【91-100期】Java面试精解：从并发控制到内存管理的核心技术

🚀 作者 ：“码上有前”
🚀 文章简介 ：Java
🚀 欢迎小伙伴们 点赞👍、收藏⭐、留言💬

文章题目：Java面试精解：从并发控制到内存管理的核心技术

摘要：
本文通过解答10道常见的Java面试题，全面探讨了Java中的并发编程、内存管理、类加载机制、JVM调优等核心概念。每个问题不仅从理论上进行了深入剖析，还结合最佳实践代码示例，帮助开发者在面试中脱颖而出，并优化生产环境中的代码性能和稳定性。

1. Java中final关键字的作用是什么？

回答：
final关键字用于修饰类、方法和变量。

• 修饰类：表示该类不能被继承。
• 修饰方法：表示该方法不能被重写。
• 修饰变量：表示该变量的值一旦被赋值后不能再修改。

最佳实践：

• 对常量使用final修饰，提高代码的可读性和稳定性：

public static final int MAX_SIZE = 100;

2. HashMap和ConcurrentHashMap的区别是什么？

回答：
HashMap是非线程安全的，多个线程访问时会有并发问题，而ConcurrentHashMap通过分段锁机制（在Java 8及以后版本采用了更细粒度的锁机制）保证线程安全。

• HashMap：单线程环境中使用较好，性能更高；
• ConcurrentHashMap：适合多线程环境下进行并发读写，提供更高的并发性能。

最佳实践：
在多线程环境中推荐使用ConcurrentHashMap：

ConcurrentHashMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key", "value");

3. Java中如何实现线程安全的单例模式？

回答：
线程安全的单例模式可以通过双重检查锁定（Double-Checked Locking）实现。

1. 第一次检查：如果实例已存在，直接返回；
2. 加锁：如果实例为空，则加锁后再检查一次，保证线程安全。

最佳实践：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

4. 什么是volatile关键字，如何使用它？

回答：
volatile保证了变量的可见性和防止指令重排序。

• 可见性：当一个线程修改volatile变量时，其他线程会立刻看到修改的值。
• 禁止指令重排：JVM和处理器会避免对volatile变量进行指令重排序。

最佳实践：
使用volatile确保多个线程访问共享变量时数据一致：

private volatile boolean flag = false;

5. Java中Thread.sleep()与Object.wait()的区别是什么？

回答：

• Thread.sleep()：使当前线程暂停指定时间，但不释放锁，适用于线程暂停执行。
• Object.wait()：使当前线程等待并释放锁，适用于线程间通信。

最佳实践：
在多线程协作时使用wait()和notify()：

synchronized (lock) {
    while (!condition) {
        lock.wait();  // 当前线程等待
    }
    // 执行业务逻辑
}

6. Java如何避免死锁？

回答：

1. 避免嵌套锁：减少多个线程持有多个锁的情况；
2. 锁顺序：确保多个线程获取锁的顺序一致，避免交叉锁；
3. 定时锁：使用ReentrantLock的tryLock()方法避免死锁。

最佳实践：
遵循统一的锁获取顺序：

ReentrantLock lock1 = new ReentrantLock();
ReentrantLock lock2 = new ReentrantLock();

lock1.lock();
try {
    lock2.lock();
    try {
        // 执行逻辑
    } finally {
        lock2.unlock();
    }
} finally {
    lock1.unlock();
}

7. Java中的HashCode和equals方法如何配合使用？

回答：

• hashCode：返回对象的哈希值，HashMap等集合使用哈希值存储数据。
• equals：用于判断两个对象是否相等。
• 必须遵循对称性、一致性和传递性的原则。

最佳实践：
重写hashCode和equals时确保一致性：

@Override
public boolean equals(Object obj) {
    if (this == obj) return true;
    if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
    MyClass other = (MyClass) obj;
    return this.id == other.id;
}

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(id);
}

8. Java中的finalize()方法有什么作用？

回答：
finalize()方法在垃圾回收前被调用，用于释放资源。然而，finalize()并不是一种推荐的资源清理方式，因为它不可控且性能低下。现代Java中推荐使用try-with-resources或cleaner。

最佳实践：
避免使用finalize()，使用try-with-resources释放资源：

try (Resource r = new Resource()) {
    // 执行业务逻辑
}

9. ExecutorService和Thread的区别是什么？

回答：

• Thread：直接创建和管理线程，编写复杂的线程管理逻辑；
• ExecutorService：提供线程池管理，自动管理线程的生命周期，能够处理大量的任务并减少资源浪费。

最佳实践：
使用ExecutorService提交任务：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
executor.submit(() -> {
    // 执行业务逻辑
});

10. 如何判断和优化JVM内存泄漏？

回答：
内存泄漏发生在对象不再使用时未被垃圾回收。常见的内存泄漏原因包括静态集合、ThreadLocal、监听器等。
排查方法：

1. 使用jmap、VisualVM等工具查看堆内存；
2. 使用HeapDump分析内存分配；
3. 找到并优化不必要的引用。

最佳实践：
启用堆内存转储并分析内存泄漏：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/path/to/dump

总结：
本文通过分析常见Java面试题，深入探讨了多线程编程、内存管理、对象模型等关键概念，结合最佳实践提供了系统化的解答。掌握这些核心知识，能帮助开发者提升代码质量、优化系统性能，并在面试中脱颖而出。