面試 Java 基礎八股文十問十答第四期
作者：程序員小白條，個人博客
相信看了本文後，對你的面試是有一定幫助的！
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31.HashMap的put 方法執行過程
HashMap 只提供了 put 用於添加元素，putVal 方法只是給 put 方法調用的一個方法，並沒有提供給用户使用。
對 putVal 方法添加元素的分析如下：
- 如果定位到的數組位置沒有元素 就直接插入。
- 如果定位到的數組位置有元素就和要插入的 key 比較，如果 key 相同就直接覆蓋，如果 key 不相同，就判斷 p 是否是一個樹節點，如果是就調用e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value)將元素添加進入。如果不是就遍歷鏈表插入(插入的是鏈表尾部)。
32.ConcurrentHashMap的put方法
- 根據 key 計算出 hashcode 。
- 判斷是否需要進行初始化。
- 即為當前 key 定位出的 Node，如果為空表示當前位置可以寫入數據，利用 CAS 嘗試寫入，失敗則自旋保證成功。
- 如果當前位置的 hashcode == MOVED == -1,則需要進行擴容。
- 如果都不滿足，則利用 synchronized 鎖寫入數據。
- 如果數量大於 TREEIFY_THRESHOLD 則要執行樹化方法，在 treeifyBin 中會首先判斷當前數組長度 ≥64 時才會將鏈表轉換為紅黑樹。
public V put(K key, V value) {
return putVal(key, value, false);
}
/** Implementation for put and putIfAbsent */
final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
// key 和 value 不能為空
if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
int hash = spread(key.hashCode());
int binCount = 0;
for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
// f = 目標位置元素
Node<K,V> f; int n, i, fh;// fh 後面存放目標位置的元素 hash 值
if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
// 數組桶為空，初始化數組桶（自旋+CAS)
tab = initTable();
else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
// 桶內為空，CAS 放入，不加鎖，成功了就直接 break 跳出
if (casTabAt(tab, i, null,new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
break; // no lock when adding to empty bin
}
else if ((fh = f.hash) == MOVED)
tab = helpTransfer(tab, f);
else {
V oldVal = null;
// 使用 synchronized 加鎖加入節點
synchronized (f) {
if (tabAt(tab, i) == f) {
// 説明是鏈表
if (fh >= 0) {
binCount = 1;
// 循環加入新的或者覆蓋節點
for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
K ek;
if (e.hash == hash &&
((ek = e.key) == key ||
(ek != null && key.equals(ek)))) {
oldVal = e.val;
if (!onlyIfAbsent)
e.val = value;
break;
}
Node<K,V> pred = e;
if ((e = e.next) == null) {
pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
value, null);
break;
}
}
}
else if (f instanceof TreeBin) {
// 紅黑樹
Node<K,V> p;
binCount = 2;
if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
value)) != null) {
oldVal = p.val;
if (!onlyIfAbsent)
p.val = value;
}
}
}
}
if (binCount != 0) {
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
treeifyBin(tab, i);
if (oldVal != null)
return oldVal;
break;
}
}
}
addCount(1L, binCount);
return null;
}33.hashmap子類知道多少?
34.對於多態的理解是什麼？
1.父類的引用指向子類的對象
子類重寫父類的方法：子類可以繼承父類的方法，並對其進行重寫。當通過父類的引用調用這個方法時，實際執行的是子類重寫後的方法。
比如Person person = new Student Person是父類 Student ，都有一個工作的方法，student重寫工作方法，比如上學。
2.接口的引用指向實現類的對象
- List list = new ArrayList(); 2) ArrayList list= new ArrayList()
在第一種情況下，無法使用ArrayList特有的方法，因為聲明的是一個List類型的變量，只能使用List接口中定義的方法。而在第二種情況下，聲明瞭一個ArrayList類型的變量，可以使用ArrayList特有的方法。
3.方法的重載
方法的重載：方法重載指的是在同一個類中定義多個同名但參數列表不同的方法。在調用這個方法時，編譯器會根據參數的類型和數量來確定具體調用哪個方法。
4.方法重寫
4.1子類中的方法必須與父類中的方法具有相同的名稱。
4.2子類中的方法必須具有相同的參數列表（參數的類型、順序和數量）。
4.3子類中的方法的返回類型可以是父類方法返回類型的子類型（也稱為協變返回類型）。
4.4子類中的方法不能縮小父類方法的訪問權限（即不能將父類方法的訪問權限由public改為private),不能更加嚴格，但是可以擴大訪問權限。
5.向上轉型和向下轉型
5.1向上轉型（Upcasting）：將一個子類對象轉換為父類類型。這是一個隱式的轉型過程，不需要顯式地進行類型轉換。
5.2向下轉型（Downcasting）：將一個父類對象轉換為子類類型。這是一個顯式的轉型過程，需要使用強制類型轉換符進行類型轉換。需要注意進行類型檢查，避免類型轉換異常。
35.對於static變量的理解？static變量分配內存的時候發生在哪個環節?
static變量是一種靜態變量，它在程序執行期間保持不變。它被所有類的對象所共享，這意味着無論創建多少個類的對象，靜態變量只有一個副本。
靜態變量在類定義時被聲明，而不是在對象創建時分配內存。內存分配發生在程序加載時，在程序的生命週期內只會分配一次。
靜態變量是在類加載階段的第二階段連接（第二階段準備階段）從方法區取出內存，進行靜態變量的默認初始化，真正被賦值的時候是第三階段初始化。
36.JDK1.8對於方法區的實現是？（元空間）元空間還會存放什麼東西？
- 為什麼永久代(HotSpot虛擬機)要改成方法區(元數據區)？
因為永久代的垃圾回收條件苛刻，所以容易導致內存不足，而轉為元空間，使用本地內存，極大減少了 OOM 異常，畢竟，現在電腦的內存足以支持 Java 的允許。
- 只有 Hotspot 才有永久代。BEA JRockit、IBMJ9 等來説，是不存在永久代的概念的。
- 必要性：1.為永久代設置空間大小是很難確定的 2.對永久代進行調優是很困難的。
元數據區(MetaSpace)存放：1.運行時常量池和靜態常量池(字符串常量池放在堆中) 2.類元信息(類的二進制字節碼文件,類的名稱，父類，接口，成員變量，方法，靜態變量，常量，常量池的符號引用和指向其他類的引用) 3.方法元信息（方法訪問修飾符，返回類型，參數類型，異常類型）
37.為什麼String要設計成Final類？
只有當字符串是不可變的，字符串池才有可能實現
字符串池的實現可以在運行時節約很多heap空間，因為不同的字符串變量都指向池中的同一個字符串。但如果字符串是可變的，那麼String interning將不能實現(注：String interning是指對不同的字符串僅僅只保存一個，即不會保存多個相同的字符串。)，因為這樣的話，如果變量改變了它的值，那麼其它指向這個值的變量的值也會一起改變。
如果字符串是可變的，那麼會引起很嚴重的安全問題
譬如，數據庫的用户名、密碼都是以字符串的形式傳入來獲得數據庫的連接，或者在socket編程中，主機名和端口都是以字符串的形式傳入。因為字符串是不可變的，所以它的值是不可改變的，否則們可以鑽到空子，改變字符串指向的對象的值，造成安全。
因為字符串是不可變的，所以是多線程安全的
同一個字符串實例可以被多個線程共享。這樣便不用因為線程安全問題而使用同步。字符串自己便是線程安全的。
類加載器要用到字符串，不可變性提供了安全性,以便正確的類被加載
譬如你想加載java.sql.Connection類，而這個值被改成了myhacked.Connection，那麼會對你的數據庫造成不可知的破壞。
作為Map的key，提高了訪問效率
因為字符串是不可變的，所以在它創建的時候hashcode就被緩存了，不需要重新計算。這就使得字符串很適合作為Map中的鍵，字符串的處理速度要快過其它的鍵對象。這就是HashMap中的鍵往往都使用字符串。因為Map使用得也是非常之多，所以一舉兩得
38.什麼情況下會導致元數據區溢出？
1.加載的類的數量過多（比如CGLIB不斷生成代理類）
2.類的大小過大，包含大量靜態屬性或常量
3.元數據區的參數設置不當，內存給的太小
堆在什麼時候會內存溢出？
堆內存存在大量對象，且對象都有被引用，創建對象不合理。
棧在什麼時候會溢出？
遞歸調用沒有寫好結束條件，導致棧溢出。
頻繁FullGC的幾種原因？
拓展：新生代佔比堆的三分之一，而老年代佔比堆的三分之二。1:2
新生代佔比：Eden8,S0,S1 各佔1份，8:1:1
① 系統承載高併發請求，或者處理數據量過大，導致YoungGC很頻繁，而且每次YoungGC過後存活對象太多，內存分配不合理，Survivor區域過小，導致對象頻繁進入老年代，頻繁觸發FullGC
② 系統一次性加載過多數據進內存，搞出來很多大對象，導致頻繁有大對象進入老年代，然後頻繁觸發FullGC
③ 系統發生了內存泄漏，創建大量的對象，始終無法回收，一直佔用在老年代裏，必然頻繁觸發FullGC
④ Metaspace 因為加載類過多觸發FullGC
⑤ 誤調用 System.gc() 觸發 FullGC
39.Java的常量優化機制
數值常量優化機制
1、給一個變量賦值，如果“=”號右邊是常量的表達式沒有一個變量，那麼就會在編譯階段計算該表達式的結果。
2、然後判斷該表達式的結果是否在左邊類型所表示範圍內。
3、如果在，那麼就賦值成功，如果不在，那麼就賦值失敗。
byte b1 = 1 + 2;
System.out.println(b1);
// 輸出結果 3這個就是典型的常量優化機制，1 和 2 都是常量，編譯時可以明顯確定常量結果，所以直接把 1 和 2 的結果賦值給 b1 了。(和直接賦值 3 是一個意思)
編譯器對 String 的常量也有優化機制
String s1 = "abc";
String s2 = "a"+"b"+"c";
System.out.println(s1 == s2); // true
String a = "a1";
String b = "a" + 1; // 常量+基礎數據類型
System.out.println((a == b)); //result = true
String a = "atrue";
String b = "a" + true;
System.out.println((a == b)); //result = true
String a = "a3.4";
String b = "a" + 3.4;
System.out.println((a == b)); //result = true
String s1 = "ab";
String s2 = "abc";
String s3 = s1 + "c"; // 變量+常量
System.out.println(s3 == s2); // false
final String s1 = "ab";
String s2 = "abc";
String s3 = s1 + "c"; //變量相加
System.out.println(s2 == s3); // true40.Comparable和Comparator接口區別和對比使用場景
1、Comparable 接口簡介
Comparable接口：位於java.lang包下，需要重寫public int compareTo(T o);
Comparable 是排序接口。若一個類實現了Comparable接口，就意味着“該類支持排序”。
“實現Comparable接口的類的對象”可以用作“有序映射(如TreeMap)”中的鍵或“有序集合(TreeSet)”中的元素，而不需要指定比較器。
它強行將實現它的每一個類的對象進行整體排序-----稱為該類的自然排序，實現此接口的對象列表和數組可以用Collections.sort(),和Arrays.sort()進行自動排序；
接口中通過compareTo（T o）來比較x和y的大小。若返回負數，意味着x比y小；返回零，意味着x等於y；返回正數，意味着x大於y。
2、Comparator 接口簡介
Comparator接口：位於java.util包下，需要重寫int compare(T o1, T o2);
Comparator 是比較器接口。我們若需要控制某個類的次序，而該類本身不支持排序(即沒有實現Comparable接口)；
它是針對一些本身沒有比較能力的對象（數組）為它們實現比較的功能，所以它叫做比較器，是一個外部的東西，通過它定義比較的方式，再傳到Collection.sort()和Arrays.sort()中對目標排序，而且通過自身的方法compare()定義比較的內容和結果的升降序；
int compare(T o1, T o2) 和上面的x.compareTo(y)類似，定義排序規則後返回正數，零和負數分別代表大於，等於和小於。
總結：
1.只要涉及對象大小的比較，就可以實現這兩個接口的任意一個。
Comparable接口：通過對象調用重寫後的compareTo（）
Comparator接口：通過對象調用重寫後的compare()
2.如果要調用sort進行排序
Comparable接口：自然排序
Comparator接口：定製排序-->屬於臨時性的排序規則
3.compare和compareTo方法的對比
compareTo：是拿調這個方法的對象和形參比大小
compare：直接讓兩個形參比大小
