115 道 Java 面試題精選（上）：OOP、核心特性、集合、GC 全景解析

第一部分：面向對象編程（OOP）核心

Q1: OOP 四大特性？

封裝：隱藏內部狀態，提供公共方法訪問（private + getter/setter）。
繼承：子類復用父類屬性方法，extends 單繼承。
多態：同一接口不同實現，編譯時多態（重載）、運行時多態（重寫）。
抽象：提取共性行為定義接口/抽象類，屏蔽實現細節。

Q2: 封裝優點？

• 保護對象完整性（校驗邏輯集中）。
• 降低耦合，實現細節變更不影響調用者。
• 便於單元測試與維護。

Q3: 抽象類 vs 接口（JDK 8 後）？

維度	抽象類	接口
方法實現	可有抽象/具體方法	默認所有方法抽象；JDK8+ 可有 default/static 方法
繼承關係	單繼承	多實現
構造器	有（子類調用）	無
字段	任意修飾符	默認 public static final
設計意圖	"is-a" 強關係，共享代碼	"has-a" 能力擴展，契約規範

Q4: 為什麼 Java 不支持多繼承？

避免「菱形繼承」二義性問題（兩個父類有同名方法，子類調用歧義）。通過接口多實現替代，JDK8 default 方法衝突需顯式重寫解決。

第二部分：Java 核心特性高頻題

Q5: JVM / JRE / JDK 區別？

• JVM：執行字節碼的虛擬機，屏蔽底層差異，實現「一次編譯，到處運行」。
• JRE：JVM + 核心類庫（rt.jar），運行 Java 程序的最小環境。
• JDK：JRE + 編譯器(javac)、調試器(jdb)、文檔工具(javadoc)等開發工具。

Q6: static 關鍵字含義？能否重寫 static 方法？

• 屬於類而非實例，類加載時初始化，所有實例共享。
• 不能重寫：static 綁定在編譯期（靜態綁定），重寫基於運行期動態綁定。子類同名 static 方法叫「隱藏」。

Q7: 能在 static 方法中訪問非 static 變量嗎？

不能。static 階段非 static 變量尚未創建（需實例化後才存在）。

Q8: 八大基本類型與自動拆裝箱？

基本類型	包裝類	大小
byte	Byte	1 字節
short	Short	2 字節
int	Integer	4 字節
long	Long	8 字節
float	Float	4 字節
double	Double	8 字節
boolean	Boolean	1 位(實際 1 字節)
char	Character	2 字節

• 自動裝箱：基本類型 → 包裝類（Integer i = 10 實為 Integer.valueOf(10)）。
• 自動拆箱：包裝類 → 基本類型（int n = i 實為 i.intValue()）。
• 緩存範圍：Integer 緩存 -128~127，Long 同理，超出範圍新建對象。

Q9: 重載 vs 重寫？

特性	重載	重寫
位置	同一類	父子類
方法名	相同	相同
參數列表	必須不同	必須相同
返回類型	可不同	兼容（协變）
權限修飾符	無限制	不能更嚴格
綁定時機	編譯期	運行期

Q10: 構造函數、重載、複製構造函數？

• 構造函數：創建對象時調用，無返回類型，名同類名。
• 構造函數重載：參數列表不同的多個構造函數。
• Java 無複製構造函數（C++ 有），需手寫 new Obj(obj) 或實現 Cloneable。

Q11: 值傳遞 vs 引用傳遞？Java 是哪種？

Java 只有值傳遞。
基本類型：傳值副本。
引用類型：傳引用的副本（指向同一對象），方法內修改對象內容可見，但無法改變實參引用指向。

第三部分：Java 線程與併發

Q12: 進程 vs 線程？

• 進程：資源分配單位，獨立地址空間。
• 線程：CPU 調度單位，共享進程內存，輕量級。

Q13: 創建線程三種方式？推薦哪種？

1. extends Thread
2. implements Runnable ✅ 推薦：避免單繼承限制，邏輯與線程控制分離。
3. ExecutorService 線程池 ✅ 生產首選：復用線程、控制併發、管理生命周期。

Q14: 線程六大狀態？

NEW → RUNNABLE → (RUNNING) → BLOCKED/WAITING/TIMED_WAITING → TERMINATED
     就緒      運行中           阻塞/等待/超時等待              死亡

Q15: synchronized 方法 vs 同步塊？

• 同步方法：鎖對象為 this（實例方法）或 Class 對象（靜態方法），粒度粗。
• 同步塊：synchronized(obj) { } 可指定任意對象為鎖，粒度細，性能優。

Q16: 死鎖條件與預防？

四條件：互斥、請求保持、不可剝奪、循環等待。
預防：統一加鎖順序（如按對象 hashCode 排序），打破循環等待。

Q17: 如何確保 N 線程訪問 N 資源不死鎖？

強制所有線程按固定順序獲取鎖（如資源 ID 升序）。

第四部分：Java 集合框架深度

Q18: 集合頂層接口？

• Collection → List(有序、可重復)、Set(無序、唯一)。
• Map：鍵值對，Key 唯一。

Q19: 為什麼集合接口不直接實現 Cloneable/Serializable？

具體實現決定存儲方式（數組/鏈表/紅黑樹/哈希表）、是否允許重複、是否有序。接口不強制實現細節，由子類決定。

Q20: Iterator 模式與 fail-fast？

• Iterator 統一遍歷接口，支持 remove()。
• fail-fast：java.util 集合，遍歷中結構修改拋 ConcurrentModificationException。
• fail-safe：java.util.concurrent 集合，遍歷副本，不拋異常。

Q21: Iterator vs ListIterator？

特性	Iterator	ListIterator
適用	Collection	List
方向	單向	雙向
功能	遍歷、刪除	+增、改、索引查詢

Q22: HashMap 底層原理（JDK 8）？

• 數組 + 鏈表 + 紅黑樹（鏈表長度 >8 且數組長度 >64 轉樹）。
• put()：hash(key) → 索引 → 遍歷鏈表/樹比較 equals() → 覆蓋或插入。
• 擴容：負載因子 0.75，容量翻倍，重新計算索引（(n-1) & hash）。

Q23: hashCode() / equals() 契約？

1. equals 相等 → hashCode 必相等。
2. hashCode 相等 → equals 不一定相等（哈希衝突）。
3. 重寫 equals 必須重寫 hashCode，否則 Map/Set 失效。

Q24: HashMap vs Hashtable？

點	HashMap	Hashtable
Null Key/Value	允許	不允許
線程安全	非安全	同步方法（性能差）
迭代器	fail-fast	Enumerator（非 fail-fast）
推薦	單線程/手動同步	遺留類，建議用 ConcurrentHashMap

Q25: Array vs ArrayList？

• Array：固定長度、存基本類型/對象、性能最高。
• ArrayList：動態擴容、僅存對象（自動裝箱）、功能豐富。
• 基本類型固定長度場景用 Array 避免裝箱開銷。

Q26: ArrayList vs LinkedList？

操作	ArrayList	LinkedList
隨機訪問	O(1) ✅	O(n)
頭尾增刪	O(n) 擴容/移位	O(1) ✅
中間增刪	O(n) 移位	O(n) 查找 + O(1) 插入
內存	緊湊	額外 prev/next 指針

Q27: Comparable vs Comparator？

• Comparable：內部比較，compareTo(this, other)，自然順序。
• Comparator：外部比較，compare(o1, o2)，策略模式，可多種排序。

Q28: PriorityQueue 原理？

基於最小堆（默認自然順序或 Comparator），無界、非線程安全、offer/poll 為 O(log n)。

Q29: Big-O 符號與集合選型？

描述最壞情況時間/空間複雜度。選集合時：查找多用 HashMap/HashSet O(1)；頻繁頭尾增刪用 LinkedList；隨機訪問用 ArrayList；有序需求用 TreeMap/TreeSet O(log n)。

Q30: 有序 vs 無序數組權衡？

• 有序：查找 O(log n)，插入 O(n) 需移位。
• 無序：查找 O(n)，插入 O(1) 尾部追加。

Q31: 集合最佳實踐？

1. 預估大小指定初始容量（new ArrayList(100)）。
2. 全程使用泛型，編譯期類型安全。
3. 優先用 JDK 不變類（String、Integer）作 Map Key，免寫 hashCode/equals。
4. 面向接口編程：List<String> list = new ArrayList<>()。
5. 空集合返回 Collections.emptyList()，勿返回 null。

Q32: Enumeration vs Iterator？

• Enumeration：舊 API，2倍速、少內存，但不安全、無刪除。
• Iterator：安全、支持刪除、fail-fast、通用。

Q33: HashSet vs TreeSet？

實現	HashSet	TreeSet
底層	HashMap	TreeMap (紅黑樹)
順序	無序	有序 (自然/Comparator)
增刪查	O(1)	O(log n)

第五部分：垃圾收集器（GC）

Q34: GC 目的與觸發時機？

• 目的：識別並回收不可達對象，釋放內存。
• 觸發：Eden 區滿、老年代滿、元空間滿、System.gc() 提示、JVM 判斷必要時。

Q35: System.gc() / Runtime.gc() 作用？

只是建議 JVM 執行 GC，不保證立即執行，由 JVM 決策。

Q36: finalize() 何時調用？作用？

• 對象被 GC 前調用（僅一次）。
• 用於釋放非堆資源（文件句柄、Socket、JNI 內存）。不推薦依賴，不可預測、影響性能，用 try-with-resources / Cleaner (JDK9+) 替代。

Q37: 引用置 null 後內存立即釋放嗎？

不會。下一次 GC 週期中該對象成為可回收候選者。

Q38: JVM 堆結構與永久代？

• 堆 = 年輕代 + 老年代。
• 年輕代 = Eden + S0 + S1。
• 永久代：存類元數據、常量池、靜態變量（JDK 7）。JDK 8 移除，改為元空間，使用本地內存。

Q39: Serial vs Throughput 收集器？

• Serial：單線程、Client 模式默認、小應用（~100MB 堆）。
• Throughput (Parallel)：多線程並行新生代、Server 模式默認、中大型應用、追求高吞吐量。

Q40: 對象何時可被回收？

不可達性分析：從 GC Roots 搜索無引用鏈可達 → 可回收。

Q41: 永久代/元空間會 GC 嗎？

會。類卸載、常量清理發生在 Full GC 中。元空間滿觸發 Full GC，故需合理配置 -XX:MaxMetaspaceSize。

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（下篇預告：異常處理、I/O、JDBC、反射、JVM 調優、Spring、MyBatis、分布式、微服務、設計模式、演算法）