Java 基础面试题

String 相关

Q1: String 为什么是不可变的？

// String 不可变的三个原因：
public final class String {
    private final char[] value;  // 1. private final 修饰

    // 2. 没有提供 setter
    // 3. 构造时拷贝副本
}

答案：

1. private final char[] value - 字符数组被 final 修饰
2. 没有对外提供修改 value 的方法
3. 构造方法中拷贝了传入的字符数组，防止外部修改

延伸：StringBuilder 和 StringBuffer 是可变的，因为没有 final 修饰。

---

Q2: String、StringBuilder、StringBuffer 区别？

对比	String	StringBuilder	StringBuffer
可变性	不可变	可变	可变
线程安全	安全	不安全	安全（synchronized）
性能	每次修改创建新对象	高	中（需同步）
使用场景	字符串不需修改	单线程字符串拼接	多线程字符串拼接

---

集合相关

Q3: ArrayList vs LinkedList 区别？

对比	ArrayList	LinkedList
底层	动态数组	双向链表
随机访问	O(1) ⭐	O(n)
头部插入/删除	O(n)	O(1) ⭐
尾部插入/删除	O(1) 均摊	O(1)
内存占用	小（连续）	大（节点+指针）

---

Q4: HashMap 底层实现原理？

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    JDK 8+ HashMap 底层结构                        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                  │
│  数组 + 链表 + 红黑树                                           │
│                                                                  │
│  插入流程:                                                      │
│  1. 计算 key 的 hash 值                                         │
│  2. 计算数组索引位置                                             │
│  3. 如果该位置为空，直接插入                                     │
│  4. 如果不为空：                                                 │
│     - 链表长度 < 8 → 插入链表尾部                                │
│     - 链表长度 >= 8 → 转为红黑树                                 │
│                                                                  │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

---

Q5: ConcurrentHashMap 如何保证线程安全？

JDK 7：Segment 分段锁

// 每个 Segment 类似 HashMap，加锁
Segment<K,V>[] segments;

JDK 8+：CAS + synchronized

// 数组为空 → CAS 插入
// 数组不为空 → synchronized 加锁处理

---

多线程相关

Q6: synchronized 和 ReentrantLock 区别？

对比	synchronized	ReentrantLock
获取方式	自动获取/释放	手动获取/释放
尝试非阻塞	不支持	tryLock()
超时获取	不支持	tryLock(timeout)
中断等待	不支持	lockInterruptibly()
公平锁	不支持	可选公平/非公平
多条件	不支持	newCondition()

---

Q7: volatile 关键字作用？

答案：

1. 可见性：一个线程修改后，其他线程立即可见
2. 有序性：禁止指令重排序

不能保证：原子性（如 i++ 操作）

// volatile 不保证原子性示例
public class VolatileDemo {
    volatile int i = 0;

    public void inc() {
        i++;  // 不是原子操作
    }

    // 10个线程各执行1000次，i 不一定等于10000
}

---

Q8: 线程池工作原理？

提交任务 → 核心线程池未满 → 创建核心线程执行
                    ↓ (已满)
            加入任务队列
                    ↓ (队列满)
         最大线程池未满 → 创建临时线程执行
                    ↓ (已满)
              执行拒绝策略

---

JVM 相关

Q9: JVM 内存区域划分？

区域	线程共享	存储内容	异常
Heap	是	对象实例	OOM
Method Area	是	类信息、常量、静态变量	OOM
JVM Stack	否	局部变量、方法参数	SOF
PC Register	否	当前字节码行号	-
Native Stack	否	native 方法	SOF

---

Q10: 什么情况下会触发 Full GC？

答案：

1. 老年代空间不足
2. System.gc()（不确定，由 JVM 决定）
3. Metaspace 空间不足
4. Young GC 时 Survivor 区放不下对象

---

Q11: 类加载双亲委派机制？

Bootstrap ClassLoader ← Extension ClassLoader ← Application ClassLoader ← 自定义ClassLoader

加载请求向上传递，父类无法加载才由子类加载

好处：

1. 安全性：核心类（如 java.lang.String）由 Bootstrap 加载，不会被替换
2. 避免重复加载