约到 B 站一面，什么水平？
大家好，我是小林。
最近看到一些同学被B站约面试了，那么今天就来分享一位同学的B站的Java后端开发的面经。
全程基本上都是在问Java相关的知识点了，知识点比较多，而且有些也比较细节。
Java 集合+Java 并发+JVM+Spring 问的一个遍，手撕代码环节，还有要手写单例模式+算法，还是有一定难度。
开冲！
Java集合
HashMap的实现原理
从 JDK 1.7 和 JDK 1.8 版本区别回答：
- 在 JDK 1.7 版本之前， HashMap 数据结构是数组和链表，HashMap通过哈希算法将元素的键（Key）映射到数组中的槽位（Bucket）。如果多个键映射到同一个槽位，它们会以链表的形式存储在同一个槽位上，因为链表的查询时间是O(n)，所以冲突很严重，一个索引上的链表非常长，效率就很低了。
- 所以在 JDK 1.8 版本的时候做了优化，当一个链表的长度超过8的时候就转换数据结构，不再使用链表存储，而是使用红黑树，查找时使用红黑树，时间复杂度O（log n），可以提高查询性能，但是在数量较少时，即数量小于6时，会将红黑树转换回链表。
HashMap的put(key,val)和get(key)过程
- 存储对象时，我们将K/V传给put方法时，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，进一步存储，HashMap会根据当前bucket的占用情况自动调整容量(超过Load Facotr则resize为原来的2倍)。
- 获取对象时，我们将K传给get，它调用hashCode计算hash从而得到bucket位置，并进一步调用equals()方法确定键值对。如果发生碰撞的时候，Hashmap通过链表将产生碰撞冲突的元素组织起来，在Java 8中，如果一个bucket中碰撞冲突的元素超过某个限制(默认是8)，则使用红黑树来替换链表，从而提高速度。
HashMap一般用什么做Key
string
为啥String适合做Key呢
String对象是不可变的，一旦创建就不能被修改，这确保了Key的稳定性。如果Key是可变的，可能会导致hashCode和equals方法的不一致，进而影响HashMap的正确性。
HashMap的扩容机制
hashMap默认的负载因子是0.75，即如果hashmap中的元素个数超过了总容量75%，则会触发扩容，扩容分为两个步骤：
- 第1步是对哈希表长度的扩展（2倍）
- 第2步是将旧哈希表中的数据放到新的哈希表中。
因为我们使用的是2次幂的扩展(指长度扩为原来2倍)，所以，元素的位置要么是在原位置，要么是在原位置再移动2次幂的位置。如我们从16扩展为32时，具体的变化如下所示：
rehash 因此元素在重新计算hash之后，因为n变为2倍，那么n-1的mask范围在高位多1bit(红色)，因此新的index就会发生这样的变化：
resize 因此，我们在扩充HashMap的时候，不需要重新计算hash，只需要看看原来的hash值新增的那个bit是1还是0就好了，是0的话索引没变，是1的话索引变成“原索引+oldCap”。可以看看下图为16扩充为32的resize示意图：
resize16-32 这个设计确实非常的巧妙，既省去了重新计算hash值的时间，而且同时，由于新增的1bit是0还是1可以认为是随机的，因此resize的过程，均匀的把之前的冲突的节点分散到新的bucket了。
HashMap的大小为什么是2的n次方大小呢
在 JDK1.7 中，HashMap 整个扩容过程就是分别取出数组元素，一般该元素是最后一个放入链表中的元素，然后遍历以该元素为头的单向链表元素，依据每个被遍历元素的 hash 值计算其在新数组中的下标，然后进行交换。这样的扩容方式会将原来哈希冲突的单向链表尾部变成扩容后单向链表的头部。
而在 JDK 1.8 中，HashMap 对扩容操作做了优化。由于扩容数组的长度是 2 倍关系，所以对于假设初始 tableSize = 4 要扩容到 8 来说就是 0100 到 1000 的变化（左移一位就是 2 倍），在扩容中只用判断原来的 hash 值和左移动的一位（newtable 的值）按位与操作是 0 或 1 就行，0 的话索引不变，1 的话索引变成原索引加上扩容前数组。
之所以能通过这种“与运算“来重新分配索引，是因为 hash 值本来就是随机的，而 hash 按位与上 newTable 得到的 0（扩容前的索引位置）和 1（扩容前索引位置加上扩容前数组长度的数值索引处）就是随机的，所以扩容的过程就能把之前哈希冲突的元素再随机分布到不同的索引中去。
说一下Java中的List
List是一个接口，它继承自Collection接口，表示一种有序的集合，允许存储重复元素。List接口的常见实现类包括ArrayList、LinkedList和Vector。
- ArrayList：基于数组实现的动态数组，支持随机访问和快速插入、删除操作。适合需要频繁访问元素的场景。
- LinkedList：基于双向链表实现的列表，支持快速插入、删除操作，但访问元素的效率较低。适合需要频繁插入、删除元素的场景。
- Vector：类似于ArrayList，但是是线程安全的，支持同步操作。不过由于性能较差，通常不推荐在新代码中使用。
Java 并发
说一下volatite关键字
volatite作用有 2 个：
- 保证变量对所有线程的可见性。当一条线程修改了变量值，新值对于其他线程来说是立即可以得知的。
- 禁止指令重排序优化。使用 volatile 变量进行写操作，汇编指令带有 lock 前缀，相当于一个内存屏障，编译器不会将后面的指令重排到内存屏障之前。
volatile可以保证线程安全吗
volatile关键字可以保证可见性，但不能保证原子性，因此不能完全保证线程安全。volatile关键字用于修饰变量，当一个线程修改了volatile修饰的变量的值，其他线程能够立即看到最新的值，从而避免了线程之间的数据不一致。
但是，volatile并不能解决多线程并发下的复合操作问题，比如i++这种操作不是原子操作，如果多个线程同时对i进行自增操作，volatile不能保证线程安全。对于复合操作，需要使用synchronized关键字或者Lock来保证原子性和线程安全。
说一下线程池的常见配置
线程池是为了减少频繁的创建线程和销毁线程带来的性能损耗。线程池的构造函数有7个参数：
- corePoolSize：线程池核心线程数量。默认情况下，线程池中线程的数量如果 <= corePoolSize，那么即使这些线程处于空闲状态，那也不会被销毁。
- maximumPoolSize：线程池中最多可容纳的线程数量。当一个新任务交给线程池，如果此时线程池中有空闲的线程，就会直接执行，如果没有空闲的线程且当前线程池的线程数量小于corePoolSize，就会创建新的线程来执行任务，否则就会将该任务加入到阻塞队列中，如果阻塞队列满了，就会创建一个新线程，从阻塞队列头部取出一个任务来执行，并将新任务加入到阻塞队列末尾。如果当前线程池中线程的数量等于maximumPoolSize，就不会创建新线程，就会去执行拒绝策略。
- keepAliveTime：当线程池中线程的数量大于corePoolSize，并且某个线程的空闲时间超过了keepAliveTime，那么这个线程就会被销毁。
- unit：就是keepAliveTime时间的单位。
- workQueue：工作队列。当没有空闲的线程执行新任务时，该任务就会被放入工作队列中，等待执行。
- threadFactory：线程工厂。可以用来给线程取名字等等
- handler：拒绝策略。当一个新任务交给线程池，如果此时线程池中有空闲的线程，就会直接执行，如果没有空闲的线程，就会将该任务加入到阻塞队列中，如果阻塞队列满了，就会创建一个新线程，从阻塞队列头部取出一个任务来执行，并将新任务加入到阻塞队列末尾。如果当前线程池中线程的数量等于maximumPoolSize，就不会创建新线程，就会去执行拒绝策略。
假如现在有15个任务 5个核心线程 最大线程是10 工作队列是5 请问执行顺序是怎样的
会按照以下顺序执行：
- 前5个任务会立即启动5个核心线程分别执行。
- 接下来的5个任务会被放入工作队列中等待执行。
- 当工作队列已满时，新提交的任务会尝试创建新的线程执行，最多创建10个线程。
- 最后的5个任务会触发最大线程数限制，超出的任务会根据线程池的拒绝策略进行处理。
因此，执行顺序是前5个任务会立即执行，接下来的5个任务会进入工作队列，再之后的5个任务会尝试创建新线程执行，超出的任务将会根据拒绝策略进行处理。
说一下ThreadLocal
ThreadLocal可以理解为线程本地变量，他会在每个线程都创建一个副本，那么在线程之间访问内部副本变量就行了，做到了线程之间互相隔离，相比于synchronized的做法是用空间来换时间。
ThreadLocal有一个静态内部类ThreadLocalMap，ThreadLocalMap又包含了一个Entry数组，Entry本身是一个弱引用，他的key是指向ThreadLocal的弱引用，Entry具备了保存key value键值对的能力。
弱引用的目的是为了防止内存泄露，如果是强引用那么ThreadLocal对象除非线程结束否则始终无法被回收，弱引用则会在下一次GC的时候被回收。
但是这样还是会存在内存泄露的问题，假如key和ThreadLocal对象被回收之后，entry中就存在key为null，但是value有值的entry对象，但是永远没办法被访问到，同样除非线程结束运行。
但是只要ThreadLocal使用恰当，在使用完之后调用remove方法删除Entry对象，实际上是不会出现这个问题的。
ThreadLocal 是一个线程的本地变量，也就意味着这个变量是线程独有的，是不能与其他线程共享的，这样就可以避免资源竞争带来的多线程的问题，这种解决多线程的安全问题和lock(这里的lock 指通过synchronized 或者Lock 等实现的锁) 是有本质的区别的:
- lock 的资源是多个线程共享的，所以访问的时候需要加锁。
- ThreadLocal 是每个线程都有一个副本，是不需要加锁的。
- lock 是通过时间换空间的做法。
- ThreadLocal 是典型的通过空间换时间的做法。
JVM
jvm的内存结构
根据 JVM8 规范，JVM 运行时内存共分为虚拟机栈、堆、元空间、程序计数器、本地方法栈五个部分。还有一部分内存叫直接内存，属于操作系统的本地内存，也是可以直接操作的。
JVM的内存结构主要分为以下几个部分：
- 元空间：元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。
- Java 虚拟机栈：每个线程有一个私有的栈，随着线程的创建而创建。栈里面存着的是一种叫“栈帧”的东西，每个方法会创建一个栈帧，栈帧中存放了局部变量表（基本数据类型和对象引用）、操作数栈、方法出口等信息。栈的大小可以固定也可以动态扩展。
- 本地方法栈：与虚拟机栈类似，区别是虚拟机栈执行java方法，本地方法站执行native方法。在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言、使用方法与数据结构没有强制规定，因此虚拟机可以自由实现它。
- 程序计数器：程序计数器可以看成是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多内核来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，我们称这类内存区域为“线程私有”内存。
- 堆内存：堆内存是 JVM 所有线程共享的部分，在虚拟机启动的时候就已经创建。所有的对象和数组都在堆上进行分配。这部分空间可通过 GC 进行回收。当申请不到空间时会抛出 OutOfMemoryError。堆是JVM内存占用最大，管理最复杂的一个区域。其唯一的用途就是存放对象实例：所有的对象实例及数组都在对上进行分配。jdk1.8后，字符串常量池从永久代中剥离出来，存放在队中。
- 直接内存：直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java 虚拟机规范中农定义的内存区域。在JDK1.4 中新加入了NIO(New Input/Output)类，引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区（Buffer）的I/O 方式，它可以使用native 函数库直接分配堆外内存，然后通脱一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
类加载机制
类从被加载到虚拟机内存开始，到卸载出内存为止，它的整个生命周期包括以下 7 个阶段：
- 加载
- 验证
- 准备
- 解析
- 初始化
- 使用
- 卸载
验证、准备、解析 3 个阶段统称为连接。
Load Class JVM 中类的装载是由类加载器，也就是ClassLoader，和它的子类来实现的，Java 中的类加载器是一个重要的 Java 运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。
由于 Java 的跨平台性， 经过编译的 Java 源程序并不是一个可执行程序， 而是一个或多个类文件。当 Java 程序需要使用某个类时，JVM 会确保这个类已经被加载、连接（ 验证、 准备和解析）和初始化。
类的加载是指把类的.class 文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class 文件，然后产生与所加载类对应的 Class 对象。
加载完成后， Class 对象还不完整， 所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段， 这一阶段包括验证、准备（ 为静态变量分配内存并设置默认的初始值） 和解析（ 将符号引用替换为直接引用） 三个步骤。
最后 JVM 对类进行初始化，包括：
- 1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类；
- 2)如果类中存在初始化语句， 就依次执行这些初始化语句。
创建对象的过程
在Java中创建对象的过程包括以下几个步骤：
- 类加载检查：虚拟机遇到一条 new 指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载过、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。
- 分配内存：在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需的内存大小在类加载完成后便可确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从 Java 堆中划分出来。
- 初始化零值：内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这一步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
- 进行必要设置，比如对象头：初始化零值完成之后，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的 GC 分代年龄等信息。这些信息存放在对象头中。另外，根据虚拟机当前运行状态的不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式。
- 执行 init 方法：在上面工作都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了，但从 Java 程序的视角来看，对象创建才刚开始——构造函数，即class文件中的方法还没有执行，所有的字段都还为零，对象需要的其他资源和状态信息还没有按照预定的意图构造好。所以一般来说，执行 new 指令之后会接着执行方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全被构造出来。
对象的生命周期
对象的生命周期包括创建、使用和销毁三个阶段：
- 创建：对象通过关键字new在堆内存中被实例化，构造函数被调用，对象的内存空间被分配。
- 使用：对象被引用并执行相应的操作，可以通过引用访问对象的属性和方法，在程序运行过程中被不断使用。
- 销毁：当对象不再被引用时，通过垃圾回收机制自动回收对象所占用的内存空间。垃圾回收器会在适当的时候检测并回收不再被引用的对象，释放对象占用的内存空间，完成对象的销毁过程。
Spring
SpringAOP怎么实现的
Spring AOP的实现依赖于动态代理技术。动态代理是在运行时动态生成代理对象，而不是在编译时。它允许开发者在运行时指定要代理的接口和行为，从而实现在不修改源码的情况下增强方法的功能。
Spring AOP支持两种动态代理：
- 基于JDK的动态代理：使用java.lang.reflect.Proxy类和java.lang.reflect.InvocationHandler接口实现。这种方式需要代理的类实现一个或多个接口。
- 基于CGLIB的动态代理：当被代理的类没有实现接口时，Spring会使用CGLIB库生成一个被代理类的子类作为代理。CGLIB（Code Generation Library）是一个第三方代码生成库，通过继承方式实现代理。
AOP实现有哪些注解
常用的注解包括：
- @Aspect：用于定义切面，标注在切面类上。
- @Pointcut：定义切点，标注在方法上，用于指定连接点。
- @Before：在方法执行之前执行通知。
- @After：在方法执行之后执行通知。
- @Around：在方法执行前后都执行通知。
- @AfterReturning：在方法执行后返回结果后执行通知。
- @AfterThrowing：在方法抛出异常后执行通知。
- @Advice：通用的通知类型，可以替代@Before、@After等。
JDK动态代理和cglib有啥区别
- JDK代理只能对实现接口的类生成代理；CGLib是针对类实现代理，对指定的类生成一个子类，并覆盖其中的方法，这种通过继承类的实现方式，不能代理final修饰的类。
- JDK代理使用的是反射机制实现aop的动态代理，CGLib代理使用字节码处理框架ASM，通过修改字节码生成子类。所以jdk动态代理的方式创建代理对象效率较高，执行效率较低，CGLib创建效率较低，执行效率高。
- JDK动态代理机制是委托机制，具体说动态实现接口类，在动态生成的实现类里面委托hanlder去调用原始实现类方法，CGLib则使用的继承机制，具体说被代理类和代理类是继承关系，所以代理类是可以赋值给被代理类的，如果被代理类有接口，那么代理类也可以赋值给接口。
聊一下Java中的反射
反射机制是在运行时，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意个对象， 都能 够调用它的任意一个方法。
在java中，只要给定类的名字，就可以通过反射机制来获得类的所有信息。这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为Java语言的反射机制。
反射在某些情况下非常有用，比如框架、ORM（对象关系映射）工具、动态代理等领域，jdbc 就是典型的反射，如hibernate，struts等框架使用反射实现的。
Class.forName('com.mysql.jdbc.Driver.class');//加载MySQL的驱动类这就是反射。
写代码
用double check实现单例模式
- 使用volatile关键字修饰 instance，防止指令重排序
- 加上同步代码块 保证线程安全（比同步方法高效，因为同步方法每次获取对象都会执行，同步代码块只在第一次获取对象时会执行，后期会直接返回对象信息）
public class SingleTon {
// volatile 关键字修饰变量 防止指令重排序
private static volatile SingleTon instance = null;
private SingleTon(){}
public static SingleTon getInstance(){
if(instance == null){
//同步代码块 只有在第一次获取对象的时候会执行到 ，第二次及以后访问时 instance变量均非null故不会往下执行了 直接返回啦
synchronized(SingleTon.class){
if(instance == null){
instance = new SingleTon();
}
}
}
return instance;
}
}
层序换行遍历二叉树
层序遍历二叉树的思路是使用队列来实现。首先将根节点入队，然后进入循环，每次循环首先获取当前队列的大小，表示当前层的节点个数，然后依次取出这些节点，输出它们的值，并将它们的子节点（如果存在）依次入队。这样可以保证按层级顺序遍历二叉树，并在每一层输出换行符以区分层级。
class Solution {
public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
List<List<Integer>> ret = new ArrayList<List<Integer>>();
if (root == null) {
return ret;
}
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<TreeNode>();
queue.offer(root);
while (!queue.isEmpty()) {
List<Integer> level = new ArrayList<Integer>();
int currentLevelSize = queue.size();
for (int i = 1; i <= currentLevelSize; ++i) {
TreeNode node = queue.poll();
level.add(node.val);
if (node.left != null) {
queue.offer(node.left);
}
if (node.right != null) {
queue.offer(node.right);
}
}
ret.add(level);
}
return ret;
}
}