【Java校招面试】实战面经（一）

前言
一、单链表找三等分点（链表可能有环）
二、讲几个熟悉的设计模式
三、Spring IoC、AOP是什么，是如何实现的，Spring MVC是什么？
四、怎么实现线程安全，各个实现方法有什么区别，synchronized是不是可重入锁？
五、HashMap底层实现，怎么实现HashMap线程安全？
六、JVM内存管理
七、怎么判断哪些对象需要被GC，GC的方法， HotSpot GC算法以及7种垃圾回收器。
八、类加载机制
九、线程和进程的区别
十、HTTP有没有状态，如何理解HTTP的无状态，如何解决HTTP的无状态？
十一、Java IO、NIO和异步IO
十二、AJAX是什么，实现原理
十三、设计一个线程池
十四、MySQL优化、索引的实现
十五、事务的隔离级别
十六、Hibernate和MyBatis
十七、Git
十八、Linux常用指令
十九、如果一个表特别大，怎么优化？
后记

前言

“实战面经”是本专栏的第二个部分，本篇博文是第一篇博文，如有需要，可：

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一、单链表找三等分点（链表可能有环）

	public class ListNode {
    
    
	    int val;
	    ListNode next;
	
	    ListNode(int x) {
    
    
	        val = x;
	        next = null;
	    }
	}
	
	public class Solution {
    
    
	    public ListNode findThreeEqualParts(ListNode head) {
    
    
	        if (head == null || head.next == null) {
    
    
	            return null;
	        }
	
	        // 快慢指针检查链表是否有环，将其转换为无环链表
	        ListNode slow = head;
	        ListNode fast = head;
	
	        while (fast != null && fast.next != null) {
    
    
	            slow = slow.next;
	            fast = fast.next.next;
	
	            if (slow == fast) {
    
    
	                // 得到相遇节点
	                fast = head;
	                while (fast.next != slow.next) {
    
    
	                    fast = fast.next;
	                    slow = slow.next;
	                }
	
	                // 断开环，将链表转换为无环链表
	                slow.next = null;
	                break;
	            }
	        }
	
	        // 使用快慢指针算法查找三等分点
	        // 上三等分点（三分之一）
	        ListNode oneThird = head;
	        // 下三等分点（三分之二）
	        ListNode twoThirds = head;
	        ListNode current = head;
	
	        int count = 0;
	        while (current != null) {
    
    
	            count++;
	            current = current.next;
	
	            if (count % 3 == 1) {
    
    
	                twoThirds = twoThirds.next;
	            } else if (count % 3 == 2) {
    
    
	                oneThird = oneThird.next;
	            }
	        }
	
	        // 如果链表元素不足以分成3部分相等长度，返回 null
	        if (count / 3 < 2) {
    
    
	            return null;
	        }
	        return oneThird.next;
	    }
	}

代码逻辑说明：
1. 代码分为两部分，首先通过快慢指针判断单链表有没有环，有环就把换拆开。然后通过另一对快慢指针查找三等分点。
2. 三等分点这个描述可能有坑，问清楚出题者想要哪个。

二、讲几个熟悉的设计模式

1. 单例模式:
在程序的整个生命周期中，对于classA最多只存在一个实例，且这个实例由classA自己管理。Spring的IoC中就默认使用单例模式；

2. 代理模式:
为其他对象提供代理来控制对这个对象的访问。Spring的 AOP中就使用了代理模式；

3. 工厂方法模式:
定义创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。工厂方法模式让一个类的实例化推迟到其子类。

三、Spring IoC、AOP是什么，是如何实现的，Spring MVC是什么？

1. IoC: 即Inversion of Control，控制反转，就是把对象的生命周期管理托管出去达到代码解耦的目的。IoC的实现方式有依赖监控（DL）和依赖注入（DI），由于依赖监控对业务代码有侵入性，因此已被抛弃，现在主要通过依赖注入来实现IoC。依赖注入就是在需要的时候才建立依赖关系，将程序所依赖的对象注入进去。

2. AOP: 即面向切面的编程，它不能代替OOP，而是它的补充，AOP适用于具有横切逻辑的场景，如性能监控、事务管理和日志记录。AOP的实现主要依靠Java动态代理，分为两种：JDK动态代理和CGLib动态代理：

1) JDK动态代理: 适用于业务逻辑通过接口实现的场景；
2) CGLib动态代理: 可以不依赖于接口，它可以为被代理类生成一个子类，然后拦截父类的所有方法调用，然后织入增强逻辑。

3. MVC即Model、View和Controller
1) Controller: 控制Web程序的入口和对请求的响应。
2) Model: 是数据模型，比如我们在某个请求中特定的user对象就是一个model。
3) View: 是web程序里的可视部分，比如html页面等。

四、怎么实现线程安全，各个实现方法有什么区别，synchronized是不是可重入锁？

1. 线程安全可以使用加锁策略和无锁策略来实现。加锁可以使用synchronized关键字和Lock，无锁可以使用CAS的实现类和版本号机制。

2. 各个实现方法的区别

1) synchronized和Lock的区别和联系:

synchronized不需要手动解锁，而Lock需要手动解锁；
Lock将锁对象化，可以监控锁的状态。
Lock可以设置枷锁等待时间，超时就放弃加锁。
Lock可以设置为公平锁，而synchronized是非公平锁。
synchronized和Lock都是可重入的。

2) CAS的实现类有Unsafe，用对象的旧值和当前值进行比较，如果它们相等就认为这个对象没有被其他线程改变过，就可以被赋予新值，否则就重试。

3) 版本号机制适合于数据库，每次更新都给对应的行设置一个新的版本号，当发现版本号没变时，才进行更新，可以避免CAS的ABA问题。

五、HashMap底层实现，怎么实现HashMap线程安全？

1. 红黑树: 为了解决链表过长的问题，当链表上元素大于8时，就会转换为红黑树。红黑树是一棵自平衡二叉树，通过节点的旋转和变色来达到自平衡的目的。

2. Node数组: 在Java 8之后HashMap内部使用一个Node数组作为哈希表，Node有一个属性是next，用来构建链表，当需要变化为红黑树时，就会把Node换成它的子类的子类TreeNode。

3. put的过程，put会调用putVal:
1) 判断表当前是否已经创建，如果未创建，就调用resize函数通过默认设置创建表，默认大小是16；

2) 判断当前要加进来的键值对应的桶里有没有节点:

如果是空就创建新的Node放到这个桶里，否则:
- 如果桶里是一个普通的Node，创建新的Node添加到链表的最后一个；
- 如果链表的长度大于8，调用treeifyBin把链表转换为红黑树；
- 如果桶里是一个TreeNode，就调用putTreeVal把新的键和值插入到红黑树中去；
这期间，如果发现键和桶里的键相等，就用新的Value覆盖原先的Value；

3) 最后，如果节点的数量大于临界值，就调用resize函数进行扩容，将表的长度变为原来的二倍；

4. resize的过程:
1) 如果已经超过最大容量限制（2的30次方），就不再扩容，否则创建新表，容量是旧表的两倍；

2) 遍历旧表在新表上重新定位各节点，如果节点是一个普通的没有后继的Node，就通过重定位到hash & (newCap - 1)；如果是个TreeNode，就调用split函数进行rehash；如果是一个链表的第一个节点，就对链表进行拆分，求节点的hash & oldCap，等于0的被添加到lo链表中，等于1的被添加到hi链表中。

3) 最后将lo链表定位到它在旧表中的index，hi链表在lo表的index + oldCap的位置；

5. HashMap提供的三种视图:
1) keySet(): 包含所有key的一个Set视图；
2) values(): 包含所有value的一个Collection视图；
3) entrySet(): 包含所有entry的一个Set视图。

6. HashMap线程安全的三种方法:
1) Hashtable: 使用对象锁，效率比较低；
2) Collections.synchronizedMap(): 同样使用对象锁，效率比较低；
3) ConcurrentHashMap: 使用CAS + synchronized，锁的粒度更细，每次只锁一个桶，所以可以多个线程同时操作多个桶。扩容的时候单线程初始化，多线程复制，所以效率比较高。

六、JVM内存管理

JVM内存分为: 虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、堆和方法区
其中虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器是线程私有的，堆和方法区是线程共享的。
在这里插入图片描述

1. 程序计数器: 用于记录线程当前所执行的字节码的行号；
2. 虚拟机栈: 用于存放方法调用的栈帧，而栈帧中存放着局部变量表、操作数栈动态链接和方法返回地址；
3. 本地方法栈: 本地方法栈和虚拟机栈类似，用来执行Native方法；
4. 堆: 堆里用来存放通过new创建的对象；
5. 方法区: 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量。常量池就在方法区中。

七、怎么判断哪些对象需要被GC，GC的方法， HotSpot GC算法以及7种垃圾回收器。

1. 没有被其他对象引用的对象就需要被GC。

2. 判断垃圾的算法有引用计数器法和可达性分析算法:
1) 引用计数器法: 每个对象都有一个计数器，被引用则+1，完成引用（即设置对象=null）就-1，计数器为0的对象可以被回收；

2) 可达性分析算法: 通过判断对象的引用链是否可达来判断对象是否需要被回收；

3. 垃圾回收算法:
1) 标记清除算法: 会造成内存碎片；

2) 复制算法: 将内存分为对象面和空闲面，每次GC时将存活的对象复制到空闲面的连续空间，清除对象面，然后对象面和空闲面调换身份，适合对象存活率低的场景；

3) 标记整理算法: 移动所有存活的对象，并使它们在内存中连续，清除其他内存，适合对象存活率高的场景。

4) 分代收集算法:
在这里插入图片描述
a) 年轻代: 分为Eden区和Survivor区，而Survivor区又分为From区和To区（三者默认比例8：1：1），Eden区是对象出生的地方。每次发生GC，将Eden区和From区的存活对象复制到To区，然后清理Eden和From区，将From区和To区的身份调换。

b) 老年代: 用于存放大对象（即年轻代中Eden或者From区放不下的对象）或者年轻代中经过一定GC次数仍然存活的对象。

4. 触发Minor GC和Full GC的条件:
1) Minor GC: 当Eden区满时；
2) Full GC:
a) 程序中调用System.gc()，建议系统执行GC，但不一定执行；
b) 老年代空间不足；
c) 方法区空间不足。

5. 垃圾收集器:
1) 年轻代垃圾收集器（复制算法）:
a) Serial收集器: 单线程，Client模式下默认的年轻代收集器；
b) ParNew收集器: 多线程收集；
c) Parallel Scavenge收集器: 多线程收集，比起关注用户线程停顿时间，更关注系统吞吐量，Server模式下默认的年轻代收集器。

2) 老年代垃圾收集器:
a) Serial Old收集器: 单线程，标记整理算法，Client模式下默认的老年代收集器；
b) Parallel Old收集器: 多线程，标记整理算法；
c) CMS收集器: 标记清除算法。

6. CMS收集器:
1) 初始标记: Stop-The-World，初始标记仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快
2) 并发标记: 并发追溯标记，程序不会停顿
3) 并发预清理: 查找执行并发标记阶段从年轻代晋升到老年代的对象
4) 重新标记: 暂停虚拟机，扫描CMS堆中的剩余对象
5) 并发清理: 清理垃圾对象，程序不会停顿
6) 并发重置: 重置CMS收集器的数据结构
在这里插入图片描述

存在的问题:
1) 采用标记清除算法，不对内存进行压缩，会造成空间碎片化的问题
2) CPU资源非常敏感。在并发阶段，虽然不会导致用户线程停顿，但是会因为占用了一部分线程而导致应用程序变慢，总吞吐量会降低。
3) CMS收集器无法处理浮动垃圾，可能会出现“Concurrent Mode Failure（并发模式故障）”失败而导致Full GC产生。
4) 浮动垃圾: 由于CMS并发清理阶段用户线程还在运行着，伴随着程序运行自然就会有新的垃圾不断产生，这部分垃圾出现的标记过程之后，CMS无法在当次收集中处理掉它们，只好留待下一次GC中再清理。这些垃圾就是“浮动垃圾”。

7. G1收集器:
在这里插入图片描述

1) 在G1算法中，堆内存被划分为多个大小相等的内存块（Region），每个Region是逻辑连续的一段内存。每个Region被标记了E、S、O和H，说明每个Region在运行时都充当了一种角色，其中H是以往算法中没有的，它代表Humongous，这表示这些Region存储的是巨型对象（humongous object，H-obj），当新建对象大小超过Region大小一半时，直接在新的一个或多个连续Region中分配，并标记为H。

2) GC模式: G1中提供了三种模式垃圾回收模式，Young GC、Mixed GC和Full GC，在不同的条件下被触发。
a) Young GC: 发生在年轻代的GC算法，一般对象（除了巨型对象）都是在eden region中分配内存，当所有eden region被耗尽无法申请内存时，就会触发一次young gc，这种触发机制和之前的Young GC差不多，执行完一次Young GC，活跃对象会被拷贝到survivor region或者晋升到old region中，空闲的region会被放入空闲列表中，等待下次被使用。

b) Mixed GC: 当越来越多的对象晋升到老年代old region时，为了避免堆内存被耗尽，虚拟机会触发一个混合的垃圾收集器，即Mixed GC，除了回收整个young region，还会回收一部分的old region，可以选择哪些old region进行收集，从而可以对垃圾回收的耗时时间进行控制。

c) Full GC: 如果对象内存分配速度过快，导致老年代被填满，就会触发一次Full GC，G1的Full GC算法就是单线程执行的Serial Old，会导致异常长时间的暂停时间，需要进行不断的调优，尽可能的避免Full GC。

8. 各收集器的关系
在这里插入图片描述

八、类加载机制

共有Bootstrap ClassLoader、Ext ClassLoader和App ClassLoader，其中Bootstrap是Ext的父加载器，Ext是App的父加载器。

1. Bootstrap ClassLoader: 负责加载Java的核心库；
2. Ext ClassLoader: 负责加载ext文件夹下的类；
3. App ClassLoader: 负责加载程序所在目录下的类；
4. 双亲委派机制: 子加载器判断当前需要加载的类是否已经加载过，如果没有就调用父加载器去加载。
5. 双亲委派机制为什么安全: ClassLoader加载的class文件来源很多，一些来源的class文件是不可靠的，比如我可以自定义一个java.lang.Integer类来覆盖jdk中默认的Integer类：

	package java.lang;
	 
	public class Integer {
    
    
	    public Integer(int value) {
    
    
	        ……
	    }
	}

这样是非常不安全的，如果使用双亲委派机制，这个自定义的Integer类不会被加载。因为委托BootStrapClassLoader加载后会加载JDK中的Integer类而不会加载自定义的这个，也就保证了安全性。

九、线程和进程的区别

1. 进程是系统分配资源的最小单位，线程是CPU调度的最小单位。
2. 一个进程中包含一个或多个线程，一个线程必然属于某个进程。
3. 进程切换的开销比线程大。
4. 并发方面，多进程比多线程健壮。在多线程中，一旦一个线程发生异常，整个进程及其所有的线程就都死掉了，但是在多进程中，一个进程死掉了并不会影响其他进程。

十、HTTP有没有状态，如何理解HTTP的无状态，如何解决HTTP的无状态？

1. HTTP是无状态的。

2. 无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力，服务器不知道客户端是什么状态。即服务端响应请求之后，不会记录任何信息。

3. 解决HTTP的无状态就是进行会话跟踪:
1) URL重写: 把状态信息拼在URL里；
2) 隐藏表单域: 在页面中设置隐藏的表单来记录状态信息；
3) Session: 用Session把状态信息存在服务器上；
4) Cookie: 用Cookie把状态信息存在客户端。

十一、Java IO、NIO和异步IO

1. Java IO: 是面向流的同步阻塞IO，当用户线程发出请求后，用户线程就会被阻塞住，一个典型的例子就是InputStream类中的read方法，里面有一个死循环，直到读完。

2. Java NIO: 是面向缓冲区的同步非阻塞IO，可以在一个线程中将需要监听的通道注册到Selector上，注册完成之后，一旦通道处于就绪的状态，Selector就可以监听到。Selector可以不断地向通道发起轮询，查看通道的状态。

3. 对比:
1) 对于多个客户端，IO需要创建多个线程，让它们处于阻塞状态，会造成严重的资源浪费。而NIO只需要创建一个线程；
2) 线程切换效率低下，线程较多的时候需要频繁的线程切换，应用的性能也会急剧下降；
3) 同时IO中数据读写是以字节为单位的，效率不如NIO中以缓冲区的块为单位那么高。

4. Java 异步IO: Java实现了异步IO，这些异步IO的实现类是Channel类的一些子类。当线程发起IO之后就可以继续执行下面的程序，然后当IO完成之后通过回调函数通知主线程。我对异步IO的理解就是，当我们需要跳转到商城的商品页面时，用异步IO，先跳转页面然后等待图片一个一个加载。

十二、AJAX是什么，实现原理

AJAX是异步的JavaScript和XML，可以通过在后台与服务器进行少量数据交换，使网页实现异步更新。可以指更新网页的部分，不需要重新加载整个页面。AJAX通过 XMLHttpRequest对象进行异步查询，它在客户端运行，减少了服务器工作量。

十三、设计一个线程池

划分为以下模块来设计:

1. 线程的创建模块: 当线程数低于corePoolSize的时候，收到一个任务就创建一个线程去执行；如果达到了corePoolSize，就往等待队列里放。如果等待队列也满了，单线程数还没有达到maxPoolSize就创建线程去执行等待队列里放不下的任务。如果线程数达到maxPoolSize了，就需要通过handler去处理这些任务。

2. 等待队列: 前面提到了，用来存放暂时没有被分配线程而等待执行的任务。

3. Handler: 前面也提到了，当线程数已经达到maxPoolSize，且没有空闲的线程执行这些任务时的处理策略。ThreadPoolExecutor里面有抛异常、直接让调用的线程来执行、直接抛弃、抛弃比较老的任务这么几种策略。

十四、MySQL优化、索引的实现

1. MySQL优化:
1) 数据库引擎方面: 如果是纯检索系统就选择MyISAM，因为MyISAM不支持事务，且使用的是非聚簇索引；否则，就应该使用支持事务、行级锁和聚簇索引的 InnoDB。

2) 查询优化方面: 尽量使查询走索引，避免全表扫描。可以用EXPLAIN关键字和慢查询日志分析查询语句的慢的原因，然后进行相应的优化。

2. 索引的实现: MySQL中索引采用B+树实现。
在这里插入图片描述

3. 结论: B+树更适合用来做存储索引
1) B+树的磁盘读写代价更低，一次性读入的索引信息更多，降低IO次数；
2) B+树的查询效率更加稳定，所有关键字值的查找长度基本相同；
3) B+树更有利于对数据库的扫描。

十五、事务的隔离级别

隔离级别	脏读	不可重复读	幻象读	第一类丢失更新	第二类丢失更新
READ_UNCOMMITED	允许	允许	允许	不允许	允许
READ_COMMITED	不允许	允许	允许	不允许	允许
REPEATABLE_READ	不允许	不允许	允许	不允许	不允许
SERIALIZABLE	不允许	不允许	不允许	不允许	不允许

1. 脏读: 线程A读到线程B未提交的数据，而后线程B回滚。
2. 不可重复读: 线程A读到线程B修改的数据，导致两次读到的数据不同。
3. 幻象读: 线程A读到线程B新插入的数据，导致两次读到的数据不同

MySQL的默认事务隔离级别是REPEATABLE READ

十六、Hibernate和MyBatis

他们都是持久化层的框架，我主要使用Hibernate，它可以自动进行关系实体映射，生成SQL语句。Mybatis大概了解过，属于需要手动编写SQL语句的半自动化框架。

十七、Git

Git是版本控制系统，Github就是基于Git实现的，GitHub上常用的指令有：

clone
pull
push
commit
merge

十八、Linux常用指令

1. vim: 编辑工具
2. cat: 查看文件内容
3. grep: 全局正则表达式搜索工具
4. find: 查找工具
5. |: 管道操作符，前面的指令输出作为后面指令的输入

十九、如果一个表特别大，怎么优化？

可以创建分区表，MySQL支持以下几类分区表:
1. RANGE分区: 行数据基于一个给定连续范围分区。

2. LIST分区: 同RANGE，区别在于给定的不是连续范围，是离散的值。

3. HASH分区: 根据用户自定义的表达式的返回值进行分区，返回值不能是负数。

4. KEY分区: 根据MySQL内部提供的哈希函数进行分区。

5. COLUMNS分区: 可以直接使用非整形的数据进行分区，分区根据类型直接比较而得，不需要转换为整形。

后记

这份面经里面，加上自我介绍面试官一共问了20个问题，在实际面试中算问了非常多了。不过知识面基本上脱离不了 “八股” 的范畴。

回答问题的时候，我们可以尽可能得根据自己所知道的知识面对问题的答案进行扩展，直到面试官打断你为止。这样可以帮助面试官了解到你对一个知识点了解的深入程度。