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Java面试是许多求职者的关键环节，分享Java面试题和答案能帮助更多人准备。
我将基于常见Java面试内容，整理一份结构清晰的题目及答案清单。
1. Java基础知识
问题1：解释Java中的多态（Polymorphism），并举例说明。
答案： 多态是面向对象编程的核心概念，指同一个方法在不同对象上表现出不同行为。它通过继承和接口实现。
- 运行时多态（动态绑定）：使用父类引用指向子类对象。例如：
class Animal {
void sound() { System.out.println("Animal sound"); }
}
class Dog extends Animal {
void sound() { System.out.println("Bark"); } // 重写方法
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Animal myAnimal = new Dog(); // 父类引用子类对象
myAnimal.sound(); // 输出 "Bark"，运行时决定
}
} - 编译时多态（静态绑定）：通过方法重载实现，例如同一类中多个同名方法但参数不同。
问题2：什么是Java的垃圾回收（Garbage Collection）？简述其工作原理。
答案： 垃圾回收是JVM自动管理内存的机制，回收不再使用的对象以释放内存。
- 工作原理：基于可达性分析。JVM从GC Roots（如静态变量、活动线程）出发，标记所有可达对象，不可达对象被回收。
- 常见算法：标记-清除（Mark-Sweep）、复制（Copying）、分代收集（Generational）。分代收集将堆分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation），针对不同对象生命周期优化。
- 时间复杂度：垃圾回收的平均时间复杂度为$O(n)$，其中$n$是对象数量，但可能因算法而异（如标记-清除为$O(n)$，分代收集可优化到$O(1)$平均情况）。
2. 集合框架与并发
问题3：解释HashMap的工作原理，包括哈希冲突的处理。
答案： HashMap基于哈希表实现键值对存储，提供$O(1)$平均时间复杂度（最坏$O(n)$）。
- 哈希函数：通过hashCode()计算桶位置，例如index = hash(key) % capacity。
- 哈希冲突处理：使用链表或红黑树（JDK 8+）。当桶中元素超过阈值（默认8），链表转为红黑树，优化查询到$O(\\log n)$。
- 示例代码：添加键值对
import java.util.HashMap;
public class Example {
public static void main(String[] args) {
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("apple", 1); // 哈希计算位置
map.put("banana", 2);
System.out.println(map.get("apple")); // 输出 1
}
}
问题4：如何在Java中实现线程安全？给出两种方式并比较。
答案： 线程安全确保多线程环境下数据一致性。
- 方式1：使用synchronized关键字：锁定方法或代码块，同一时间只允许一个线程访问。
public class Counter {
private int count = 0;
public synchronized void increment() { count++; } // 线程安全
} - 方式2：使用java.util.concurrent包：如ConcurrentHashMap或AtomicInteger，基于CAS（Compare-And-Swap）实现无锁并发，性能更高。
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class SafeCounter {
private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
public void increment() { count.incrementAndGet(); } // CAS操作
} - 比较：synchronized简单但可能引起线程阻塞；concurrent包更高效，适合高并发场景。
3. 算法与设计模式
问题5：实现一个快速排序算法，并分析时间复杂度。
答案： 快速排序是高效的分治排序算法。
- 代码实现：
public class QuickSort {
public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
if (low < high) {
int pi = partition(arr, low, high); // 分区索引
quickSort(arr, low, pi – 1); // 递归左子数组
quickSort(arr, pi + 1, high); // 递归右子数组
}
}
private static int partition(int[] arr, int low, int high) {
int pivot = arr[high]; // 基准元素
int i = low – 1;
for (int j = low; j < high; j++) {
if (arr[j] < pivot) {
i++;
swap(arr, i, j); // 交换元素
}
}
swap(arr, i + 1, high); // 放置基准元素
return i + 1;
}
private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {10, 7, 8, 9, 1, 5};
quickSort(arr, 0, arr.length – 1);
System.out.println(Arrays.toString(arr)); // 输出 [1, 5, 7, 8, 9, 10]
}
} - 时间复杂度：平均情况$O(n \\log n)$，最坏情况（如已排序数组）$O(n^2)$。空间复杂度$O(\\log n)$（递归栈）。
问题6：解释单例模式（Singleton Pattern），并给出线程安全实现。
答案： 单例模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
- 线程安全实现（双重检查锁）：适用于多线程环境。
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance; // volatile防止指令重排序
private Singleton() {} // 私有构造器
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) { // 第一次检查
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) { // 第二次检查
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
} - 优点：节省资源，控制共享访问；缺点：可能引入复杂性。
总结与建议
以上题目覆盖了Java面试的核心领域：基础概念、集合框架、并发编程和算法设计。实际面试中，面试官还可能问JVM内存模型、Spring框架或数据库知识。建议：
- 多练习代码实现，如手写排序算法。
- 理解底层原理，例如HashMap的扩容机制（负载因子默认0.75）。
- 准备项目经验，结合实际问题解释概念。
如果你有特定问题或需要更多题目（如Spring或JVM），欢迎随时提问！继续加油，祝你职业生涯顺利！
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