Java面试题整理

Java集合体系都有什么，都有什么区别与联系

Collection 是集合层次的根接口。

（1）List 接口 - 元素有序，允许存储重复元素，可通过索引访问元素。

主要实现类：

ArrayList：基于动态数组实现，查询快（随机访问 O(1)），增删慢（尤其是中间位置，O(n)）。

非线程安全，适合查询多、增删少的场景。

LinkedList：基于双向链表实现，增删快（O(1)，前提是知道节点位置），查询慢（O(n)）。非线程安全。适合频繁增删的场景。

Vector：与 ArrayList 类似，但线程安全（方法用 synchronized 修饰），性能较低，不常用。

（2）Set 接口 - 无序、唯一

不允许存储重复元素（通过 equals() 和 hashCode() 判断）。无索引，不能通过下标访问。

主要实现类：

HashSet：基于 HashMap 实现。无序（不保证顺序）。查询、增删效率高（接近 O(1)）。非线程安全。（其实就是

Set<String> studentNames = new HashSet<>();

studentNames.add("张三");）

LinkedHashSet：HashSet 的子类，内部使用链表维护插入顺序。有序（按插入顺序），性能略低于 HashSet。

（3）Map

存储 key-value 对。key 不允许重复（唯一），value 可以重复。通过 key 查找 value。

主要实现类：

HashMap：基于哈希表（数组 + 链表/红黑树）实现。无序。非线程安全。JDK 8 后，当链表长度 > 8 且数组长度 >= 64 时，链表转为红黑树，提高查找效率。

ConcurrentHashMap 本质上是一个HashMap，因此功能和HashMap一样，但是

ConcurrentHashMap 在 HashMap的基础上，提供了并发安全的实现。

典型使用场景：

场景举例：在 Web 应用中缓存用户信息、配置数据、热点商品信息等。

热点商品缓存示例（读多写少）：

// 获取商品信息（高并发读），写请求：极少，只锁对应桶，不影响读。

Hashtable：早期的线程安全 Map 实现。不允许 null key 或 null value。

ArrayList 与 LinkedList 的区别

最明显的区别是 ArrrayList 底层的数据结构是数组，支持随机访问，而

LinkedList 的底层数据结构是数据链表，不支持随机访问。

当哈希冲突发生时，HashMap使用链地址法来处理冲突。

线程问题：多线程，单线程，线程池

什么是线程 (Thread)?

定义：线程是进程中的一个执行单元，是 CPU 调度和执行的基本单位。一个进程可以包含多个线程。

类比：

进程 (Process)：想象一个公司。它拥有独立的办公场所（内存空间）、资源（打印机、文件柜）和营业执照（独立的地址空间）。

线程 (Thread)：公司里的员工。多个员工（线程）共享公司的资源（内存、文件句柄等），但他们可以同时工作（并发执行不同的任务）。

线程与进程的区别？

进程是操作系统分配资源的最小单元，线程是系统任务调度的最小单元。一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。

什么是线程池？ 为什么要使用它？

创建线程要花费昂贵的资源和时间，当任务来了才创建线程那么响应时间会变长，而且一个进程能创建的线程数有限。为了避免这些问题，在程序启动的时候

就创建若干线程来响应处理，它们被称为线程池，里面的线程叫工作线程。

单线程：

一个程序在同一时刻只有一条执行路径（一个线程）在运行。

特点：

简单：编程模型简单，逻辑清晰，无需考虑并发、同步、死锁等问题。

顺序执行：任务必须一个接一个地完成。如果一个任务耗时很长（如网络请求、文件读写、复杂计算），整个程序就会“卡住”，无法响应其他操作。

资源利用率低：在等待 I/O 操作（如读磁盘、等网络响应）时，CPU 处于空闲状态，无法利用起来处理其他任务。

典型应用：

简单的命令行工具。

早期的 GUI 应用（容易卡顿）。

对性能和并发要求不高的脚本。

例子：你用一个单线程程序下载文件。在下载过程中，程序界面完全无法操作，直到下载完成。

多线程 (Multi-threading)

定义：一个程序在同一时间内创建并运行多个线程，这些线程可以并发（或并行）执行不同的任务。

目的：

提高性能和响应性：将耗时的任务（如 I/O、计算）放到后台线程执行，主线程（如 GUI 线程）可以保持对用户操作的响应。

充分利用多核 CPU：现代 CPU 通常是多核的。多线程可以让不同的线程在不同的 CPU 核心上真正并行执行，最大化 CPU 利用率。

模拟并发行为：如服务器需要同时处理成百上千个客户端请求。

特点：

并发性：多个线程看起来是“同时”运行的（在单核 CPU 上通过时间片轮转实现）。

并行性：在多核 CPU 上，多个线程可以真正在不同核心上同时运行。

复杂性：引入了线程安全、死锁、竞态条件、上下文切换开销等复杂问题。

什么是死锁：死锁 (Deadlock)：两个或多个线程互相等待对方释放锁，导致所有线程都无法继续执行。

线程池 (Thread Pool)

为什么需要线程池？

直接创建线程（new Thread().start()）虽然简单，但在高并发场景下有严重问题：

创建/销毁开销大：频繁创建和销毁线程本身就很耗时。

资源耗尽：无限制地创建线程会耗尽系统资源（内存、CPU），导致系统崩溃或性能急剧下降。

缺乏管理：难以控制并发线程的数量，无法复用线程。

定义：线程池是一种管理线程的机制。它预先创建一组可重用的线程（“池子”），并将需要执行的任务提交给这个池。池中的线程会循环地从任务队列中取出任务并执行，执行完后不销毁，而是等待下一个任务。

核心组件：

线程池 (ThreadPool)：管理线程集合。

工作线程 (Worker Thread)：池中实际执行任务的线程。

任务队列 (Task Queue / Blocking Queue)：存放待执行任务的队列。当所有工作线程都在忙时，新任务会进入队列等待。

拒绝策略 (Rejected Execution Handler)：当任务队列也满了，且线程数达到上限时，如何处理新提交的任务（如抛异常、丢弃、调用者线程执行等）。

何时使用线程池？

高并发的服务器应用（Web 服务器、数据库连接池）。

需要执行大量异步任务的程序。

任何需要避免频繁创建线程的场景。

创建线程的方式

方式一：继承 Thread 类，通过创建 Thread 类的子类，并重写其 run() 方法来创建线程。

方式二：实现 Runnable 接口，创建一个类实现 Runnable 接口，并实现其 run() 方法。

方式三：实现 Callable 接口 。生产环境、高并发、大量异步任务。

方式四：使用线程池。

在实际开发中，优先使用线程池 (ExecutorService) 配合 Runnable 或 Callable创建线程。

创建线程池的方式：

一、 使用 Executors 工厂类

1.Executors.newFixedThreadPool创建一个固定大小的线程池。创建一个固定大小的线程池。负载比较重、任务执行时间较长且稳定的场景。可以有效控制并发线程数。

2. Executors.newCachedThreadPool()创建一个可缓存的线程池。线程池大小不固定，线程可以按需创建。适用场景：执行大量短期异步任务的程序。

3. Executors.newSingleThreadExecutor()创建一个单线程的线程池。适用场景：需要保证任务按顺序执行，并且希望线程在意外终止后能自动恢复的场景。相当于一个“守护”线程。

二、 使用 ThreadPoolExecutor 构造函数创建线程池但阿里《Java开发手册》等规范建议避免使用它创建线程池，因为它隐藏了一些关键配置（如队列类型），容易导致风险（如无界队列）。

务必使用有界队列（如 ArrayBlockingQueue）来防止内存溢出。

如何确保线程安全

同步，使用原子类，实现并发锁，使用 volatile 关键字，使用线程安全类。

线程线程被创建后并不会立即执行

线程被创建后并不会立即执行，而是需要调用start()方法来启动线程。当调用start()方法后，线程会进入就绪状态，等待CPU分配时间片。

一旦获得就会开始执行其run()方法中的代码。

使用 start() 方法会启动一个新的线程，并且新线程会运行 run() 方法中的代码。

直接调用 run() 方法不会启动新的线程，只是在当前线程中执行 run() 方法中的代码。

线程堵塞

这种情况通常发生在多线程环境中，比如等待I/O操作完成、等待锁释放、等待条件变量等。

StringBuffer是线程安全的，因为它的大部分方法都是同步的，可以在多线程环境下安全使用。

而StringBuilder不是线程安全的，它没有同步机制，因此在多线程环境下会导致数据不一致的问题。

接口和抽象类问题

抽象类可以包含已经实现的方法，而接口通常只包含方法名。

https://cloud.tencent.com/developer/article/1677833

接口和抽象类都用于实现抽象化。

从Java 8开始，接口可以包含默认方法和静态方法，这些方法仍然是抽象的。

在Java中，子类通过extends关键字来继承抽象类，一个类只能继承一个抽象类，但可以实现多个接口。

Java中的反射：

反射是一种强大的工具，允许程序在运行时检查和修改其自身结构。反射的主要用途包括：

1动态创建对象2访问私有成员变量3获取类信息

通过反射创建对象有几种方式

1.使用Class对象的newInstance()方法

2.使用Constructor对象的newInstance()方法

3.通过ObjectInputStream的readObject方法实现反序列化

简要说一下springboot

Spring Boot 是一个基于Java的框架，它简化了基于Spring的应用程序的初始设置和开发过程。

实现了自动配置，无需进行复杂的XML配置即可快速进行开发工作。它通过注解的方式自动配置Bean。

提供了许多“起步依赖”，预先配置好的一组依赖项，可以快速开始项目。

Spring Boot遵循“约定优于配置”的原则。

Spring Boot支持内嵌的Tomcat服务器。

提供命令行工具，使用脚本编写和运行Spring应用。