Java基础核心概念

JDK与JRE的区别
JDK（Java Development Kit）是完整的开发环境，包含编译器（javac）、调试工具、文档生成器及JRE。JRE（Java Runtime Environment）仅提供运行Java程序所需的虚拟机和核心类库。若仅需执行程序，安装JRE即可；开发则必须使用JDK。

== 与 equals 的本质差异
== 对基本类型比较数值，对引用类型比较内存地址。而 equals() 默认行为与 == 相同，但多数包装类（如String、Integer）重写了该方法以实现值比较。例如：

String a = "hello";
String b = new String("hello");
System.out.println(a == b);        // false（不同对象）
System.out.println(a.equals(b));   // true（内容相同）

hashCode() 与 equals() 的关系
两个对象的 hashCode 相同，不代表 equals 为 true。哈希碰撞是正常现象。例如：

String s1 = "通话";
String s2 = "重地";
System.out.println(s1.hashCode() == s2.hashCode()); // true
System.out.println(s1.equals(s2));                  // false

这是由于哈希算法的特性，不同字符串可能映射到相同哈希值。

final 关键字的三种用途
- 修饰类：禁止继承
- 修饰方法：禁止子类重写
- 修饰变量：成为常量，初始化后不可更改

Math.round(-1.5) 的结果
返回 -1。Java 中 round() 的规则是"四舍五入到最接近整数，0.5 向正无穷方向取整"，因此 -1.5 向 -1 舍入。

String 是否为基础类型
不是。Java 基础类型共8种：byte, short, int, long, float, double, boolean, char。String 是 java.lang.String 类的实例，属于引用类型。

String、StringBuilder、StringBuffer 的区别
- String：不可变，每次修改生成新对象
- StringBuilder：可变，非线程安全，性能高
- StringBuffer：可变，线程安全，性能较低
在单线程环境下推荐使用 StringBuilder，多线程场景使用 StringBuffer。

字符串反转实现
使用 StringBuilder 或 StringBuffer 的 reverse() 方法：

String reversed = new StringBuilder("abcdefg").reverse().toString();

抽象类与接口
- 抽象类可包含构造器、成员变量、非抽象方法；接口只能有 public static final 常量和 public abstract 方法（Java 8 后可有 default 和 static 方法）
- 类只能继承一个抽象类，但可实现多个接口
- 抽象类用于"is-a"关系，接口用于"can-do"能力定义

集合框架深度解析

HashMap 底层原理
JDK 8 之后，HashMap 采用数组 + 链表 + 红黑树结构。当链表长度 ≥ 8 且数组容量 ≥ 64 时，链表转换为红黑树以提升查询效率。键的哈希值通过 hash(key.hashCode()) 运算后与数组长度减一进行位运算，确定存储位置。冲突时使用链表或红黑树解决。

HashSet 实现机制
HashSet 内部使用 HashMap 实现，所有元素作为键存储，值统一为一个静态对象 PRESENT。其唯一性由 HashMap 的键唯一性保证。

ArrayList 与 LinkedList 性能对比
- 随机访问：ArrayList O(1)，LinkedList O(n)
- 插入/删除（非首尾）：ArrayList O(n)，LinkedList O(1)
- 内存占用：LinkedList 每节点额外存储前后指针，开销更大
高频读取选 ArrayList，高频增删选 LinkedList。

线程安全集合
- 传统：Vector、Hashtable
- 并发包：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、BlockingQueue
推荐使用 java.util.concurrent 包中的并发集合，性能优于同步包装类。

不可变集合创建
使用 Collections.unmodifiableList/set/map() 创建只读视图，任何修改操作抛出 UnsupportedOperationException。

多线程与并发控制

线程状态生命周期
NEW → RUNNABLE → BLOCKED → WAITING/TIMED_WAITING → TERMINATED
- BLOCKED：等待获取锁
- WAITING：调用 wait()/join()/park() 无限等待
- TIMED_WAITING：调用 sleep()/wait(timeout)/parkNanos() 等待指定时间

sleep() 与 wait() 的核心差异
| 特性 | sleep() | wait() | |------|---------|--------| | 来源类 | Thread | Object | | 是否释放锁 | 否 | 是 | | 唤醒方式 | 时间到自动唤醒 | 需 notify()/notifyAll() | | 使用场景 | 简单延时 | 线程协作、生产者消费者 |

线程池创建方式
推荐使用 ThreadPoolExecutor 手动配置，避免使用 Executors 提供的快捷方法（如 newFixedThreadPool），因其使用无界队列易导致 OOM。

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    4, 8, 60L, TimeUnit.SECONDS,
    new LinkedBlockingQueue<>(100),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

synchronized 锁升级机制
Java 6+ 引入锁优化：偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁
- 偏向锁：无竞争时，锁直接绑定线程，避免CAS
- 轻量级锁：竞争出现时，使用CAS替换对象头指针，自旋等待
- 重量级锁：自旋失败后，线程挂起进入阻塞队列
该机制大幅降低无竞争场景下的同步开销。

volatile 与 synchronized 对比
- volatile：保证可见性与有序性，不保证原子性
- synchronized：保证原子性、可见性、有序性，但会阻塞线程
适用于状态标记（如 shutdownFlag）用 volatile，复合操作（如 i++）必须用 synchronized 或 Lock。

ThreadLocal 使用场景
为每个线程提供独立变量副本，典型用途：数据库连接、事务上下文、用户会话信息。注意：使用后需手动 remove() 避免内存泄漏。

网络与Web开发

HTTP 301 与 302 区别
- 301：永久重定向，搜索引擎更新索引
- 302：临时重定向，搜索引擎保留原URL
SEO优化推荐使用301。

Forward 与 Redirect
| 特性 | Forward | Redirect | |------|---------|----------| | 地址栏变化 | 否 | 是 | | 数据共享 | 可共享 request | 不可共享 | | 请求次数 | 1次 | 2次 | | 性能 | 更高 | 较低 |

跨域解决方案
- CORS：服务端设置响应头 Access-Control-Allow-Origin
- JSONP：仅支持GET，通过动态script标签实现（已逐步淘汰）
- 代理服务器：Nginx反向代理统一域名

数据库与ORM

MySQL索引优化原则
- 遵循最左前缀原则
- 避免在索引列上使用函数或表达式
- 联合索引中，区分度高的字段放左侧
- 尽量使用覆盖索引（查询字段全在索引中）

InnoDB 与 MyISAM 对比
| 特性 | InnoDB | MyISAM | |------|--------|--------| | 事务支持 | 支持 | 不支持 | | 锁粒度 | 行锁 | 表锁 | | 外键 | 支持 | 不支持 | | COUNT(*)性能 | 需全表扫描 | 快（保存行数） | | 适用场景 | 高并发写入 | 读多写少 |

事务隔离级别
- READ UNCOMMITTED：脏读允许
- READ COMMITTED：避免脏读，允许可重复读
- REPEATABLE READ（MySQL默认）：避免脏读和不可重复读，允许多幻读
- SERIALIZABLE：完全串行化，性能最低

Redis核心机制

缓存穿透解决方案
对查询不存在的数据，缓存一个空值（如 null）并设置短过期时间（如5分钟），防止恶意请求持续穿透。

缓存击穿解决方案
对热点数据使用互斥锁（Redis SETNX）或逻辑过期策略：设置一个稍长的过期时间，但缓存中额外保存一个"逻辑过期时间"，当请求发现逻辑过期时，由一个线程异步刷新数据，其他线程仍返回旧值。

Redis持久化策略
- RDB：定时快照，恢复快，数据可能丢失
- AOF：记录写操作日志，数据更安全，文件大，恢复慢
推荐开启 AOF + RDB 双重机制。

Redis淘汰策略
- volatile-lru：过期键中选最近最少用
- allkeys-lru：所有键中选最近最少用（推荐）
- volatile-ttl：优先淘汰剩余时间最短的
- noeviction：拒绝写入（默认）

JVM内存与调优

堆内存结构
- 新生代：Eden : S0 : S1 = 8:1:1
- 老年代：存放长期存活对象
- 元空间（Metaspace）：存放类元数据，使用本地内存

垃圾回收算法
- 标记-清除：产生碎片
- 标记-整理：消除碎片，但移动成本高
- 复制算法：适用于新生代，效率高但浪费一半空间
- 分代收集：主流策略，新生代用复制，老年代用标记-整理

常用JVM参数
- -Xms4g -Xmx4g：堆初始与最大大小一致，避免动态扩容
- -XX:NewRatio=3：老年代/新生代比例为3:1
- -XX:SurvivorRatio=8：Eden:S0:S1 = 8:1:1
- -XX:+UseG1GC：JDK9+默认GC，适合大堆低延迟场景
- -XX:+PrintGCDetails：输出详细GC日志

设计模式与框架

Spring Bean作用域
- singleton（默认）：容器中唯一实例
- prototype：每次请求创建新实例
- request/session：Web环境下绑定请求或会话
- application：ServletContext级别共享
- websocket：WebSocket会话级别

AOP实现原理
基于动态代理：JDK代理（接口）或 CGLIB（继承类）。Spring通过切点表达式匹配目标方法，在执行前后织入通知逻辑，实现横切关注点（日志、事务、权限）的解耦。

MyBatis #{} 与 ${} 区别
- #{} ：预编译参数，自动转义，防SQL注入
- ${} ：字符串替换，直接拼接，易受注入攻击
推荐所有参数使用 #{} ，动态表名/列名等特殊情况谨慎使用 ${} 。

ZooKeeper在分布式系统中的作用
- 服务注册与发现（如Dubbo）
- 配置中心（动态推送）
- 分布式锁（临时顺序节点）
- Leader选举（ZAB协议）

并发工具类

CountDownLatch 与 CyclicBarrier
- CountDownLatch：倒计时器，一次性使用，等待N个线程完成
- CyclicBarrier：栅栏，可重用，等待N个线程到达后同时继续

CompletableFuture 异步编程
支持链式调用、组合、异常处理：

CompletableFuture.supplyAsync(() -> fetchData())
    .thenApply(data -> transform(data))
    .exceptionally(ex -> handle(ex))
    .thenAccept(result -> System.out.println(result));