大家好，我是小林。

阿里巴巴上周開啟了 25 屆的實習招聘，阿里是Java 一線大廠，到底面試難度如何呢？同學們準備好了嗎？

今天分享一位校招同學阿里的 Java 后端開發(fā)的面經(jīng)，阿里的風格會比較關注 Java 和后端組件，而網(wǎng)絡和系統(tǒng)考察通常都比較少的，所以準備面阿里的同學 Java 和后端組件這兩方面的要準備好。

這次的 Java 后端開發(fā)的面經(jīng)，考察的知識點， 針對八股文的涉及的內(nèi)容，我?guī)痛蠹伊辛艘幌拢?/p>

• Java 基礎：面向?qū)ο?、多態(tài)、重載
• Java 集合：HashMap 連環(huán)問、紅黑樹
• Java并發(fā)：volatile、Synchronized、ReentrantLock
• Java 線程池：線程池參數(shù)、核心線程數(shù)設置
• MySQL：索引結構、建立索引規(guī)則、explain、聯(lián)合索引

八股這塊一共問了 30 分鐘，其余時間問了項目方面的內(nèi)容。

Java基礎

講一下Java面向?qū)ο蟮奶攸c

封裝、繼承、多態(tài)是Java面向?qū)ο缶幊痰娜筇攸c。

• 封裝（Encapsulation）：封裝是面向?qū)ο缶幊痰幕咎攸c之一，它將數(shù)據(jù)和方法封裝在對象內(nèi)部，隱藏對象的內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)，只暴露必要的接口供外部訪問。通過封裝，可以實現(xiàn)信息的隱藏和保護，提高代碼的安全性和可靠性。
• 繼承（Inheritance）：繼承是面向?qū)ο缶幊痰闹匾攸c，它允許一個類（子類）繼承另一個類（父類）的屬性和方法。子類可以重用父類的代碼，并可以通過擴展和重寫來增加新的功能或修改現(xiàn)有功能。繼承提高了代碼的復用性和可維護性，同時也體現(xiàn)了類與類之間的關系。
• 多態(tài)（Polymorphism）：多態(tài)是面向?qū)ο缶幊痰暮诵母拍钪?，它允許不同對象對同一消息作出不同的響應。在Java中，多態(tài)性通過方法重載和方法重寫來實現(xiàn)。方法重載是指在同一個類中可以定義多個同名方法，但參數(shù)列表不同；方法重寫是指子類可以重寫父類的方法，實現(xiàn)不同的行為。多態(tài)性提高了代碼的靈活性和擴展性，使得程序更易于理解和維護。

用過“多態(tài)”嗎？舉一個具體例子

一個具體的例子是，假設有一個動物類（Animal）和它的兩個子類：狗類（Dog）和貓類（Cat）。它們都有一個名為“makeSound”的方法，但是每種動物發(fā)出的聲音是不同的。

class Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Some sound");
    }
}

class Dog extends Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Woof");
    }
}

class Cat extends Animal {
    public void makeSound() {
        System.out.println("Meow");
    }
}

public class PolymorphismExample {
    public static void main(String[] args) {
        Animal dog = new Dog();
        Animal cat = new Cat();
        
        dog.makeSound(); // 輸出：Woof
        cat.makeSound(); // 輸出：Meow
    }
}

通過多態(tài)性，可以創(chuàng)建一個Animal類型的引用指向一個具體的Dog或Cat對象。當調(diào)用這個引用的“makeSound”方法時，根據(jù)實際指向的對象類型，會執(zhí)行相應子類的方法，從而實現(xiàn)不同動物發(fā)出不同聲音的效果。這樣就體現(xiàn)了多態(tài)的特性，同一個方法調(diào)用可以產(chǎn)生不同的行為，提高了代碼的靈活性和可擴展性。

多態(tài)和重載有什么關系？

重載是一種編譯時多態(tài)，而多態(tài)是一種運行時多態(tài)。兩者都是實現(xiàn)多態(tài)性的方式，但發(fā)生的時間點和機制不同。

• 重載是指在同一個類中，方法名相同但參數(shù)列表不同的情況，通過參數(shù)個數(shù)、類型或順序的不同來區(qū)分不同的方法。重載是靜態(tài)綁定的概念，編譯器在編譯期間根據(jù)方法的參數(shù)列表來確定調(diào)用哪個方法。
• 多態(tài)是指同一個方法名可以在不同的類中有不同的實現(xiàn)，不同的子類可以重寫父類的方法，通過父類引用指向子類對象時，根據(jù)實際對象的類型來確定調(diào)用哪個方法。多態(tài)是動態(tài)綁定的概念，運行時根據(jù)對象的實際類型來確定調(diào)用哪個方法。

Java集合

Java中的HashMap了解嗎？

了解的，HashMap是Java中常用的一種數(shù)據(jù)結構，它基于哈希表實現(xiàn)，用于存儲鍵值對

聊聊HashMap的底層結構

在 JDK 1.7 版本之前， HashMap 數(shù)據(jù)結構是數(shù)組和鏈表，HashMap通過哈希算法將元素的鍵（Key）映射到數(shù)組中的槽位（Bucket）。如果多個鍵映射到同一個槽位，它們會以鏈表的形式存儲在同一個槽位上，因為鏈表的查詢時間是O(n)，所以沖突很嚴重，一個索引上的鏈表非常長，效率就很低了。

所以在 JDK 1.8 版本的時候做了優(yōu)化，當一個鏈表的長度超過8的時候就轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結構，不再使用鏈表存儲，而是使用紅黑樹，查找時使用紅黑樹，時間復雜度O（log n），可以提高查詢性能，但是在數(shù)量較少時，即數(shù)量小于6時，會將紅黑樹轉(zhuǎn)換回鏈表。

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為什么要引入紅黑樹，而不用其他樹？

• 為什么不使用二叉排序樹？問題主要出現(xiàn)在二叉排序樹在添加元素的時候極端情況下會出現(xiàn)線性結構。比如由于二叉排序樹左子樹所有節(jié)點的值均小于根節(jié)點的特點，如果我們添加的元素都比根節(jié)點小，會導致左子樹線性增長，這樣就失去了用樹型結構替換鏈表的初衷，導致查詢時間增長。所以這是不用二叉查找樹的原因。
• 為什么不使用平衡二叉樹呢？紅黑樹不追求"完全平衡"，而而AVL是嚴格平衡樹，因此在增加或者刪除節(jié)點的時候，根據(jù)不同情況，旋轉(zhuǎn)的次數(shù)比紅黑樹要多。紅黑樹讀取略遜于AVL，維護強于AVL，空間開銷與AVL類似，內(nèi)容極多時略優(yōu)于AVL，維護優(yōu)于AVL。

基本上主要的幾種平衡樹看來，紅黑樹有著良好的穩(wěn)定性和完整的功能，性能表現(xiàn)也很不錯，綜合實力強，在諸如STL的場景中需要穩(wěn)定表現(xiàn)。

HashMap會出現(xiàn)紅黑樹一直增高變成無限高的情況嗎？

不能無限增長。當集合中的節(jié)點數(shù)超過了閾值，HashMap會進行擴容，這時原始的紅黑樹節(jié)點會被打散，可能會退化成鏈表結構。

HashMap讀和寫的時間復雜度是多少？

HashMap的讀?。ú檎遥┖蛯懭耄ú迦?、更新、刪除）操作的時間復雜度均為O(1)，即常數(shù)時間復雜度。

這是因為HashMap內(nèi)部使用哈希表來存儲鍵值對，通過計算鍵的哈希值可以直接定位到對應的存儲位置，從而實現(xiàn)快速的讀取和寫入操作。

在理想情況下，HashMap可以在常數(shù)時間內(nèi)完成查找和插入操作，具有高效的性能表現(xiàn)。

HashMap是線程安全的嗎？怎么解決？

不是線程安全的。

• JDK 1.7 HashMap 采用數(shù)組 + 鏈表的數(shù)據(jù)結構，多線程背景下，在數(shù)組擴容的時候，存在 Entry 鏈死循環(huán)和數(shù)據(jù)丟失問題。
• JDK 1.8 HashMap 采用數(shù)組 + 鏈表 + 紅黑二叉樹的數(shù)據(jù)結構，優(yōu)化了 1.7 中數(shù)組擴容的方案，解決了 Entry 鏈死循環(huán)和數(shù)據(jù)丟失問題。但是多線程背景下，put 方法存在數(shù)據(jù)覆蓋的問題。

解決的方式：

• 使用ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是Java提供的線程安全的哈希表實現(xiàn)，它通過分段鎖（Segment）和CAS操作來保證線程安全性，適用于高并發(fā)環(huán)境。
• 使用Collections.synchronizedMap：可以通過Collections工具類中的synchronizedMap方法來創(chuàng)建一個線程安全的HashMap，該方法會返回一個同步的Map對象，但性能可能不如ConcurrentHashMap。

解決線程安全問題還有哪些辦法？

• 使用同步關鍵字synchronized：可以通過在方法或代碼塊上使用synchronized關鍵字來實現(xiàn)線程安全，確保同一時刻只有一個線程可以訪問共享資源。
• 使用volatile關鍵字：可以使用volatile關鍵字修飾變量，保證變量的可見性，即一個線程修改了變量的值，其他線程能立即看到最新值，從而避免數(shù)據(jù)不一致的問題。
• 使用線程安全的工具類：Java中提供了諸如AtomicInteger、AtomicLong、CountDownLatch等線程安全的工具類，可以幫助解決并發(fā)場景下的線程安全性問題。
• 使用并發(fā)容器：Java中提供了多種線程安全的并發(fā)容器，如ConcurrentLinkedQueue、CopyOnWriteArrayList等，可以替代傳統(tǒng)的非線程安全容器來解決多線程并發(fā)訪問問題。

Java并發(fā)

volatile關鍵字是如何保證內(nèi)存可見性的？底層是怎么實現(xiàn)的？

volatile關鍵字通過兩種機制來保證內(nèi)存可見性：

• 禁止指令重排序：在程序運行時，為了提高性能，編譯器和處理器可能會對指令進行重排序，這可能會導致變量的更新操作被延遲執(zhí)行或者亂序執(zhí)行，從而使得其他線程無法立即看到最新的值。使用volatile關鍵字修飾的變量會禁止指令重排序，保證變量的更新操作按照代碼順序執(zhí)行。
• 內(nèi)存屏障（Memory Barrier）：在多核處理器架構下，每個線程都有自己的緩存，volatile關鍵字會在寫操作后插入寫屏障（Write Barrier），在讀操作前插入讀屏障（Read Barrier），確保變量的更新能夠立即被其他線程看到，保證內(nèi)存可見性。

通過禁止指令重排序和插入內(nèi)存屏障，volatile關鍵字能夠保證被修飾變量的更新操作對其他線程是可見的，從而有效解決了多線程環(huán)境下的內(nèi)存可見性問題。

為什么需要保證內(nèi)存可見性？

如果不保證內(nèi)存可見性，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)臟讀，一個線程修改了共享變量的值，但其他線程無法立即看到最新值，導致其他線程讀取到了過期數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生錯誤的結果。

通過保證內(nèi)存可見性，避免數(shù)據(jù)不一致性和并發(fā)訪問帶來的問題，保證程序的正確性和穩(wěn)定性。

volatile為什么要禁止指令重排，能舉一個具體的指令重排出現(xiàn)問題的例子嗎

禁止指令重排是為了確保程序的執(zhí)行順序與代碼編寫順序一致，特別是在多線程環(huán)境下，避免出現(xiàn)意外的結果。具體來說，如果不禁止指令重排，可能會導致以下問題：

舉例來說，假設有如下代碼片段：

int a = 0;
boolean flag = false;

// 線程1
a = 1;
flag = true;

// 線程2
if (flag) {
    System.out.println(a);
}

如果發(fā)生指令重排，可能會導致線程2在判斷flag時先于a的賦值操作，那么線程2就會打印出0，而不是預期的1。這種情況下，禁止指令重排可以確保線程2在看到flag為true時，也能看到a被正確賦值為1，避免出現(xiàn)問題。

因此，通過禁止指令重排，可以保證程序的執(zhí)行順序符合代碼邏輯，避免出現(xiàn)意外的行為，特別是在涉及多線程并發(fā)的情況下更為重要。

Synchronized的底層原理是什么？鎖升級的過程了解嗎？

• 底層實現(xiàn)：Synchronized關鍵字底層是使用monitor對象鎖實現(xiàn)的，每一個對象關聯(lián)一個monitor對象，而monitor對象可以看成是一個對象鎖，它采用互斥的方式讓同一時刻至多只有一個線程能持有對象鎖，其他線程再想獲取這個對 象鎖時會被阻塞住，這樣就能保證擁有鎖的線程可以安全的執(zhí)行臨界區(qū)的代碼。
• 鎖升級：是指JVM根據(jù)鎖的競爭情況和對象的狀態(tài)，將對象的鎖從偏向鎖、輕量級鎖升級為重量級鎖的過程。偏向鎖是指針對無競爭的情況下，鎖會偏向于第一個獲取鎖的線程；輕量級鎖是指針對短時間內(nèi)只有一個線程競爭鎖的情況下，使用CAS操作來避免阻塞；重量級鎖是指多個線程競爭同一個鎖時，通過操作系統(tǒng)的互斥量來實現(xiàn)線程阻塞和喚醒。鎖升級的過程是為了提高多線程并發(fā)訪問的效率和性能。

線程是怎么確定拿到鎖的？

線程確定拿到鎖的過程:是通過檢查鎖的狀態(tài)并嘗試獲取鎖來實現(xiàn)的。在JVM中，鎖信息具體是存放在Java對象頭中的。

當一個線程嘗試進入synchronized代碼塊或方法時，JVM會檢查對應對象的鎖狀態(tài)。如果對象的鎖未被其他線程持有，即鎖狀態(tài)為可獲取，那么該線程將成功獲取鎖并進入臨界區(qū)執(zhí)行代碼。

鎖信息具體放到哪的？

鎖的狀態(tài)信息是Java對象頭中的 Mark Word 字段，這個字段對象關于鎖的信息、垃圾回收信息等。

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Java 對象在內(nèi)存中的表示

JVM通過操作對象的頭部信息來實現(xiàn)鎖的獲取、釋放以及等待隊列的管理。當線程成功獲取鎖后，對象的頭部信息會被更新為當前線程的標識，表示該線程擁有了這個鎖。

其他線程在嘗試獲取同一個鎖時，會檢查對象的頭部信息，如果鎖已經(jīng)被其他線程持有，它們將會被阻塞直到鎖被釋放。

Synchronized加鎖和ReentrantLock加鎖有什么區(qū)別？

synchronized 和 ReentrantLock 都是 Java 中提供的可重入鎖：

• 用法不同：synchronized 可用來修飾普通方法、靜態(tài)方法和代碼塊，而 ReentrantLock 只能用在代碼塊上。
• 獲取鎖和釋放鎖方式不同：synchronized 會自動加鎖和釋放鎖，當進入 synchronized 修飾的代碼塊之后會自動加鎖，當離開 synchronized 的代碼段之后會自動釋放鎖。而 ReentrantLock 需要手動加鎖和釋放鎖
• 鎖類型不同：synchronized 屬于非公平鎖，而 ReentrantLock 既可以是公平鎖也可以是非公平鎖。
• 響應中斷不同：ReentrantLock 可以響應中斷，解決死鎖的問題，而 synchronized 不能響應中斷。
• 底層實現(xiàn)不同：synchronized 是 JVM 層面通過監(jiān)視器實現(xiàn)的，而 ReentrantLock 是基于 AQS 實現(xiàn)的。

Java 線程池

線程池了解過嗎？有哪些核心參數(shù)？

了解過的，線程池是為了減少頻繁的創(chuàng)建線程和銷毀線程帶來的性能損耗。

線程池分為核心線程池，線程池的最大容量，還有等待任務的隊列，提交一個任務，如果核心線程沒有滿，就創(chuàng)建一個線程，如果滿了，就是會加入等待隊列，如果等待隊列滿了，就會增加線程，如果達到最大線程數(shù)量，如果都達到最大線程數(shù)量，就會按照一些丟棄的策略進行處理。

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線程池的構造函數(shù)有7個參數(shù)：

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• corePoolSize：線程池核心線程數(shù)量。默認情況下，線程池中線程的數(shù)量如果 <= corePoolSize，那么即使這些線程處于空閑狀態(tài)，那也不會被銷毀。
• maximumPoolSize：線程池中最多可容納的線程數(shù)量。當一個新任務交給線程池，如果此時線程池中有空閑的線程，就會直接執(zhí)行，如果沒有空閑的線程且當前線程池的線程數(shù)量小于corePoolSize，就會創(chuàng)建新的線程來執(zhí)行任務，否則就會將該任務加入到阻塞隊列中，如果阻塞隊列滿了，就會創(chuàng)建一個新線程，從阻塞隊列頭部取出一個任務來執(zhí)行，并將新任務加入到阻塞隊列末尾。如果當前線程池中線程的數(shù)量等于maximumPoolSize，就不會創(chuàng)建新線程，就會去執(zhí)行拒絕策略。
• keepAliveTime：當線程池中線程的數(shù)量大于corePoolSize，并且某個線程的空閑時間超過了keepAliveTime，那么這個線程就會被銷毀。
• unit：就是keepAliveTime時間的單位。
• workQueue：工作隊列。當沒有空閑的線程執(zhí)行新任務時，該任務就會被放入工作隊列中，等待執(zhí)行。
• threadFactory：線程工廠?？梢杂脕斫o線程取名字等等
• handler：拒絕策略。當一個新任務交給線程池，如果此時線程池中有空閑的線程，就會直接執(zhí)行，如果沒有空閑的線程，就會將該任務加入到阻塞隊列中，如果阻塞隊列滿了，就會創(chuàng)建一個新線程，從阻塞隊列頭部取出一個任務來執(zhí)行，并將新任務加入到阻塞隊列末尾。如果當前線程池中線程的數(shù)量等于maximumPoolSize，就不會創(chuàng)建新線程，就會去執(zhí)行拒絕策略。

為什么核心線程滿了之后是先加入阻塞隊列而不是直接加到總線程？

• 線程池創(chuàng)建線程需要獲取mainlock這個全局鎖，會影響并發(fā)效率，所以使用阻塞隊列把第一步創(chuàng)建核心線程與第三步創(chuàng)建最大線程隔離開來，起一個緩沖的作用。
• 引入阻塞隊列，是為了在執(zhí)行execute()方法時，盡可能的避免獲取全局鎖。

核心線程數(shù)一般設置為多少？

假設機器有N個CPU：

• 如果是CPU密集型應用，則線程池大小設置為N+1，線程的應用場景：主要是復雜算法
• 如果是IO密集型應用，則線程池大小設置為2N+1，線程的應用場景：主要是：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的交互，文件上傳下載，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?/li>

對于同時有計算工作和IO工作的任務，應該考慮使用兩個線程池，一個處理計算任務，一個處理IO任務，分別對兩個線程池按照計算密集型和IO密集型來設置線程數(shù)。

IO密集型的線程數(shù)為什么一般設置為2N+1？

在IO密集型任務中，線程通常會因為IO操作而阻塞，此時可以讓其他線程繼續(xù)執(zhí)行，充分利用CPU資源。設置為2N+1可以保證在有多個線程阻塞時，仍有足夠的線程可以繼續(xù)執(zhí)行。

MySQL

聊聊MySQL的索引結構，為什么使用B+樹而不用B樹？

MySQL 默認的存儲引擎 InnoDB 采用的是 B+ 作為索引的數(shù)據(jù)結構。

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原因有：

• B+ 樹的非葉子節(jié)點不存放實際的記錄數(shù)據(jù)，僅存放索引，因此數(shù)據(jù)量相同的情況下，相比存儲即存索引又存記錄的 B 樹，B+樹的非葉子節(jié)點可以存放更多的索引，因此 B+ 樹可以比 B 樹更「矮胖」，查詢底層節(jié)點的磁盤 I/O次數(shù)會更少。
• B+ 樹有大量的冗余節(jié)點（所有非葉子節(jié)點都是冗余索引），這些冗余索引讓 B+ 樹在插入、刪除的效率都更高，比如刪除根節(jié)點的時候，不會像 B 樹那樣會發(fā)生復雜的樹的變化；
• B+ 樹葉子節(jié)點之間用鏈表連接了起來，有利于范圍查詢，而 B 樹要實現(xiàn)范圍查詢，因此只能通過樹的遍歷來完成范圍查詢，這會涉及多個節(jié)點的磁盤 I/O 操作，范圍查詢效率不如 B+ 樹。

你是怎么建立索引的？一般是建立哪些字段的索引呢？

索引最大的好處是提高查詢速度，我經(jīng)常針對下面場景來建立索引：

• 字段有唯一性限制的，比如商品編碼；
• 經(jīng)常用于 WHERE 查詢條件的字段，這樣能夠提高整個表的查詢速度，如果查詢條件不是一個字段，可以建立聯(lián)合索引。
• 經(jīng)常用于 GROUP BY 和 ORDER BY 的字段，這樣在查詢的時候就不需要再去做一次排序了，因為我們都已經(jīng)知道了建立索引之后在 B+Tree 中的記錄都是排序好的。

怎么確定語句是否走了索引？

可以通過 explian查看執(zhí)行計劃來確認。

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對于執(zhí)行計劃，參數(shù)有：

• possible_keys 字段表示可能用到的索引；
• key 字段表示實際用的索引，如果這一項為 NULL，說明沒有使用索引；
• key_len 表示索引的長度；
• rows 表示掃描的數(shù)據(jù)行數(shù)。
• type 表示數(shù)據(jù)掃描類型，我們需要重點看這個。

如果 typy=all，代表沒有走索引，進行了全表掃描。如果 key 不為 null，說明用到了索引。

如果要建立聯(lián)合索引，字段的順序有什么需要注意嗎？

• 最左匹配原則：聯(lián)合索引遵循最左匹配原則，即在查詢時，只有按照索引字段的順序從最左邊開始連續(xù)使用索引字段，索引才會被使用。因此，根據(jù)最常用作查詢條件的字段放在聯(lián)合索引的最左邊，可以提高索引的利用率。
• 區(qū)分度高的字段放在前面：將區(qū)分度高的字段放在聯(lián)合索引的前面，可以減少索引的掃描范圍，提高查詢效率。