轉(zhuǎn)載自? ?6 道 BATJ 必考的 Java 面試題

題目一

請(qǐng)對(duì)比 Exception 和 Error，另外，運(yùn)行時(shí)異常與一般異常有什么區(qū)別？

考點(diǎn)分析：

分析 Exception 和 Error 的區(qū)別，是從概念角度考察了 Java 處理機(jī)制。總的來(lái)說(shuō)，還處于理解的層面，面試者只要闡述清楚就好了。

我們?cè)谌粘＞幊讨?#xff0c;如何處理好異常是比較考驗(yàn)功底的，我覺(jué)得需要掌握兩個(gè)方面。

第一，理解 Throwable、Exception、Error 的設(shè)計(jì)和分類。 比如，掌握那些應(yīng)用最為廣泛的子類，以及如何自定義異常等。

很多面試官會(huì)進(jìn)一步追問(wèn)一些細(xì)節(jié)，比如，你了解哪些 Error、Exception 或者 RuntimeException？我畫了一個(gè)簡(jiǎn)單的類圖，并列出來(lái)典型例子，可以給你作為參考，至少做到基本心里有數(shù)。

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第二，理解 Java 語(yǔ)言中操作 Throwable 的元素和實(shí)踐。 掌握最基本的語(yǔ)法是必須的，如 try-catch-finally 塊，throw、throws 關(guān)鍵字等。與此同時(shí)，也要懂得如何處理典型場(chǎng)景。

典型回答：

Exception 和 Error 都是繼承了 Throwable 類，在 Java 中只有 Throwable 類的實(shí)例才可以被拋出（throw）或者捕獲（catch），它是異常處理機(jī)制的基本組成類型。

Exception 和 Error 體現(xiàn)了 Java 平臺(tái)設(shè)計(jì)者對(duì)不同異常情況的分類。Exception 是程序正常運(yùn)行中，可以預(yù)料的意外情況，可能并且應(yīng)該被捕獲，進(jìn)行相應(yīng)處理。點(diǎn)擊這里看一下壯烈犧牲的阿里巴巴面試經(jīng)驗(yàn)。

Error 是指在正常情況下，不大可能出現(xiàn)的情況，絕大部分的 Error 都會(huì)導(dǎo)致程序（比如 JVM 自身）處于非正常的、不可恢復(fù)狀態(tài)。既然是非正常情況，所以不便于也不需要捕獲，常見(jiàn)的比如 OutOfMemoryError 之類，都是 Error 的子類。

Exception 又分為可檢查（checked）異常和不檢查（unchecked）異常，可檢查異常在源代碼里必須顯式地進(jìn)行捕獲處理，這是編譯期檢查的一部分。前面我介紹的不可查的 Error，是 Throwable 不是 Exception。

不檢查異常就是所謂的運(yùn)行時(shí)異常，類似 NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 之類，通常是可以編碼避免的邏輯錯(cuò)誤，具體根據(jù)需要來(lái)判斷是否需要捕獲，并不會(huì)在編譯期強(qiáng)制要求。

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題目二

談?wù)?Java 反射機(jī)制，動(dòng)態(tài)代理是基于什么原理？

考點(diǎn)分析：

這個(gè)題目給我的第一印象是稍微有點(diǎn)誘導(dǎo)的嫌疑，可能會(huì)下意識(shí)地以為動(dòng)態(tài)代理就是利用反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，這么說(shuō)也不算錯(cuò)但稍微有些不全面。功能才是目的，實(shí)現(xiàn)的方法有很多。

總的來(lái)說(shuō)，這道題目考察的是 Java 語(yǔ)言的另外一種基礎(chǔ)機(jī)制： 反射，它就像是一種魔法，引入運(yùn)行時(shí)自省能力，賦予了 Java 語(yǔ)言令人意外的活力，通過(guò)運(yùn)行時(shí)操作元數(shù)據(jù)或?qū)ο?#xff0c;Java 可以靈活地操作運(yùn)行時(shí)才能確定的信息。 而動(dòng)態(tài)代理，則是延伸出來(lái)的一種廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)中的技術(shù)，很多繁瑣的重復(fù)編程，都可以被動(dòng)態(tài)代理機(jī)制優(yōu)雅地解決。

從考察知識(shí)點(diǎn)的角度，這道題涉及的知識(shí)點(diǎn)比較龐雜，所以面試官能夠擴(kuò)展或者深挖的內(nèi)容非常多，比如：

• 考察你對(duì)反射機(jī)制的了解和掌握程度。

• 動(dòng)態(tài)代理解決了什么問(wèn)題，在你業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景是什么？

• JDK 動(dòng)態(tài)代理在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上與 cglib 等方式有什么不同，進(jìn)而如何取舍？

典型回答

反射機(jī)制是 Java 語(yǔ)言提供的一種基礎(chǔ)功能，賦予程序在運(yùn)行時(shí)自省（introspect，官方用語(yǔ)）的能力。通過(guò)反射我們可以直接操作類或者對(duì)象，比如獲取某個(gè)對(duì)象的類定義，獲取類聲明的屬性和方法，調(diào)用方法或者構(gòu)造對(duì)象，甚至可以運(yùn)行時(shí)修改類定義。

動(dòng)態(tài)代理是一種方便運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)構(gòu)建代理、動(dòng)態(tài)處理代理方法調(diào)用的機(jī)制，很多場(chǎng)景都是利用類似機(jī)制做到的，比如用來(lái)包裝 RPC 調(diào)用、面向切面的編程（AOP）。

實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)代理的方式很多，比如 JDK 自身提供的動(dòng)態(tài)代理，就是主要利用了上面提到的反射機(jī)制。還有其他的實(shí)現(xiàn)方式，比如利用傳說(shuō)中更高性能的字節(jié)碼操作機(jī)制，類似 ASM、cglib（基于 ASM）、Javassist 等。

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題目三

Java 提供了哪些 IO 方式？ NIO 如何實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用？

考點(diǎn)分析

在實(shí)際面試中，從傳統(tǒng) IO 到 NIO、NIO 2，其中有很多地方可以擴(kuò)展開來(lái)，考察點(diǎn)涉及方方面面，比如：

• 基礎(chǔ) API 功能與設(shè)計(jì)， InputStream/OutputStream 和 Reader/Writer 的關(guān)系和區(qū)別。

• NIO、NIO 2 的基本組成。

• 給定場(chǎng)景，分別用不同模型實(shí)現(xiàn)，分析 BIO、NIO 等模式的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)原理。

• NIO 提供的高性能數(shù)據(jù)操作方式是基于什么原理，如何使用？

• 或者，從開發(fā)者的角度來(lái)看，你覺(jué)得 NIO 自身實(shí)現(xiàn)存在哪些問(wèn)題？有什么改進(jìn)的想法嗎？

典型回答

Java IO 方式有很多種，基于不同的 IO 抽象模型和交互方式，可以進(jìn)行簡(jiǎn)單區(qū)分。

首先，傳統(tǒng)的 java.io 包，它基于流模型實(shí)現(xiàn)，提供了我們最熟知的一些 IO 功能，比如 File 抽象、輸入輸出流等。交互方式是同步、阻塞的方式，也就是說(shuō)，在讀取輸入流或者寫入輸出流時(shí)，在讀、寫動(dòng)作完成之前，線程會(huì)一直阻塞在那里，它們之間的調(diào)用是可靠的線性順序。點(diǎn)擊這里看一下壯烈犧牲的阿里巴巴面試經(jīng)驗(yàn)。

java.io 包的好處是代碼比較簡(jiǎn)單、直觀，缺點(diǎn)則是 IO 效率和擴(kuò)展性存在局限性，容易成為應(yīng)用性能的瓶頸。

很多時(shí)候，人們也把 java.net 下面提供的部分網(wǎng)絡(luò) API，比如 Socket、ServerSocket、HttpURLConnection 也歸類到同步阻塞 IO 類庫(kù)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)通信同樣是 IO 行為。

第二，在 Java 1.4 中引入了 NIO 框架（java.nio 包），提供了 Channel、Selector、Buffer 等新的抽象，可以構(gòu)建多路復(fù)用的、同步非阻塞 IO 程序，同時(shí)提供了更接近操作系統(tǒng)底層的高性能數(shù)據(jù)操作方式。點(diǎn)擊這里看一下壯烈犧牲的阿里巴巴面試經(jīng)驗(yàn)。

第三，在 Java 7 中，NIO 有了進(jìn)一步的改進(jìn)，也就是 NIO 2，引入了異步非阻塞 IO 方式，也有很多人叫它 AIO（Asynchronous IO）。異步 IO 操作基于事件和回調(diào)機(jī)制，可以簡(jiǎn)單理解為，應(yīng)用操作直接返回，而不會(huì)阻塞在那里，當(dāng)后臺(tái)處理完成，操作系統(tǒng)會(huì)通知相應(yīng)線程進(jìn)行后續(xù)工作。

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題目四

如何保證容器是線程安全的？ConcurrentHashMap 如何實(shí)現(xiàn)高效地線程安全？

典型回答：

Java 提供了不同層面的線程安全支持。在傳統(tǒng)集合框架內(nèi)部，除了 Hashtable 等同步容器，還提供了所謂的同步包裝器（Synchronized Wrapper），我們可以調(diào)用 Collections 工具類提供的包裝方法，來(lái)獲取一個(gè)同步的包裝容器（如 Collections.synchronizedMap），但是它們都是利用非常粗粒度的同步方式，在高并發(fā)情況下，性能比較低下。點(diǎn)擊這里看一下壯烈犧牲的阿里巴巴面試經(jīng)驗(yàn)

另外，更加普遍的選擇是利用并發(fā)包提供的線程安全容器類，它提供了：

• 各種并發(fā)容器，比如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。

• 各種線程安全隊(duì)列（Queue/Deque），如 ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue。

• 各種有序容器的線程安全版本等。

具體保證線程安全的方式，包括有從簡(jiǎn)單的 synchronize 方式，到基于更加精細(xì)化的，比如基于分離鎖實(shí)現(xiàn)的 ConcurrentHashMap 等并發(fā)實(shí)現(xiàn)等。具體選擇要看開發(fā)的場(chǎng)景需求，總體來(lái)說(shuō)，并發(fā)包內(nèi)提供的容器通用場(chǎng)景，遠(yuǎn)優(yōu)于早期的簡(jiǎn)單同步實(shí)現(xiàn)。

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題目五

談?wù)劷涌诤统橄箢愑惺裁磪^(qū)別？

考點(diǎn)分析：

這是個(gè)非常高頻的 Java 面向?qū)ο蠡A(chǔ)問(wèn)題，看起來(lái)非常簡(jiǎn)單的問(wèn)題，如果面試官稍微深入一些，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多有意思的地方，可以從不同角度全面地考察你對(duì)基本機(jī)制的理解和掌握。

比如:

• 對(duì)于 Java 的基本元素的語(yǔ)法是否理解準(zhǔn)確。 能否定義出語(yǔ)法基本正確的接口、抽象類或者相關(guān)繼承實(shí)現(xiàn)，涉及重載（Overload）、重寫（Override）更是有各種不同的題目。

• 在軟件設(shè)計(jì)開發(fā)中妥善地使用接口和抽象類。 你至少知道典型應(yīng)用場(chǎng)景，掌握基礎(chǔ)類庫(kù)重要接口的使用；掌握設(shè)計(jì)方法，能夠在 review 代碼的時(shí)候看出明顯的不利于未來(lái)維護(hù)的設(shè)計(jì)。

• 掌握 Java 語(yǔ)言特性演進(jìn)。 現(xiàn)在非常多的框架已經(jīng)是基于 Java 8，并逐漸支持更新版本，掌握相關(guān)語(yǔ)法，理解設(shè)計(jì)目的是很有必要的。

典型回答：

1.繼承抽象類的子類們的本質(zhì)都是相似的，它們體現(xiàn)的是一種 “is-a" 的關(guān)系，就像動(dòng)物中的貓和狗；而對(duì)于接口的繼承更多的是一種行為的相似，是一種 “l(fā)ike-a” 的關(guān)系，比如飛機(jī)和鳥，它們都具有飛的行為，卻并不需要在本質(zhì)上相似。

2.抽象類可以擁有任意范圍的成員數(shù)據(jù)，既可以是抽象，也可以是非抽象；但是接口，所有的方法必須是抽象的，所有的成員變量必須是 public static final的，某種程度上來(lái)說(shuō)，接口是對(duì)抽象類的一種抽象。

3.一個(gè)類只能繼承一個(gè)抽象類，但卻可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。

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題目六

synchronized 和 ReentrantLock 有什么區(qū)別？有人說(shuō) synchronized 最慢，這話靠譜嗎？

考點(diǎn)分析：

題目是考察并發(fā)編程的常見(jiàn)基礎(chǔ)題，下面給出的典型回答算是一個(gè)相對(duì)全面的總結(jié)。

對(duì)于并發(fā)編程，不同公司或者面試官面試風(fēng)格也不一樣，有個(gè)別大廠喜歡一直追問(wèn)你相關(guān)機(jī)制的擴(kuò)展或者底層，有的喜歡從實(shí)用角度出發(fā)，所以你在準(zhǔn)備并發(fā)編程方面需要一定的耐心。

個(gè)人認(rèn)為，鎖作為并發(fā)的基礎(chǔ)工具之一，你至少需要掌握：

• 理解什么是線程安全。

• synchronized、ReentrantLock 等機(jī)制的基本使用與案例。

更進(jìn)一步，你還需要：

• 掌握 synchronized、ReentrantLock 底層實(shí)現(xiàn)；理解鎖膨脹、降級(jí)；理解偏斜鎖、自旋鎖、輕量級(jí)鎖、重量級(jí)鎖等概念。

• 掌握并發(fā)包中 java.util.concurrent.lock 各種不同實(shí)現(xiàn)和案例分析。

典型回答：

synchronized 是 Java 內(nèi)建的同步機(jī)制，所以也有人稱其為 Intrinsic Locking，它提供了互斥的語(yǔ)義和可見(jiàn)性，當(dāng)一個(gè)線程已經(jīng)獲取當(dāng)前鎖時(shí)，其他試圖獲取的線程只能等待或者阻塞在那里。

在 Java 5 以前，synchronized 是僅有的同步手段，在代碼中， synchronized 可以用來(lái)修飾方法，也可以使用在特定的代碼塊兒上，本質(zhì)上 synchronized 方法等同于把方法全部語(yǔ)句用 synchronized 塊包起來(lái)。

ReentrantLock，通常翻譯為再入鎖，是 Java 5 提供的鎖實(shí)現(xiàn)，它的語(yǔ)義和 synchronized 基本相同。再入鎖通過(guò)代碼直接調(diào)用 lock() 方法獲取，代碼書寫也更加靈活。與此同時(shí)，ReentrantLock 提供了很多實(shí)用的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)很多 synchronized 無(wú)法做到的細(xì)節(jié)控制，比如可以控制 fairness，也就是公平性，或者利用定義條件等。但是，編碼中也需要注意，必須要明確調(diào)用 unlock() 方法釋放，不然就會(huì)一直持有該鎖。

synchronized 和 ReentrantLock 的性能不能一概而論，早期版本 synchronized 在很多場(chǎng)景下性能相差較大，在后續(xù)版本進(jìn)行了較多改進(jìn)，在低競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)景中表現(xiàn)可能優(yōu)于 ReentrantLock。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的6 道 BATJ 必考的 Java 面试题的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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