2021 Java面试真题深度解析：技术要点与实战指南

2025年11月15日 互联网

一、JVM与内存管理：从原理到实践

1. JVM内存模型与垃圾回收机制
2021年面试中，JVM相关问题占比超30%，重点考察内存分区与GC算法。例如：

  • 问题：JVM堆内存如何划分？各区域作用是什么？
    解析：堆内存分为新生代（Eden、Survivor）、老年代。Eden区存放新对象，Survivor区通过复制算法（From→To）减少内存碎片，老年代存储长期存活对象。Full GC触发条件包括老年代空间不足或System.gc()调用。
    代码示例： 
    1. // 模拟对象晋升至老年代
    2. public class GCDemo {
    3.     public static void main(String[] args) {
    4.         byte[] hugeArray = new byte[10 * 1024 * 1024]; // 分配10MB对象
    5.         System.out.println("对象分配在Eden区");
    6.         // 多次GC后，对象可能晋升至老年代
    7.     }
    8. }

    建议：掌握-Xms、-Xmx等JVM参数调优，结合VisualVM或JProfiler分析GC日志。

2. 类加载机制与双亲委派模型

  • 问题：双亲委派模型的作用及破坏场景？
    解析：双亲委派通过从下至上检查类是否已加载，避免类冲突（如避免用户自定义java.lang.String覆盖JDK类）。破坏场景包括线程上下文类加载器（如JDBC驱动加载）。
    代码示例： 
    1. // 自定义类加载器（需继承ClassLoader）
    2. public class CustomClassLoader extends ClassLoader {
    3.     @Override
    4.     protected Class<?> findClass(String name) {
    5.         // 自定义类加载逻辑
    6.         return super.findClass(name);
    7.     }
    8. }

二、多线程与并发编程：核心机制与陷阱

1. synchronized与Lock对比

  • 问题：ReentrantLock相比synchronized的优势？
    解析：ReentrantLock支持公平锁、可中断锁、超时获取锁等特性，适用于高并发场景。
    代码示例： 
    1. Lock lock = new ReentrantLock();
    2. lock.lock(); // 获取锁
    3. try {
    4.     // 临界区代码
    5. } finally {
    6.     lock.unlock(); // 必须释放锁
    7. }

    建议：优先使用synchronized简化代码，复杂场景（如读写分离）选择ReentrantReadWriteLock。

2. 线程池参数配置

  • 问题：如何合理设置线程池核心参数？
    解析：核心参数包括corePoolSize（核心线程数）、maximumPoolSize（最大线程数）、keepAliveTime（空闲线程存活时间）。任务队列选择需考虑吞吐量（ArrayBlockingQueue）与拒绝策略（如AbortPolicy抛出异常）。
    代码示例： 
    1. ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
    2.     5, // corePoolSize
    3.     10, // maximumPoolSize
    4.     60, TimeUnit.SECONDS, // keepAliveTime
    5.     new LinkedBlockingQueue<>(100), // 任务队列
    6.     new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
    7. );

三、Spring框架：核心机制与源码解析

1. Spring IoC与DI实现原理

  • 问题：Spring如何通过反射实现依赖注入？
    解析：Spring通过BeanFactory或ApplicationContext加载Bean定义，利用反射调用构造方法或setter方法注入依赖。
    代码示例： 
    1. // 用户类
    2. public class UserService {
    3.     private UserRepository repository;
    4.     public void setRepository(UserRepository repository) {
    5.         this.repository = repository;
    6.     }
    7. }
    8. // XML配置
    9. <bean id="userService" class="com.example.UserService">
    10.     <property name="repository" ref="userRepository"/>
    11. </bean>

2. AOP实现方式与适用场景

  • 问题：JDK动态代理与CGLIB代理的区别？
    解析：JDK动态代理基于接口，通过InvocationHandler实现；CGLIB通过继承目标类生成子类，适用于无接口场景。Spring默认对接口使用JDK代理，对类使用CGLIB。
    代码示例： 
    1. // JDK动态代理示例
    2. public interface LogService {
    3.     void log(String message);
    4. }
    5. public class LogServiceImpl implements LogService {
    6.     public void log(String message) {
    7.         System.out.println("Log: " + message);
    8.     }
    9. }
    10. // 代理类
    11. public class LogProxy implements InvocationHandler {
    12.     private Object target;
    13.     public LogProxy(Object target) {
    14.         this.target = target;
    15.     }
    16.     @Override
    17.     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) {
    18.         System.out.println("Before method");
    19.         return method.invoke(target, args);
    20.     }
    21. }
    22. // 创建代理对象
    23. LogService proxy = (LogService) Proxy.newProxyInstance(
    24.     LogService.class.getClassLoader(),
    25.     new Class[]{LogService.class},
    26.     new LogProxy(new LogServiceImpl())
    27. );

四、数据库与SQL优化：从索引到事务

1. MySQL索引失效场景

  • 问题：哪些情况会导致索引失效？
    解析：常见场景包括对列使用函数（如WHERE DATE(create_time) = '2021-01-01'）、隐式类型转换（如字符串与数字比较）、OR条件未全部使用索引列。
    优化建议：使用EXPLAIN分析执行计划，避免全表扫描。

2. 事务隔离级别与实现

  • 问题：MySQL默认隔离级别及可能的问题？
    解析：MySQL默认REPEATABLE READ，通过MVCC（多版本并发控制）实现，可能产生幻读（需通过SELECT ... FOR UPDATE加锁解决）。
    代码示例： 
    1. -- 设置事务隔离级别
    2. SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
    3. -- 开启事务
    4. START TRANSACTION;
    5. SELECT * FROM accounts WHERE user_id = 1 FOR UPDATE; -- 加锁
    6. UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE user_id = 1;
    7. COMMIT;

五、综合问题：系统设计与算法

1. 高并发系统设计要点

  • 问题：如何设计一个秒杀系统？
    解析：核心策略包括限流（如令牌桶算法）、异步处理（消息队列）、库存预热（Redis预减库存）、防超卖（乐观锁或分布式锁）。
    架构示例： 
    1. 用户请求 → Nginx负载均衡 → 网关限流 → 消息队列（Kafka） → 服务层处理 → 数据库（分库分表）

2. 算法题：链表反转

  • 问题：如何反转单链表？
    解析：迭代法时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)。
    代码示例： 
    1. public ListNode reverseList(ListNode head) {
    2.     ListNode prev = null;
    3.     ListNode curr = head;
    4.     while (curr != null) {
    5.         ListNode next = curr.next;
    6.         curr.next = prev;
    7.         prev = curr;
    8.         curr = next;
    9.     }
    10.     return prev;
    11. }

六、面试准备建议

  1. 系统复习：按JVM、多线程、Spring、数据库等模块分类整理知识点。
  2. 代码实践：通过LeetCode或自定义项目练习算法与系统设计。
  3. 模拟面试：与同行进行Mock Interview，重点训练表达逻辑。
  4. 关注动态：跟踪Java 11+新特性（如Var关键字、模块化系统）。

结语：2021年Java面试题更注重底层原理与实战能力，掌握本文所述核心知识点，结合持续练习，可显著提升面试通过率。

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