Java最详细面试题（全网最全）

1、线程池的核心参数和执行原理？

线程池的核心参数有七个：

  corePoolSize：核心线程数

  maximumPoolSize：最大线程数量，核心线程+救急线程的最大数量

  keepAliveTime：救急线程的存活时间，存活时间内没有新任务，该线程资源会释放

  unit：救济线程的存活时间的单位

  workQueue：工作队列，当没有空闲核心线程时，新来的任务会在此队列排队，当该队列已满时，会创建应急线程来处理该队列的任务

  treadFactory：线程工厂，可以定制线程的创建，线程名称，是否是[守护线程]等

  handler：拒绝策略，在线程数量达到最大线程数量时，实行拒绝策略    拒绝策略：

  线程池执行原理：

2、线程池常见的[阻塞队列]？

  常见的阻塞队列有：

    ArrayBlockingQueue：基于数组结构的有界阻塞队列，FIFO

    LinkedBlockingQueue：基于链表的有界阻塞队列，FIFO

    两者区别（链表与数组的区别）

  LinkedBlockingQueue的优点是锁分离，很适合生产和消费频率差不多的场景，这样生产和消费互不干涉的执行，能达到不错的效率

3、线程池核心线程数如何确定？

  没有固定答案，先设定预期，比如我期望的 CPU 利用率在多少，负载在多少， GC 频率多少之类的指标后，再通过测试不断的调整到一个合理的 线程数

  公式：

  分三种情况

  高并发，任务处理时间短 ——》CPU核数+1，减少线程上下文切换

  并发不高，任务处理时间长    IO密集型任务——》CPU核数*2+1

      读写多，DB操作多，CPU占用少，并且IO数据传输时，是不占用CPU的，所以就可以多释放CPU资源，给其他线程运行，

    CPU密集型任务——》CPU核数+1

      CPU占用高，如计算任务，视频解码任务，这些任务线程上下文切换开销大，所以要尽量减小开销，提高CPU效率

4、线程池的种类有哪些

  在JUC的Executor类中，提供了多种[创建线程池]的方法，主要有四种

  1、固定线程数的线程池

  核心线程数与最大线程数一样，没有救急线程

  阻塞队列是LinkedBlockingQueue，最大容量是Integer.MaxValue

  适合任务量已知，相对耗时的任务

  2、单例线程的线程池

  核心线程数和最大线程数都是1，没有救急线程

  阻塞队列是LinkedBlockingQueue，最大容量是Integer.MaxValue

  适合按顺序执行的任务，与单线程的区别是，单线程运行完了就会销毁，而线程池创建的线程运行结束不会销毁，而是等待下一个任务，可以重复使用，减少了创建线程和销毁线程的时间，提高资源利用率。

  3、可缓存的线程池

  核心线程数为0，最大线程数为Integer.MaxValue，救急线程存活时间为1分钟

  阻塞队列为SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，每一个插入操作必须等待一个移除操作

  适合任务比较密集，且任务执行时间短的情况，因为使用的是救急线程，在一定时间没有新任务后就会销毁，节省资源，同时能应付任务密集的时间段。

4、可以定时执行的线程池

  核心线程数自定义，最大线程数为Integer.MaxValue

  适合需要定时执行任务的场景

5、线程池使用场景

1、批量将pgsql数据导入ES

  计算数据总条数——》固定每页200条，计算总页数N——》将页数N设置为CountdownLatch的count——》创建N个线程批量导入，每次导入完调用countdown方法——》主线程中调用await方法，线程都执行完后，主线程结束

2、异步调用

  用户搜索需要保存搜索记录，但保存功能不能影响正常搜索——》搜索时通过线程异步调用保存记录功能

  关键注释：@EnableAsync加在SpringBoot启动类上，@Bean将自定义线程池注入到容器中（核心8，最大8）， @Async("线程池名称")加在需要异步调用的方法上，

6、对ThreadLocal的理解，ThreadLocal内存泄漏问题

ThreadLocal是java.lang包中的一个类，它实现了线程之间的资源隔离，让每个线程都有自己的独立资源

  ThreadLocal的底层实现的关键是它的静态内部类ThreadLocalMap

• 每个Thread对象都有一个成员变量threadlocals，它指向一个ThreadLocalMap，该Map以ThreadLocal为key，需要存储的线程变量为value
• 当调用ThreadLocal的set()方法时，会先拿到当前线程对象的ThreadLocalMap，然后以当前ThreadLocal为key将变量存储到map中，调用get方法和remove方法时也是通过这个key去操作。

  ThreadLocal内存泄漏问题：

    回答这个问题，我们首先要知道java中的四种引用

    强引用：强引用是最常见的，只要把一个对象赋值给一个引用变量，那么这个对象就被强引用了，强引用的对象只要不为null，就不会被回收

    软引用：软引用相对弱化一些，需要用softReference对象构造方法去创建软引用，当内存充足时，软引用的对象不会被回收，当不足时就会被回收

    弱引用：弱引用又更弱了一些，需要用weakReference的构造方法创建弱引用，当发送GC时，只要是弱引用的对象就会被回收

    虚引用：虚引用要配合引用队列使用，它的主要作用是跟踪对象垃圾回收的状态，当对象被回收时，通过引用队列做一些通知类工作

  在ThreadLocalMap中，Key ThreadLocal是一个弱引用，但是值value是一个强引用，当垃圾回收时，弱引用ThreadLocal会被回收，而value不会，这就导致value成了一个无法被访问也无法回收的变量，造成内存泄漏

  解决办法：当使用完ThreadLocal变量后，及时使用remove方法进行清除。

1. static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
2. /** The value associated with this ThreadLocal. */
3. Object value;
5. Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
6. super(k);
7. value = v;
8. }
9. }

三、JVM虚拟机

1、JVM的主要组成部分及其作用

  类加载器：将java字节码文件加载到内存中

  运行时数据区：就是我们常说的JVM的内存，我们的所有程序都被加载到这运行

  执行引擎：负责将字节码翻译成底层系统指令，然后交由系统执行

  本地方法接口：与本地库交互实现一些基础功能

2、运行时数据区的组成部分及其作用

  JVM运行时数据区由方法区（元空间），堆，程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈组成

• 方法区/元空间：方法区是一个线程共享的区域，里面存储了类信息，常量，静态变量等待信息，虚拟机启动时创建，虚拟机关闭时释放，内存无法满足分配请求时，会报OOMError：Metaspace

• 堆：Java堆是一个线程共享的区域，里面存储了实例对象、数组等等，内存不够时抛出OOM异常

  • 堆分为年轻代和老年代

    • 年轻代被分为三块，eden区和两个严格相同的Survivor区
    • 老年代主要用来保存生命周期长的对象，主要是老的对象

• 程序计数器：用来记录当前线程正在执行的字节码指令地址，是线程私有的

• 虚拟机栈：虚拟机栈是java方法执行时的内存结构，线程私有，虚拟机会在每个java方法执行时开启一个栈帧，用于存储方法参数，局部变量，返回地址，操作数栈（中间计算结果，比如i+j的值）等信息，当方法执行完毕时，该方法会从虚拟机栈中出栈。

• 本地方法栈：本地方法栈是线程私有的，为虚拟机使用的native方法提高服务

  如果栈的深度超过了虚拟机允许的最大深度，就会抛出StackOverflowError异常； 如果在扩展栈时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

3、垃圾回收是否涉及栈？

垃圾回收主要指的是堆内存，栈帧内存在栈帧出栈后就释放

4、栈内存越大越好吗？

每个虚拟机栈内存默认为1M

不一定，机器内存是固定的，栈内存越大，可以同时活动的栈帧就越少，效率反而降低

5、方法内部的局部变量是否线程安全？

只要局部变量没有离开方法的作用范围，就是线程安全的

如果局部变量引用了一个对象，并且逃离了方法的作用范围，就有可能线程不安全

6、什么情况下会栈溢出？

  栈帧过多：比如太多层级的递归调用

    栈帧过大：出现少

7、堆栈的区别是什么？

1、存放内容

堆中存放的是对象实例和数组，该区域更关注的是数据的存储，

（静态变量放在方法区，静态对象仍然放在堆中）

栈中存放的是局部变量，栈帧，操作数栈，返回结果等。该区更关注的是程序方法的执行。

然而实际上，对象并不总是在堆中进行分配的，这里就需要介绍一下JVM的逃逸分析技术了。JVM会通过逃逸分析技术，对于逃不出方法的对象，会让其在栈空间上进行分配。

2、程序的可见度

堆是线程共有的，栈是线程私有的。

3、异常错误

如果栈内存没有可用的空间存储方法调用和局部变量，JVM会抛出java.lang.StackOverFlowError。而如果是堆内存没有可用的空间存储生成的对象，JVM会抛出java.lang.OutOfMemoryError

   4、物理地址

堆的物理地址是不连续的，性能相对较慢，是垃圾回收区工作的区域。在GC时，会考虑物理地址不连续，而使用不同的算法，比如复制算法，标记-整理算法，标记-清除算法等。

栈中的物理地址是连续的，LIFO原则，性能较快。

5、内存分别

堆因为是不连续的，所以分配的内存是在运行期确认的，因此大小不固定，一般堆大小远远大于栈。

栈是固定大小的，所以在编译期就确认了。

8、运行时常量池是什么？和字符串常量池的区别

[JVM知识梳理之二_JVM的常量池]

运行时常量池是方法区的一部分，它可以看做是一张表，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，在类被加载时，它的常量池信息就会被放入运行时常量池，并且还会保存符号引用对应的直接引用。

而字符串常量池是存放在堆里的，在HotSpot虚拟机中，它的底层是一个c++的hashtable，它将字符串的字面量作为key，实际堆中创建的String对象的引用作为value。

当创建一个String对象时，会拿着字面量尝试在字符串常量池中获取对应String对象引用，如果是首次执行，就会在堆中创建一个String对象，并保存到字符串常量池中，然后返回。

9、什么是直接内存？

  直接内存不属于JVM内存，是操作系统的内存，常见于NIO操作，用于数据缓冲区，拥有较高的读写性能，且不受JVM内存回收影响

  BIO（同步阻塞IO）

    发送请求后线程一直阻塞，直到数据处理完并返回

    NIO（同步非阻塞IO）

    通过一个线程轮询大量socket，当有socket准备就绪时通知客户端，客户端调用函数接收。

    AIO（异步非阻塞IO）

• 每个请求都会绑定一个Buffer；
• 通知操作系统去完成异步的读(这个时间你就可以去做其他的事情)
• 读完之后会通知客户端来读取数据

10、对象什么时候可以被垃圾回收？如何标记垃圾？

  当没有任何一个强引用指向对象时，对象就可以被垃圾回收

  主流的虚拟机一般通过可达性分析算法分析一个对象是否能被回收，也有系统采用引用计数法判断

  可达性分析算法：

  1、算法主要思想是先确定一些肯定不能被回收的对象作为GCRoot，    GCRoot对象可以是：

      虚拟机栈中引用的对象

      本地方法栈中Native方法引用的对象

      方法区中静态属性，常量引用的对象

  2、然后以GCRoot为根节点，去向下搜索，找到它们直接引用或间接引用的对象

  3、在遍历完之后，如果发现有一些对象不可达，那么就认为这些对象已经没用用了，需要被回收

  引用计数法：

  就是为每一个对象添加一个引用计数器，用来统计指向当前对象的引用次数，一旦这个引用计数器变为0，就意味着它可以被回收了。

11、垃圾回收算法有哪些？

1、标记清除算法：标记清除算法分为两个步骤，标记-清除

  标记：遍历内存空间，对需要被回收的对象打上标记，通常使用可达性分析算法

  清除：再次遍历空间，将被标记的内存进行回收

  缺点：

  遍历两次，效率低

  因为清除后没有进行整理，容易形成碎片化不连续的的内存空间

  2、标记整理算法：标记整理算法分为三个步骤，标记-整理-清除

  标记同上

  整理：将所有存活的对象压到内存的一端，并按顺序排列

  清除掉其他空间

  缺点：

  效率低，速度慢

  3、复制算法：将内存分为等大的两块，每次只使用其中一块，当触发GC时，将存活的对象全部移到另一块内存的一端，然后将当前内存空间一次性回收，如此循环往复

  缺点：内存利用率低

12、什么是分代收集算法

在java8中，内存被分为两份：新生代和老年代

新生代内存使用复制算法，老年代内存使用标记整理算法

当对象在新生代内存中经历了一定的垃圾回收后，它将被晋升到老年代。

分代收集算法重复利用了对象生命周期的特点，提高了回收效率

大对象直接进入老年代

什么是大对象呢，这个是由jvm定义的参数值决定的，但是这个参数只在Serial和ParNew垃圾收集器中生效 ：-XX:PretenureSizeThreshold

当我们新分配的对象大小大于等于这个值，就会直接在老年代中分配

长期存活的对象将进入老年代

在每个对象的头信息中，都包括一个年龄计数器

对象在经过一次minor gc之后，如果仍然存活，并且能够被 survior所容纳 ，那么这个年龄计数器就会加一，当计数器的值达到了默认值大小（一般默认值为15），就会进入到老年代。

对象动态年龄判断后决定是否进入老年代

当survior区域的存活对象的总大小占用了survior区域大小的50%(可以通过参数指定)，那么此时将按照这些对象的存活年龄从从到大排序，然后依次累加，当累加到对象大小超过50%，则将大于等于当前对象年龄的存活对象全部挪到老年代。

详细解释：

首先要知道Minor GC 和 Full GC的区别

普通GC(minor GC)：只针对新生代区域的GC，指发生在新生代的垃圾回收动作，因为大多数Java对象存活率都不高，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。

全局GC(major GC or FullGC) ：指发生在老年代的垃圾收集动作，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的MinorGC(不是绝对的)。Major GC的速度一般要比Minor GC慢10倍以上。

该算法将内存分为新生代、老年代、新生代中又分伊甸园、幸存区from、幸存区to，对象创建之初，会存在于伊甸园中，当伊甸园满了之后，会触发一次Minor GC，伊甸园中还存活的对象会被转入幸存区from，当伊甸园再次触发Minor GC时，GC会扫描伊甸园和幸存区from，对这两个区进行垃圾回收，垃圾回收后，幸存区from中还存活的对象利用复制清除算法复制到幸存区to（如果有对象的年龄达到了老年代区，则复制到老年代区），复制完之后把幸存区from清除掉，之后把from区和to区交换位置（from变to，to变from，保证幸存区to为空），最后把伊甸园中存活下来的对象放入幸存区from，（如果有对象的年龄达到了老年代区，则复制到老年代区），同时把这些对象的年龄+1即可。

13、垃圾收集器有哪些？

串行收集器：GC时只会有一个线程在工作，Java应用中的线程都要STW，等待垃圾回收结束

并行收集器：GC时会有多个线程参与垃圾收集，Java应用中的线程都要STW，等待垃圾回收结束，JVM默认

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器：并发收集器，进行垃圾回收时不会暂停Java应用线程，STW时间短，CMS收集器采用的是标记清除算法，所以不需要移动存活对象的位置，GC可以和Java应用程序同时运行

G1（Garbage-First）收集器：基于区域划分的收集器，适用于大内存应用。

14、什么是G1垃圾收集器

G1是JDK9默认的垃圾收集器,代替了CMS收集器。它的目标是达到更高的吞吐量和更短的GC停顿时间。

G1垃圾回收器将堆内存划分为多个区域，每个区域都可以充当Eden，Survivor，old，humongous（专为大对象准备）

G1垃圾回收过程可以分为几个主要阶段：

  1、初始标记：标记GCRoot直接关联的对象，需要STW

  2、并发标记：对GCRoot开始对堆中对象进行并发标记，需要STW

  3、重新标记：解决一些漏标错标问题，需要STW

  4、混合收集：将不需要回收的eden，Survivor对象放入新的Survivor区，old对象放入新的old区，如果Survior对象达到老年年龄后也会放入新old区。然后将区域内存回收

  要注意的是，混合收集不会处理所有区域，而是根据停顿时间目标去筛选出回收价值高（存活对象少）的区域。

15、什么是类加载器？类加载器有哪些？

类加载器是一个负责加载类的对象，因为JVM虚拟机只能运行二进制文件，类加载器的作用就是将字节码文件加载到JVM中运行。

JVM中有三个内置的类加载器

  BootStrapClassLoader（启动类加载器）：最顶层的加载器，由C++实现，主要用来加载Java的核心类裤（JAVA_HOME/lib）

  ExtensionClassLoader(扩展类加载器) ：主要负责加载JAVA_HOME/lib/ext下的扩展类

  AppClassLoader(应用程序类加载器) ：主要负责加载ClassPath下的类，也就是开发者自己写的Java类

另外，还有自定义ClassLoader，通过继承ClassLoader实现。

16、什么是双亲委派模型？为什么类加载采用双亲委派？

当一个类加载器尝试加载一个类时，会先委托上一级加载器去加载，如果上一级还有上级，就会委托上一级的加载器的上级去加载，如果所有上级加载器都不能加载该类，则类加载器尝试自己加载类。

作用：

  1、防止重复加载：防止已经在上级加载器中加载的类重复地被子加载器再次加载

  2、为了安全，防止核心类库API被篡改

  3、保证类的一致性