Java面试进阶指南：高级问题与解答精粹（二）

Java面试问题及答案

1. 什么是Java内存模型（JMM）？请简述它的作用。

答案：
Java内存模型（JMM）是一个抽象的概念，它定义了Java程序中各种变量（线程共享变量）的访问规则，以及在并发环境下如何保证数据的一致性。JMM规定了线程如何与主内存（所有线程共享的内存）交互，以及如何通过工作内存（每个线程的私有内存）来读写变量。JMM的主要作用是解决多线程环境下的可见性、原子性和有序性问题，确保程序在不同线程和不同处理器上的执行结果的一致性。

2. 在Java中，什么是强引用、软引用、弱引用和虚引用？请解释它们的区别。

答案：
在Java中，引用类型分为四种：

• 强引用：如果一个对象具有强引用，那么垃圾回收器永远不会回收它，直到没有任何强引用指向它时，才会被回收。
• 软引用：软引用用来描述一些有用但并非必需的对象。在系统内存不足时，这些对象会被垃圾回收器回收。
• 弱引用：弱引用不足以阻止对象的垃圾回收。也就是说，只要垃圾回收器发现了弱引用，不管当前内存空间足够与否，都会回收其指向的对象。
• 虚引用：一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来获取一个对象的实例。它唯一的用途就是在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

3. 解释一下Java中的多线程同步机制，以及synchronized和ReentrantLock的区别。

答案：
Java中的多线程同步机制主要是为了控制对共享资源的并发访问，防止出现数据不一致的问题。synchronized和ReentrantLock都是实现同步的手段：

• synchronized是Java的关键字，可以用于修饰方法或者代码块，进入同步代码前要获得锁，退出同步代码时一定要释放锁。
• ReentrantLock是一个具体的类，是Java并发包java.util.concurrent下的，它提供了与synchronized相同的并发性，但是更加灵活。它允许更灵活的结构，可以被中断，可以设置超时，可以非阻塞地尝试获取锁。

synchronized和ReentrantLock的主要区别在于：

• synchronized无法中断，而ReentrantLock可以响应中断。
• synchronized无法尝试非阻塞获取锁，而ReentrantLock可以。
• synchronized自动释放锁，而ReentrantLock需要手动释放。

4. 什么是Java的类加载机制？请简述其加载过程。

答案：
Java的类加载机制是指JVM在运行时动态加载.class文件的过程，它包括三个主要步骤：

1. 加载（Loading）：JVM通过类加载器找到.class文件，并据此生成java.lang.Class对象。
2. 链接（Linking）：链接阶段包括验证（确保加载的类信息符合JVM规范）、准备（为静态变量分配内存并设置默认初始值）和解析（将常量池中的符号引用替换为直接引用）三个过程。
3. 初始化（Initialization）：JVM对类的静态变量赋予正确的初始值，执行静态代码块。

5. 请解释Java中的集合框架，并说明List、Set和Map的区别。

答案：
Java中的集合框架是一组接口和类，它们提供了一种统一的方式来处理对象集合。主要分为两大类：单列集合（如List和Set）和双列集合（如Map）。

• List：一个有序的集合，可以包含重复的元素。List支持通过索引来访问元素，并且可以包含多个相同的元素。
• Set：一个不允许重复元素的集合，且无序。Set不保证元素的顺序，即元素的迭代顺序可能会随着时间的推移而改变。
• Map：一个双列集合，它存储键值对（key-value pairs）。Map不允许有重复的键，每个键最多只能映射到一个值。

6. 在Java中，什么是泛型？请举例说明其作用。

答案：
Java中的泛型是一种将类型参数化的技术，它允许在编译时检查类型安全，从而避免了类型转换和ClassCastException的风险。
例如，使用泛型定义一个简单的类：

public class Box<T> {
    private T t;

    public void set(T t) { this.t = t; }
    public T get() { return t; }
}

在这个例子中，Box类是一个泛型类，T是一个类型参数。你可以创建Box类的实例，指定任何具体的类型，如Box<String>或Box<Integer>。这样，Box类就可以存储任何类型的数据，同时保持类型安全。