最近 5 年 133 个 Java 面试问题列表(上)

Java 面试随着时间的改变而改变。在过去的日子里,当你知道 String 和 StringBuilder 的区别就能让你直接进入第二轮面试,但是现在问题变得越来越高级,面试官问的问题也更深入。 在我初入职场的时候,类似于 Vector 与 Array 的区别、HashMap 与 Hashtable 的区别是最流行的问题,只需要记住它们,就能在面试中获得更好的机会,但这种情形已经不复存在。如今,你将会被问到许多 Java 程序员都没有看过的领域,如 NIO,设计模式,成熟的单元测试,或者那些很难掌握的知识,如并发、算法、数据结构及编码。
由于我喜欢研究面试题,因此我已经收集了许多的面试问题,包括许多许多不同的主题。我已经为这众多的问题准备一段时间了,现在我将它们分享给你们。这里面不但包含经典的面试问题,如线程、集合、equals 和 hashcode、socket,而且还包含了 NIO、数组、字符串、Java 8 等主题。
该列表包含了入门级 Java 程序员和多年经验的高级开发者的问题。无论你是 1、2、3、4、5、6、7、8、9 还是 10 年经验的开发者,你都能在其中找到一些有趣的问题。这里包含了一些超级容易回答的问题,同时包含经验丰富的 Java 程序员也会棘手的问题。
当然你们也是非常幸运的,当今有许多好的书来帮助你准备 Java 面试,其中有一本我觉得特别有用和有趣的是 Markham 的 Java 程序面试揭秘(Java Programming Interview Exposed)。 这本书会告诉你一些 Java 和 JEE 面试中最重要的主题,即使你不是准备 Java 面试,也值得一读。
该问题列表特别长,我们有各个地方的问题,所以,答案必须要短小、简洁、干脆,不拖泥带水。因此,除了这一个段落,你只会听到问题与答案,再无其他内容,没有反馈,也没有评价。为此,我已经写好了一些博文,在这些文章中你可以找到我对某些问题的观点,如我为什么喜欢这个问题,这个问题的挑战是什么?期望从面试者那获取到什么样的答案?
这个列表有一点不同,我鼓励你采用类似的方式去分享问题和答案,这样容易温习。我希望这个列表对面试官和候选人都有很好的用处,面试官可以对这些问题上做一些改变以获取新奇和令人惊奇的元素,这对一次好的面试来说非常重要。而候选者,可以扩展和测试 Java 程序语言和平台关键领域的知识。2015 年,会更多的关注并发概念,JVM 内部,32 位 JVM 和 64 JVM的区别,单元测试及整洁的代码。我确信,如果你读过这个庞大的 Java 面试问题列表,无论是电话面试还是面对面的面试,你都能有很好的表现。
Java 面试中的重要话题
除了你看到的惊人的问题数量,我也尽量保证质量。我不止一次分享各个重要主题中的问题,也确保包含所谓的高级话题,这些话题很多程序员不喜欢准备或者直接放弃,因为他们的工作不会涉及到这些。Java NIO 和 JVM 底层就是最好的例子。你也可以将设计模式划分到这一类中,但是越来越多有经验的程序员了解 GOF 设计模式并应用这些模式。我也尽量在这个列表中包含 2015 年最新的面试问题,这些问题可能是来年关注的核心。为了给你一个大致的了解,下面列出这份 Java 面试问题列表包含的主题:
  • 多线程,并发及线程基础
  • 数据类型转换的基本原则
  • 垃圾回收(GC)
  • Java 集合框架
  • 数组
  • 字符串
  • GOF 设计模式
  • SOLID (单一功能、开闭原则、里氏替换、接口隔离以及依赖反转)设计原则
  • 抽象类与接口
  • Java 基础,如 equals 和 hashcode
  • 泛型与枚举
  • Java IO 与 NIO
  • 常用网络协议
  • Java 中的数据结构和算法
  • 正则表达式
  • JVM 底层
  • Java 最佳实践
  • JDBC
  • Date, Time 与 Calendar
  • Java 处理 XML
  • JUnit
  • 编程
120 大 Java 面试题及答案
现在是时候给你展示我近 5 年从各种面试中收集来的 120 个问题了。我确定你在自己的面试中见过很多这些问题,很多问题你也能正确回答。
多线程、并发及线程的基础问题
1)Java 中能创建 volatile 数组吗?
能,Java 中可以创建 volatile 类型数组,不过只是一个指向数组的引用,而不是整个数组。我的意思是,如果改变引用指向的数组,将会受到 volatile 的保护,但是如果多个线程同时改变数组的元素,volatile 标示符就不能起到之前的保护作用了。
2)volatile 能使得一个非原子操作变成原子操作吗?
一个典型的例子是在类中有一个 long 类型的成员变量。如果你知道该成员变量会被多个线程访问,如计数器、价格等,你最好是将其设置为 volatile。为什么?因为 Java 中读取 long 类型变量不是原子的,需要分成两步,如果一个线程正在修改该 long 变量的值,另一个线程可能只能看到该值的一半(前 32 位)。但是对一个 volatile 型的 long 或 double 变量的读写是原子。
3)volatile 修饰符的有过什么实践?
一种实践是用 volatile 修饰 long 和 double 变量,使其能按原子类型来读写。double 和 long 都是64位宽,因此对这两种类型的读是分为两部分的,第一次读取第一个 32 位,然后再读剩下的 32 位,这个过程不是原子的,但 Java 中 volatile 型的 long 或 double 变量的读写是原子的。volatile 修复符的另一个作用是提供内存屏障(memory barrier),例如在分布式框架中的应用。简单的说,就是当你写一个 volatile 变量之前,Java 内存模型会插入一个写屏障(write barrier),读一个 volatile 变量之前,会插入一个读屏障(read barrier)。意思就是说,在你写一个 volatile 域时,能保证任何线程都能看到你写的值,同时,在写之前,也能保证任何数值的更新对所有线程是可见的,因为内存屏障会将其他所有写的值更新到缓存。
4)volatile 类型变量提供什么保证?
volatile 变量提供顺序和可见性保证,例如,JVM 或者 JIT为了获得更好的性能会对语句重排序,但是 volatile 类型变量即使在没有同步块的情况下赋值也不会与其他语句重排序。 volatile 提供 happens-before 的保证,确保一个线程的修改能对其他线程是可见的。某些情况下,volatile 还能提供原子性,如读 64 位数据类型,像 long 和 double 都不是原子的,但 volatile 类型的 double 和 long 就是原子的。
5) 10 个线程和 2 个线程的同步代码,哪个更容易写?
从写代码的角度来说,两者的复杂度是相同的,因为同步代码与线程数量是相互独立的。但是同步策略的选择依赖于线程的数量,因为越多的线程意味着更大的竞争,所以你需要利用同步技术,如锁分离,这要求更复杂的代码和专业知识。
6)你是如何调用 wait()方法的?使用 if 块还是循环?为什么?
wait() 方法应该在循环调用,因为当线程获取到 CPU 开始执行的时候,其他条件可能还没有满足,所以在处理前,循环检测条件是否满足会更好。下面是一段标准的使用 wait 和 notify 方法的代码:
// The standard idiom for using the wait method
synchronized (obj) {
while (condition does not hold)
obj.wait(); // (Releases lock, and reacquires on wakeup)
… // Perform action appropriate to condition
}
参见 Effective Java 第 69 条,获取更多关于为什么应该在循环中来调用 wait 方法的内容。
7)什么是多线程环境下的伪共享(false sharing)?
伪共享是多线程系统(每个处理器有自己的局部缓存)中一个众所周知的性能问题。伪共享发生在不同处理器的上的线程对变量的修改依赖于相同的缓存行,如下图所示:
最近 5 年 133 个 Java 面试问题列表(上)
有经验程序员的 Java 面试题
伪共享问题很难被发现,因为线程可能访问完全不同的全局变量,内存中却碰巧在很相近的位置上。如其他诸多的并发问题,避免伪共享的最基本方式是仔细审查代码,根据缓存行来调整你的数据结构。
8)什么是 Busy spin?我们为什么要使用它?
Busy spin 是一种在不释放 CPU 的基础上等待事件的技术。它经常用于避免丢失 CPU 缓存中的数据(如果线程先暂停,之后在其他CPU上运行就会丢失)。所以,如果你的工作要求低延迟,并且你的线程目前没有任何顺序,这样你就可以通过循环检测队列中的新消息来代替调用 sleep() 或 wait() 方法。它唯一的好处就是你只需等待很短的时间,如几微秒或几纳秒。LMAX 分布式框架是一个高性能线程间通信的库,该库有一个 BusySpinWaitStrategy 类就是基于这个概念实现的,使用 busy spin 循环 EventProcessors 等待屏障。
9)Java 中怎么获取一份线程 dump 文件?
在 Linux 下,你可以通过命令 kill -3 PID (Java 进程的进程 ID)来获取 Java 应用的 dump 文件。在 Windows 下,你可以按下 Ctrl + Break 来获取。这样 JVM 就会将线程的 dump 文件打印到标准输出或错误文件中,它可能打印在控制台或者日志文件中,具体位置依赖应用的配置。如果你使用Tomcat。
10)Swing 是线程安全的?
不是,Swing 不是线程安全的。你不能通过任何线程来更新 Swing 组件,如 JTable、JList 或 JPanel,事实上,它们只能通过 GUI 或 AWT 线程来更新。这就是为什么 Swing 提供 invokeAndWait() 和 invokeLater() 方法来获取其他线程的 GUI 更新请求。这些方法将更新请求放入 AWT 的线程队列中,可以一直等待,也可以通过异步更新直接返回结果。你也可以在参考答案中查看和学习到更详细的内容。
11)什么是线程局部变量?
线程局部变量是局限于线程内部的变量,属于线程自身所有,不在多个线程间共享。Java 提供 ThreadLocal 类来支持线程局部变量,是一种实现线程安全的方式。但是在管理环境下(如 web 服务器)使用线程局部变量的时候要特别小心,在这种情况下,工作线程的生命周期比任何应用变量的生命周期都要长。任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放,Java 应用就存在内存泄露的风险。
12)用 wait-notify 写一段代码来解决生产者-消费者问题?
请参考答案中的示例代码。只要记住在同步块中调用 wait() 和 notify()方法,如果阻塞,通过循环来测试等待条件。
13) 用 Java 写一个线程安全的单例模式(Singleton)?
请参考答案中的示例代码,这里面一步一步教你创建一个线程安全的 Java 单例类。当我们说线程安全时,意思是即使初始化是在多线程环境中,仍然能保证单个实例。Java 中,使用枚举作为单例类是最简单的方式来创建线程安全单例模式的方式。
14)Java 中 sleep 方法和 wait 方法的区别?
虽然两者都是用来暂停当前运行的线程,但是 sleep() 实际上只是短暂停顿,因为它不会释放锁,而 wait() 意味着条件等待,这就是为什么该方法要释放锁,因为只有这样,其他等待的线程才能在满足条件时获取到该锁。
15)什么是不可变对象(immutable object)?Java 中怎么创建一个不可变对象?
不可变对象指对象一旦被创建,状态就不能再改变。任何修改都会创建一个新的对象,如 String、Integer及其它包装类。详情参见答案,一步一步指导你在 Java 中创建一个不可变的类。
16)我们能创建一个包含可变对象的不可变对象吗?
是的,我们是可以创建一个包含可变对象的不可变对象的,你只需要谨慎一点,不要共享可变对象的引用就可以了,如果需要变化时,就返回原对象的一个拷贝。最常见的例子就是对象中包含一个日期对象的引用。
数据类型和 Java 基础面试问题
17)Java 中应该使用什么数据类型来代表价格?
如果不是特别关心内存和性能的话,使用BigDecimal,否则使用预定义精度的 double 类型。
18)怎么将 byte 转换为 String?
可以使用 String 接收 byte[] 参数的构造器来进行转换,需要注意的点是要使用的正确的编码,否则会使用平台默认编码,这个编码可能跟原来的编码相同,也可能不同。
19)Java 中怎样将 bytes 转换为 long 类型?
这个问题你来回答 🙂
20)我们能将 int 强制转换为 byte 类型的变量吗?如果该值大于 byte 类型的范围,将会出现什么现象?
是的,我们可以做强制转换,但是 Java 中 int 是 32 位的,而 byte 是 8 位的,所以,如果强制转化是,int 类型的高 24 位将会被丢弃,byte 类型的范围是从 -128 到 128。
21)存在两个类,B 继承 A,C 继承 B,我们能将 B 转换为 C 么?如 C = (C) B;
答案:http://javarevisited.blogspot.sg/2012/12/what-is-type-casting-in-java-class-interface-example.html
22)哪个类包含 clone 方法?是 Cloneable 还是 Object?
java.lang.Cloneable 是一个标示性接口,不包含任何方法,clone 方法在 object 类中定义。并且需要知道 clone() 方法是一个本地方法,这意味着它是由 c 或 c++ 或 其他本地语言实现的。
23)Java 中 ++ 操作符是线程安全的吗?
不是线程安全的操作。它涉及到多个指令,如读取变量值,增加,然后存储回内存,这个过程可能会出现多个线程交差。
24)a = a + b 与 a += b 的区别
+= 隐式的将加操作的结果类型强制转换为持有结果的类型。如果两这个整型相加,如 byte、short 或者 int,首先会将它们提升到 int 类型,然后在执行加法操作。如果加法操作的结果比 a 的最大值要大,则 a+b 会出现编译错误,但是 a += b 没问题,如下:
byte a = 127;
byte b = 127;
b = a + b; // error : cannot convert from int to byte
b += a; // ok
(译者注:这个地方应该表述的有误,其实无论 a+b 的值为多少,编译器都会报错,因为 a+b 操作会将 a、b 提升为 int 类型,所以将 int 类型赋值给 byte 就会编译出错)
25)我能在不进行强制转换的情况下将一个 double 值赋值给 long 类型的变量吗?
不行,你不能在没有强制类型转换的前提下将一个 double 值赋值给 long 类型的变量,因为 double 类型的范围比 long 类型更广,所以必须要进行强制转换。
26)3*0.1 == 0.3 将会返回什么?true 还是 false?
false,因为有些浮点数不能完全精确的表示出来。
27)int 和 Integer 哪个会占用更多的内存?
Integer 对象会占用更多的内存。Integer 是一个对象,需要存储对象的元数据。但是 int 是一个原始类型的数据,所以占用的空间更少。
28)为什么 Java 中的 String 是不可变的(Immutable)?
Java 中的 String 不可变是因为 Java 的设计者认为字符串使用非常频繁,将字符串设置为不可变可以允许多个客户端之间共享相同的字符串。更详细的内容参见答案。
29)我们能在 Switch 中使用 String 吗?
从 Java 7 开始,我们可以在 switch case 中使用字符串,但这仅仅是一个语法糖。内部实现在 switch 中使用字符串的 hash code。
30)Java 中的构造器链是什么?
当你从一个构造器中调用另一个构造器,就是Java 中的构造器链。这种情况只在重载了类的构造器的时候才会出现。
JVM 底层 与 GC(Garbage Collection) 的面试问题
31)64 位 JVM 中,int 的长度是多数?
Java 中,int 类型变量的长度是一个固定值,与平台无关,都是 32 位。意思就是说,在 32 位 和 64 位 的Java 虚拟机中,int 类型的长度是相同的。
32)Serial 与 Parallel GC之间的不同之处?
Serial 与 Parallel 在GC执行的时候都会引起 stop-the-world。它们之间主要不同 serial 收集器是默认的复制收集器,执行 GC 的时候只有一个线程,而 parallel 收集器使用多个 GC 线程来执行。
33)32 位和 64 位的 JVM,int 类型变量的长度是多数?
32 位和 64 位的 JVM 中,int 类型变量的长度是相同的,都是 32 位或者 4 个字节。
34)Java 中 WeakReference 与 SoftReference的区别?
虽然 WeakReference 与 SoftReference 都有利于提高 GC 和 内存的效率,但是 WeakReference ,一旦失去最后一个强引用,就会被 GC 回收,而软引用虽然不能阻止被回收,但是可以延迟到 JVM 内存不足的时候。
35)WeakHashMap 是怎么工作的?
WeakHashMap 的工作与正常的 HashMap 类似,但是使用弱引用作为 key,意思就是当 key 对象没有任何引用时,key/value 将会被回收。
36)JVM 选项 -XX:+UseCompressedOops 有什么作用?为什么要使用?
当你将你的应用从 32 位的 JVM 迁移到 64 位的 JVM 时,由于对象的指针从 32 位增加到了 64 位,因此堆内存会突然增加,差不多要翻倍。这也会对 CPU 缓存(容量比内存小很多)的数据产生不利的影响。因为,迁移到 64 位的 JVM 主要动机在于可以指定最大堆大小,通过压缩 OOP 可以节省一定的内存。通过 -XX:+UseCompressedOops 选项,JVM 会使用 32 位的 OOP,而不是 64 位的 OOP。
37)怎样通过 Java 程序来判断 JVM 是 32 位 还是 64 位?
你可以检查某些系统属性如 sun.arch.data.model 或 os.arch 来获取该信息。
38)32 位 JVM 和 64 位 JVM 的最大堆内存分别是多数?
理论上说上 32 位的 JVM 堆内存可以到达 2^32,即 4GB,但实际上会比这个小很多。不同操作系统之间不同,如 Windows 系统大约 1.5 GB,Solaris 大约 3GB。64 位 JVM允许指定最大的堆内存,理论上可以达到 2^64,这是一个非常大的数字,实际上你可以指定堆内存大小到 100GB。甚至有的 JVM,如 Azul,堆内存到 1000G 都是可能的。
39)JRE、JDK、JVM 及 JIT 之间有什么不同?
JRE 代表 Java 运行时(Java run-time),是运行 Java 引用所必须的。JDK 代表 Java 开发工具(Java development kit),是 Java 程序的开发工具,如 Java 编译器,它也包含 JRE。JVM 代表 Java 虚拟机(Java virtual machine),它的责任是运行 Java 应用。JIT 代表即时编译(Just In Time compilation),当代码执行的次数超过一定的阈值时,会将 Java 字节码转换为本地代码,如,主要的热点代码会被准换为本地代码,这样有利大幅度提高 Java 应用的性能。
40)解释 Java 堆空间及 GC?
当通过 Java 命令启动 Java 进程的时候,会为它分配内存。内存的一部分用于创建堆空间,当程序中创建对象的时候,就从对空间中分配内存。GC 是 JVM 内部的一个进程,回收无效对象的内存用于将来的分配。
JVM 底层面试题及答案
41)你能保证 GC 执行吗?
不能,虽然你可以调用 System.gc() 或者 Runtime.gc(),但是没有办法保证 GC 的执行。
42)怎么获取 Java 程序使用的内存?堆使用的百分比?
可以通过 java.lang.Runtime 类中与内存相关方法来获取剩余的内存,总内存及最大堆内存。通过这些方法你也可以获取到堆使用的百分比及堆内存的剩余空间。Runtime.freeMemory() 方法返回剩余空间的字节数,Runtime.totalMemory() 方法总内存的字节数,Runtime.maxMemory() 返回最大内存的字节数。
43)Java 中堆和栈有什么区别?
JVM 中堆和栈属于不同的内存区域,使用目的也不同。栈常用于保存方法帧和局部变量,而对象总是在堆上分配。栈通常都比堆小,也不会在多个线程之间共享,而堆被整个 JVM 的所有线程共享。
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