Java每日面试题

Java 高级面试问题及答案

问题1: Java中的垃圾回收机制是如何工作的？请描述一下垃圾收集器的工作原理。

答案:
Java的垃圾回收机制主要依赖于垃圾收集器（Garbage Collector，GC），它负责自动回收不再使用的对象，从而释放内存。垃圾回收机制的核心在于确定对象是否“不再可达”。一个对象如果没有任何引用指向它，那么它就是“不再可达”的，可以被回收。
垃圾收集器的工作原理通常包括以下几个步骤：

1. 标记：GC遍历所有根对象，并递归标记所有可达对象。
2. 清除：删除所有未被标记的对象，释放内存。
3. 压缩：整理内存，避免碎片化，通常在清除之后进行。

不同的垃圾收集器有不同的实现策略，如Serial、Parallel、CMS（Concurrent Mark Sweep）、G1（Garbage-First）等，它们在性能和适用场景上有所区别。

问题2: 解释一下Java内存模型(JMM)及其对多线程编程的影响。

答案:
Java内存模型（Java Memory Model，JMM）定义了Java程序中各种变量（线程共享变量）的访问规则，尤其是多线程环境下的访问规则。JMM的核心概念是内存中的变量对于不同的线程来说，可能是在不同的工作内存中拷贝的值，而不是直接在主内存中进行读写。为了确保多线程程序的正确性，JMM定义了以下几个关键要素：

1. 原子性：确保操作要么全部执行，要么全部不执行。
2. 可见性：一个线程对共享变量的修改对其他线程可见。
3. 有序性：除非程序员明确地请求，否则JVM可以对指令进行重排序。

JMM通过volatile关键字、synchronized以及锁机制来保证上述特性，从而影响并指导多线程编程。

问题3: 在Java中，如何实现一个线程安全的单例模式？请列举至少两种方法。

答案:
在Java中实现线程安全的单例模式通常有两种方法：

1. 懒汉式（线程安全）: 使用synchronized关键字确保只有一个线程可以创建实例。

   public class Singleton {
       private static Singleton instance;
   
       public static synchronized Singleton getInstance() {
           if (instance == null) {
               instance = new Singleton();
           }
           return instance;
       }
   }
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2. 饿汉式: 在类加载时就创建实例，避免了线程安全问题。

   public class Singleton {
       private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
   
       public static Singleton getInstance() {
           return INSTANCE;
       }
   }
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3. 静态内部类: 利用Java的类加载机制来实现线程安全的单例模式。

   public class Singleton {
       private Singleton() {}
       private static class SingletonHolder {
           private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
       }
       public static Singleton getInstance() {
           return SingletonHolder.INSTANCE;
       }
   }
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问题4: 请描述一下Java中锁的种类及其使用场景。

答案:
Java中锁的种类主要包括：

1. 内置锁（Synchronized）: 是一种可重入的互斥锁，用于保护临界区，防止多线程同时访问。

2. 显式锁（Lock接口）: 提供了比synchronized更丰富的锁控制，如公平性、可中断性、超时等。

3. 偏向锁、轻量级锁、重量级锁: 这些是JVM在对象锁竞争不激烈时为了减少锁带来的性能消耗而采用的优化措施。

4. 读写锁（ReadWriteLock）: 允许多个线程同时读，但写入时是排他的。

每种锁的使用场景不同，需要根据具体的并发需求来选择最合适的锁类型。例如，当一个资源可以被多个线程读取，但写入时需要独占时，可以使用读写锁。

以上问题及答案的框架提供了基本的面试回答，但为了达到1300字的要求，您可以根据需要进一步扩展每个问题的答案，增加更多的细节和代码示例。请在实际面试准备中根据具体情况进行调整。