Java基础面试知识点02

1. hashCode和equals

hashCode介绍

hashCode()的作用是获取哈希码，也称为散列码，它实际上是返回一个int整数，这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode()定义在JDK的Object.java中，Java中的任何类都包含了hashCode()函数。

散列表存储的是键值对(key-value)，特点是：能根据key快速检索出对应的value，这其中就利用到了散列码（可以快速找到需要的对象）。

为什么要有hashCode，以“HashSet 如何检查重复”为例：

对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashcode 值来判断对象加入的位置，看该位置是否有值，如果没有，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现该索引位置已有元素，这时会调用 equals() 方法来检查两个对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会发生哈希冲突，将新对象挂载到链表或红黑树上。这样就大大减少了 equals 的调用次数，相应就大大提高了执行速度。

• 如果两个对象相等，则hashCode一定相同
• 两个对象相等，对这两个对象分别调用equals方法都返回true
• 两个对象有相同的hashCode值，他们也不一定是相等的
• 因此，equals方法被重写过，则hashCode方法也必须被重写
• hashCode()的默认行为是对堆上的对象生成哈希值。如果没有重写hashCode()，即便两个对象成员变量完全一致，该类的两个对象哈希码大概率不同，equals默认比较地址也不会判定相等

2. ConcurrentHashMap原理，jdk7和jdk8版本的区别

JDK7

底层数据结构

ReentrantLock + Segment + HashEntry
外层是Segment数组，单个Segment内部封装HashEntry数组，数组每个下标位置挂载单向HashEntry链表。

寻址查询

采用两次哈希定位：

1. 第一次哈希锁定目标Segment；
2. 第二次哈希在该Segment内定位链表头节点。

加锁机制

Segment直接继承ReentrantLock实现分段锁；
仅锁定当前操作的Segment分段，其余Segment完全不受锁影响；
并发上限等于Segment分段数量，可在构造方法手动指定；
单个Segment内部数组扩容，不会干扰其他分段。

get读操作

查询全程不需要加锁，依靠volatile修饰变量保证数据可见性。

JDK8

底层数据结构

synchronized + CAS + Node + 链表+红黑树
废弃Segment分层结构，底层直接是Node数组；
链表长度超过阈值会转为红黑树优化查询效率；
Node节点里val值与next指针均用volatile修饰，保障多线程可见。

基础修改操作

查找、替换、新增赋值优先使用CAS无锁操作。

锁策略

不再锁整个分段，仅对当前哈希桶链表头head节点加synchronized锁；
锁粒度大幅缩小，不会阻塞其他桶位元素读写，并发性能更高；
扩容支持多线程并发协助迁移数据，不会阻塞全局读写。

读操作无锁设计

Node的val、next被volatile修饰，读写之间数据互相可见；
哈希数组table本身由volatile修饰，扩容时读线程可以及时感知数组变化。

对比总结

• JDK7依靠Segment分段锁+ReentrantLock，锁定整个分段，两次hash寻址，各分段独立扩容；
• JDK8移除Segment，改用CAS+对桶头加synchronized锁，链表过长转为红黑树，支持多线程并发扩容，锁粒度更细、并发能力更强；
• 两个版本get操作均不加锁，依靠volatile关键字保证读取数据可见性。

3. 如何实现一个IOC容器

简要回答

1. 配置文件配置包扫描路径
2. 递归包扫描获取.class文件
3. 利用反射机制，筛选需要交给IOC容器管理的类
4. 对需要注入依赖的属性完成依赖注入

详细回答

1. 在配置文件中指定需要扫描的包路径
2. 自定义注解，分别标记控制层、业务层、持久层、依赖注入、读取配置等标识注解
3. 读取配置文件中的扫描包路径，遍历路径下文件与文件夹，将所有后缀为.class的文件存入Set集合去重存储
4. 遍历Set集合，通过反射获取类对象，筛选带有指定组件注解的类，使用线程安全Map存储实例对象，完成Bean注册
5. 遍历IOC容器中所有Bean实例，遍历成员属性，识别注入注解，递归获取对应Bean完成属性依赖注入

4. 什么是字节码？采用字节码的好处是什么？

Java中引入了虚拟机的概念，这台虚拟机在任意平台都为编译程序提供统一接口。
编译程序只需要面向虚拟机，生成虚拟机能够识别的代码，再由JVM解释器将虚拟机代码转换为当前操作系统的机器码执行。在Java中，这种专供JVM解析执行的中间代码叫做字节码（即扩展名为.class的文件），它不面向任何特定CPU处理器，只面向Java虚拟机。

执行流程：.java源代码 → javac编译 →.class字节码文件 → JVM解析翻译为机器码 → CPU执行

好处

1. 实现跨平台：源码仅需编译一次生成字节码，不同操作系统只要安装对应平台版本JVM即可运行该字节码文件，实现一次编译，到处运行。
2. 兼顾运行效率与跨平台可移植性，弥补传统纯解释型语言逐行解释执行速度慢的缺陷。

5. Java类加载器

Java源码编译后生成class字节码文件存储在磁盘，类加载器ClassLoader是JVM中专负责查找、读取class字节码文件，将类加载至JVM方法区，并在堆中生成对应Class对象，程序后续依靠该Class对象创建实例、访问类成员。

JVM内置三种类加载器，自上而下双亲委派层级关系如下：

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
   最顶层加载器，由C++编写，本身并非Java类；负责加载JDK核心基础类库，例如java.lang包下Object、String等核心类，加载路径为jre/lib下核心rt.jar等包。

2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）
   父加载器为启动类加载器，用于加载jre/lib/ext扩展目录下的jar包，用来拓展JDK原生基础功能。

3. 应用程序/系统类加载器（Application ClassLoader）
   开发默认使用的加载器，父加载器是扩展类加载器；加载项目classpath下自定义编写代码，以及Maven/Gradle引入的第三方依赖Jar包。

6. 双亲委派模型

加载流程

1. 应用类加载器收到类加载请求，不会自身直接加载，优先委托父加载器（扩展类加载器）尝试加载；
2. 扩展类加载器继续向上委托给顶层启动类加载器；
3. 启动类加载器在自身加载路径范围内查找目标类，查找成功则直接加载；若查找失败，请求逐层向下回退，由下级加载器在自身路径中完成类加载。

作用

1. 安全防护：防止开发者自定义java.lang.String这类核心类覆盖JDK原生基础类，避免恶意代码篡改底层API，保障程序运行安全。
2. 避免重复加载：同一个类只会被某一个加载器加载一次，防止JVM方法区中存在多份完全相同的Class对象，节约内存空间。

7. Java中的异常体系

Java中所有异常与错误的顶层父类为Throwable。
Throwable下分为两大子类：Exception与Error。

• Error：属于程序无法手动处理的严重系统级错误，一旦触发通常直接终止程序进程。
• Exception：不会直接导致程序整体崩溃，又划分为运行时异常RuntimeException与受检异常CheckedException。
  • RuntimeException运行时异常：程序运行期间抛出，编译阶段不会强制校验捕获，会终止当前线程执行。
  • CheckedException受检异常：编译期强制校验，必须使用try-catch捕获或者throws向上抛出，否则代码编译报错。

8. GC如何判断对象可以被回收

1. 引用计数法

给每个对象维护一个引用计数器，新增引用计数+1，引用失效释放计数-1，计数器为0时标记可回收。
缺陷：若A对象持有B引用、B同时持有A引用，二者外部无其他引用，计数器仍为1，对象永远无法被GC回收，出现内存泄漏，因此Java未采用该算法。

2. 可达性分析法（Java正式采用）

以GC Roots作为起始节点向下遍历搜索，遍历经过的链路称为引用链。若一个对象没有任何引用链与GC Roots相连，则判定该对象不可达，标记为可回收对象。

可作为GC Roots的对象：

1. 虚拟机栈（栈帧本地变量表）中引用的对象
2. 方法区中类静态属性引用的对象
3. 方法区中常量引用的对象
4. 本地方法栈中Native方法JNI引用的对象

对象回收补充说明

被标记为不可达不等于立即销毁：对象拥有一次自救机会，依靠finalize()方法。

1. 对象第一次被标记不可达时，放入F-Queue队列；
2. 由低优先级Finalizer守护线程执行对象finalize()方法；
3. 若在finalize方法内重新将该对象赋值给GC Roots可达引用，对象自救成功，跳过本次GC回收；
4. 若自救失败，第二次标记后该对象会被直接回收。

9. 线程的生命周期/线程有哪些状态

线程共五种核心状态：新建、就绪、运行、阻塞、终止。
阻塞状态细分三类：

阻塞分类

1. 等待阻塞：运行线程执行wait()方法，释放持有的所有锁资源，线程移入等待池。无法自动唤醒，必须由其他线程调用notify()或notifyAll()唤醒；wait()是Object类方法。
2. 同步阻塞：线程尝试获取synchronized同步锁时，锁已被其他线程占用，线程进入锁池阻塞排队竞争锁。
3. 其他阻塞：线程执行sleep()、join()方法，或是发起IO请求时进入阻塞。sleep超时、join等待线程结束、IO操作完成后，线程重新转为就绪状态；sleep()是Thread类静态方法。

各状态详解

1. 新建状态（New）：仅new创建Thread线程对象，未调用start()，未开启线程调度。
2. 就绪状态（Runnable）：调用start()后线程进入就绪线程池，具备运行资格，等待操作系统分配CPU时间片。
3. 运行状态（Running）：就绪线程获取CPU时间片，执行run()方法内业务代码。
4. 阻塞状态（Blocked）：线程主动/被动放弃CPU使用权，暂停执行，解除阻塞后只能先回到就绪队列。
5. 终止状态（Dead）：run()方法正常执行完毕，或运行过程抛出未捕获异常终止线程，线程生命周期结束。

10. sleep()、wait()、join()、yield()的区别

锁池与等待池概念

• 锁池：所有竞争同一把synchronized同步锁的线程存入锁池；锁被占用时其余线程在锁池等待；锁释放后锁池内线程争抢锁，抢到锁后进入就绪队列等待CPU调度。
• 等待池：调用wait()后线程进入等待池，等待池内线程不会参与锁竞争；必须被notify/notifyAll唤醒后，线程才会转入锁池参与锁争夺。notify随机选取一条等待池线程移入锁池；notifyAll将等待池全部线程移入锁池。

方法区别

1. 归属类：sleep是Thread类静态本地方法；wait是Object类本地方法。
2. 锁释放：sleep不会释放持有的同步锁；wait会释放当前对象锁并进入等待队列。
3. 同步依赖：sleep无需配合synchronized同步代码块；wait必须写在synchronized修饰的代码内。
4. 唤醒机制：sleep休眠时间结束自动解除阻塞；无参wait()必须被其他线程唤醒，带超时时间wait()超时后自动唤醒。
5. 使用场景：sleep多用于线程定时休眠、轮询间隔暂停；wait用于多线程之间生产者消费者等线程间通信场景。
6. CPU调度：sleep让出CPU时间片强制上下文切换；wait被唤醒后需要重新竞争锁，不一定立刻获取CPU执行权。

yield()

执行yield()后线程直接回到就绪状态，主动让出本次CPU执行权，但依旧保留CPU调度资格，操作系统下一次调度仍有可能再次选中该线程执行。

join()

在主线程B中调用线程A.join()，线程B进入阻塞状态，直到线程A执行完毕结束，或是调用interrupt中断等待，B才会解除阻塞继续执行。