Java面試題和答案大全

一、Java基礎知識

1. Java語言特點

題目： 請說明Java語言的主要特點？

答案：

面向對象：Java是純面向對象的語言，支持封裝、繼承、多態
平臺無關性：一次編譯，到處運行（Write Once, Run Anywhere）
簡單性：語法簡潔，去掉了C++中的指針、多重繼承等復雜特性
安全性：提供了安全管理機制，防止惡意代碼攻擊
多線程：內置多線程支持
健壯性：強類型檢查、異常處理、垃圾回收
分布式：支持網絡編程，便于開發分布式應用

2. JDK、JRE、JVM的關系

題目： 請解釋JDK、JRE、JVM三者的關系？

答案：

JVM（Java虛擬機）：Java程序運行的環境，負責將字節碼轉換為機器碼
JRE（Java運行環境）：包含JVM + Java核心類庫，是Java程序運行的最小環境
JDK（Java開發工具包）：包含JRE + 開發工具（javac、java、javadoc等），是Java開發環境

關系：JDK > JRE > JVM

3. 基本數據類型

題目： Java有哪些基本數據類型？各占幾個字節？

答案：

整型：
- byte：1字節，范圍 -128 到 127
- short：2字節，范圍 -32768 到 32767
- int：4字節，范圍 -2^31 到 2^31-1
- long：8字節，范圍 -2^63 到 2^63-1浮點型：
- float：4字節，單精度
- double：8字節，雙精度字符型：
- char：2字節，Unicode字符布爾型：
- boolean：1字節（JVM中實際可能占4字節）

4. 自動裝箱和拆箱

題目： 什么是自動裝箱和拆箱？

答案：

自動裝箱：基本類型自動轉換為對應的包裝類對象
自動拆箱：包裝類對象自動轉換為對應的基本類型

// 自動裝箱
Integer i = 100; // 等價于 Integer i = Integer.valueOf(100);// 自動拆箱  
int j = i; // 等價于 int j = i.intValue();

注意事項：

Integer緩存池：-128到127的Integer對象被緩存
可能出現NullPointerException

5. equals()和==的區別

題目： equals()和==有什么區別？

答案：

==：
- 對于基本類型：比較值是否相等
- 對于引用類型：比較引用地址是否相等
equals()：
- 默認實現與==相同
- 可以重寫來比較對象內容
- String類已重寫equals()方法比較字符串內容

String s1 = new String("hello");
String s2 = new String("hello");
String s3 = "hello";
String s4 = "hello";System.out.println(s1 == s2);     // false，不同對象
System.out.println(s1.equals(s2)); // true，內容相同
System.out.println(s3 == s4);     // true，字符串池中同一對象

二、面向對象編程

6. 面向對象三大特性

題目： 請詳細說明面向對象的三大特性？

答案：

1. 封裝（Encapsulation）

將數據和方法包裝在類中
通過訪問修飾符控制訪問權限
隱藏內部實現細節

public class Person {private String name; // 私有屬性public String getName() { // 公共方法return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

2. 繼承（Inheritance）

子類繼承父類的屬性和方法
實現代碼復用
支持方法重寫

class Animal {protected void eat() {System.out.println("Animal is eating");}
}class Dog extends Animal {@Overrideprotected void eat() {System.out.println("Dog is eating");}
}

3. 多態（Polymorphism）

同一接口不同實現
運行時確定具體調用哪個方法
包括重載和重寫

Animal animal = new Dog();
animal.eat(); // 調用Dog的eat方法

7. 重載和重寫的區別

題目： 方法重載和重寫有什么區別？

答案：

特性	重載(Overload)	重寫(Override)
定義	同一類中方法名相同，參數不同	子類重新實現父類方法
參數	必須不同	必須相同
返回值	可以不同	必須相同（或協變）
訪問修飾符	可以不同	不能降低訪問權限
異常	可以不同	不能拋出更寬泛的檢查異常
發生時期	編譯期確定	運行期確定

8. 抽象類和接口的區別

題目： 抽象類和接口有什么區別？什么時候使用？

答案：

特性	抽象類	接口
關鍵字	abstract	interface
繼承	單繼承	多實現
構造器	可以有	不能有
成員變量	任意類型	public static final
方法	抽象和具體方法	抽象方法（JDK8+支持默認方法）
訪問修飾符	任意	public

使用場景：

抽象類：is-a關系，有共同的屬性和部分相同的行為
接口：can-do關系，定義行為規范

三、集合框架

9. Collection和Collections的區別

題目： Collection和Collections有什么區別？

答案：

Collection：集合框架的根接口，定義了集合的基本操作
Collections：工具類，提供了對集合操作的靜態方法

// Collection是接口
Collection<String> list = new ArrayList<>();// Collections是工具類
Collections.sort(list);
Collections.reverse(list);

10. ArrayList和LinkedList的區別

題目： ArrayList和LinkedList有什么區別？

答案：

特性	ArrayList	LinkedList
底層結構	動態數組	雙向鏈表
隨機訪問	O(1)	O(n)
插入刪除（頭部）	O(n)	O(1)
插入刪除（尾部）	O(1)	O(1)
插入刪除（中間）	O(n)	O(n)
內存占用	較小	較大（存儲指針）
線程安全	不安全	不安全

11. HashMap的實現原理

題目： 請詳細說明HashMap的實現原理？

答案：

底層結構：

JDK1.7：數組 + 鏈表
JDK1.8+：數組 + 鏈表 + 紅黑樹

核心機制：

// 1. 計算hash值
int hash = key.hashCode();
hash = hash ^ (hash >>> 16); // 擾動函數// 2. 確定數組下標
int index = (n - 1) & hash; // n為數組長度// 3. 處理沖突
// - 鏈表長度 < 8：使用鏈表
// - 鏈表長度 >= 8：轉換為紅黑樹
// - 紅黑樹節點 <= 6：轉換為鏈表

擴容機制：

默認容量：16
負載因子：0.75
擴容閾值：容量 × 負載因子
擴容時容量翻倍

12. ConcurrentHashMap實現原理

題目： ConcurrentHashMap是如何實現線程安全的？

答案：

JDK1.7實現：

分段鎖（Segment）機制
每個Segment繼承ReentrantLock
降低鎖的粒度

JDK1.8實現：

取消分段鎖
使用CAS + synchronized
鎖住鏈表或紅黑樹的首節點
進一步降低鎖粒度

// JDK1.8 put方法核心邏輯
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {// 1. CAS嘗試設置空位置if (casTabAt(tab, i, null, new Node<K,V>(hash, key, value, null)))break;// 2. synchronized鎖住首節點synchronized (f) {// 3. 插入鏈表或紅黑樹}
}

四、多線程

13. 進程和線程的區別

題目： 進程和線程有什么區別？

答案：

特性	進程	線程
定義	程序的執行實例	進程中的執行單元
資源	擁有獨立的內存空間	共享進程的內存空間
通信	IPC（進程間通信）	共享內存
創建開銷	大	小
切換開銷	大	小
影響范圍	進程崩潰不影響其他進程	線程崩潰可能影響整個進程

14. 線程的狀態

題目： Java線程有哪些狀態？如何轉換？

答案：

線程狀態（Thread.State）：

public enum State {NEW,          // 新建RUNNABLE,     // 運行（就緒+運行）BLOCKED,      // 阻塞WAITING,      // 等待TIMED_WAITING, // 超時等待TERMINATED    // 終止
}

狀態轉換：

NEW → RUNNABLE：調用start()
RUNNABLE → BLOCKED：等待synchronized鎖
BLOCKED → RUNNABLE：獲得鎖
RUNNABLE → WAITING：調用wait()、join()
WAITING → RUNNABLE：notify()、notifyAll()
RUNNABLE → TIMED_WAITING：sleep()、wait(timeout)
TIMED_WAITING → RUNNABLE：時間到或被喚醒
RUNNABLE → TERMINATED：run()方法結束

15. synchronized關鍵字

題目： 請詳細說明synchronized的原理和使用？

答案：

使用方式：

// 1. 修飾實例方法
public synchronized void method() {}// 2. 修飾靜態方法
public static synchronized void method() {}// 3. 修飾代碼塊
synchronized(object) {// 同步代碼
}

實現原理：

Java對象頭：包含MarkWord，存儲鎖信息
Monitor機制：基于操作系統的互斥量
字節碼指令：monitorenter和monitorexit

鎖升級過程（JDK1.6+）：

無鎖 → 偏向鎖 → 輕量級鎖 → 重量級鎖

16. volatile關鍵字

題目： volatile關鍵字的作用是什么？

答案：

作用：

保證可見性：修改后立即寫入主內存，其他線程讀取時從主內存讀取
禁止指令重排序：使用內存屏障

使用場景：

// 1. 狀態標記
private volatile boolean flag = true;// 2. 雙重檢查鎖單例模式
public class Singleton {private volatile static Singleton instance;public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

注意：volatile不保證原子性

17. 線程池

題目： 請說明線程池的工作原理和參數？

答案：

核心參數：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,       // 核心線程數int maximumPoolSize,    // 最大線程數long keepAliveTime,     // 線程存活時間TimeUnit unit,          // 時間單位BlockingQueue<Runnable> workQueue,  // 工作隊列ThreadFactory threadFactory,        // 線程工廠RejectedExecutionHandler handler    // 拒絕策略
)

工作流程：

提交任務到線程池
如果運行線程數 < corePoolSize，創建新線程
如果運行線程數 >= corePoolSize，任務加入隊列
如果隊列滿了且運行線程數 < maximumPoolSize，創建新線程
如果運行線程數 >= maximumPoolSize，執行拒絕策略

常用線程池：

// 固定大小線程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);// 緩存線程池
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();// 單線程線程池
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();// 定時任務線程池
ScheduledExecutorService executor = Executors.newScheduledThreadPool(5);