news 2026/2/25 23:49:43

java基础八股

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张小明

前端开发工程师

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java基础八股

怎么理解面向对象？简单说说封装继承多态

面向对象是一种编程范式，它将现实世界中的事物抽象为对象，对象具有属性（称为字段或属性）和行为（称为方法）。面向对象编程的设计思想是以对象为中心，通过对象之间的交互来完成程序的功能，具有灵活性和可扩展性，通过封装和继承可以更好地应对需求变化。

Java面向对象的三大特性包括：封装、继承、多态。

https和http的区别？

一、根本区别：是否加密

特性HTTPHTTPS
全称HyperText Transfer ProtocolHyperText Transfer ProtocolSecure
安全性❌ 明文传输，数据可被窃听、篡改✅加密传输，防窃听、防篡改、防冒充
端口80443
URL 前缀http://https://

序列化和反序列化的原理

  • 序列化：把内存中的对象→ 转成可存储或传输的格式（如字节流、JSON、XML）；
  • 反序列化：把字节流/文本→ 重新变回内存中的对象。

1.序列化过程

  • 程序遍历对象的字段（属性）；
  • 按照某种格式规则（如 Java 的ObjectOutputStream、JSON、Protobuf）；
  • 将对象的类型信息 + 数据值转为字节流或字符串；
  • 可保存到文件、数据库，或通过网络发送。

2.反序列化过程

  • 读取字节流/字符串；
  • 根据其中的类型信息，创建对应类的新实例；
  • 把数据填充回对象的字段；
  • 最终得到一个结构和数据都相同的对象（但内存地址不同）。

BIO、NIO、AIO区别是什么？

模型全称核心特点
BIOBlocking I/O（同步阻塞 I/O）一个连接一个线程，读写会阻塞当前线程
NIONon-blocking I/O（同步非阻塞 I/O）一个线程管理多个连接，靠轮询（Selector）检查是否就绪
AIOAsynchronous I/O（异步非阻塞 I/O）操作完成后系统主动通知你，全程不阻塞
特性BIONIOAIO
模型同步阻塞同步非阻塞异步非阻塞
线程模型1 连接 : 1 线程1 线程 : 多连接（Reactor 模式）1 线程 : 多连接（Proactor 模式）
是否阻塞是否（但需轮询）否（系统通知）
编程难度简单较复杂复杂
吞吐量低（连接多时崩溃）高极高（理想场景）
典型应用Tomcat 早期版本Netty、Redis、Kafka、Tomcat NIOJava AIO（较少用）
操作系统支持通用Linux: epoll, Windows: IOCPWindows: IOCP, Linux: 依赖 libaio（不完善）

1.BIO（Blocking I/O）—— 老派服务员

  • 工作方式：
    • 服务端每 accept 一个客户端连接，就创建一个新线程处理；
    • 调用read()/write()时，线程会一直阻塞，直到数据读完或写完。
  • 缺点：
    • 连接数多 → 线程爆炸（内存耗尽、上下文切换开销大）；
    • 大量线程空等（如客户端发数据慢），资源浪费。
  • 适用场景：连接数少、数据交互频繁且稳定的场景（如内部系统）。

🍽️类比：
餐厅有 100 个客人，老板请了 100 个服务员，每人盯一个客人——即使客人在发呆，服务员也不能干别的。

2.NIO（Non-blocking I/O）—— 多路复用经理

  • 核心组件：Buffer（缓冲区）、Channel（通道）、Selector（选择器）
  • 工作方式：
    • 一个线程通过Selector 轮询多个 Channel；
    • Channel 设置为非阻塞模式：read()若无数据立即返回 0，不卡线程；
    • 只有当 Selector 告诉你“某个 Channel 有数据可读”时，才去处理。
  • 优点：
    • 单线程可处理成千上万连接（如 Netty、Redis）；
    • 避免线程阻塞，资源利用率高。
  • 缺点：
    • 编程复杂（需手动管理 Buffer、状态机）；
    • 轮询仍有 CPU 开销（但远小于 BIO 的线程开销）。

🍽️类比：
1 个经理拿着对讲机（Selector），监听所有餐桌（Channel）。只有客人按铃（数据就绪），经理才过去服务。

3.AIO（Asynchronous I/O）—— 主动通知的智能系统

  • 工作方式（Java 7+，基于java.nio.channels.AsynchronousChannel）：
    • 发起read()操作时，立即返回，不阻塞线程；
    • 系统在后台完成 I/O，完成后主动通知（回调或 Future）；
    • 线程可以去做其他事，完全不用关心 I/O 是否就绪。
  • 优点：
    • 真正的异步，无需轮询；
    • 在高并发、低活跃连接场景下效率极高（如聊天服务器）。
  • 缺点：
    • 依赖操作系统支持（Linux 下基于 epoll 的模拟，Windows 下原生支持好）；
    • Java 生态中使用较少（Netty 等主流框架仍用 NIO）；
    • 调试和编程模型较复杂（回调地狱）。

🍽️类比：
客人点完餐，系统自动记录。厨房做好后，主动呼叫服务员送餐——服务员全程不用盯着。

集合

java基础04（集合、异常、引用、线程)---java八股_java八股 异常-CSDN博客

Java中的线程安全的集合是什么？

早期线程安全集合

1.Vector

  • 线程安全的List；
  • 所有方法加synchronized（全局锁）；
  • 性能差，已被CopyOnWriteArrayList或Collections.synchronizedList()替代。

2.Hashtable

  • 线程安全的Map；
  • 不允许null，所有方法加synchronized；
  • 已被ConcurrentHashMap完全取代。

3.Stack

  • 继承自Vector，同样线程安全但性能差；
  • 推荐用Deque代替（如ArrayDeque）。

java.util.concurrent包下的高性能并发集合

1.ConcurrentHashMap

  • 线程安全的Map；
  • JDK 1.8+ 使用CAS + synchronized（锁桶头），支持高并发读写；

2.CopyOnWriteArrayList

  • 线程安全的List；
  • 写时复制（Copy-On-Write）：每次修改（add/remove）都复制整个底层数组，读操作直接访问原数组（无锁）；
  • 适合“读多写少”场景（如监听器列表、白名单）；
  • 写操作开销大，不适合频繁修改。

3.CopyOnWriteArraySet

  • 基于CopyOnWriteArrayList实现的线程安全Set；
  • 同样适用于读多写少场景。

4.BlockingQueue（阻塞队列）—— 生产者-消费者模型核心

类特点
ArrayBlockingQueue有界队列，基于数组，FIFO
LinkedBlockingQueue可选有界（默认无界），基于链表，高吞吐
SynchronousQueue不存储元素，每个 put 必须等待 take
PriorityBlockingQueue支持优先级的无界队列

✅ 所有操作线程安全，天然支持线程间协作。

ArrasyLIst线程不安全，多线程下会报什么异常？

1、最常见的异常：ConcurrentModificationException（并发修改异常）

什么时候抛出？

  • 当一个线程正在遍历（迭代）ArrayList（比如用for-each或iterator()），
  • 而另一个线程同时修改了列表结构（如添加、删除元素），

2.数组越界（ArrayIndexOutOfBoundsException）

  • 在扩容过程中（ensureCapacityInternal），多个线程同时修改size和底层数组elementData，
  • 可能导致某个线程写入的索引超出当前数组长度。

LinkdeList多线程下会报什么异常？

1.ConcurrentModificationException（并发修改异常）

  • 触发场景：一个线程在遍历LinkedList（如 for-each、iterator()），另一个线程同时修改结构（add/remove）。
  • 原因：LinkedList也实现了fail-fast 机制，内部有modCount计数器，迭代时发现修改就抛异常。

2.NullPointerException（空指针异常）

  • 这是LinkedList特有的高风险问题！
  • 原因：LinkedList的节点（Node）通过prev和next指针连接。
    多线程并发修改（如两个线程同时add）可能导致：
    • 链表结构被破坏（指针错乱）；
    • 某个节点的next或prev被设为null，但逻辑上不应为空；
    • 后续操作（如遍历、get()）访问null.next→ 抛NPE。

CopyonWriteArraylist是如何实现线程安全的

CopyOnWriteArrayList底层也是通过一个数组保存数据，使用volatile关键字修饰数组，保证当前线程对数组对象重新赋值后，其他线程可以及时感知到。

public class CopyOnWriteArrayList<E> { private transient volatile Object[] array; // 底层数组，volatile 保证可见性 final transient ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); }
  • array是volatile的：确保一个线程修改后，其他线程能立即看到新数组；
  • 所有写操作先加锁，再复制数组，最后原子地替换array引用。

集合遍历的方法有哪些？

  • 普通 for 循环：可以使用带有索引的普通 for 循环来遍历 List。
  • 增强 for 循环（for-each循环）：用于循环访问数组或集合中的元素。
  • Iterator 迭代器：可以使用迭代器来遍历集合，特别适用于需要删除元素的情况。
    Iterator<String> iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()) { String element = iterator.next(); System.out.println(element); }
  • 使用 forEach 方法：Java 8引入了 forEach 方法，可以对集合进行快速遍历。
    list.forEach(element ->System.out.println(element));
  • 使用 forEach 方法：Java 8引入了 forEach 方法，可以对集合进行快速遍历。
    list.stream().forEach(element ->System.out.println(element));

Hashtable的底层原理

底层数据结构：数组 + 链表

  • Hashtable内部使用一个Entry[] table数组（JDK 8 之前）；
  • 每个Entry是一个链表节点，包含：
    • hash：键的哈希值
    • key
    • value
    • next：指向下一个节点（解决哈希冲突）
private transient Entry<?,?>[] table; // 哈希桶数组 private transient int count; // 当前元素个数 private int threshold; // 扩容阈值 = capacity * loadFactor private final float loadFactor; // 负载因子，默认 0.75f

线程安全：全表 synchronized

⚠️ 缺点：

  • 并发性能极差（高并发下成为瓶颈）；
  • 即使多个线程操作不同 key，也会互相阻塞。
  • 所有 public 方法都用synchronized修饰
  • 锁的是整个Hashtable对象（this）；
  • 同一时间只允许一个线程操作，其他线程阻塞。

HashMap和hashtable的区别

特性HashMapHashtable
线程安全❌ 不安全✅ 安全（所有方法加synchronized）
null 键/值✅ 允许一个nullkey，多个nullvalue❌完全不允许（会抛NullPointerException）
初始容量1611
扩容方式容量 × 2容量 × 2 + 1
底层结构（JDK 8+）数组 + 链表 +红黑树（链表长度 ≥8 时转树）仅数组 + 链表（无红黑树优化）
继承关系extends AbstractMapextends Dictionary（已过时的抽象类）
迭代器fail-fastfail-fast
推荐使用✅ 单线程首选❌已过时，不推荐

ConcurrentHashMap

java线程-并发编程-CSDN博客

讲讲currenthashmap原理，分别讲了1.7和1.8的原理

特性JDK 1.7JDK 1.8
核心结构Segment 数组 + HashEntry 链表Node 数组 + 链表/红黑树
并发策略分段锁（ReentrantLock）CAS + synchronized（锁单个 bin）
锁粒度Segment 级（较粗）桶（bin）级（更细）
是否支持红黑树❌ 否✅ 是
扩容机制单线程 per Segment多线程协作扩容
内存占用高（预分配 Segment）低（按需分配）
读操作无锁无锁（volatile 保证）
性能好更好（尤其高并发写）

JDK 1.7 版本：分段锁（Segment）

核心思想：“分而治之” —— 把整个哈希表分成多个段（Segment），每段独立加锁

1. 底层结构

  • ConcurrentHashMap内部包含一个Segment[] segments数组；
  • 每个Segment继承自ReentrantLock，相当于一个小的 HashMap；
  • 每个Segment内部是一个HashEntry[]数组 + 链表。'

2. 并发机制：分段锁（Segment Locking）

  • 默认有16 个 Segment（concurrencyLevel = 16）；
  • 当线程操作 key 时：
    1. 先通过hash(key)计算出属于哪个 Segment；
    2. 只对该 Segment 加锁（其他 Segment 可并发访问）；
    3. 在该 Segment 内部执行 put/get/remove。

3. 扩容

  • 每个 Segment 独立扩容（不是整个 Map 扩容）；
  • 扩容时锁住当前 Segment，不影响其他 Segment。

JDK 1.8 版本：CAS + synchronized（取消 Segment）

核心思想：“更细粒度的锁” —— 直接对每个桶（bin）加锁，结合 CAS 优化

1. 底层结构（与 HashMap 几乎一致）

  • 直接使用Node[] table（类似 HashMap 的 Node）；
  • 支持链表 + 红黑树（链表长度 ≥8 且容量 ≥64 时转树）；
  • 取消了 Segment，结构更简洁。

2. 并发机制：CAS + synchronized

当执行put(key, value)时：

  1. 计算hash(key)，定位到table[i]；
  2. 如果table[i] == null：
    • 使用CAS尝试直接插入新节点（无锁）；
  3. 如果table[i] != null（存在链表或树）：
    • 对table[i]的头节点加synchronized锁；
    • 在同步块内遍历链表/树，执行插入或更新。

优点：

  • 锁粒度更细：只锁单个桶（bin），不是整个 Segment；
  • 减少内存开销（无需预分配 Segment）；
  • 利用 CAS 避免锁竞争（空桶直接 CAS 插入）；
  • 支持红黑树，提升长链表性能。

3. 读操作（get）完全无锁

  • 利用volatile 语义保证可见性：
    • Node.val和Node.next都是volatile；
    • 写操作通过Unsafe.putObjectVolatile()保证立即可见；
  • 所以get()不需要加锁，性能极高。

4. 扩容（transfer）

  • 支持多线程协助扩容！
  • 当一个线程发现需要扩容时：
    • 创建新数组；
    • 自己负责迁移一部分数据；
    • 其他写线程在操作时发现正在扩容，会主动帮忙迁移（提高效率）；
  • 迁移过程中，旧数组的桶会被标记为ForwardingNode（转发节点），get()请求会自动去新数组查。

分段锁怎么加锁的？

在 ConcurrentHashMap 中，将整个数据结构分为多个 Segment，每个 Segment 都类似于一个小的 HashMap，每个 Segment 都有自己的锁，不同 Segment 之间的操作互不影响，从而提高并发性能。

每个 Segment 都有自己的锁，不同 Segment 之间的操作互不影响，从而提高并发性能。然后再在该 Segment 上加锁，而不是像传统的 HashMap 一样对整个数据结构加锁。这样可以使得不同 Segment 之间的操作并行进行，提高了并发性能.

ConcurrentHashMap用了悲观锁还是乐观锁?

悲观锁和乐观锁都有用到。

添加元素时首先会判断容器是否为空：

  • 如果为空则使用 volatile 加CAS （乐观锁）来初始化。

  • 如果容器不为空，则根据存储的元素计算该位置是否为空。

  • 如果根据存储的元素计算结果为空，则利用CAS（乐观锁）设置该节点；

  • 如果根据存储的元素计算结果不为空，则使用synchronized（悲观锁），然后，遍历桶中的数据，并替换或新增节点到桶中，最后再判断是否需要转为红黑树，这样就能保证并发访问时的线程安全了。

list转map的方法

最推荐、最简洁的方式是使用 Java 8 的 Stream API +Collectors.toMap()。

方法一：Java 8+ Stream

Map<K, V> map = list.stream() .collect(Collectors.toMap( element -> keyExtractor, // 如: User::getId element -> valueMapper // 如: User::getName )); // 保留新值 Map<Integer, String> map = users.stream() .collect(Collectors.toMap( User::getId, User::getName, (oldValue, newValue) -> newValue // 冲突时用 newValue ));

方法二：手动 for 循环（兼容老版本 Java）

Map<Integer, String> map = new HashMap<>(); for (User user : users) { map.put(user.getId(), user.getName()); }
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