Java 基础面试题

HashMap 的底层原理是什么？JDK 8 做了哪些优化？

难度：中等 ｜ 标签：集合, HashMap, 数据结构

HashMap 基于「数组 + 链表 + 红黑树」实现，通过哈希函数把 key 映射到数组下标：

1. 计算 key 的 hash：(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)，让高位参与运算，减少碰撞；
2. 通过 (n - 1) & hash 定位桶下标，n 是数组长度且必须是 2 的幂；
3. 发生哈希冲突时，JDK 8 先以链表存储，当链表长度达到 8 且数组长度不小于 64 时，转为红黑树，查询复杂度从 O(n) 降为 O(log n)；
4. 当元素数量超过 容量 × 负载因子（默认 0.75） 时触发扩容，容量翻倍并重新分布元素。

JDK 8 的主要优化：

• 引入红黑树，缓解严重哈希冲突下的性能退化；
• 扩容时不再重新计算全部 hash，而是利用容量为 2 的幂的特性，把节点拆分为「原位置」和「原位置 + 旧容量」两条链，提高扩容效率；
• 头插法改为尾插法，避免并发扩容时形成环形链表。

说一下 JVM 的运行时数据区

难度：中等 ｜ 标签：JVM, 内存模型

JVM 运行时数据区分为线程私有和线程共享两部分：

线程私有：

• 程序计数器：记录当前线程执行的字节码行号，是唯一不会 OOM 的区域；
• 虚拟机栈：每个方法调用对应一个栈帧，保存局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址等；
• 本地方法栈：为 Native 方法服务。

线程共享：

• 堆：对象实例和数组的主要分配区域，也是 GC 的主要区域，通常分为新生代（Eden + Survivor）和老年代；
• 方法区：存储类元信息、常量、静态变量等，JDK 8 以后由元空间（Metaspace）实现，使用本地内存。

此外还有直接内存（Direct Memory），不受堆大小限制，NIO 的 DirectByteBuffer 会使用它。

线程池的核心参数和执行流程

难度：中等 ｜ 标签：并发, 线程池, ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor 的核心参数：

参数	含义
corePoolSize	核心线程数
maximumPoolSize	最大线程数
keepAliveTime	非核心线程空闲存活时间
workQueue	任务阻塞队列
threadFactory	线程工厂
handler	拒绝策略

任务提交后的执行流程：

1. 当前线程数小于 corePoolSize，创建核心线程执行；
2. 核心线程已满，任务进入 workQueue 排队；
3. 队列已满且线程数小于 maximumPoolSize，创建非核心线程执行；
4. 队列已满且线程数达到最大值，执行拒绝策略（AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy）。

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    4, 8, 60L, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<>(200),
    new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()
);

生产环境不建议直接使用 Executors 的快捷方法，因为 newFixedThreadPool 和 newSingleThreadExecutor 使用无界队列，可能堆积大量任务导致 OOM。

synchronized 和 ReentrantLock 有什么区别？

难度：中等 ｜ 标签：并发, 锁, synchronized

对比项	synchronized	ReentrantLock
层级	JVM 关键字，基于 monitor 实现	JDK 类，基于 AQS 实现
释放	代码块结束或异常时自动释放	必须在 finally 中手动 unlock()
可中断	不支持	支持 lockInterruptibly()
超时获取	不支持	支持 tryLock(timeout)
公平锁	非公平	可选择公平或非公平
条件变量	只有一个等待队列	可创建多个 Condition

JDK 6 之后 synchronized 引入了偏向锁、轻量级锁、重量级锁的升级机制，性能已经和 ReentrantLock 接近。一般优先使用 synchronized，需要超时、可中断、公平锁或多条件队列时再使用 ReentrantLock。

Spring Bean 的生命周期是怎样的？

难度：中等 ｜ 标签：Spring, Bean, IOC

Spring Bean 的生命周期可以概括为：

1. 实例化：根据 BeanDefinition 调用构造方法创建对象；
2. 属性填充：依赖注入，处理 @Autowired 等；
3. Aware 回调：BeanNameAware、BeanFactoryAware、ApplicationContextAware 等；
4. 初始化前：BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization；
5. 初始化：@PostConstruct → InitializingBean#afterPropertiesSet → 自定义 init-method；
6. 初始化后：BeanPostProcessor#postProcessAfterInitialization，AOP 代理通常在这一步生成；
7. 使用：Bean 被业务代码调用；
8. 销毁：容器关闭时执行 @PreDestroy → DisposableBean#destroy → 自定义 destroy-method。

其中 BeanPostProcessor 是 Spring 扩展的核心，AOP、事务代理等都是通过它实现的。