知乎-一些质量很高的面试题
作者：Mingdeng Yue 链接：https://www.zhihu.com/question/60949531/answer/579002882 来源：知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
自己当初找工作时参加过众多一线互联网公司的Java研发面试，这段时间处于寒冬，然而前几天跳槽找工作，两天面了3家，已经拿了两个offer，觉得可以和大家分享下：
下面为拼多多、饿了么、蚂蚁金服、哈啰出行、携程、饿了么、2345、百度等公司给我留下较深印象的一些java面试题
- private修饰的方法可以通过反射访问，那么private的意义是什么
- Java类初始化顺序
- 对方法区和永久区的理解以及它们之间的关系
- 一个java文件有3个类，编译后有几个class文件
- 局部变量使用前需要显式地赋值，否则编译通过不了，为什么这么设计
- ReadWriteLock读写之间互斥吗
- Semaphore拿到执行权的线程之间是否互斥
- 写一个你认为最好的单例模式
- B树和B+树是解决什么样的问题的，怎样演化过来，之间区别
- 写一个生产者消费者模式
- 写一个死锁
- cpu 100%怎样定位
- String a = "ab"; String b = "a" + "b"; a == b 是否相等，为什么
- int a = 1; 是原子性操作吗
- 可以用for循环直接删除ArrayList的特定元素吗？可能会出现什么问题？怎样解决
- 新的任务提交到线程池，线程池是怎样处理
- AQS和CAS原理
- synchronized底层实现原理
- volatile作用，指令重排相关
- AOP和IOC原理
- Spring怎样解决循环依赖的问题
- dispatchServlet怎样分发任务的
- mysql给离散度低的字段建立索引会出现什么问题，具体说下原因
其它经常问的HashMap底层实现原理，常规的多线程问题考的太多了，没什么新意就不写了
--以下为解答大纲，部分作了扩展
\1. 这题是一道思想题目，天天会碰到private，有没有想过这个问题？谈谈对java设计的认识程度，主要抓住两点：1.java的private修饰符并不是为了绝对安全性设计的，更多是对用户常规使用java的一种约束；2.从外部对对象进行常规调用时，能够看到清晰的类结构。
\2. 先说结论： 基类静态代码块，基类静态成员字段（并列优先级，按照代码中出现的先后顺序执行，且只有第一次加载时执行）——>派生类静态代码块，派生类静态成员字段（并列优先级，按照代码中出现的先后顺序执行，且只有第一次加载时执行）——>基类普通代码块，基类普通成员字段（并列优点级，按代码中出现先后顺序执行）——>基类构造函数——>派生类普通代码块，派生类普通成员字段（并列优点级，按代码中出现先后顺序执行）——>派生类构造函数
代码验证：
class Log {
public static String initLog(String log) { System.out.println(log);return null; }
}
/**
* 基类
*/
class Base {
static { System.out.println("Base Static Block 1"); }
private static String staticValue = Log.initLog("Base Static Fiels");
static { System.out.println("Base Static Block 2"); }
{ System.out.println("Base Normal Block 1"); }
private String value = Log.initLog("Base Normal Field");
{ System.out.println("Base Normal Block 2"); }
Base() { System.out.println("Base Constructor"); }
}
/**
* 派生类
*/
public class Derived extends Base {
static { System.out.println("Static Block 1"); }
private static String staticValue = Log.initLog("Static Fiels");
static { System.out.println("Static Block 2"); }
{ System.out.println("Normal Block 1"); }
private String value = Log.initLog("Normal Field");
{ System.out.println("Normal Block 2"); }
Derived() { System.out.println("Derived Constructor"); }
/**
* 主线程
*/
public static void main(String[] args) {
Derived derived = new Derived();
}
控制台结果输出：
Base Static Block 1
Base Static Fiels
Base Static Block 2
Static Block 1
Static Fiels
Static Block 2
Base Normal Block 1
Base Normal Field
Base Normal Block 2
Base Constructor
Normal Block 1
Normal Field
Normal Block 2
Derived Constructor
第2题之前的回答欠妥，现已改正，在此非常感谢提出质疑的知友！
\3. 方法区是jvm规范里要求的，永久区是Hotspot虚拟机对方法区的具体实现，前者是规范，后者是实现方式。jdk1.8作了改变。本题看看对方在思想层面对jvm的理解程度，很基础的一个题目。
\4. 文件中有几个类编译后就有几个class文件。
\5. 成员变量是可以不经初始化的，在类加载过程的准备阶段即可给它赋予默认值，但局部变量使用前需要显式赋予初始值，javac不是推断不出不可以这样做，而是没有这样做，对于成员变量而言，其赋值和取值访问的先后顺序具有不确定性，对于成员变量可以在一个方法调用前赋值，也可以在方法调用后进行，这是运行时发生的，编译器确定不了，交给jvm去做比较合适。而对于局部变量而言，其赋值和取值访问顺序是确定的。这样设计是一种约束，尽最大程度减少使用者犯错的可能（假使局部变量可以使用默认值，可能总会无意间忘记赋值，进而导致不可预期的情况出现）。
\6. ReadWriteRock 读写锁，使用场景可分为读/读、读/写、写/写，除了读和读之间是共享的，其它都是互斥的，接着会讨论下怎样实现互斥锁和同步锁的， 想了解对方对AQS，CAS的掌握程度，技术学习的深度。
\7. Semaphore拿到执行权的线程之间是否互斥，Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier、Exchanger 为java并发编程的4个辅助类，面试中常问的 CountDownLatch CyclicBarrier之间的区别，面试者肯定是经常碰到的， 所以问起来意义不大，Semaphore问的相对少一些，有些知识点如果没有使用过还是会忽略，Semaphore可有多把锁，可允许多个线程同时拥有执行权，这些有执行权的线程如并发访问同一对象，会产生线程安全问题。
\8. 写一个你认为最好的单例模式， 这题面试者都可能遇到过，也算是工作中最常遇到的设计模式之一，想考察面试者对经常碰到的题目的理解深度，单例一共有几种实现方式：饿汉、懒汉、静态内部类、枚举、双检锁，要是写了简单的懒汉式可能就会问：要是多线程情况下怎样保证线程安全呢，面试者可能说双检锁，那么聊聊为什么要两次校验，接着会问光是双检锁还会有什么问题，这时候基础好的面试者就会说了:对象在定义的时候加上volatile关键字，接下来会继续引申讨论下原子性和可见性、java内存模型、类的加载过程。
其实没有最好，枚举方式、静态内部类、双检锁都是可以的，就想听下对不同的单例写法认识程度，写个双检锁的方式吧：
public class Singleton {
private Singleton() {
}
private volatile static Singleton instance;
public static Singleton getInstance() {
if (null == instance) {
synchronized (Singleton.class) {
if (null == instance) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
\9. B树和B+树，这题既问mysql索引的实现原理，也问数据结构基础，首先从二叉树说起，因为会产生退化现象，提出了平衡二叉树，再提出怎样让每一层放的节点多一些来减少遍历高度，引申出m叉树，m叉搜索树同样会有退化现象，引出m叉平衡树，也就是B树，这时候每个节点既放了key也放了value，怎样使每个节点放尽可能多的key值，以减少遍历高度呢（访问磁盘次数），可以将每个节点只放key值，将value值放在叶子结点，在叶子结点的value值增加指向相邻节点指针，这就是优化后的B+树。然后谈谈数据库索引失效的情况，为什么给离散度低的字段（如性别）建立索引是不可取的，查询数据反而更慢，如果将离散度高的字段和性别建立联合索引会怎样，有什么需要注意的？
\10. 生产者消费者模式，synchronized锁住一个LinkedList，一个生产者，只要队列不满，生产后往里放，一个消费者只要队列不空，向外取，两者通过wait()和notify()进行协调，写好了会问怎样提高效率，最后会聊一聊消息队列设计精要思想及其使用。
\11. 写一个死锁，觉得这个问题真的很不错，经常说的死锁四个条件，背都能背上，那写一个看看，思想为：定义两个ArrayList,将他们都加上锁A,B，线程1,2，1拿住了锁A ，请求锁B，2拿住了锁B请求锁A，在等待对方释放锁的过程中谁也不让出已获得的锁。
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
final List<Integer> list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
final List<Integer> list2 = Arrays.asList(4, 5, 6);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (list1) {
for (Integer i : list1) {
System.out.println(i);
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (list2) {
for (Integer i : list2) {
System.out.println(i);
}
}
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (list2) {
for (Integer i : list2) {
System.out.println(i);
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (list1) {
for (Integer i : list1) {
System.out.println(i);
}
}
}
}
}).start();
}
}
\12. cpu 100%怎样定位，这题是一个应用性题目，网上搜一下即可，比较常见，说实话，把这题放进来有点后悔。
\13. String a = "ab"; String b = "a" + "b"; a ，b 是相等的（各位要写代码验证一下，我看到有人写了错误答案）。常规的问法是new一个对象赋给变量，问：这行表达式创建了几个对象，但这样的题目太常见。
\14. int a = 1; 是原子性操作。
\15. for循环直接删除ArrayList中的特定元素是错的，不同的for循环会发生不同的错误，泛型for会抛出 ConcurrentModificationException，普通的for想要删除集合中重复且连续的元素，只能删除第一个。
错误原因：打开JDK的ArrayList源码，看下ArrayList中的remove方法（注意ArrayList中的remove有两个同名方法，只是入参不同，这里看的是入参为Object的remove方法）是怎么实现的，一般情况下程序的执行路径会走到else路径下最终调用faseRemove方法,会执行System.arraycopy方法，导致删除元素时涉及到数组元素的移动。针对普通for循环的错误写法，在遍历第一个字符串b时因为符合删除条件，所以将该元素从数组中删除，并且将后一个元素移动（也就是第二个字符串b）至当前位置，导致下一次循环遍历时后一个字符串b并没有遍历到，所以无法删除。针对这种情况可以倒序删除的方式来避免
解决方案：用 Iterator。
List<String> list = new ArrayList(Arrays.asList("a", "b", "b" , "c", "d"));
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
String element = iterator.next();
if(element.equals("b")) {
iterator.remove();
}
将本问题扩展一下，下面的代码可能会出现什么问题？
ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();
array.add(1,"hello world");
--2019.2.7更新（写了16 - 23题解答大纲）
\16. 第一步 ：线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则执行第二步。
第二步 ：线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这个工作队列里进行等待。如果工作队列满了，则执行第三步。
第三步 ：线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。
\17. 抽象队列同步器AQS（AbstractQueuedSychronizer），如果说java.util.concurrent的基础是CAS的话，那么AQS就是整个Java并发包的核心了，ReentrantLock、CountDownLatch、Semaphore等都用到了它。AQS实际上以双向队列的形式连接所有的Entry，比方说ReentrantLock，所有等待的线程都被放在一个Entry中并连成双向队列，前面一个线程使用ReentrantLock好了，则双向队列实际上的第一个Entry开始运行。AQS定义了对双向队列所有的操作，而只开放了tryLock和tryRelease方法给开发者使用，开发者可以根据自己的实现重写tryLock和tryRelease方法，以实现自己的并发功能。
比较并替换CAS(Compare and Swap)，假设有三个操作数：内存值V、旧的预期值A、要修改的值B，当且仅当预期值A和内存值V相同时，才会将内存值修改为B并返回true，否则什么都不做并返回false，整个比较并替换的操作是一个原子操作。CAS一定要volatile变量配合，这样才能保证每次拿到的变量是主内存中最新的相应值，否则旧的预期值A对某条线程来说，永远是一个不会变的值A，只要某次CAS操作失败，下面永远都不可能成功。
CAS虽然比较高效的解决了原子操作问题，但仍存在三大问题。
- 循环时间长开销很大。
- 只能保证一个共享变量的原子操作。
- ABA问题。
\18. synchronized (this)原理：涉及两条指令：monitorenter，monitorexit；再说同步方法，从同步方法反编译的结果来看，方法的同步并没有通过指令monitorenter和monitorexit来实现，相对于普通方法，其常量池中多了ACC_SYNCHRONIZED标示符。
JVM就是根据该标示符来实现方法的同步的：当方法被调用时，调用指令将会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志是否被设置，如果设置了，执行线程将先获取monitor，获取成功之后才能执行方法体，方法执行完后再释放monitor。在方法执行期间，其他任何线程都无法再获得同一个monitor对象。
这个问题会接着追问：java对象头信息，偏向锁，轻量锁，重量级锁及其他们相互间转化。
\19. 理解volatile关键字的作用的前提是要理解Java内存模型，volatile关键字的作用主要有两点：
- 多线程主要围绕可见性和原子性两个特性而展开，使用volatile关键字修饰的变量，保证了其在多线程之间的可见性，即每次读取到volatile变量，一定是最新的数据
- 代码底层执行不像我们看到的高级语言—-Java程序这么简单，它的执行是Java代码–>字节码–>根据字节码执行对应的C/C++代码–>C/C++代码被编译成汇编语言–>和硬件电路交互，现实中，为了获取更好的性能JVM可能会对指令进行重排序，多线程下可能会出现一些意想不到的问题。使用volatile则会对禁止语义重排序，当然这也一定程度上降低了代码执行效率
从实践角度而言，volatile的一个重要作用就是和CAS结合，保证了原子性，详细的可以参见java.util.concurrent.atomic包下的类，比如AtomicInteger。
\20. AOP 和 IOC是Spring精华部分，AOP可以看做是对OOP的补充，对代码进行横向的扩展，通过代理模式实现，代理模式有静态代理，动态代理，Spring利用的是动态代理，在程序运行过程中将增强代码织入原代码中。IOC是控制反转，将对象的控制权交给Spring框架，用户需要使用对象无需创建，直接使用即可。AOP和IOC最可贵的是它们的思想。
\21. 什么是循环依赖，怎样检测出循环依赖，Spring循环依赖有几种方式，使用基于setter属性的循环依赖为什么不会出现问题，接下来会问：Bean的生命周期。
\22. 上一张图，从这张图去理解
具体流程：
1）. 用户发请求-->DispatcherServlet，前端控制器收到请求后自己不进行处理，而是委托给其他的解析器进行处理，作为统一访问点，进行全局的流程控制。
2）.DispatcherServlet-->HandlerMapping，HandlerMapping将会把请求映射为HandlerExecutionChain对象（包含一个Handler处理器,多个HandlerInterceptor拦截器)。
3）.DispatcherServlet-->HandlerAdapter,HandlerAdapter将会把处理器包装为适配器，从而支持多种类型的处理器。
4）.HandlerAdapter-->处理器功能处理方法的调用，HandlerAdapter将会根据适配的结果调用真正的处理器的功能处理方法，完成功能处理，并返回一个ModelAndView对象(包含模型数据，逻辑视图名)
5）.ModelAndView的逻辑视图名-->ViewResolver，ViewResoler将把逻辑视图名解析为具体的View。
6）.View-->渲染，View会根据传进来的Model模型数据进行渲染，此处的Model实际是一个Map数据结构
7）.返回控制权给DispatcherServlet，由DispatcherServlet返回响应给用户。
\23. 先上结论：重复性较强的字段，不适合添加索引。mysql给离散度低的字段，比如性别设置索引，再以性别作为条件进行查询反而会更慢。
一个表可能会涉及两个数据结构(文件)，一个是表本身，存放表中的数据，另一个是索引。索引是什么？它就是把一个或几个字段（组合索引）按规律排列起来，再附上该字段所在行数据的物理地址（位于表中）。比如我们有个字段是年龄，如果要选取某个年龄段的所有行，那么一般情况下可能需要进行一次全表扫描。但如果以这个年龄段建个索引，那么索引中会按年龄值根据特定数据结构建一个排列，这样在索引中就能迅速定位，不需要进行全表扫描。为什么性别不适合建索引呢？因为访问索引需要付出额外的IO开销，从索引中拿到的只是地址，要想真正访问到数据还是要对表进行一次IO。假如你要从表的100万行数据中取几个数据，那么利用索引迅速定位，访问索引的这IO开销就非常值了。但如果是从100万行数据中取50万行数据，就比如性别字段，那你相对需要访问50万次索引，再访问50万次表，加起来的开销并不会比直接对表进行一次完整扫描小。
当然如果把性别字段设为表的聚集索引，那么就肯定能加快大约一半该字段的查询速度了。聚集索引指的是表本身数据按哪个字段的值来进行排序。因此，聚集索引只能有一个，而且使用聚集索引不会付出额外IO开销。当然你得能舍得把聚集索引这么宝贵资源用到性别字段上。
可以根据业务场景需要，将性别和其它字段建立联合索引，比如时间戳，但是建立索引记得把时间戳字段放在性别前面。
