知名網際網路公司Java開發面試知識點
知名網際網路公司Java開發崗面試知識點解析
如背景中介紹，作者在一年之內參加過多場面試，應聘崗位均為 Java 開發方向。
在不斷的面試中，分類總結了 Java 開發崗位面試中的一些知識點。
主要包括以下幾個部分：
Java 基礎知識點
Java 常見集合
高併發程式設計（JUC 包）
JVM 記憶體管理
Java 8 知識點
網路協議相關
資料庫相關
MVC 框架相關
大資料相關
Linux 命令相關
面試，是大家從學校走向社會的第一步。
網際網路公司的校園招聘，從形式上說，面試一般分為 2-3 輪技術面試 +1 輪 HR 面試。
但是一些公司確實是沒有 HR 面試的，直接就是三輪技術面。
技術面試中，面試官一般會先就你所應聘的崗位進行相關知識的考察，也叫基礎知識和業務邏輯面試。
只要你回答的不是特別差，面試官通常會說：“咱們寫個程式碼吧”，這個時候就開始了演算法面試。
也就是說，一輪技術面試 = 基礎知識和業務邏輯面試 + 演算法面試。
關於演算法面試的總結，各位可以查閱我先前交流的 Chat：“知名網際網路公司校招中常見的演算法題”。
本文我們主要從技術面試聊起。技術面試包括：業務邏輯和基礎知識面試。
首先是業務邏輯面試 ，也就是講專案。
面試官會對你簡歷上寫的若干個專案其中之一拿出來和你聊聊。在期間，會針對你所做的東西進行深度挖掘。
包括：為什麼要這麼做？優缺點分析，假如重新讓你做一次，你打算怎麼做？ 等等。這個環節主要考察我們對自己做過的專案（實習專案或者校內專案）是否有一個清晰的認識。
關於業務邏輯面試的準備，建議在平時多多思考總結，對專案的資料來源、整體執行框架都應該熟悉掌握。
比如說你在某公司實習過程中，就可以進行總結，而不必等到快離職的時候慌慌張張的去總結該專案。
接下來是基礎知識面試。
Java 開發屬於後臺開發方向，有人說後臺開發很坑，因為需要學習的東西太多了。沒錯，這個崗位就是需要學習好多東西。
包括：本語言（Java/C++/PHP）基礎、資料庫、網路協議、Linux 系統、計算機原理甚至前端相關知識都可以考察你，而且，並不超綱 。
有時候，你報的是後臺開發崗，並且熟悉的是 Java 語言，但是面試官卻是 C++ 開發方向的，就是這麼無奈~
好了，閒話少說，讓我們開始分類講解常見面試知識點。
Java 基礎知識
01. 面向物件的特性有哪些？
答：封裝、繼承和多型。
02. Java 中覆蓋和過載是什麼意思？
解析：覆蓋和過載是比較重要的基礎知識點，並且容易混淆，所以面試中常見。
答：覆蓋（Override）是指子類對父類方法的一種重寫，只能比父類丟擲更少的異常，訪問許可權不能比父類的小。
被覆蓋的方法不能是 private 的，否則只是在子類中重新定義了一個方法；過載（Overload）表示同一個類中可以有多個名稱相同的方法，但這些方法的引數列表各不相同。
面試官： 那麼構成過載的條件有哪些？
答：引數型別不同、引數個數不同、引數順序不同。
面試官： 函式的返回值不同可以構成過載嗎？為什麼？
答：不可以，因為 Java 中呼叫函式並不需要強制賦值。舉例如下：
如下兩個方法：
void f(){} int f(){ return 1;}
只要編譯器可以根據語境明確判斷出語義，比如在 int x = f();中，那麼的確可以據此區分過載方法。
不過， 有時你並不關心方法的返回值，你想要的是方法呼叫的其他效果 （這常被稱為 “為了副作用而呼叫”），這時你可能會呼叫方法而忽略其返回值，所以如果像下面的呼叫：
fun();
此時 Java 如何才能判斷呼叫的是哪一個 f( ) 呢？別人如何理解這種程式碼呢？所以，根據方法返回值來區分過載方法是行不通的。
03. 抽象類和介面的區別有哪些？
答：
抽象類中可以沒有抽象方法；介面中的方法必須是抽象方法；
抽象類中可以有普通的成員變數；介面中的變數必須是 static final 型別的，必須被初始化 , 介面中只有常量，沒有變數。
抽象類只能單繼承，介面可以繼承多個父介面；
Java8 中介面中會有 default 方法，即方法可以被實現。
面試官：抽象類和介面如何選擇？
答：
如果要建立不帶任何方法定義和成員變數的基類，那麼就應該選擇介面而不是抽象類。
如果知道某個類應該是基類，那麼第一個選擇的應該是讓它成為一個介面，只有在必須要有方法定義和成員變數的時候，才應該選擇抽象類。
因為抽象類中允許存在一個或多個被具體實現的方法，只要方法沒有被全部實現該類就仍是抽象類。
04. Java 和 C++ 的區別：
解析：雖然我們不太懂 C++，但是就是會這麼問，尤其是三面（總監級別）面試中。
答：
都是面向物件的語言，都支援封裝、繼承和多型；
指標：Java 不提供指標來直接訪問記憶體，程式更加安全；
繼承： Java 的類是單繼承的，C++ 支援多重繼承； Java 通過一個類實現多個介面來實現 C++ 中的多重繼承； Java 中類不可以多繼承，但是！！！介面可以多繼承；
記憶體： Java 有自動記憶體管理機制，不需要程式設計師手動釋放無用記憶體。
05. Java 中的值傳遞和引用傳遞
答：
值傳遞是指物件被值傳遞，意味著傳遞了物件的一個副本，即使副本被改變，也不會影響源物件。引用傳遞是指物件被引用傳遞，意味著傳遞的並不是實際的物件，而是物件的引用。
因此，外部對引用物件的改變會反映到所有的物件上。
06. JDK 中常用的包有哪些？
答：java.lang、java.util、java.io、java.net、java.sql。
07. JDK，JRE 和 JVM 的聯絡和區別：
答：
JDK 是 java 開發工具包，是 java 開發環境的核心元件，並提供編譯、除錯和執行一個 java 程式所需要的所有工具，可執行檔案和二進位制檔案，是一個平臺特定的軟體。
JRE 是 java 執行時環境，是 JVM 的實施實現，提供了執行 java 程式的平臺。JRE 包含了 JVM，但是不包含 java 編譯器 / 偵錯程式之類的開發工具。
JVM 是 java 虛擬機器，當我們執行一個程式時，JVM 負責將位元組碼轉換為特定機器程式碼，JVM 提供了記憶體管理 / 垃圾回收和安全機制等。
這種獨立於硬體和作業系統，正是 java 程式可以一次編寫多處執行的原因。
區別：
JDK 用於開發，JRE 用於執行 java 程式；
JDK 和 JRE 中都包含 JVM；
JVM 是 java 程式語言的核心並且具有平臺獨立性。
小結：本節主要闡述了 Java 基礎知識點，這些問題主要是一面面試官在考察，難度不大，適當複習下，應該沒什麼問題。
Java 中常見集合
集合這方面的考察相當多，這部分是面試中必考的知識點。
01. 說說常見的集合有哪些吧？
答：
Map 介面和 Collection 介面是所有集合框架的父介面：
1. Collection 介面的子介面包括：Set 介面和 List 介面；
2. Map 介面的實現類主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap 以及 Properties 等；
3. Set 介面的實現類主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet 等；
4. List 介面的實現類主要有：ArrayList、LinkedList、Stack 以及 Vector 等。
02. HashMap 和 Hashtable 的區別有哪些？（必問）
答：
HashMap 沒有考慮同步，是執行緒不安全的；Hashtable 使用了 synchronized 關鍵字，是執行緒安全的；
前者允許 null 作為 Key；後者不允許 null 作為 Key。
03. HashMap 的底層實現你知道嗎？
答：
在 Java8 之前，其底層實現是陣列 + 連結串列實現，Java8 使用了陣列 + 連結串列 + 紅黑樹實現。此時你可以簡單的在紙上畫圖分析：
04. ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的區別？ （必問）
答：
ConcurrentHashMap 結合了 HashMap 和 HashTable 二者的優勢。
HashMap 沒有考慮同步，hashtable 考慮了同步的問題。但是 hashtable 在每次同步執行時都要鎖住整個結構。
ConcurrentHashMap 鎖的方式是稍微細粒度的。 ConcurrentHashMap 將 hash 表分為 16 個桶（預設值），諸如 get,put,remove 等常用操作只鎖當前需要用到的桶。
面試官：ConcurrentHashMap 的具體實現知道嗎？
答：
該類包含兩個靜態內部類 HashEntry 和 Segment；前者用來封裝對映表的鍵值對，後者用來充當鎖的角色；
Segment 是一種可重入的鎖 ReentrantLock，每個 Segment 守護一個 HashEntry 數組裡得元素，當對 HashEntry 陣列的資料進行修改時，必須首先獲得對應的 Segment 鎖。
05. HashMap 的長度為什麼是 2 的冪次方？
答：
通過將 Key 的 hash 值與 length-1 進行 & 運算，實現了當前 Key 的定位，2 的冪次方可以減少衝突（碰撞）的次數，提高 HashMap 查詢效率；
如果 length 為 2 的次冪 則 length-1 轉化為二進位制必定是 11111……的形式，在於 h 的二進位制與操作效率會非常的快，而且空間不浪費；
如果 length 不是 2 的次冪，比如 length 為 15，則 length-1 為 14，對應的二進位制為 1110，在於 h 與操作，最後一位都為 0，而 0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101 這幾個位置永遠都不能存放元素了，空間浪費相當大。
更糟的是這種情況中，陣列可以使用的位置比陣列長度小了很多，這意味著進一步增加了碰撞的機率，減慢了查詢的效率！這樣就會造成空間的浪費。
06. List 和 Set 的區別是啥？
答：List 元素是有序的，可以重複；Set 元素是無序的，不可以重複。
07. List、Set 和 Map 的初始容量和載入因子
答：
1. List
ArrayList 的初始容量是 10；載入因子為 0.5； 擴容增量：原容量的 0.5 倍 +1；一次擴容後長度為 16。
Vector 初始容量為 10，載入因子是 1。擴容增量：原容量的 1 倍，如 Vector 的容量為 10，一次擴容後是容量為 20。
2. Set
HashSet，初始容量為 16，載入因子為 0.75； 擴容增量：原容量的 1 倍； 如 HashSet 的容量為 16，一次擴容後容量為 32
3. Map
HashMap，初始容量 16，載入因子為 0.75； 擴容增量：原容量的 1 倍； 如 HashMap 的容量為 16，一次擴容後容量為 32
08. Comparable 介面和 Comparator 介面有什麼區別？
答：
前者簡單，但是如果需要重新定義比較型別時，需要修改原始碼。
後者不需要修改原始碼，自定義一個比較器，實現自定義的比較方法。
09. Java 集合的快速失敗機制 “fail-fast”
答：
它是 java 集合的一種錯誤檢測機制，當多個執行緒對集合進行結構上的改變的操作時，有可能會產生 fail-fast 機制。
例如 ：假設存在兩個執行緒（執行緒 1、執行緒 2），執行緒 1 通過 Iterator 在遍歷集合 A 中的元素，在某個時候執行緒 2 修改了集合 A 的結構（是結構上面的修改，而不是簡單的修改集合元素的內容），那麼這個時候程式就會丟擲 ConcurrentModificationException 異常，從而產生 fail-fast 機制。
原因： 迭代器在遍歷時直接訪問集合中的內容，並且在遍歷過程中使用一個 modCount 變數。集合在被遍歷期間如果內容發生變化，就會改變 modCount 的值。
每當迭代器使用 hashNext()/next() 遍歷下一個元素之前，都會檢測 modCount 變數是否為 expectedmodCount 值，是的話就返回遍歷；否則丟擲異常，終止遍歷。
解決辦法：
在遍歷過程中，所有涉及到改變 modCount 值得地方全部加上 synchronized；
使用 CopyOnWriteArrayList 來替換 ArrayList。
小結：本小節是 Java 中關於集合的考察，是 Java 崗位面試中必考的知識點，除了應該掌握以上的問題，包括各個集合的底層實現也建議各位同學閱讀，加深理解。
高併發程式設計
在 Java 5.0 提供了 java.util.concurrent（簡稱 JUC ）包，在此包中增加了在併發程式設計中很常用的實用工具類，用於定義類似於執行緒的自定義子系統，包括執行緒池、非同步 IO 和輕量級任務框架。
01. 多執行緒和單執行緒的區別和聯絡：
答：
在單核 CPU 中，將 CPU 分為很小的時間片，在每一時刻只能有一個執行緒在執行，是一種微觀上輪流佔用 CPU 的機制。
多執行緒會存線上程上下文切換，會導致程式執行速度變慢，即採用一個擁有兩個執行緒的程序執行所需要的時間比一個執行緒的程序執行兩次所需要的時間要多一些。
結論：即採用多執行緒不會提高程式的執行速度，反而會降低速度，但是對於使用者來說，可以減少使用者的響應時間。
02. 如何指定多個執行緒的執行順序？
解析：面試官會給你舉個例子，如何讓 10 個執行緒按照順序列印 0123456789？（寫程式碼實現）
答：
設定一個 orderNum，每個執行緒執行結束之後，更新 orderNum，指明下一個要執行的執行緒。並且喚醒所有的等待執行緒。
在每一個執行緒的開始，要 while 判斷 orderNum 是否等於自己的要求值！！不是，則 wait，是則執行本執行緒。
03. 執行緒和程序的區別（必考）
答：
程序是一個 “執行中的程式”，是系統進行資源分配和排程的一個獨立單位；
執行緒是程序的一個實體，一個程序中擁有多個執行緒，執行緒之間共享地址空間和其它資源（所以通訊和同步等操作執行緒比程序更加容易）；
執行緒上下文的切換比程序上下文切換要快很多。
（1）程序切換時，涉及到當前程序的 CPU 環境的儲存和新被排程執行程序的 CPU 環境的設定。
（2）執行緒切換僅需要儲存和設定少量的暫存器內容，不涉及儲存管理方面的操作。
04. 多執行緒產生死鎖的 4 個必要條件？
答：
互斥條件：一個資源每次只能被一個執行緒使用；
請求與保持條件：一個執行緒因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放；
不剝奪條件：程序已經獲得的資源，在未使用完之前，不能強行剝奪；
迴圈等待條件：若干執行緒之間形成一種頭尾相接的迴圈等待資源關係。
面試官：如何避免死鎖？（經常接著問這個問題哦~）
答：指定獲取鎖的順序，舉例如下：
比如某個執行緒只有獲得 A 鎖和 B 鎖才能對某資源進行操作，在多執行緒條件下，如何避免死鎖？
獲得鎖的順序是一定的，比如規定，只有獲得 A 鎖的執行緒才有資格獲取 B 鎖，按順序獲取鎖就可以避免死鎖！！！
05. sleep( ) 和 wait( n)、wait( ) 的區別：
答：
sleep 方法：是 Thread 類的靜態方法，當前執行緒將睡眠 n 毫秒，執行緒進入阻塞狀態。當睡眠時間到了，會解除阻塞，進行可執行狀態，等待 CPU 的到來。睡眠不釋放鎖（如果有的話）；
wait 方法：是 Object 的方法，必須與 synchronized 關鍵字一起使用，執行緒進入阻塞狀態，當 notify 或者 notifyall 被呼叫後，會解除阻塞。但是，只有重新佔用互斥鎖之後才會進入可執行狀態。睡眠時，釋放互斥鎖。
06. synchronized 關鍵字：
答：
底層實現：
進入時，執行 monitorenter，將計數器 +1，釋放鎖 monitorexit 時，計數器-1；
當一個執行緒判斷到計數器為 0 時，則當前鎖空閒，可以佔用；反之，當前執行緒進入等待狀態。
含義：（monitor 機制）
Synchronized 是在加鎖，加物件鎖。物件鎖是一種重量鎖（monitor），synchronized 的鎖機制會根據執行緒競爭情況在執行時會有偏向鎖（單一執行緒）、輕量鎖（多個執行緒訪問 synchronized 區域）、物件鎖（重量鎖，多個執行緒存在競爭的情況）、自旋鎖等。
該關鍵字是一個幾種鎖的封裝。
07. volatile 關鍵字
解析：關於指令重排序的問題，可以查閱 DCL 雙檢鎖失效相關資料。
答：
該關鍵字可以保證可見性不保證原子性。
功能：
主記憶體和工作記憶體，直接與主記憶體產生互動，進行讀寫操作，保證可見性；
禁止 JVM 進行的指令重排序。
08. ThreadLocal（執行緒區域性變數）關鍵字：
答：
當使用 ThreadLocal 維護變數時，其為每個使用該變數的執行緒提供獨立的變數副本，所以每一個執行緒都可以獨立的改變自己的副本，而不會影響其他執行緒對應的副本。
ThreadLocal 內部實現機制：
每個執行緒內部都會維護一個類似 HashMap 的物件，稱為 ThreadLocalMap，裡邊會包含若干了 Entry（K-V 鍵值對），相應的執行緒被稱為這些 Entry 的屬主執行緒；
Entry 的 Key 是一個 ThreadLocal 例項，Value 是一個執行緒特有物件。Entry 的作用即是：為其屬主執行緒建立起一個 ThreadLocal 例項與一個執行緒特有物件之間的對應關係；
Entry 對 Key 的引用是弱引用；Entry 對 Value 的引用是強引用。
09. Atomic 關鍵字：
答：可以使基本資料型別以原子的方式實現自增自減等操作。
10. 執行緒池有了解嗎？（必考）
答：
java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor 類就是一個執行緒池。客戶端呼叫 ThreadPoolExecutor.submit(Runnable task) 提交任務，執行緒池內部維護的工作者執行緒的數量就是該執行緒池的執行緒池大小，有 3 種形態：
當前執行緒池大小 ：表示執行緒池中實際工作者執行緒的數量；
最大執行緒池大小 （maxinumPoolSize）：表示執行緒池中允許存在的工作者執行緒的數量上限；
核心執行緒大小 （corePoolSize ）：表示一個不大於最大執行緒池大小的工作者執行緒數量上限。
如果執行的執行緒少於 corePoolSize，則 Executor 始終首選新增新的執行緒，而不進行排隊；
如果執行的執行緒等於或者多於 corePoolSize，則 Executor 始終首選將請求加入佇列，而不是新增新執行緒；
如果無法將請求加入佇列，即佇列已經滿了，則建立新的執行緒，除非建立此執行緒超出 maxinumPoolSize， 在這種情況下，任務將被拒絕。
限於篇幅有限，更多高併發程式設計中的問題，請參考：
小結：本小節內容涉及到 Java 中多執行緒程式設計，執行緒安全等知識，是面試中的重點和難點。
JVM 記憶體管理
既然是 Java 開發面試，那麼對 JVM 的考察當然也是必須的，面試官一般會問你對 JVM 有了解嗎？
我通常都會把我所瞭解的都說一遍，包括：JVM 記憶體劃分、JVM 垃圾回收的含義，有哪些 GC 演算法，年輕代和老年代各自的特點統統闡述一遍。
01. JVM 記憶體劃分：
方法區（執行緒共享）：常量、靜態變數、JIT(即時編譯器) 編譯後的程式碼也都在方法區；
堆記憶體（執行緒共享）：垃圾回收的主要場所；
程式計數器： 當前執行緒執行的位元組碼的位置指示器；
虛擬機器棧（棧記憶體）：儲存區域性變數、基本資料型別變數以及堆記憶體中某個物件的引用變數；
本地方法棧 ：為 JVM 提供使用 native 方法的服務。
02. 類似-Xms、-Xmn 這些引數的含義：
答：
堆記憶體分配：
JVM 初始分配的記憶體由-Xms 指定，預設是實體記憶體的 1/64；
JVM 最大分配的記憶體由-Xmx 指定，預設是實體記憶體的 1/4；
預設空餘堆記憶體小於 40% 時，JVM 就會增大堆直到-Xmx 的最大限制；空餘堆記憶體大於 70% 時，JVM 會減少堆直到 -Xms 的最小限制；
因此伺服器一般設定-Xms、-Xmx 相等以避免在每次 GC 後調整堆的大小。物件的堆記憶體由稱為垃圾回收器的自動記憶體管理系統回收。
非堆記憶體分配：
JVM 使用-XX:PermSize 設定非堆記憶體初始值，預設是實體記憶體的 1/64；
由 XX:MaxPermSize 設定最大非堆記憶體的大小，預設是實體記憶體的 1/4；
-Xmn2G：設定年輕代大小為 2G；
-XX:SurvivorRatio，設定年輕代中 Eden 區與 Survivor 區的比值。
03. 垃圾回收演算法有哪些？
答：
引用計數 ：原理是此物件有一個引用，即增加一個計數，刪除一個引用則減少一個計數。垃圾回收時，只用收集計數為 0 的物件。此演算法最致命的是無法處理迴圈引用的問題；
標記-清除 ：此演算法執行分兩階段。第一階段從引用根節點開始標記所有被引用的物件，第二階段遍歷整個堆，把未標記的物件清除；
此演算法需要暫停整個應用，同時，會產生記憶體碎片；
複製演算法 ：此演算法把記憶體空間劃為兩個相等的區域，每次只使用其中一個區域。垃圾回收時，遍歷當前使用區域，把正在使用中的物件複製到另外一個區域中；
此演算法每次只處理正在使用中的物件，因此複製成本比較小，同時複製過去以後還能進行相應的記憶體整理，不會出現 “碎片” 問題。當然，此演算法的缺點也是很明顯的，就是需要兩倍記憶體空間；
標記-整理 ：此演算法結合了 “標記-清除” 和 “複製” 兩個演算法的優點。也是分兩階段，第一階段從根節點開始標記所有被引用物件，第二階段遍歷整個堆，把清除未標記物件並且把存活物件 “壓縮” 到堆的其中一塊，按順序排放。