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[通用]计算机经典面试题基础篇Day1

1、jvm的组成

1. 类加载器（Class Loader）：负责将编译后的Java类加载到JVM中，并在运行时动态加载所需的类。
2. 运行时数据区（Runtime Data Area）：是JVM的内存管理区域，主要包括方法区、堆、栈、程序计数器等。
3. 执行引擎（Execution Engine）：负责执行字节码指令，可以通过解释器、即时编译器（JIT）等方式来实现。
4. 垃圾回收器（Garbage Collector）：负责自动管理堆内存的分配和释放，回收无用对象的内存。
5. 本地方法接口（Native Interface）：允许Java代码调用本地的C、C++等语言编写的代码。
6. JNI（Java Native Interface）：允许Java代码与本地代码进行交互，调用本地的C、C++等语言编写的方法。

2、jvm中的堆和栈的理解

1. 方法区（Method Area）：方法区是JVM的一部分，用于存储类的结构信息，如类的字段、方法、常量池、静态变量等。它是所有线程共享的区域。在JVM的规范中，并没有明确规定方法区的实现方式，不同的JVM实现可以有不同的方法区实现方式。
2. 堆（Heap）：堆是JVM中存储对象实例的区域，是Java程序中创建的对象所分配的内存区域。堆是所有线程共享的区域。在JVM启动时就会创建一个堆，堆的大小可以通过启动参数进行调整。堆被划分为年轻代和老年代，其中年轻代又分为Eden空间、Survivor空间（From和To）。

• Eden空间：对象的初始分配都在Eden空间中进行，当Eden空间满时触发Minor GC，并将存活的对象复制到Survivor空间。
• Survivor空间：存放从Eden空间中幸存的对象，当Survivor空间满时触发Minor GC，并将存活的对象复制到另一个Survivor空间，同时清空当前Survivor空间。
• 老年代：存放长时间存活的对象，当老年代满时触发Full GC。

3. 栈（Stack）：栈是JVM中的一个线程私有区域，用于存储方法的局部变量、操作数栈、方法返回值和异常处理信息等。每个线程在执行方法时都会创建一个栈帧，栈帧中保存了方法的局部变量、操作数栈等信息。随着方法的调用和返回，栈帧会被入栈和出栈。
4. 程序计数器（Program Counter）：程序计数器是JVM中的一个线程私有区域，用于记录当前线程执行的字节码指令的地址。每个线程都有一个独立的程序计数器，它指向当前正在执行的指令，在线程切换时会保存和恢复当前线程的程序计数器的值。程序计数器是线程私有的，不会发生内存溢出的情况，并且不会进行垃圾回收。

3、java类加载的三种方式

Java类加载是指将类的字节码文件加载到JVM中，并进行类的初始化和连接的过程。Java类加载有三种方式：

1. 隐式加载（隐式类加载）：当程序在执行过程中使用new关键字创建对象或者调用静态方法、静态变量时，JVM会自动加载相应的类。这是最常见的类加载方式，也是默认的类加载方式。
2. 显式加载（显式类加载）：使用Class.forName()方法来显式加载类。Class.forName()方法会根据提供的类的全限定名（包括包名）来加载类并返回对应的Class对象。这种方式可以动态加载类，根据运行时的条件决定加载哪个类。
3. 被动加载（被动类加载）：当一个类被引用，但并没有实际使用到该类的时候，类不会被加载。只有在真正使用到类时，才会加载该类。常见的被动加载场景包括通过子类引用父类的静态字段、通过数组定义引用类、常量在编译阶段会存入调用类的常量池等。

4、说说你对java中双亲委派机制的理解

双亲委派机制是Java类加载机制中的一种。它的核心思想是当类加载器需要加载一个类时，它会先委托给父类加载器去尝试加载，只有当父类加载器无法加载该类时，才会由当前类加载器去加载。这样可以保证类的唯一性和安全性，避免重复加载和恶意代码的加载。双亲委派机制在Java中起到了重要的作用，实现了类的共享和重用。

5、请你说说对gc的理解

GC（Garbage Collection）是一种自动内存管理机制，用于自动回收不再使用的对象所占用的内存空间。它通过标记、清除和压缩等步骤来完成垃圾回收的过程。程序员无需手动触发，由JVM的垃圾回收器自动执行。合理的编码和内存管理可以最大程度发挥GC的作用，提高程序性能和稳定性。

6、 hashmap容怎么实现扩容

HashMap在插入元素时，会根据负载因子（load factor）来判断是否需要进行扩容操作。负载因子是指哈希表中已存储元素个数与实际容量的比值。

当HashMap的负载因子超过设定的阈值时（默认为0.75），就会触发扩容操作。扩容会创建一个新的更大的哈希表，并将原有的元素重新分配到新的哈希表中，以减少哈希冲突，提高查询效率。

HashMap的扩容过程大致包括以下几个步骤：

1. 创建新的哈希表，其容量是原哈希表的两倍。新哈希表的容量一般会选择最接近且大于原容量的2的幂次方。
2. 遍历原哈希表中的每个桶（bucket），将桶中的元素重新计算哈希值并分配到新哈希表中的对应桶中。这一步骤会重新计算元素的哈希值和索引位置，确保元素在新哈希表中的位置发生变化。
3. 将新哈希表设置为当前哈希表，原哈希表则成为垃圾对象等待垃圾回收。

扩容操作可能会对性能产生一定的影响，因为需要重新计算哈希值和重新分配元素。为了减少扩容的频率，可以通过调整负载因子的大小来控制HashMap的容量和性能之间的平衡。较小的负载因子会使哈希表更快地扩容，但会占用更多的内存空间，较大的负载因子则会减少扩容的次数，但可能会导致哈希冲突增多。

7、谈谈你对hashtable和currenthashmap的理解

Hashtable和ConcurrentHashMap都是Java中的线程安全的哈希表实现，它们在功能和使用方式上有一些相似之处，但在内部实现和性能方面有一些区别。

1. Hashtable： Hashtable是最早引入的哈希表实现，它是线程安全的，所有的操作都是同步的（通过synchronized关键字实现）。由于同步的原因，HashTable在多线程环境下的性能比较低，只能通过同一时刻只允许一个线程访问的方式来保证线程安全。
2. ConcurrentHashMap： ConcurrentHashMap是Java 5中引入的高性能线程安全的哈希表实现。它通过使用分段锁（Segment）来实现并发访问的高效性。每个Segment相当于一个小的HashTable，可以独立地进行操作，不同的Segment之间可以并发地进行读写操作。这样，在大多数情况下，不同的线程可以同时操作不同的Segment，提高了并发访问的效率。ConcurrentHashMap在并发环境下具有较高的性能和扩展性。
3. 区别：

• 线程安全性：Hashtable是通过同步的方式实现线程安全，而ConcurrentHashMap是通过分段锁（Segment）实现高效的并发访问。
• 性能：ConcurrentHashMap相对于Hashtable在多线程环境下具有更好的性能，可以支持更高的并发度。
• 迭代器弱一致性：Hashtable的迭代器是强一致性的，即在迭代过程中不会发生修改。而ConcurrentHashMap的迭代器是弱一致性的，可以在迭代过程中发生修改，但不会抛出ConcurrentModificationException异常。

如果需要在多线程环境下使用哈希表且对性能要求较高，推荐使用ConcurrentHashMap。

如果在单线程环境下或性能要求不高的情况下，可以使用HashTable。

8、说一下tcp的三次握手和四次挥手

TCP（Transmission Control Protocol）是一种可靠的、面向连接的网络传输协议。在建立和关闭TCP连接时，需要进行三次握手和四次挥手的过程。

三次握手（Three-way Handshake）的过程如下：

1. 第一次握手：客户端发送一个带有SYN（同步）标志的TCP报文段给服务器，请求建立连接。此时客户端进入SYN_SENT状态。
2. 第二次握手：服务器接收到客户端的请求后，回复一个带有SYN和ACK（确认）标志的报文段给客户端。此时服务器进入SYN_RECEIVED状态。
3. 第三次握手：客户端接收到服务器的回复后，再次发送一个带有ACK标志的报文段给服务器，表示连接已建立。此时连接建立完成，客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态，可以开始进行数据传输。

四次挥手（Four-way Handshake）的过程如下：

1. 第一次挥手：客户端发送一个带有FIN（结束）标志的报文段给服务器，表示客户端不再发送数据。客户端进入FIN_WAIT_1状态。
2. 第二次挥手：服务器接收到客户端的结束请求后，发送一个带有ACK标志的报文段给客户端，表示服务器收到了结束请求。此时服务器进入CLOSE_WAIT状态。
3. 第三次挥手：服务器发送一个带有FIN标志的报文段给客户端，表示服务器不再发送数据。服务器进入LAST_ACK状态。
4. 第四次挥手：客户端接收到服务器的结束请求后，发送一个带有ACK标志的报文段给服务器，表示客户端收到了结束请求。客户端进入TIME_WAIT状态，等待一段时间后关闭连接。服务器接收到ACK后，关闭连接，进入CLOSED状态。

通过三次握手，客户端和服务器建立起可靠的连接；通过四次挥手，双方完成数据传输并安全地关闭连接。这样可以确保数据的可靠传输和连接的正常释放。

9、说一下tcp和udp的区别

TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）是两种常用的传输层协议，它们在特点和适用场景上有以下几点区别。

1. 连接性：

• TCP是面向连接的协议，通过三次握手建立连接，提供可靠的、有序的、面向字节流的数据传输。TCP确保数据的完整性和可靠性，适用于对数据准确性要求较高的场景。
• UDP是无连接的协议，不需要建立连接，直接发送数据包。UDP提供了一种简单的、无拥塞控制的数据传输方式，适用于对实时性要求较高，但对可靠性要求相对较低的场景。

2. 数据传输特性：

• TCP提供可靠的数据传输，通过序列号和确认机制，保证数据的按序到达且不丢失。TCP还提供流量控制和拥塞控制机制，以避免网络拥塞和数据丢失。
• UDP提供不可靠的数据传输，数据包可能会丢失、重复、乱序。UDP没有流量控制和拥塞控制机制，数据传输速度更快，但不保证数据的可靠性。

3. 数据报大小：

• TCP没有固定的最大数据报大小限制，可以传输大量的数据，适用于大文件传输。
• UDP的数据报大小有限制（64KB），适用于传输较小的数据包。

4. 效率：

• TCP在保证可靠性的同时，会引入较大的延迟，数据传输速度相对较慢。
• UDP则没有TCP的拥塞控制和重传机制，传输效率更高，但由于可靠性较低，不适用于对数据准确性要求较高的场景。

10、 arrayList和LinkedList的区别

ArrayList和LinkedList都是Java中常用的集合类，它们有以下几点区别：

1. 内部实现结构：

• ArrayList底层使用数组实现，通过索引可以快速地访问和修改元素。
• LinkedList底层使用双向链表实现，每个节点包含了当前元素的值和指向前后节点的引用。

2. 插入和删除操作：

• ArrayList对于插入和删除操作效率较低，因为需要移动其他元素来填补被删除或插入的位置。
• LinkedList对于插入和删除操作效率较高，只需要修改节点的指针即可。

3. 随机访问：

• ArrayList支持随机访问，即通过索引直接访问元素，时间复杂度为O(1)。
• LinkedList不支持随机访问，需要从头节点开始遍历到目标位置，时间复杂度为O(n)。

4. 内存占用：

• ArrayList在内存中需要连续的存储空间，因此在插入和删除元素时可能需要进行数组的扩容和复制，占用的内存空间较大。
• LinkedList在内存中使用链表结构，每个节点只需存储当前元素和前后节点的引用，占用的内存空间相对较小。

如果需要频繁进行随机访问，而对于插入和删除操作性能要求不高，可以选择ArrayList。如果需要频繁进行插入和删除操作，而对于随机访问的性能要求不高，可以选择LinkedList。在选择使用哪个集合类时，需要根据具体的应用场景和需求进行权衡