默认自旋10次，可通过-XX:PreBlockSpin调整），自旋成功则获取锁，否则升级为重量级锁。重量级锁：依赖操作系统的互斥量（Mutex），线程竞争失败后进入阻塞状态，唤醒需操作系统切换上下文，开销大。锁只能升级不能降级，目的是减少低竞争场景下的性能损耗。线程池的核心参数有哪些？如何合理配置？线程池的核心类是ThreadPoolExecutor，构造参数包括：corePoolSize（核心线程数，即使空闲也不会被销毁，除非设置allowCoreThreadTimeOut为true）、maximumPoolSize（最大线程数，核心线程+临时线程的上限）、keepAliveTime（临时线程空闲存活时间）、TimeUnit（时间单位）、workQueue（任务队列，常用ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue、PriorityBlockingQueue）、threadFactory（线程工厂，用于创建线程）、rejectedExecutionHandler（拒绝策略）。拒绝策略包括：AbortPolicy（默认，抛出RejectedExecutionException）、CallerRunsPolicy（调用者线程执行任务）、DiscardPolicy（丢弃新任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃队列中最老的任务，尝试重新提交）。配置建议：CPU密集型任务（如复杂计算），corePoolSize设为CPU核心数+1（避免上下文切换）；IO密集型任务（如数据库访问、网络请求），corePoolSize设为CPU核心数2或根据IO阻塞时间调整（公式：核心数/(1-阻塞系数)，阻塞系数=阻塞时间/(阻塞时间+计算时间)）。任务队列选择：若任务量可控，用有界队列（如ArrayBlockingQueue）防止内存溢出；若任务处理快，用SynchronousQueue（不存储任务，直接提交给线程）；若任务有优先级，用PriorityBlockingQueue。AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的核心原理是什么？AQS是构建锁和同步器的框架（如ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore），内部通过volatileintstate（同步状态）和CLH变体的双向队列（等待队列）实现。state的访问通过getState()、setState()、compareAndSetState()（CAS操作）保证原子性。AQS支持独占模式（如ReentrantLock）和共享模式（如CountDownLatch）。独占模式下，线程尝试通过tryAcquire(intarg)获取锁（需子类实现），成功则持有锁，否则加入等待队列，通过LockSupport.park()阻塞。释放锁时调用tryRelease(intarg)（子类实现），成功则唤醒队列中的后继节点。共享模式下，线程通过tryAcquireShared(intarg)尝试获取共享资源（返回值>0表示成功，≤0表示失败），失败则加入队列，释放时调用tryReleaseShared(intarg)，成功则唤醒后续节点。AQS的条件变量（Condition）通过ConditionObject实现，每个Condition有独立的等待队列，调用await()时将线程从同步队列移到条件队列，signal()时将线程从条件队列移到同步队列，等待获取锁。JVM的内存区域是如何划分的？各区域的作用及常见异常？JVM内存分为线程私有和线程共享区域。线程私有：程序计数器（PC寄存器），记录当前线程执行的字节码行号（Native方法时为undefined），无OOM；虚拟机栈（Java栈），每个方法调用创建栈帧（包含局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口），栈深度超过限制抛StackOverflowError（如递归未终止），扩展失败抛OutOfMemoryError（OOM）。本地方法栈，为Native方法服务，与虚拟机栈类似，HotSpot直接合并了两者。线程共享：堆（最大区域），存储对象实例和数组，GC的主要区域，分年轻代（Eden区+2个Survivor区，默认比例8:1:1）和老年代，内存不足抛OOM。方法区（JDK7前称永久代，JDK8后为元空间MetaSpace），存储类元数据（类名、方法、字段）、常量池、静态变量，JDK7将字符串常量池移到堆，JDK8用本地内存实现元空间（避免永久代内存限制），内存不足抛OOM（元空间默认无上限，可通过-XX:MaxMetaspaceSize限制）。运行时常量池（方法区的一部分），存储编译期提供的字面量和符号引用，JDK7后字符串常量池移到堆。直接内存（非JVM规范区域），通过Unsafe或NIO的ByteBuffer.allocateDirect()分配，不受堆内存限制，但受系统内存限制，分配过多抛OOM。CMS和G1垃圾收集器的区别及适用场景？CMS（ConcurrentMarkSweep）是老年代收集器，基于“标记-清除”算法，目标是降低停顿时间。步骤：初始标记（STW，标记GCRoots直接关联的对象）→并发标记（与用户线程并发，遍历可达对象）→重新标记（STW，修正并发标记期间的变动）→并发清除（与用户线程并发，清除不可达对象）。优点是停顿时间短（并发阶段不停止用户线程），适合对响应时间敏感的场景（如Web服务器）。缺点：标记-清除会产生内存碎片（可能触发FullGC），并发阶段占用CPU资源（CPU核数少会影响性能），无法处理浮动垃圾（并发清除时用户线程新产生的垃圾，需预留空间，若预留不足会触发ConcurrentModeFailure，降级为SerialOld收集器，停顿时间变长）。G1（GarbageFirst）是跨年轻代和老年代的收集器，基于“标记-整理”算法，将堆划分为多个大小相等的Region（默认2048个，大小1-32MB），每个Region可属于Eden、Survivor、Old或Humongous（存储大对象，超过Region50%视为大对象）。步骤：初始标记（STW）→并发标记→最终标记（STW，用RememberedSet记录跨Region引用）→筛选回收（STW，根据各Region的回收价值（回收空间/停顿时间）排序，优先回收收益高的Region，用复制算法将存活对象移到新Region，避免内存碎片）。优点：可预测的停顿时间（通过-XX:MaxGCPauseMillis设置目标停顿时间），适合大内存（≥8GB）、高响应要求的场景（如大数据处理、微服务集群）。缺点：内存占用和计算开销较大（RememberedSet维护复杂）。SpringIOC的实现原理是什么？循环依赖如何解决？IOC（控制反转）的核心是将对象的创建、依赖注入、生命周期管理交给Spring容器，降低代码耦合。实现步骤：容器启动时，通过BeanDefinitionReader（如XmlBeanDefinitionReader、AnnotatedBeanDefinitionReader）读取配置（XML、注解），解析提供BeanDefinition（存储Bean的类名、作用域、依赖等信息），存入BeanDefinitionRegistry。然后通过BeanFactoryPostProcessor（如PropertyPlaceholderConfigurer）修改BeanDefinition（如替换占位符）。接着实例化Bean：通过反射（无参构造或工厂方法）创建对象，处理依赖注入（通过AutowiredAnnotationBeanPostProcessor解析@Autowired、@Resource等注解，从容器获取依赖Bean），应用BeanPostProcessor（如AOP的AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator提供代理对象），最后调用初始化方法（InitializingBean的afterPropertiesSet或@PostConstruct）。循环依赖指A依赖B，B依赖A。Spring通过三级缓存解决单例Bean的循环依赖（仅支持setter注入或字段注入，构造函数注入无法解决）。三级缓存：singletonObjects（一级，存储已初始化完成的单例Bean）、earlySingletonObjects（二级，存储未完成初始化但已创建实例的Bean，用于解决AOP代理问题）、singletonFactories（三级，存储ObjectFactory，用于提供早期Bean引用）。创建A时，先将A的ObjectFactory（()->getEarlyBeanReference(beanName,mbd,bean)）放入singletonFactories，然后注入B；创建B时需要A，从singletonFactories获取A的早期引用（可能是代理对象），放入earlySingletonObjects，B完成初始化后放入singletonObjects；A获取到B后完成初始化，从singletonFactories移除，最终A也放入singletonObjects。若存在AOP，getEarlyBeanReference会提前提供代理对象，避免循环依赖时拿到原始对象。SpringAOP的实现方式及应用场景？AOP（面向切面编程）通过动态代理将横切逻辑（如日志、事务、权限）与业务逻辑解耦。实现方式：JDK动态代理（基于接口，通过java.lang.reflect.Proxy提供代理类，重写接口方法，调用InvocationHandler的invoke方法插入切面逻辑）、CGLIB动态代理（基于类，通过ASM修改字节码提供子类，重写父类方法，调用MethodInterceptor的intercept方法插入逻辑）。Spring默认选择JDK动态代理（若目标对象实现接口），否则用CGLIB。核心概念：切面（Aspect，包含切点和通知）、切点（Pointcut，定义匹配的连接点）、通知（Advice，包括前置@Before、后置@After、返回@AfterReturning、异常@AfterThrowing、环绕@Around）、连接点（Joinpoint，程序执行的某个点，如方法调用）。应用场景：日志记录（记录方法调用参数、耗时）、事务管理（@Transactional标记方法，通过@Around通知开启/提交事务）、权限校验（@Before检查用户权限）、性能监控（统计方法执行时间）、参数校验（@Around验证入参合法性）。需要注意，AOP无法增强静态方法（静态方法属于类，动态代理基于对象）和final方法（CGLIB无法重写final方法）。MySQL索引的类型及B+树索引的优势？索引类型按数据结构分：B+树索引（最常用，InnoDB和MyISAM的默认索引）、哈希索引（Memory引擎支持，等值查询快，范围查询慢）、全文索引（MyISAM和InnoDB支持，用于文本内容搜索）、R树索引（用于空间数据）。按逻辑分：主键索引（唯一标识行，InnoDB的聚簇索引）、唯一索引（字段值唯一，允许NULL）、普通索引（无唯一性约束）、联合索引（多字段组合，遵循最左匹配原则）。B+树索引的优势：内部节点存储索引键（不存储数据），叶子节点存储索引键和数据（InnoDB聚簇索引叶子节点存储整行数据，非聚簇索引存储主键值），所有叶子节点通过指针连接（支持范围查询的顺序访问）。相比B树，B+树的内部节点无数据，可存储更多索引键，减少树的高度；叶子节点的链表结构使范围查询只需遍历叶子节点，效率更高。聚簇索引（主键索引）的表数据按主键顺序存储，查询时可直接获取数据；非聚簇索引（二级索引）需回表（通过主键值查询聚簇索引获取数据），可通过覆盖索引（查询字段包含在索引中）避免回表（如SELECTid,nameFROMuserWHEREname='xxx'，若name是索引且索引包含id和name，则无需回表）。MySQL事务的隔离级别及各自解决的问题？事务的ACID特性：原子性（Atomicity，操作要么全做要么全不做）、一致性（Consistency，从一个一致状态到另一个一致状态）、隔离性（Isolation，事务间互不干扰）、持久性（Durability，提交后永久保存）。隔离级别从低到高：READUNCOMMITTED（读未提交），允许读取其他事务未提交的修改（脏读）。READCOMMITTED（读已提交，大多数数据库默认），只读取已提交的数据，解决脏读，但可能出现不可重复读（同一事务两次读取同一行结果不同）。REPEATABLEREAD（可重复读，MySQLInnoDB默认），保证同一事务多次读取同一行结果一致，通过MVCC（多版本并发控制）和间隙锁解决不可重复读，但可能出现幻读（同一事务两次查询范围，结果行数不同）。SERIALIZABLE（可串行化），最高隔离级别，事务串行执行，解决幻读（通过锁表），但并发性能差。InnoDB通过MVCC（记录的隐藏字段：DB_TRX_ID事务ID，DB_ROLL_PTR回滚指针）实现读已提交和可重复读：读已提交每次查询提供新的ReadView（记录活跃事务ID），可重复读在事务开始时提供ReadView。幻读的解决依赖Next-KeyLock（行锁+间隙锁），锁定记录和记录间的间隙，防止其他事务插入新记录。单例模式的几种实现方式及优缺点？单例模式保证一个类仅有一个实例，并提供全局访问点。常见实现：饿汉式（staticfinal实例，类加载时初始化）：```javapublicclassSingleton{privatestaticfinalSingletonINSTANCE=newSingleton();privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){returnINSTANCE;}}```优点：线程安全（类加载机制保证），简单；缺点：类加载时即初始化，可能浪费资源（若未使用）。懒汉式（延迟初始化）：```javapublicclassSingleton{privatestaticSingletonINSTANCE;privateSingleton(){}publicstaticsynchronizedSingletongetInstance(){if(INSTANCE==null){INSTANCE=newSingleton();}returnINSTANCE;}}```优点：延迟加载；缺点：synchronized导致性能开销（每次调用都加锁）。双重检查锁定（DCL）：