Java基礎(chǔ)部分面試題(2025年)附答案1.自動(dòng)裝箱與拆箱的底層實(shí)現(xiàn)是什么？Integer的緩存機(jī)制有哪些需要注意的細(xì)節(jié)？自動(dòng)裝箱通過調(diào)用包裝類的`valueOf()`方法實(shí)現(xiàn)，例如`Integeri=10`會(huì)編譯為`Integeri=Integer.valueOf(10)`；拆箱通過調(diào)用`intValue()`方法實(shí)現(xiàn)，例如`intj=i`會(huì)編譯為`intj=Value()`。Integer的緩存機(jī)制通過`IntegerCache`靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)，默認(rèn)緩存范圍是-128到127（可通過JVM參數(shù)`-XX:AutoBoxCacheMax`調(diào)整上限）。當(dāng)數(shù)值在此范圍內(nèi)時(shí)，`valueOf()`會(huì)直接返回緩存的對(duì)象，超出范圍則新建對(duì)象。需要注意：-緩存僅適用于自動(dòng)裝箱和顯式調(diào)用`valueOf()`，`newInteger()`始終創(chuàng)建新對(duì)象；-不同包裝類的緩存范圍不同（如Byte緩存-128~127，Long緩存-128~127，Character緩存0~127）；-緩存是線程安全的，因?yàn)閌IntegerCache`類在類加載時(shí)初始化，由類加載機(jī)制保證線程安全。2.Java中方法參數(shù)傳遞是值傳遞還是引用傳遞？對(duì)象作為參數(shù)傳遞時(shí)，修改屬性和重新賦值有何區(qū)別？Java中只有值傳遞?；绢愋蛡鬟f的是值的副本，對(duì)象類型傳遞的是對(duì)象引用的副本。當(dāng)對(duì)象作為參數(shù)傳遞時(shí)：-修改對(duì)象的屬性會(huì)影響原對(duì)象（因?yàn)橐酶北局赶蛲粚?duì)象）；-對(duì)參數(shù)引用重新賦值（如`obj=newObject()`）不會(huì)影響原引用（因?yàn)楦北局赶蛄诵聦?duì)象，原引用仍指向舊對(duì)象）。示例：```javapublicstaticvoidchangeValue(intx){x=10;}//基本類型，調(diào)用后原變量不變publicstaticvoidchangeRef(MyClassobj){obj.setValue(10);}//修改屬性，原對(duì)象屬性改變publicstaticvoidchangeRef2(MyClassobj){obj=newMyClass();}//重新賦值，原引用不變```3.String、StringBuilder、StringBuffer的區(qū)別及適用場景？JDK9之后String的底層存儲(chǔ)有何變化？-String：不可變字符序列，底層使用`finalchar[]`存儲(chǔ)（JDK9前），JDK9后改為`finalbyte[]`（LATIN1或UTF16編碼，節(jié)省空間）。所有修改操作（如`concat()`、`substring()`）都會(huì)提供新對(duì)象。-StringBuffer：可變字符序列，線程安全（方法用`synchronized`修飾），適用于多線程下的頻繁拼接。-StringBuilder：可變字符序列，線程不安全，性能更高，適用于單線程下的頻繁拼接。JDK9優(yōu)化String底層為`byte[]`的原因：多數(shù)字符串僅包含ASCII字符（1字節(jié)），用`char[]`（2字節(jié)）存儲(chǔ)浪費(fèi)空間，改為`byte[]`并通過`coder`字段記錄編碼（0為LATIN1，1為UTF16），減少內(nèi)存占用。4.重寫（Override）與重載（Overload）的核心區(qū)別是什么？構(gòu)造方法能否被重寫或重載？-重寫：子類重新定義父類的非靜態(tài)、非final、非private方法，要求方法名、參數(shù)列表、返回值類型（或協(xié)變返回類型）完全相同，訪問權(quán)限不能嚴(yán)于父類。用于實(shí)現(xiàn)多態(tài)。-重載：同一類中方法名相同但參數(shù)列表（類型、順序、個(gè)數(shù)）不同，與返回值類型無關(guān)。用于提供多種調(diào)用方式。構(gòu)造方法可以重載（通過不同參數(shù)列表定義多個(gè)構(gòu)造方法），但不能重寫（構(gòu)造方法屬于類自身，子類無法繼承父類構(gòu)造方法）。5.抽象類與接口的區(qū)別（JDK8及以上）？SealedClasses（密封類）如何限制繼承？-抽象類：可包含抽象方法、具體方法、成員變量（非靜態(tài)/靜態(tài)），子類通過`extends`繼承，只能單繼承。-接口：JDK8前僅能定義抽象方法和靜態(tài)常量；JDK8后支持默認(rèn)方法（`default`）和靜態(tài)方法；JDK9后支持私有方法。子類通過`implements`實(shí)現(xiàn)，可多實(shí)現(xiàn)。SealedClasses（JDK17引入）通過`sealed`修飾類，并使用`permits`指定允許繼承的子類，限制類的繼承范圍。例如：```javapublicabstractsealedclassShapepermitsCircle,Rectangle{}finalclassCircleextendsShape{}//必須是final或sealed```6.簡述Java異常處理機(jī)制中CheckedException和UncheckedException的分類及處理要求？try-with-resources的原理是什么？-CheckedException（受檢異常）：繼承自`Exception`（非`RuntimeException`），如`IOException`、`SQLException`。必須顯式處理（捕獲或聲明拋出），否則編譯失敗。-UncheckedException（非受檢異常）：繼承自`RuntimeException`或`Error`，如`NullPointerException`、`ArrayIndexOutOfBoundsException`。無需顯式處理，由JVM或上層調(diào)用者處理。try-with-resources（JDK7引入）用于自動(dòng)關(guān)閉實(shí)現(xiàn)`AutoCloseable`接口的資源（如`FileInputStream`）。原理是編譯器自動(dòng)提供`finally`塊，按資源聲明逆序調(diào)用`close()`方法（即使發(fā)生異常）。資源對(duì)象需在`try`括號(hào)內(nèi)聲明，作用域僅限于`try`塊。7.ArrayList與LinkedList的底層結(jié)構(gòu)和性能差異？為什么ArrayList的`add(intindex,Eelement)`在中間插入時(shí)效率較低？-ArrayList：底層是動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的數(shù)組（`transientObject[]elementData`），支持O(1)時(shí)間隨機(jī)訪問（通過索引），但插入/刪除（尤其中間位置）需移動(dòng)元素，時(shí)間復(fù)雜度O(n)。-LinkedList：底層是雙向鏈表（`Node`節(jié)點(diǎn)包含prev、next、item），插入/刪除（已知節(jié)點(diǎn)位置）時(shí)間復(fù)雜度O(1)，但隨機(jī)訪問需遍歷鏈表，時(shí)間復(fù)雜度O(n)。ArrayList中間插入時(shí)，需將`index`后所有元素后移（`System.arraycopy()`），移動(dòng)次數(shù)為`size-index`，因此當(dāng)`index`接近0時(shí)性能最差（需移動(dòng)全部元素）。8.HashMap的底層結(jié)構(gòu)（JDK8+）？為什么容量是2的冪次？紅黑樹轉(zhuǎn)換的閾值為什么是8？JDK8+HashMap底層是“數(shù)組+鏈表+紅黑樹”結(jié)構(gòu)：-數(shù)組（`Node[]table`）：存儲(chǔ)鏈表或紅黑樹的頭節(jié)點(diǎn)，初始容量16（`DEFAULT_INITIAL_CAPACITY`），負(fù)載因子0.75（平衡空間與查詢效率）。-鏈表：當(dāng)桶中節(jié)點(diǎn)數(shù)≤7時(shí)（`TREEIFY_THRESHOLD`為8，但轉(zhuǎn)換紅黑樹還需容量≥64），以鏈表形式存儲(chǔ)（`Node`節(jié)點(diǎn)）。-紅黑樹：當(dāng)桶中節(jié)點(diǎn)數(shù)≥8且容量≥64時(shí)，鏈表轉(zhuǎn)換為紅黑樹（`TreeNode`節(jié)點(diǎn)），降低查找時(shí)間復(fù)雜度至O(logn)。容量設(shè)計(jì)為2的冪次是為了通過位運(yùn)算快速計(jì)算哈希桶位置（`(n-1)&hash`），比取模運(yùn)算更高效。若容量非2的冪次，`n-1`的二進(jìn)制位不全為1，會(huì)導(dǎo)致哈希碰撞概率增加。紅黑樹轉(zhuǎn)換閾值設(shè)為8的原因：鏈表節(jié)點(diǎn)數(shù)符合泊松分布，當(dāng)負(fù)載因子0.75時(shí)，節(jié)點(diǎn)數(shù)≥8的概率極低（約0.00000006），此時(shí)轉(zhuǎn)換紅黑樹可避免鏈表過長導(dǎo)致的查詢性能下降；而閾值設(shè)為8可平衡鏈表和紅黑樹的維護(hù)成本（紅黑樹插入/刪除的旋轉(zhuǎn)操作比鏈表復(fù)雜）。9.ConcurrentHashMap如何實(shí)現(xiàn)線程安全（JDK7vsJDK8）？put()方法的執(zhí)行流程（JDK8）？JDK7：使用分段鎖（`Segment`數(shù)組，繼承`ReentrantLock`），每個(gè)`Segment`管理一個(gè)鏈表，默認(rèn)16個(gè)段，支持16個(gè)線程并發(fā)寫（不同段）。JDK8：放棄分段鎖，采用`CAS+synchronized`實(shí)現(xiàn)線程安全：-數(shù)組節(jié)點(diǎn)（`Node`）用`volatile`修飾，保證可見性；-插入時(shí)，若桶為空（`tab[i]==null`），通過CAS嘗試寫入；-若桶不為空且頭節(jié)點(diǎn)未被鎖定（`f.hash!=MOVED`），使用`synchronized`鎖定頭節(jié)點(diǎn)（鏈表頭或紅黑樹根），避免鎖定整個(gè)桶；-擴(kuò)容時(shí)通過`ForwardingNode`標(biāo)記正在遷移的桶，其他線程協(xié)助擴(kuò)容（`helpTransfer()`）。JDK8put()流程：1.計(jì)算key的哈希值（`hash=key.hashCode()^(hash>>>16)`）；2.檢查數(shù)組是否初始化，未初始化則調(diào)用`initTable()`（CAS+自旋保證線程安全）；3.計(jì)算桶位置`i=(n-1)&hash`，若桶為空，CAS插入新節(jié)點(diǎn)；4.若桶頭節(jié)點(diǎn)哈希為`-1`（`MOVED`），說明正在擴(kuò)容，協(xié)助擴(kuò)容；5.否則，`synchronized`鎖定頭節(jié)點(diǎn)，遍歷鏈表/紅黑樹：-鏈表：查找是否存在相同key，存在則覆蓋值；不存在則添加至鏈表尾部（JDK8鏈表尾插），若長度≥8且容量≥64，轉(zhuǎn)換為紅黑樹；-紅黑樹：調(diào)用`putTreeVal()`插入節(jié)點(diǎn)；6.增加`size`計(jì)數(shù)（通過`CounterCell`數(shù)組分散計(jì)數(shù)，避免CAS競爭），若超過閾值（`sizeCtl`）則擴(kuò)容。10.線程的生命周期有哪些狀態(tài)？如何從RUNNABLE轉(zhuǎn)換為BLOCKED？Java線程狀態(tài)（`Thread.State`枚舉）：-NEW：線程創(chuàng)建但未調(diào)用`start()`；-RUNNABLE：可運(yùn)行狀態(tài)（包括正在CPU執(zhí)行或等待調(diào)度）；-BLOCKED：等待獲取監(jiān)視器鎖（如進(jìn)入`synchronized`同步塊/方法時(shí)未獲取到鎖）；-WAITING：等待其他線程喚醒（調(diào)用`wait()`、`join()`無超時(shí)、`LockSupport.park()`）；-TIMED_WAITING：定時(shí)等待（`sleep(long)`、`wait(long)`、`join(long)`、`parkNanos()`）；-TERMINATED：線程執(zhí)行完畢或異常終止。從RUNNABLE到BLOCKED的場景：當(dāng)線程嘗試進(jìn)入`synchronized`修飾的代碼塊/方法時(shí)，若該鎖已被其他線程持有，則線程狀態(tài)變?yōu)锽LOCKED，直到獲取到鎖。11.synchronized的鎖升級(jí)過程（偏向鎖→輕量級(jí)鎖→重量級(jí)鎖）是怎樣的？鎖的存儲(chǔ)位置在哪里？鎖升級(jí)是為了優(yōu)化鎖的性能，減少線程切換開銷，過程如下：-偏向鎖（JDK6默認(rèn)開啟）：首次獲取鎖時(shí)，JVM在對(duì)象頭（MarkWord）中記錄當(dāng)前線程ID，后續(xù)同一線程再次獲取鎖時(shí)無需CAS操作，只需檢查線程ID是否匹配。若其他線程競爭鎖，偏向鎖撤銷（升級(jí)為輕量級(jí)鎖）。-輕量級(jí)鎖：競爭線程通過CAS嘗試將對(duì)象頭的MarkWord替換為指向自己棧中鎖記錄的指針。若成功，獲取輕量級(jí)鎖；若失?。ù嬖诟偁帲?，升級(jí)為重量級(jí)鎖。-重量級(jí)鎖：依賴操作系統(tǒng)互斥量（Mutex），競爭線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，需內(nèi)核態(tài)切換，開銷大。鎖的信息存儲(chǔ)在對(duì)象頭中，對(duì)象頭包含MarkWord（存儲(chǔ)哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)等）和類型指針（指向類元數(shù)據(jù)）。數(shù)組對(duì)象還包含長度信息。12.volatile的作用是什么？如何保證可見性和禁止指令重排？volatile的兩大特性：-可見性：保證被修飾變量的修改對(duì)所有線程可見。JVM通過在寫操作后插入`StoreStore`屏障，讀操作前插入`LoadLoad`屏障，確保變量修改后立即刷新到主內(nèi)存，其他線程讀取時(shí)從主內(nèi)存獲取最新值。-禁止指令重排：通過內(nèi)存屏障限制編譯器和CPU的重排序。寫操作后插入`StoreLoad`屏障，讀操作前插入`LoadStore`屏障，確保volatile變量的操作順序不被重排。示例：單例模式雙重檢查鎖定（DCL）中，`instance`需用volatile修飾，避免指令重排導(dǎo)致其他線程獲取到未初始化的對(duì)象（`newSingleton()`可分為分配內(nèi)存、初始化對(duì)象、設(shè)置引用三步，重排可能導(dǎo)致第二步未完成時(shí)第三步先執(zhí)行）。13.線程池的核心參數(shù)有哪些？拒絕策略有哪幾種？如何合理配置線程數(shù)？線程池（`ThreadPoolExecutor`）核心參數(shù)：-`corePoolSize`：核心線程數(shù)（即使空閑也保留的線程數(shù)）；-`maximumPoolSize`：最大線程數(shù)（核心線程+臨時(shí)線程）；-`keepAliveTime`：臨時(shí)線程空閑存活時(shí)間；-`unit`：存活時(shí)間單位；-`workQueue`：任務(wù)隊(duì)列（存儲(chǔ)待執(zhí)行的任務(wù)）；-`threadFactory`：線程工廠（創(chuàng)建工作線程）；-`handler`：拒絕策略（任務(wù)隊(duì)列和線程池均滿時(shí)的處理方式）。拒絕策略（`RejectedExecutionHandler`實(shí)現(xiàn)類）：-`AbortPolicy`（默認(rèn)）：拋出`RejectedExecutionException`；-`CallerRunsPolicy`：調(diào)用者線程執(zhí)行任務(wù)；-`DiscardPolicy`：直接丟棄任務(wù)；-`DiscardOldestPolicy`：丟棄隊(duì)列中最舊的任務(wù)，嘗試重新提交當(dāng)前任務(wù)。線程數(shù)配置參考：-CPU密集型：線程數(shù)≈CPU核心數(shù)（+1防止頁缺失）；-IO密集型：線程數(shù)≈CPU核心數(shù)×（1+平均等待時(shí)間/平均執(zhí)行時(shí)間）（可通過監(jiān)控工具統(tǒng)計(jì)等待時(shí)間與執(zhí)行時(shí)間的比值）；-混合任務(wù)：拆分任務(wù)類型，或通過壓測確定最優(yōu)值。14.BIO、NIO、AIO的區(qū)別？NIO的Buffer有哪些核心屬性？-BIO（阻塞IO）：線程發(fā)起IO操作后阻塞，直到完成（如`ServerSocket.accept()`），適用于連接數(shù)少且固定的場景。-NIO（非阻塞IO，JDK1.4引入）：基于事件驅(qū)動(dòng)，通過`Selector`監(jiān)控多個(gè)`Channel`的IO事件（讀、寫、連接、接收），線程僅在事件觸發(fā)時(shí)處理，適用于高并發(fā)、短連接場景。-AIO（異步IO，JDK7引入）：IO操作由OS完成后回調(diào)通知線程（`CompletionHandler`），真正的異步非阻塞，適用于長連接、大文件傳輸場景。NIOBuffer核心屬性（`java.nio.Buffer`）：-`capacity`：緩沖區(qū)容量（固定，創(chuàng)建時(shí)指定）；-`position`：當(dāng)前操作位置（讀/寫的起始點(diǎn)）；-`limit`：可操作的上限（讀模式下為寫操作的position，寫模式下為capacity）；-`mark`：標(biāo)記位置（通過`mark()`記錄，`reset()`恢復(fù)）。狀態(tài)轉(zhuǎn)換：寫模式→讀模式時(shí)調(diào)用`flip()`（`limit=position;position=0`）；讀模式→寫模式時(shí)調(diào)用`clear()`（`position=0;limit=capacity`）或`compact()`（保留未讀數(shù)據(jù)，`position=未讀數(shù)據(jù)長度;limit=capacity`）。15.JVM內(nèi)存區(qū)域如何劃分？堆和棧的主要區(qū)別？JVM內(nèi)存區(qū)域（JDK8+）：-程序計(jì)數(shù)器：記錄當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼行號(hào)，線程私有，唯一無OOM的區(qū)域。-虛擬機(jī)棧：存儲(chǔ)棧幀（局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口），線程私有，棧深度過深拋出`StackOverflowError`，擴(kuò)展失敗拋出`OutOfMemoryError`（OOM）。-本地方法棧：與虛擬機(jī)棧類似，服務(wù)于本地方法（`native`方法），HotSpot與虛擬機(jī)棧合并。-堆（Heap）：存放對(duì)象實(shí)例和數(shù)組，線程共享，是GC的主要區(qū)域，內(nèi)存不足拋出OOM。-元空間（MetaSpace，JDK8取代永久代）：存儲(chǔ)類元數(shù)據(jù)、常量、靜態(tài)變量（JDK7起字符串常量池移至堆），使用本地內(nèi)存（NativeMemory），默認(rèn)無固定大小限制，內(nèi)存不足拋出OOM。堆與棧的區(qū)別：-存儲(chǔ)內(nèi)容：堆存對(duì)象實(shí)例，棧存局部變量（基本類型值、對(duì)象引用）；-線程屬性：堆是線程共享的，棧是線程私有的；-內(nèi)存管理：堆由GC自動(dòng)回收，棧隨方法調(diào)用/返回自動(dòng)入棧/出棧；-大小限制：堆通常較大（受JVM參數(shù)`-Xmx`限制），棧較小（受`-Xss`限制）。16.垃圾回收（GC）的標(biāo)記階段如何判斷對(duì)象是否存活？分代收集理論的核心假設(shè)是什么？標(biāo)記階段判斷對(duì)象存活的方法：-引用計(jì)數(shù)法：給對(duì)象添加引用計(jì)數(shù)器，引用時(shí)+1，失效時(shí)-1，計(jì)數(shù)器為0則回收。無法解決循環(huán)引用問題（如A引用B，B引用A，無其他引用時(shí)計(jì)數(shù)器均不為0），HotSpot未采用。-可達(dá)性分析（根搜索算法）：以GCRoots為起點(diǎn)，通過引用鏈（ReferenceChain）遍歷對(duì)象，不可達(dá)的對(duì)象標(biāo)記為可回收。GCRoots包括：-虛擬機(jī)棧中局部變量表引用的對(duì)象；-方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象；-方法區(qū)中常量引用的對(duì)象