Java后端面試題和答案

1. 如何用數組實現隊列？

用數組實現隊列時要注意 溢出 現象，這時我們可以采用循環數組的方式來解決，即將數組收尾相接。使用front指針指向隊列首位，tail指針指向隊列末位。

1. 內部類訪問局部變量的時候，為什么變量必須加上final修飾？

因為生命周期不同。局部變量在方法結束后就會被銷毀，但內部類對象并不一定，這樣就會導致內部類引用了一個不存在的變量。

所以編譯器會在內部類中生成一個局部變量的拷貝，這個拷貝的生命周期和內部類對象相同，就不會出現上述問題。

但這樣就導致了其中一個變量被修改，兩個變量值可能不同的問題。為了解決這個問題，編譯器就要求局部變量需要被final修飾，以保證兩個變量值相同。

在JDK8之后，編譯器不要求內部類訪問的局部變量必須被final修飾，但局部變量值不能被修改（無論是方法中還是內部類中），否則會報編譯錯誤。利用javap查看編譯后的字節碼可以發現，編譯器已經加上了final。

1. long s = 499999999 * 499999999 在上面的代碼中，s的值是多少？

根據代碼的計算結果，s的值應該是-1371654655，這是由于Java中右側值的計算默認是int類型。

1. NIO相關，Channels、Buffers、Selectors

NIO(Non-blocking IO)為所有的原始類型提供(Buffer)緩存支持，字符集編碼解碼解決方案。Channel ：一個新的原始I/O 抽象。支持鎖和內存映射文件的文件訪問接口。提供多路(non-bloking) 非阻塞式的高伸縮性網絡I/O 。

I

Java NIO和IO之間第一個最大的區別是，IO是面向流的，NIO是面向緩沖區的。Java IO面向流意味著每次從流中讀一個或多個字節，直至讀取所有字節，它們沒有被緩存在任何地方。此外，它不能前后移動流中的數據。如果需要前后移動從流中讀取的數據，需要先將它緩存到一個緩沖區。

Java NIO的緩沖導向方法略有不同。數據讀取到一個它稍后處理的緩沖區，需要時可在緩沖區中前后移動。這就增加了處理過程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩沖區中包含所有您需要處理的數據。而且，需確保當更多的數據讀入緩沖區時，不要覆蓋緩沖區里尚未處理的數據。

阻塞與非阻塞IO

Java IO的各種流是阻塞的。這意味著，當一個線程調用read() 或 write()時，該線程被阻塞，直到有一些數據被讀取，或數據完全寫入。該線程在此期間不能再干任何事情了。Java NIO的非阻塞模式，是線程向某通道發送請求讀取數據，僅能得到目前可用的數據，如果目前沒有數據可用時，就什么都不會獲取，當然它不會保持線程阻塞。所以直至數據變的可以讀取之前，該線程可以繼續做其他的事情。非阻塞寫也是如此。所以一個單獨的線程現在可以管理多個輸入和輸出通道。

選擇器（Selectors）

Java NIO 的 選擇器允許一個單獨的線程來監視多個輸入通道，你可以注冊多個通道使用一個選擇器，然后使用一個單獨的線程來“選擇”通道：這些通道里已經有可以處理的輸入，或者選擇已準備寫入的通道。這種選擇機制，使得一個單獨的線程很容易來管理多個通道。

1. 反射的用途

Java反射機制可以讓我們在編譯期(Compile Time)之外的運行期(Runtime)檢查類，接口，變量以及方法的信息。反射還可以讓我們在運行期實例化對象，調用方法，通過調用get/set方法獲取變量的值。同時我們也可以通過反射來獲取泛型信息，以及注解。還有更高級的應用–動態代理和動態類加載（ClassLoader.loadclass()）。

下面列舉一些比較重要的方法：

getFields：獲取所有 public 的變量。
getDeclaredFields：獲取所有包括 private , protected 權限的變量。
setAccessible：設置為 true 可以跳過Java權限檢查，從而訪問private權限的變量。
getAnnotations：獲取注解，可以用在類和方法上。
獲取方法的泛型參數：

method = Myclass.class.getMethod("setStringList", List.class);

Type[] genericParameterTypes = method.getGenericParameterTypes();

for(Type genericParameterType : genericParameterTypes){
    if(genericParameterType instanceof ParameterizedType){
        ParameterizedType aType = (ParameterizedType) genericParameterType;
        Type[] parameterArgTypes = aType.getActualTypeArguments();
        for(Type parameterArgType : parameterArgTypes){
            Class parameterArgClass = (Class) parameterArgType;
            System.out.println("parameterArgClass = " + parameterArgClass);
        }
    }
}

動態代理：

//Main.java
public static void main(String[] args) {
    HelloWorld helloWorld=new HelloWorldImpl();
    InvocationHandler handler=new HelloWorldHandler(helloWorld);

    //創建動態代理對象
    HelloWorld proxy=(HelloWorld)Proxy.newProxyInstance(
            helloWorld.getClass().getClassLoader(),
            helloWorld.getClass().getInterfaces(),
            handler);
    proxy.sayHelloWorld();
}

//HelloWorldHandler.java
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
    Object result = null;
    //調用之前
    doBefore();
    //調用原始對象的方法
    result=method.invoke(obj, args);
    //調用之后
    doAfter();
    return result;
}

通過反射獲取方法注解的參數：

Class aClass = TheClass.class;
Annotation[] annotations = aClass.getAnnotations();

for(Annotation annotation : annotations){
   if(annotation instanceof MyAnnotation){
       MyAnnotation myAnnotation = (MyAnnotation) annotation;
       System.out.println("name: " + myAnnotation.name());
       System.out.println("value: " + myAnnotation.value());
   }
}

非靜態內部類能定義靜態方法嗎？

public class OuterClass{
    private static float f = 1.0f;

    class InnerClass{
        public static float func(){return f;}
    }
}

以上代碼會出現編譯錯誤，因為只有靜態內部類才能定義靜態方法。

1. Lock 和 Synchronized 有什么區別？

使用方法的區別

Synchronized：在需要同步的對象中加入此控制，synchronized可以加在方法上，也可以加在特定代碼塊中，括號中表示需要鎖的對象。
Lock：需要顯示指定起始位置和終止位置。一般使用ReentrantLock類做為鎖，多個線程中必須要使用一個ReentrantLock類做為對象才能保證鎖的生效。且在加鎖和解鎖處需要通過lock()和unlock()顯示指出。所以一般會在finally塊中寫unlock()以防死鎖。
性能的區別

synchronized是tuo管給JVM執行的，而lock是java寫的控制鎖的代碼。在Java1.5中，synchronize是性能低效的。因為這是一個重量級操作，需要調用操作接口，導致有可能加鎖消耗的系統時間比加鎖以外的操作還多。相比之下使用Java提供的Lock對象，性能更高一些。但是到了Java1.6，發生了變化。synchronize在語義上很清晰，可以進行很多優化，有適應自旋，鎖消除，鎖粗化，輕量級鎖，偏向鎖等等。導致在Java1.6上synchronize的性能并不比Lock差。

Synchronized：采用的是CPU悲觀鎖機制，即線程獲得的是獨占鎖。獨占鎖意味著 其他線程只能依靠阻塞來等待線程釋放鎖。而在CPU轉換線程阻塞時會引起線程上下文切換，當有很多線程競爭鎖的時候，會引起CPU頻繁的上下文切換導致效率很低。
Lock：用的是樂觀鎖方式。所謂樂觀鎖就是，每次不加鎖而是假設沒有沖突而去完成某項操作，如果因為沖突失敗就重試，直到成功為止。樂觀鎖實現的機制就是CAS操作。我們可以進一步研究ReentrantLock的源代碼，會發現其中比較重要的獲得鎖的一個方法是compareAndSetState。這里其實就是調用的CPU提供的特殊指令。
ReentrantLock：具有更好的可伸縮性：比如時間鎖等候、可中斷鎖等候、無塊結構鎖、多個條件變量或者鎖投票。

1. float 變量如何與 0 比較？

folat類型的還有double類型的，這些小數類型在趨近于0的時候直接等于0的可能性很小，一般都是無限趨近于0，因此不能用==來判斷。應該用|x-0|<err來判斷，這里|x-0|表示絕對值，err表示限定誤差。

//用程序表示就是

fabs(x) < 0.00001f

1. 如何新建非靜態內部類？

內部類在聲明的時候必須是 Outer.Inner a，就像int a 一樣，至于靜態內部類和非靜態內部類new的時候有點區別：

Outer.Inner a = new Outer().new Inner()（非靜態，先有Outer對象才能 new 內部類）
Outer.Inner a = new Outer.Inner()（靜態內部類）

1. Java標識符命名規則

可以包含：字母、數字、$、_(下劃線)，不可用數字開頭，不能是 Java 的關鍵字和保留字。

1. 你知道哪些JDK中用到的設計模式？

裝飾模式：java.io
單例模式：Runtime類
簡單工廠模式：Integer.valueOf方法
享元模式：String常量池、Integer.valueOf(int i)、Character.valueOf(char c)
迭代器模式：Iterator
職責鏈模式：ClassLoader的雙親委派模型
解釋器模式：正則表達式java.util.regex.Pattern

1. ConcurrentHashMap如何保證線程安全

JDK 1.7及以前：

ConcurrentHashMap允許多個修改操作并發進行，其關鍵在于使用了鎖分離技術。它使用了多個鎖來控制對hash表的不同部分進行的修改。ConcurrentHashMap內部使用段(Segment)來表示這些不同的部分，每個段其實就是一個小的hash table，它們有自己的鎖。只要多個修改操作發生在不同的段上，它們就可以并發進行。

JDK 1.8：

Segment雖保留，但已經簡化屬性，僅僅是為了兼容舊版本。

插入時使用CAS算法：unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update)。CAS(Compare And Swap)意思是如果valueOffset位置包含的值與expect值相同，則更新valueOffset位置的值為update，并返回true，否則不更新，返回false。插入時不允許key或value為null

與Java8的HashMap有相通之處，底層依然由“數組”+鏈表+紅黑樹；

底層結構存放的是TreeBin對象，而不是TreeNode對象；

CAS作為知名無鎖算法，那ConcurrentHashMap就沒用鎖了么？當然不是，當hash值與鏈表的頭結點相同還是會synchronized上鎖，鎖鏈表。

1. i++在多線程環境下是否存在問題，怎么解決？

雖然遞增操作++i是一種緊湊的語法，使其看上去只是一個操作，但這個操作并非原子的，因而它并不會作為一個不可分割的操作來執行。實際上，它包含了三個獨立的操作：讀取count的值，將值加1，然后將計算結果寫入count。這是一個“讀取 - 修改 - 寫入”的操作序列，并且其結果狀態依賴于之前的狀態。所以在多線程環境下存在問題。

要解決自增操作在多線程環境下線程不安全的問題，可以選擇使用Java提供的原子類，如AtomicInteger或者使用synchronized同步方法。

1. new與newInstance()的區別

new是一個關鍵字，它是調用new指令創建一個對象，然后調用構造方法來初始化這個對象，可以使用帶參數的構造器

newInstance()是Class的一個方法，在這個過程中，是先取了這個類的不帶參數的構造器Constructor，然后調用構造器的newInstance方法來創建對象。

Class.newInstance不能帶參數，如果要帶參數需要取得對應的構造器，然后調用該構造器的Constructor.newInstance(Object … initargs)方法

1. 你了解哪些JDK1.8的新特性？

接口的默認方法和靜態方法，JDK8允許我們給接口添加一個非抽象的方法實現，只需要使用default關鍵字即可。也可以定義被static修飾的靜態方法。
對HashMap進行了改進，當單個桶的元素個數大于6時就會將實現改為紅黑樹實現，以避免構造重復的hashCode的***
多并發進行了優化。如ConcurrentHashMap實現由分段加鎖、鎖分離改為CAS實現。
JDK8拓寬了注解的應用場景，注解幾乎可以使用在任何元素上，并且允許在同一個地方多次使用同一個注解
Lambda表達式

1. 你用過哪些JVM參數？

Xms 堆最小值
Xmx 堆最大值
Xmn: 新生代容量
XX:SurvivorRatio 新生代中Eden與Surivor空間比例
Xss 棧容量
XX:PermSize 方法區初始容量
XX:MaxPermSize 方法區最大容量
XX:+PrintGCDetails 收集器日志參數

1. 如何打破 ClassLoader 雙親委托？

重寫loadClass()方法。

1. hashCode() && equals()

hashcode() 返回該對象的哈希碼值，支持該方法是為哈希表提供一些優點，例如，java.util.Hashtable 提供的哈希表。

在 Java 應用程序執行期間，在同一對象上多次調用 hashCode 方法時，必須一致地返回相同的整數，前提是對象上 equals 比較中所用的信息沒有被修改（equals默認返回對象地址是否相等）。如果根據 equals(Object)方法，兩個對象是相等的，那么在兩個對象中的每個對象上調用 hashCode 方法都必須生成相同的整數結果。

以下情況不是必需的：如果根據 equals(java.lang.Object) 方法，兩個對象不相等，那么在兩個對象中的任一對象上調用 hashCode 方法必定會生成不同的整數結果。但是，程序員應該知道，為不相等的對象生成不同整數結果可以提高哈希表的性能。

實際上，由 Object 類定義的 hashCode 方法確實會針對不同的對象返回不同的整數。（這一般是通過將該對象的內部地址轉換成一個整數來實現的，但是 JavaTM 編程語言不需要這種實現技巧I。）

hashCode的存在主要是用于查找的快捷性，如 Hashtable，HashMap等，hashCode 是用來在散列存儲結構中確定對象的存儲地址的；

如果兩個對象相同，就是適用于 equals(java.lang.Object) 方法，那么這兩個對象的 hashCode 一定要相同；

如果對象的 equals 方法被重寫，那么對象的 hashCode 也盡量重寫，并且產生 hashCode 使用的對象，一定要和 equals 方法中使用的一致，否則就會違反上面提到的第2點；

兩個對象的hashCode相同，并不一定表示兩個對象就相同，也就是不一定適用于equals(java.lang.Object) 方法，只能夠說明這兩個對象在散列存儲結構中，如Hashtable，他們“存放在同一個籃子里”。

1. Thread.sleep() & Thread.yield()

sleep()和yield()都會釋放CPU。

sleep()使當前線程進入停滯狀態，所以執行sleep()的線程在指定的時間內肯定不會執行；yield()只是使當前線程重新回到可執行狀態，所以執行yield()的線程有可能在進入到可執行狀態后馬上又被執行。

sleep()可使優先級低的線程得到執行的機會，當然也可以讓同優先級和高優先級的線程有執行的機會；yield()只能使同優先級的線程有執行的機會。

1. #{}和${}的區別是什么？

{}是預編譯處理，${}是字符串替換。

Mybatis在處理#{}時，會將sql中的#{}替換為?號，調用PreparedStatement的set方法來賦值；
Mybatis在處理{}替換成變量的值。
使用#{}可以有效的防止SQL注入，提高系統安全性。

1. 通常一個Xml映射文件，都會寫一個Dao接口與之對應，請問，這個Dao接口的工作原理是什么？Dao接口里的方法，參數不同時，方法能重載嗎？

Dao接口，就是人們常說的Mapper接口，接口的全限名，就是映射文件中的namespace的值，接口的方法名，就是映射文件中MappedStatement的id值，接口方法內的參數，就是傳遞給sql的參數。Mapper接口是沒有實現類的，當調用接口方法時，接口全限名+方法名拼接字符串作為key值，可唯一定位一個MappedStatement，舉例：com.mybatis3.mappers.StudentDao.findStudentById，可以唯一找到namespace為com.mybatis3.mappers.StudentDao下面id = findStudentById的MappedStatement。在Mybatis中，每一個<select>、<insert>、<update>、<delete>標簽，都會被解析為一個MappedStatement對象。

Dao接口里的方法，是不能重載的，因為是全限名+方法名的保存和尋找策略。

Dao接口的工作原理是JDK動態代理，Mybatis運行時會使用JDK動態代理為Dao接口生成代理proxy對象，代理對象proxy會攔截接口方法，轉而執行MappedStatement所代表的sql，然后將sql執行結果返回。

關于Java后端面試題和答案就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果喜歡這篇文章，不如把它分享出去讓更多的人看到。