Java常用类库面试问答

1、String, StringBuffer, StringBuilder的区别

类	可变性	线程安全	性能	适用场景
String	不可变	✅（天然安全）	低（频繁操作需新建对象）	常量字符串
StringBuffer	可变	✅（同步方法）	中等	多线程环境字符串操作
StringBuilder	可变	❌	高	单线程环境字符串操作

2、 Error与Exception的区别

类别	继承关系	可恢复性	处理方式	示例
Error	Throwable子类	❌ 不可恢复	不应捕获（JVM级问题）	OutOfMemoryError
Exception	Throwable子类	✅ 可恢复	需捕获或声明抛出	IOException

3、常见的Error类

OutOfMemoryError：内存耗尽
StackOverflowError：栈溢出（如无限递归）
NoClassDefFoundError：类定义缺失
VirtualMachineError：JVM内部错误

4、常见的Exception

受检异常（Checked）：
IOException（文件操作）
SQLException（数据库操作）
ClassNotFoundException（类未找到）
非受检异常（Unchecked）：
NullPointerException（空指针）
ArrayIndexOutOfBoundsException（数组越界）
IllegalArgumentException（非法参数）

5、Java集合框架的核心接口有哪些？

Collection（单元素集合）
List：有序可重复（如 ArrayList）
Set：无序唯一（如 HashSet）
Queue：队列（如 LinkedList）
Map（键值对集合）
HashMap、TreeMap、ConcurrentHashMap

6、 ArrayList和LinkedList的区别

特性	ArrayList	LinkedList
底层结构	动态数组	双向链表
随机访问	✅ O(1)	❌ O(n)
插入/删除	❌ 尾部快，中间慢（需移动元素）	✅ 任意位置快 O(1)
内存占用	较小（仅存数据）	较大（需存储前后节点引用）

7、HashMap和TreeMap的区别

特性	HashMap	TreeMap
底层结构	数组+链表/红黑树（JDK8+）	红黑树
排序	❌ 无序	✅ 按Key自然排序或自定义
性能	O(1) 平均（哈希冲突影响）	O(log n)（树操作）
允许null键	✅（1个）	❌（需实现Comparable）

8、HashSet和TreeSet的区别

特性	HashSet（基于HashMap）	TreeSet（基于TreeMap）
底层结构	哈希表	红黑树
排序	❌ 无序	✅ 元素自然排序
性能	O(1) 平均	O(log n)
允许null元素	✅	❌（除非自定义比较器支持）

9、ConcurrentHashMap 和 HashMap的区别

特性	HashMap	ConcurrentHashMap
线程安全	❌	✅ 分段锁/CAS（JDK7+）
并发性能	不支持并发	✅ 高并发优化（锁粒度更细）
允许null键值	✅	❌（设计约束）
迭代器	快速失败（Fail-Fast）	弱一致性（安全并发迭代）

10、什么是LinkedHashMap？

LinkedHashMap 是 Java 中基于 HashMap 和双向链表的组合实现。

特点：
继承自HashMap，维护插入顺序或访问顺序（通过双向链表）。
支持按顺序迭代（如实现LRU缓存）。
示例：

Map<String, Integer> lmap = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true); 
// 第三个参数true表示按访问顺序排序

11、 HashMap.put() 处理逻辑

1）计算Key的哈希值：hash = (key == null) ? 0 : hash(key)

2）根据(n-1) & hash确定桶位置（n为数组长度）。

3）桶为空：直接插入新节点。

4）桶非空：

若Key已存在（equals()匹配），更新Value。
若为树节点（红黑树），调用树插入方法。
若为链表，遍历到尾部插入（JDK8尾插法）。

5）链表转树：链表长度≥8且数组长度≥64时，链表转红黑树。

6）扩容：元素数超过容量×负载因子时，数组扩容2倍并重哈希。

12、 ConcurrentHashMap.put() 处理逻辑

1）计算Key的哈希值。

2）初始化桶数组：若数组为空，则延迟初始化（CAS操作）。

3）定位桶：(n-1) & hash 确定桶位置。

4）插入逻辑：

桶为空：CAS插入新节点。
桶非空：若桶为链表头：
同步锁（synchronized）链表头节点，遍历链表更新或插入。
若桶为红黑树根：同步锁根节点，执行树插入。

5）链表转树：链表长度≥8时，若数组长度<64则扩容；否则转红黑树。

6）计数：使用LongAdder（分片计数）统计元素数量，避免竞争。

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