Java 高級面試問題及答案
問題1: 請解釋Java中的垃圾回收機制，并描述其工作原理。
答案：
Java中的垃圾回收（Garbage Collection, GC）是一種自動內存管理機制，用于識別和回收不再使用的對象，從而釋放內存資源。垃圾回收器主要關注堆內存中的管理，堆內存主要用于存儲對象實例。
工作原理如下：
- 對象創建：Java中的對象在堆內存中創建，分配在新生代（Young Generation）。
- 對象存活判斷：當一個對象不再被任何引用變量所引用時，它就被認為是垃圾，即不再需要的對象。
- 垃圾收集：垃圾回收器會定期執行，通過標記-清除（Mark-Sweep）算法或其他算法來識別并回收這些不再使用的對象。
- 分代收集：Java堆分為新生代和老年代。新生代用于存放新創建的對象，老年代用于存放長時間存活的對象。新生代的垃圾回收頻率更高，因為新對象的死亡概率更高。
問題2: 在Java中，什么是類加載器（ClassLoader）？請描述它的雙親委派模型。
答案：
Java中的類加載器（ClassLoader）負責將.class文件加載到JVM中，并轉換成JVM可以使用的數據結構。類加載器是一個重要的Java運行時組件，它負責加載、鏈接（驗證、準備、解析）和初始化類。
雙親委派模型是Java類加載器的一個核心概念，它的工作原理如下：
- 加載請求：當一個類需要被加載時，JVM不會立即在本加載器中搜索，而是先將請求委托給父類加載器。
- 向上委派：如果父類加載器無法完成加載（即沒有找到該類），則將請求傳遞給其父類加載器，直至引導類加載器（Bootstrap ClassLoader）。
- 向下返回：如果父類加載器成功加載了類，則將結果返回給子加載器。如果父類加載器沒有找到類，子加載器才會嘗試自己加載。
- 防止重復加載：雙親委派模型確保了Java核心庫的類在各個加載器中只會被加載一次，防止了重復加載和內存浪費。
問題3: 解釋Java中的ConcurrentHashMap是如何保證線程安全的。
答案：
ConcurrentHashMap是Java并發包中的一個線程安全集合類，它通過以下方式來保證線程安全：
- 分段鎖：
ConcurrentHashMap將整個哈希表分割成多個段（Segment），每個段獨立上鎖，這樣在進行操作時，只鎖定哈希表的一部分，而不是整個哈希表。 - 粒度控制：通過減小鎖的粒度，
ConcurrentHashMap允許多個線程可以同時操作不同段的數據，從而提高了并發性能。 - volatile變量：在一些關鍵的讀操作中，
ConcurrentHashMap使用volatile關鍵字來保證數據的可見性，確保線程間能夠看到最新的值。 - 原子操作類：
ConcurrentHashMap內部使用了AtomicInteger等原子操作類來處理計數等操作，避免了使用傳統的同步代碼塊。
問題4: 在Java中，什么是樂觀鎖和悲觀鎖？請舉例說明它們的使用場景。
答案：
樂觀鎖和悲觀鎖是Java中用于處理并發問題的兩種鎖機制：
- 悲觀鎖：悲觀鎖假設沖突發生的可能性較大，因此在每次訪問資源時都會進行加鎖操作，以確保數據的一致性。它通常通過
synchronized關鍵字或ReentrantLock實現。- 使用場景：當資源競爭非常激烈，沖突頻繁發生時，使用悲觀鎖可以減少因沖突導致的性能損耗。
- 樂觀鎖：樂觀鎖假設沖突發生的可能性較小，它不會主動加鎖，而是通過記錄數據的版本號或時間戳來檢測在讀取數據后，是否有其他事務對數據進行了修改。如果檢測到沖突，樂觀鎖會進行重試或回滾操作。
- 使用場景：當資源競爭不激烈，沖突發生的概率較低時，樂觀鎖可以提高系統的并發性能。例如，在高并發的在線游戲或金融系統中，樂觀鎖可以減少鎖的開銷，提高響應速度。
