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干货| 你一定要知道的BAT经典Java面试题

2019-01-05
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“不想进BAT的程序员不是好程序员”。

那么问题来了,像BAT一样的大公司的面试套路是什么呢?面试是对个人能力的考察,但也有很多的技巧在里面。如何让面试官在短时间内了解到你的综合能力,还是要费一番心思,以下是关于Java面试几个经典案例。


// Java 基础

1、谈谈你对 Java 平台的理解?“Java 是解释执行”,这句话正确吗?


考点分析:


对于这类笼统的问题,你需要尽量表现出自己的思维深入并系统化,Java 知识理解得也比较全面,一定要避免让面试官觉得你是个“知其然不知其所以然”的人。 毕竟明白基本组成和机制,是日常工作中进行问题诊断或者性能调优等很多事情的基础,相信没有招聘方会不喜欢“热爱学习和思考”的面试者。


回归正题,对于 Java 平台的理解,可以从很多方面简明扼要地谈一下,例如:Java 语言特性,包括泛型、Lambda 等语言特性;基础类库,包括集合、IO/NIO、网络、并发、安全等基础类库。对于我们日常工作应用较多的类库,面试前可以系统化总结一下,有助于临场发挥。


下图是一个相对宽泛的蓝图。

2、请对比 Exception 和 Error,另外,运行时异常与一般异常有什么区别?


考点分析:


分析 Exception 和 Error 的区别,是从概念角度考察了 Java 处理机制。总的来说,还处于理解的层面,面试者只要阐述清楚就好了。


我们在日常编程中,如何处理好异常是比较考验功底的,我觉得需要掌握两个方面。


第一,理解 Throwable、Exception、Error 的设计和分类。 比如,掌握那些应用最为广泛的子类,以及如何自定义异常等。


很多面试官会进一步追问一些细节,比如,你了解哪些 Error、Exception 或者 RuntimeException?我画了一个简单的类图,并列出来典型例子,可以给你作为参考,至少做到基本心里有数。


干货| 你一定要知道的BAT经典Java面试题

第二,理解 Java 语言中操作 Throwable 的元素和实践。 掌握最基本的语法是必须的,如 try-catch-finally 块,throw、throws 关键字等。与此同时,也要懂得如何处理典型场景。


3、谈谈 Java 反射机制,动态代理是基于什么原理?

考点分析:


这个题目给我的第一印象是稍微有点诱导的嫌疑,可能会下意识地以为动态代理就是利用反射机制实现的,这么说也不算错但稍微有些不全面。功能才是目的,实现的方法有很多。


总的来说,这道题目考察的是 Java 语言的另外一种基础机制: 反射,它就像是一种魔法,引入运行时自省能力,赋予了 Java 语言令人意外的活力,通过运行时操作元数据或对象,Java 可以灵活地操作运行时才能确定的信息。 而动态代理,则是延伸出来的一种广泛应用于产品开发中的技术,很多繁琐的重复编程,都可以被动态代理机制优雅地解决。


从考察知识点的角度,这道题涉及的知识点比较庞杂,所以面试官能够扩展或者深挖的内容非常多,比如:


  • 考察你对反射机制的了解和掌握程度。

  • 动态代理解决了什么问题,在你业务系统中的应用场景是什么?

  • JDK 动态代理在设计和实现上与 cglib 等方式有什么不同,进而如何取舍?

 

4、Java 提供了哪些 IO 方式? NIO 如何实现多路复用?


在实际面试中,从传统 IO 到 NIO、NIO 2,其中有很多地方可以扩展开来,考察点涉及方方面面,比如:


  • 基础 API 功能与设计, InputStream/OutputStream 和 Reader/Writer 的关系和区别。

  • NIO、NIO 2 的基本组成。

  • 给定场景,分别用不同模型实现,分析 BIO、NIO 等模式的设计和实现原理。

  • NIO 提供的高性能数据操作方式是基于什么原理,如何使用?

  • 或者,从开发者的角度来看,你觉得 NIO 自身实现存在哪些问题?有什么改进的想法吗?


IO 的内容比较多,专栏一讲很难能够说清楚。IO 不仅仅是多路复用,NIO 2 也不仅仅是异步 IO,尤其是数据操作部分,会在专栏下一讲详细分析。


5、如何保证容器是线程安全的?ConcurrentHashMap 如何实现高效地线程安全?


典型回答:


Java 提供了不同层面的线程安全支持。在传统集合框架内部,除了 Hashtable 等同步容器,还提供了所谓的同步包装器(Synchronized Wrapper),我们可以调用 Collections 工具类提供的包装方法,来获取一个同步的包装容器(如 Collections.synchronizedMap),但是它们都是利用非常粗粒度的同步方式,在高并发情况下,性能比较低下。


另外,更加普遍的选择是利用并发包提供的线程安全容器类,它提供了:


  • 各种并发容器,比如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。

  • 各种线程安全队列(Queue/Deque),如 ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue。

  • 各种有序容器的线程安全版本等。


具体保证线程安全的方式,包括有从简单的 synchronize 方式,到基于更加精细化的,比如基于分离锁实现的 ConcurrentHashMap 等并发实现等。具体选择要看开发的场景需求,总体来说,并发包内提供的容器通用场景,远优于早期的简单同步实现。


6、谈谈接口和抽象类有什么区别?


考点分析:


这是个非常高频的 Java 面向对象基础问题,看起来非常简单的问题,如果面试官稍微深入一些,你会发现很多有意思的地方,可以从不同角度全面地考察你对基本机制的理解和掌握。


比如:


  • 对于 Java 的基本元素的语法是否理解准确。 能否定义出语法基本正确的接口、抽象类或者相关继承实现,涉及重载(Overload)、重写(Override)更是有各种不同的题目。

  • 在软件设计开发中妥善地使用接口和抽象类。 你至少知道典型应用场景,掌握基础类库重要接口的使用;掌握设计方法,能够在 review 代码的时候看出明显的不利于未来维护的设计。

  • 掌握 Java 语言特性演进。 现在非常多的框架已经是基于 Java 8,并逐渐支持更新版本,掌握相关语法,理解设计目的是很有必要的。

· 

// Java 进阶


7、synchronized 底层如何实现?什么是锁的升级、降级?


考点分析:


今天的问题主要是考察你对 Java 内置锁实现的掌握,也是并发的经典题目。我在前面给出的典型回答,涵盖了一些基本概念。如果基础不牢,有些概念理解起来就比较晦涩,我建议还是尽量理解和掌握,即使有不懂的也不用担心,在后续学习中还会逐步加深认识。


我个人认为,能够基础性地理解这些概念和机制,其实对于大多数并发编程已经足够了,毕竟大部分工程师未必会进行更底层、更基础的研发,很多时候解决的是知道与否,真正的提高还要靠实践踩坑。


后面我会进一步分析:


  •  从源码层面,稍微展开一些 synchronized 的底层实现,并补充一些上面答案中欠缺的细节,有同学反馈这部分容易被问到。如果你对 Java 底层源码有兴趣,但还没有找到入手点,这里可以成为一个切入点。

  • 理解并发包中 java.util.concurrent.lock 提供的其他锁实现,毕竟 Java 可不是只有 ReentrantLock 一种显式的锁类型,我会结合代码分析其使用。

 

8、synchronized 和 ReentrantLock 有什么区别?有人说 synchronized 最慢,这话靠谱吗?


考点分析:


今天的题目是考察并发编程的常见基础题,我给出的典型回答算是一个相对全面的总结。


对于并发编程,不同公司或者面试官面试风格也不一样,有个别大厂喜欢一直追问你相关机制的扩展或者底层,有的喜欢从实用角度出发,所以你在准备并发编程方面需要一定的耐心。


我认为,锁作为并发的基础工具之一,你至少需要掌握:


  • 理解什么是线程安全。

  • synchronized、ReentrantLock 等机制的基本使用与案例。


更近一步,你还需要:


  • 掌握 synchronized、ReentrantLock 底层实现;理解锁膨胀、降级;理解偏斜锁、自旋锁、轻量级锁、重量级锁等概念。

  • 掌握并发包中 java.util.concurrent.lock 各种不同实现和案例分析。

 

典型回答:


synchronized 是 Java 内建的同步机制,所以也有人称其为 Intrinsic Locking,它提供了互斥的语义和可见性,当一个线程已经获取当前锁时,其他试图获取的线程只能等待或者阻塞在那里。


在 Java 5 以前,synchronized 是仅有的同步手段,在代码中, synchronized 可以用来修饰方法,也可以使用在特定的代码块儿上,本质上 synchronized 方法等同于把方法全部语句用 synchronized 块包起来。


ReentrantLock,通常翻译为再入锁,是 Java 5 提供的锁实现,它的语义和 synchronized 基本相同。再入锁通过代码直接调用 lock() 方法获取,代码书写也更加灵活。与此同时,ReentrantLock 提供了很多实用的方法,能够实现很多 synchronized 无法做到的细节控制,比如可以控制 fairness,也就是公平性,或者利用定义条件等。但是,编码中也需要注意,必须要明确调用 unlock() 方法释放,不然就会一直持有该锁。


synchronized 和 ReentrantLock 的性能不能一概而论,早期版本 synchronized 在很多场景下性能相差较大,在后续版本进行了较多改进,在低竞争场景中表现可能优于 ReentrantLock。


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