一、Java基础数据类型与核心概念

1. 八大基础数据类型及其包装类

  • 基础类型：byte、short、int、long、float、double、char、boolean。
  • 包装类：Byte、Short、Integer、Long、Float、Double、Character、Boolean。
  • 区别：基础类型直接存值于栈中，包装类是对象（堆内存），支持null和额外方法（如类型转换）。
  • 应用场景：集合框架（如HashMap）要求对象类型，需用包装类；性能敏感场景优先用基础类型。

2. Java三大特性

  • 封装
    • 实现：通过private修饰属性，提供getter/setter方法。例如BankAccount类隐藏balance字段。
    • 场景：保护敏感数据（如密码）、控制数据有效性（如金额非负）。
  • 继承
    • 实现：extends关键字，子类复用父类方法/属性。例如Dog继承Animal并重写makeSound()。
    • 场景：代码复用（如UI组件复用）、多态基础。
  • 多态
    • 实现：方法重写（@Override）、接口实现。例如父类引用指向子类对象Animal animal = new Dog()。
    • 场景：动态行为（如策略模式）、接口统一（如List与ArrayList/LinkedList）。

3. 重载（Overload）与重写（Override）

  • 区别
    重载 重写
    同一类中，方法名相同、参数列表不同 子类覆盖父类方法，需相同签名
    编译时多态 运行时多态
    返回类型可不同 访问权限不能比父类严格
    示例：setRadius(float)与setRadius(int) 示例：Dog重写Animal的makeSound()
  • 应用场景：重载用于方法多样性（如不同参数类型），重写用于扩展行为（如子类特有逻辑）。

4. 访问修饰符作用范围

修饰符 作用范围
public 全局可见（跨包、跨类）
protected 同包+子类（跨包子类）
private 仅当前类
默认（包私有） 同包内
  • 场景：private保护核心算法，protected允许子类扩展，public暴露API。

5. ==与equals()

  • 区别
    == equals()
    基础类型比值，对象比内存地址 对象内容比较（需重写）
    默认行为（Object中==比较地址） 默认与==一致，但可重写（如String）
  • 正确使用：基础类型用==，对象优先用equals()，避免直接==比较对象（除非确定同一实例）。

6. hashCode()相同，equals()是否一定为true？

  • 答案：否。哈希冲突可能导致不同对象hashCode()相同，但equals()返回false。例如，仅按部分字段生成hashCode()时。
  • 示例：Person类hashCode()仅用年龄，但equals()比较姓名和年龄。

7. 重写equals()必须重写hashCode()的原因

  • 一致性要求：Java规范规定，若a.equals(b)为true，则a.hashCode()必须等于b.hashCode()。否则，哈希表（如HashMap）无法正确存储/检索对象。
  • 场景：自定义对象需存入集合时，必须保证equals和hashCode逻辑一致。

8. short s = 1; s = s + 1;与s++的区别

  • 区别：
    • s + 1：1是int，运算结果为int，需强制转换（s = (short)(s + 1)）。
    • s++：自动类型转换，等价于s += 1。
  • 错误示例：s = s + 1会编译失败，而s += 1合法。

9. 浅拷贝与深拷贝

  • 区别
    浅拷贝 深拷贝
    仅复制对象引用 递归复制所有嵌套对象
    修改引用字段影响原对象 完全独立
  • 实现：
    • 浅拷贝：Clone()方法默认实现（如Person.clone()）。
    • 深拷贝：重写clone()递归复制，或通过序列化/反序列化。
  • 场景：浅拷贝用于简单对象，深拷贝用于含复杂引用（如Address字段）。

10. 线程安全单例模式

  • 实现方式
    1. 饿汉式：类加载时初始化，线程安全但浪费资源。
    2. 双重检查锁：private volatile Singleton instance; + 同步块。
    3. 静态内部类：延迟加载，线程安全（如DoubleCheckedLockSingleton）。
    4. 枚举：天然线程安全，防反射破坏。
  • 场景：资源池（如数据库连接）、配置中心。

11. final、finally、finalize

  • 区别
    final finally finalize
    修饰不可变类/方法/变量 try块后必执行代码 Object方法，GC前调用（已过时）
    示例：final String NAME = "常量" 示例：关闭资源（如IO流） 建议用try-with-resources替代。
  • 场景：final定义常量，finally释放资源，finalize避免使用。

12. JVM内存区域

区域 作用 示例
程序计数器 记录当前线程执行位置 多线程切换时恢复执行
Java堆 存储对象实例 new Object()
方法区 存储类元数据、常量池 static变量、String.intern()
虚拟机栈 方法调用栈帧 局部变量表、操作数栈

13. 类加载机制

  • 双亲委派模型：类加载器优先委派给父类加载，最后由子类加载器加载（如AppClassLoader加载应用类）。
  • 类加载器类型：
    • 启动类加载器（BootstrapClassLoader）：加载rt.jar。
    • 扩展类加载器（ExtensionClassLoader）：加载ext目录。
    • 应用类加载器（AppClassLoader）：加载CLASSPATH。
  • 场景：热部署（自定义类加载器）、插件化架构。

14. 反射机制

  • 定义：运行时动态获取类信息、调用方法/构造器。核心类：Class、Method、Field。
  • 应用：
    • 框架（如Spring依赖注入）。
    • 动态代理（如JDK Proxy）。
    • 反序列化（通过Class.forName()）。
  • 性能：反射比new慢10倍以上，建议缓存Class对象。

15. 多态实现

  • 方式：
    1. 继承+重写：子类重写父类方法（如Dog重写Animal的makeSound()）。
    2. 接口：多类型实现同一接口（如Flyable接口的Bird和Airplane）。
  • 动态绑定：JVM在运行时根据实际对象类型调用方法。

16. 抽象类 vs 接口

抽象类 接口
可含方法实现 仅声明方法（Java 8+允许默认方法）
单继承 多实现
适合状态管理 适合定义规范（如Serializable）
  • 选择：
    • 抽象类：代码复用（如AbstractList提供基础实现）。
    • 接口：多角色扩展（如Robot同时实现Worker和Rechargeable）。

17. Error vs Exception

  • 区别
    Error Exception
    严重系统错误（如OOM） 程序可处理的异常（如NullPointerException）
    不可恢复 分为Checked（必须处理）和Unchecked（可选处理）
  • 处理：Error通常不捕获，Exception需通过try-catch或声明throws。

18. NoClassDefFoundError vs ClassNotFoundException

  • 区别
    NoClassDefFoundError ClassNotFoundException
    类加载时初始化失败（如依赖缺失） 反射加载类时未找到类文件
    Error（不可恢复） Exception（需处理）
  • 场景：NoClassDefFoundError常见于动态代理或插件加载失败，ClassNotFoundException常见于反射调用错误类名。

19. try中return与finally执行顺序

  • 规则：
    1. try中return前，先执行finally，再返回结果。
    2. finally中有return会覆盖try的返回值。
  • 示例：
    public int test() {
  try { return 1; } finally { return 2; } // 最终返回2
}

20. 异常处理与自定义异常

  • 机制：
    1. try-catch-finally：捕获异常，释放资源。
    2. 自定义异常：继承Exception（受检）或RuntimeException（非受检）。例如：
    class OrderException extends Exception { // 业务异常
  public OrderException(String msg) { super(msg); }
}
  • 场景：自定义异常区分错误类型（如InvalidOrderStateException）。

基于原始20个问题，可以延伸出以下进阶问题（按技术领域分类），每个问题均包含核心考点和典型应用场景：

一、数据类型与类型系统扩展

  1. 自动装箱/拆箱的原理及陷阱
    • 考点：Integer缓存机制（-128~127）、NPE风险
    • 场景：高并发场景下频繁装箱的性能损耗（如阿里巴巴Java规范禁止在循环中装箱）
  2. 类型擦除与泛型边界
    • 考点：List<String>与List<Integer>本质相同、通配符<?>与<? extends T>
    • 场景：Collections.unmodifiableList()的实现原理
  3. 数值类型优化技巧
    • 考点：byte[]替代String传输、BitSet节省内存空间
    • 场景：大数据量缓存设计（如Redis键值对存储）

二、面向对象设计扩展

  1. 组合优于继承的实践案例
    • 考点：Java序列化漏洞（readObject方法）、里氏替换原则破坏
    • 场景：策略模式实现支付系统（如支付宝/微信/银联支付组件）
  2. 多态的底层实现机制
    • 考点：虚方法表（vtable）、invokevirtual指令
    • 场景：JVM性能调优（如热点代码内联优化）
  3. 设计模式与特性关联
    • 考点：装饰器模式（动态组合功能）、代理模式（Spring AOP实现）
    • 场景：微服务权限控制链（RBAC模型实现）

三、内存与并发扩展

  1. JVM参数调优场景
    • 考点：-XX:MetaspaceSize与-XX:MaxMetaspaceSize、G1垃圾回收器参数
    • 场景：Elasticsearch集群堆外内存配置
  2. 线程安全实现范式
    • 考点：AtomicInteger与LongAdder选择依据、StampedLock读写分离
    • 场景：秒杀系统库存扣减（Redis+Lua vs 分布式锁）
  3. 内存模型与可见性
    • 考点：volatile三特性（可见性/禁止指令重排/不保证原子性）
    • 场景：双重检查锁单例的volatile必要性

四、反射与元编程扩展

  1. 反射性能优化方案
    • 考点：MethodHandle替代传统反射、CGLIB动态代理
    • 场景：MyBatis XML解析性能优化
  2. 元空间（Metaspace）溢出排查
    • 考点：类加载链分析（-XX:+TraceClassLoading）、动态代理类膨胀
    • 场景：Dubbo SPI扩展机制导致的内存泄漏
  3. JDK动态代理原理
    • 考点：InvocationHandler调用链、Proxy类生成逻辑
    • 场景：Spring事务管理的AOP实现

五、集合框架扩展

  1. HashMap源码级解析
    • 考点：红黑树阈值（8/64）、ConcurrentHashMap分段锁演进
    • 场景：线程安全Map选择（Collections.synchronizedMap vs ConcurrentHashMap）
  2. 队列实现对比
    • 考点：ArrayBlockingQueue数组实现 vs LinkedBlockingQueue链表实现
    • 场景：Kafka消息队列的环形缓冲区设计
  3. 自定义集合实现
    • 考点：Comparable与Comparator区别、TreeSet红黑树维护
    • 场景：订单系统按创建时间排序展示

六、异常体系扩展

  1. Checked/Unchecked异常设计哲学
    • 考点：RuntimeException的传播特性、@ControllerAdvice全局处理
    • 场景：REST API统一错误码返回（如HTTP 400/500）
  2. OOM异常细分类型
    • 考点：java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
    • 场景：Full GC频繁导致的响应时间抖动排查
  3. 异常链机制
    • 考点：initCause()方法、Exception构造函数参数
    • 场景：分布式链路追踪（如SkyWalking异常堆栈透传）

七、JVM高级特性

  1. 类加载器双亲委派破坏场景
    • 考点：Tomcat多Context类隔离、spi机制（java.util.ServiceLoader）
    • 场景：Kafka多版本共存部署
  2. JIT编译优化策略
    • 考点：热点代码探测（Counter/Timer）、方法内联阈值
    • 场景：高并发服务性能调优（如支付宝交易链路）
  3. GC算法对比实践
    • 考点：CMS并发收集停顿时间 vs G1预测停顿
    • 场景：JVM监控工具选择（VisualVM vs Arthas）

八、生态工具扩展

  1. AOP实现原理对比
    • 考点：AspectJ编译时织入 vs Spring运行时代理
    • 场景：Spring Boot Actuator监控指标采集
  2. 字节码增强工具对比
    • 考点：Javassist动态修改字节码 vs ASM底层操作
    • 场景：MyBatis XML映射文件编译过程
  3. JVM监控体系构建
    • 考点：JMX远程监控、jstack线程dump分析
    • 场景：生产环境Full GC根因分析（如大对象堆积）

扩展问题应用场景矩阵

技术领域 企业级应用场景 性能指标影响 常见问题类型
反射机制 ORM框架动态SQL生成 CPU占用率↑10-20% 堆栈溢出（StackOverflow）
并发编程 分布式锁实现 响应时间P99↑500ms 死锁、活锁
JVM调优 大数据ETL任务 GC时间占比从40%→15% OOM、频繁Full GC
设计模式 微服务网关路由策略 QPS提升3倍 版本兼容性问题
集合框架 缓存系统设计 内存占用减少30% 并发修改异常（ConcurrentModificationException）