Java基础50道经典面试题（四）

- - [💡 Java新特性与现代语法（11题）](#💡 Java新特性与现代语法（11题）)
  - [💡 面向对象与设计进阶（9题）](#💡 面向对象与设计进阶（9题）)
  - [💡 核心API与高级特性（9题）](#💡 核心API与高级特性（9题）)
  - [💡 JVM与性能基础（10题）](#💡 JVM与性能基础（10题）)
  - [💡 并发编程进阶（11题）](#💡 并发编程进阶（11题）)
  - [💎 下一步的学习建议](#💎 下一步的学习建议)

这里为你准备了50道聚焦于Java新特性和深度原理的高质量基础问题，帮助你构建更完整的知识体系。

为了让您直观了解这50道题的侧重点分布，我将其按照考察维度进行了分类：
22% 18% 18% 20% 22% 50道Java基础问题分类 Java新特性与语法面向对象与设计核心API与特性 JVM与性能基础并发编程进阶

💡 Java新特性与现代语法（11题）

这部分考察你对现代Java开发效率工具和编程范式的理解。

Java 8的Stream API中，map()和flatMap()有什么区别？
- 核心分析 ：map()将元素1:1映射为另一个元素，flatMap()将每个元素映射为一个Stream，然后将所有Stream扁平化连接成一个Stream。例如，将List<List<String>>转为List<String>必须用flatMap()。
Optional类是用来解决什么问题的？滥用Optional可能会带来什么坏处？
- 核心分析 ：旨在更优雅地处理null，避免NPE。滥用如：在类字段、方法参数、集合中使用Optional会增加复杂度；毫无必要的链式调用（.get().get()）违背其设计初衷。它应主要用于方法返回值。
Java 9的模块化（Project Jigsaw）中，requires、exports、opens指令分别是什么作用？
- 核心分析 ：requires声明模块依赖；exports将指定包导出给所有模块；opens为了反射（如Spring框架）开放包，可以开放给所有模块（opens pkg）或指定模块（opens pkg to module）。
接口的私有方法（Java 9）和静态私有方法（Java 8/9）有什么用处？
- 核心分析 ：都是为了在接口内封装和复用公共代码。私有方法供接口内默认方法或其他私有方法调用，实现了接口内部实现的隐藏和重构，提高了代码的内聚性。
局部变量类型推断（var，Java 10）可以在哪些场景使用？有哪些限制？
- 核心分析 ：可用于局部变量初始化时、for循环索引、try-with-resources中。限制：不能用于方法参数、返回值、字段、catch参数、lambda表达式参数（编译器无法推断）等。它不是动态类型，编译期即确定。
switch表达式（Java 14成为标准）相比传统switch语句有哪些改进？
- 核心分析 ：① 可直接返回值（使用->箭头语法或yield关键字）。② 不需要break防止穿透。③ 可作为表达式嵌入其他语句。④ 覆盖所有可能值（穷举性）时不需要default。更安全、简洁。
文本块（Text Blocks，Java 15）有什么好处？如何表示？
- 核心分析 ：方便处理多行字符串（如JSON、SQL、HTML）。使用三引号 """ 作为定界符。会自动删除结尾的公共缩进（以最短的非空行为基准），但开头换行符需注意处理。
Record类（Java 16）是什么？它和Lombok的@Data注解有何异同？
- 核心分析 ：Record是不可变数据 的透明载体，编译器自动生成final字段、全参构造器、equals()、hashCode()、toString()等方法。与Lombok相比，它是语言特性，无需额外依赖和注解处理器，但功能更固定（不可变），定制能力较弱。
Sealed类（密封类，Java 17）解决了什么问题？如何声明？
- 核心分析 ：用于限制一个类或接口只能被指定的子类继承或实现 ，在建模领域时提供更精确的层次控制。声明：public sealed class Shape permits Circle, Square, Rectangle {...}。子类必须是final、sealed或non-sealed。
instanceof模式匹配（Java 16）如何简化代码？
- 核心分析 ：传统instanceof需要检查后显式强转。新模式：if (obj instanceof String s && s.length() > 5)，在判断成功的同时，将obj自动转换为String并赋给变量s，省去了一行转换代码。
什么是var关键字与菱形运算符的组合类型推断增强（Java 11）？
- 核心分析 ：Java 11允许在Lambda表达式的形参中使用var，并与注解结合，如：(@NotNull var s) -> s.length()。这使得Lambda参数可以添加注解，增强了表达力。

💡 面向对象与设计进阶（9题）

这部分考察对设计原则、模式和复杂场景的把握。

什么是"组合优于继承"（Composition over Inheritance）原则？其优势是什么？
- 核心分析 ：通过包含（持有引用）而非扩展（继承）来复用功能。优势：① 更灵活 ：运行时可以改变行为。② 更安全 ：不会暴露父类内部细节。③ 避免继承层次爆炸 和脆弱的基类问题（父类修改可能破坏所有子类）。
如何实现一个不可变对象（Immutable Object）？需要特别注意什么？
- 核心分析 ：① 类final；② 字段private final；③ 无setter；④ 通过构造器深拷贝传入的可变对象；⑤ getter返回可变对象的副本。特别注意：如果字段是集合，应使用Collections.unmodifiableList()包装或返回新副本。
什么是建造者模式（Builder Pattern）？在什么场景下使用它比构造器或setter更好？
- 核心分析 ：将复杂对象的构造与其表示分离。适用于：① 对象有很多可选参数，且构造逻辑复杂。② 希望对象一旦创建就不可变（Immutable）。相比重叠构造器（telescoping constructor）更易读，相比setter能保证对象创建后的状态一致性。
@Override注解的作用是什么？为什么推荐总是使用它？
- 核心分析 ：① 编译器检查 ：确保该方法确实重写了父类方法，避免因拼写或签名错误导致的意外重载。② 提高可读性：明确标识出这是重写方法。这是一个低成本高收益的最佳实践。
什么时候该用抽象类？什么时候该用接口？从Java 8开始这个选择有变化吗？
- 核心分析 ：本质区别 是"是什么"（抽象类，is-a）和"能做什么"（接口，has-a/behaves-like）。Java 8后接口可以有默认实现，使得接口在行为复用 上能力增强，但状态（字段）仍只能由抽象类定义。优先考虑接口，除非需要定义非静态、非常量字段。
什么是回调（Callback）机制？在Java中通常如何实现？
- 核心分析 ：一种"你完成后通知我"的异步模式。实现方式：① 接口回调 （经典，如事件监听）。② Lambda/方法引用 （Java 8+，简洁）。③ Future/CompletableFuture` （更现代的异步回调）。
为什么说Object.clone()方法是"有问题"的？更好的替代方案是什么？
- 核心分析 ：① 是protected方法，需重写为public。② 浅拷贝，需手动实现深拷贝。③ 不调用构造器，破坏对象初始化逻辑。替代：复制构造器 （new MyClass(original)）或复制工厂方法（更灵活、清晰）。
什么是空对象模式（Null Object Pattern）？它如何帮助消除null检查？
- 核心分析 ：提供一个实现接口、但行为为空或返回默认值的特殊对象，代替null引用。这样客户端代码可以无差别地调用方法，无需判空，代码更流畅。例如，返回空集合Collections.emptyList()而非null。
如何防止一个类被实例化？（至少说出三种方式）
- 核心分析 ：① 将类声明为抽象类 （但仍可被继承实例化）。② 提供私有构造器 （最常用，工具类标准做法）。③ 在构造器中抛出异常 （如AssertionError）。④ 使用枚举单例（如果是单例需求）。

💡 核心API与高级特性（9题）

这部分深入语言核心机制和API的设计细节。

Class.forName()和ClassLoader.loadClass()在加载类时有什么区别？
- 核心分析 ：Class.forName(className)默认会初始化 类（执行静态块）；ClassLoader.loadClass(className)默认只加载类，不初始化。Class.forName可以指定是否初始化，且使用调用者的类加载器。
Java的动态代理（Dynamic Proxy）和CGLIB代理有什么区别？
- 核心分析 ：JDK动态代理 ：基于接口，使用Proxy和InvocationHandler，生成实现接口的代理类。CGLIB代理 ：基于继承，生成目标类的子类作为代理类，因此可以代理无接口的类。Spring AOP默认策略：有接口用JDK，无接口用CGLIB。
什么是服务加载器（ServiceLoader）？它如何工作？
- 核心分析 ：SPI机制的核心类。在META-INF/services/目录下，以接口全限定名 为文件名，文件内容为实现类全限定名 （每行一个）。ServiceLoader.load(Interface.class)会加载并实例化所有配置的实现类。
Comparator接口的comparing()、thenComparing()方法有什么用？它是如何实现链式比较的？
- 核心分析 ：用于构建复杂的比较器。comparing(Function keyExtractor)提取主排序键；thenComparing()用于在主键相等时指定次要排序键。这些方法返回一个新的Comparator，支持流畅的链式调用，极大简化了多字段排序。
java.time.Instant和java.time.LocalDateTime有什么区别？
- 核心分析 ：Instant是时间线上的一个瞬时点 （与GMT/UTC的偏移），绝对时间 ，适合机器时间戳、日志。LocalDateTime是不带时区的本地日期时间 ，是挂钟时间，适合表示计划、生日等需要人类阅读但无需时区的情景。
如何安全地将一个受检异常（Checked Exception）在Stream或Lambda中抛出？
- 核心分析 ：Lambda不允许直接抛出受检异常。解决方法：① 在Lambda内部try-catch并包装为RuntimeException。② 使用一个包装函数，在函数内部处理异常。③ 使用如ThrowingFunction这样的第三方工具接口。
Files工具类中，readAllLines()和lines()方法有什么区别？
- 核心分析 ：readAllLines()一次性将所有行读入内存的List。lines()返回一个Stream<String>，惰性加载 ，适合处理大文件，不会一次性占用大量内存，可以用filter、map等流操作处理。
什么是try-with-resources语句的"抑制异常（Suppressed Exceptions）"？
- 核心分析 ：当try块和close()方法都抛出异常时，try块的异常被抛出，close()的异常会被抑制（添加到主异常的suppressed数组），可以通过Throwable.getSuppressed()获取。这确保了最终抛出的是最有意义的业务异常。
@SafeVarargs注解的作用是什么？在什么情况下需要使用它？
- 核心分析 ：用于抑制在不可具体化的参数（如泛型可变参数）上可能出现的"堆污染"警告。它告诉编译器，该方法会安全地处理可变参数，不会进行不安全的操作（如将错误类型的元素存入数组）。开发者需自己确保安全。

💡 JVM与性能基础（10题）

这部分考察程序运行时的底层机制和性能意识。

除了-Xms和-Xmx，你还知道哪些常用的JVM参数？
- 核心分析 ：-XX:NewRatio（新生代老年代比例）、-XX:SurvivorRatio（Eden和Survivor区比例）、-XX:+UseG1GC（指定收集器）、-XX:MaxMetaspaceSize（元空间最大值）、-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError（OOM时生成堆转储）、-XX:OnOutOfMemoryError（OOM时执行脚本）。
什么是逃逸分析（Escape Analysis）？JVM基于它可以做什么优化？
- 核心分析 ：分析对象动态作用域，判断对象是否"逃逸"出方法或线程。基于此可做：栈上分配 （对象在栈上创建销毁，减轻GC压力）、锁消除 （对线程局部对象移除同步锁）、标量替换（将对象分解为基本类型在栈上分配）。这些是JIT的优化手段。
JDK自带的JVM监控和故障处理工具有哪些？你用过哪些？
- 核心分析 ：jps（进程状态）、jstat（统计信息）、jmap（内存映像）、jstack（线程快照）、jinfo（配置信息）、jcmd（多功能命令）、jconsole、VisualVM、JMC（Java Mission Control）。jstack查死锁、jmap+MAT分析内存泄漏是常用组合。
什么是类加载器泄漏（ClassLoader Leak）？通常是如何引起的？
- 核心分析 ：当自定义ClassLoader加载的类被应用全局缓存（如静态Map）引用，导致ClassLoader及其加载的所有类无法被回收。典型场景：应用服务器（如Tomcat）热部署时，旧应用未完全卸载，内存逐渐累积，引发PermGen/Metaspace OOM。
System.arraycopy()和Arrays.copyOf()，以及对象.clone()在复制数组时性能上有何差异？
- 核心分析 ：System.arraycopy()是本地方法 ，效率最高。Arrays.copyOf()内部调用arraycopy，并多了创建新数组的步骤。clone()对于数组是浅拷贝 ，性能与arraycopy相当。对于大批量复制，arraycopy是最佳选择。
解释一下JIT编译优化中的"内联（Inlining）"是什么？有什么好处？
- 核心分析 ：将方法调用处替换为方法体本身。好处：① 消除调用开销 （压栈、跳转等）。② 为其他优化创造更多机会 （如常量传播、死代码消除）。是JIT最重要优化之一，但对方法大小有限制（基于-XX:MaxInlineSize等参数）。
什么是卡表（Card Table）？它在垃圾收集中起什么作用？
- 核心分析 ：用于解决跨代引用 的GC问题。将老年代划分为大小为512字节的"卡"，维护一个卡表。当老年代对象引用新生代对象时，JVM将对应卡标记为"脏"。Minor GC时，只需扫描脏卡，而非整个老年代，大大加快了Young GC的速度。
-XX:+DisableExplicitGC参数有什么作用？为什么生产环境有时会启用它？
- 核心分析 ：禁用System.gc()调用。生产环境启用是因为：① System.gc()会触发Full GC，造成不可预测的停顿。② 一些框架/库（如NIO的Direct Buffer清理）或RMI会隐式调用System.gc()。启用后需确保应用不依赖显式GC来管理内存（如堆外内存）。
如何理解元空间（Metaspace）和永久代（PermGen）的区别？
- 核心分析 ：永久代 ：在堆内，大小固定易OOM，存储类信息、字符串常量池等。元空间 ：在本地内存（Native Memory）中，默认无上限（受系统内存限制），动态调整，将字符串常量池移至堆中。元空间减少了Full GC触发，降低了OOM风险。
什么是偏向锁（Biased Locking）？为什么Java 15开始默认禁用？
- 核心分析 ：假设锁总由同一线程获得，消除该线程后续的同步开销。但在高竞争或持有锁时间短的场景下，撤销偏向锁（需要安全点）的代价可能超过收益，且增加了JVM复杂性。随着并发模式和硬件变化，其收益已不明显，故被禁用。

💡 并发编程进阶（11题）

这部分深入到并发工具的实现原理和正确使用模式。

ThreadLocal的内存泄漏根本原因是什么？为什么WeakReference不能完全解决问题？
- 核心分析 ：ThreadLocalMap中Entry继承WeakReference，其key（ThreadLocal对象）是弱引用，但value是强引用 。当key被GC回收变为null时，value仍被Entry强引用，且线程不结束就无法访问和清除这些Entry。必须调用remove()。
什么是happens-before原则？它和as-if-serial语义有什么关系？
- 核心分析 ：happens-before是Java内存模型（JMM）定义的内存可见性规则 ，保证前一个操作的结果对后一个操作可见。as-if-serial是单线程内的语义，保证单线程内执行结果不被重排序改变。happens-before是as-if-serial在多线程下的扩展和保证。
ConcurrentHashMap的size()方法返回值是精确的吗？为什么？
- 核心分析 ：不是绝对精确 。它采用分片计数 ，在并发更新时，为了性能，不会全局加锁来获取精确值，而是尝试无锁地累加各段的修改计数。在累加过程中可能有其他线程在修改，所以返回的是一个估计值，但大多数情况下足够用。
ForkJoinPool和普通的ThreadPoolExecutor有什么区别？适合什么场景？
- 核心分析 ：ForkJoinPool 使用工作窃取（Work-Stealing）算法 ，适合处理大量可分解的递归型任务（如计算密集型） 。ThreadPoolExecutor 适合处理相互独立的任务（如I/O密集型） 。ForkJoinPool能更好地平衡线程负载。
CompletableFuture和Future有什么区别？它如何实现回调？
- 核心分析 ：Future获取结果需要阻塞get()。CompletableFuture实现了CompletionStage，支持异步回调 （thenApply/thenAccept）、组合（thenCompose/thenCombine）、异常处理 （exceptionally/handle）等，是功能强大的异步编程工具。
什么是ABA问题？AtomicStampedReference是如何解决的？
- 核心分析 ：CAS操作中，变量值从A变B再变回A，CAS会误认为没变。解决方法：AtomicStampedReference不仅比较值，还比较一个版本戳（Stamp），每次修改版本戳递增，从而避免了ABA问题。
ReadWriteLock（读写锁）的锁降级是什么？为什么允许锁降级，而不允许锁升级？
- 核心分析 ：锁降级 ：持有写锁 -> 获取读锁 -> 释放写锁。这个过程允许了数据在修改后，仍能被当前线程读取，且不会让其他写线程介入，保证了数据一致性。锁升级 （读锁 -> 写锁）容易引起死锁（多个读线程都想升级为写锁时相互等待），故通常不支持。
BlockingQueue接口有哪些实现？ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue有何区别？
- 核心分析 ：常见实现：ArrayBlockingQueue（有界数组）、LinkedBlockingQueue（可选有界的链表）、PriorityBlockingQueue（优先级）、SynchronousQueue（不存储元素）。区别：① 数据结构 ：数组 vs 链表。② 锁：Array一把锁；Linked两把锁（putLock, takeLock），吞吐量通常更高。
Phaser和CyclicBarrier/CountDownLatch有什么区别？
- 核心分析 ：Phaser更灵活强大。① 动态调整 ：可动态注册/注销参与方。② 多阶段 ：可重复使用，每阶段可不同屏障动作。③ 分层：支持树形结构降低竞争。CyclicBarrier固定参与方，可重复；CountDownLatch一次性的减数器。
什么是线程饥饿（Thread Starvation）？在Java中哪些情况可能导致？
- 核心分析 ：低优先级线程长期得不到执行。原因：① 高优先级线程抢占。② 同步区过长或等待条件不满足，使线程长期等待。③ 使用非公平锁，新来的线程可能"插队"成功，导致等待队列中线程饥饿。
从Java内存模型角度，解释final域的重排序规则及其能保证的"初始化安全性"。
- 核心分析 ：final域的重排序规则：① 在构造器内对final域的写入，与随后将构造对象的引用赋值给变量，这两个操作不能重排序 。② 初次读包含final域的对象的引用，与随后初次读这个final域，这两个操作不能重排序 。这保证了：只要对象正确构造（引用不逃逸），其他线程看到的final域一定是构造器初始化后的值，无需同步。

💎 下一步的学习建议

你已经积累了超过100个深度问题。为了将这些知识转化为真正的能力，我建议：

构建知识网络图：用思维导图工具，将JVM、并发、集合、新特性等模块的关键概念、类、原理、参数关联起来，形成你的"知识大脑"。
场景化学习 ：针对"高性能缓存"、"百万级日志处理"、"秒杀系统"等具体场景，思考如何综合运用上述知识（如用ConcurrentHashMap+Future做缓存、用ForkJoinPool处理日志、用Phaser控制秒杀流程）来设计方案。
追踪源头 ：对于核心机制（如AQS、ForkJoinPool工作窃取），直接阅读JDK源码中的关键注释和实现，这是最高质量的一手资料。

如果你希望针对 "微服务架构"、"系统设计"或"特定中间件（如Kafka、Redis）的原理与Java集成" 进行深入探讨，我可以为你提供新的学习路径和问题清单。