BAT大厂Java面试核心题解：从基础到进阶的实战指南

一、JVM核心机制与调优

1. JVM内存模型与垃圾回收机制
JVM内存模型是面试高频考点，需重点掌握堆、栈、方法区等区域的分工。堆内存分为新生代（Eden+Survivor）和老年代，垃圾回收算法（标记-清除、复制、标记-整理）的选择取决于对象存活周期。例如，新生代采用复制算法（Minor GC），老年代使用标记-整理（Major GC/Full GC）。
典型问题：

• 为什么Survivor区要分From和To？
  避免对象直接进入老年代。复制算法需将存活对象从From区复制到To区，下次GC时角色互换。若Survivor空间不足，对象会提前晋升到老年代。
• Full GC触发条件：
  老年代空间不足、System.gc()调用（不推荐）、元空间（Metaspace）内存不足等。
  参考答案：

  // 示例：通过JVM参数调整堆大小
  -Xms512m -Xmx1024m -XX:NewRatio=2  // 新生代:老年代=1:2

2. 类加载机制与双亲委派模型
类加载器分为启动类加载器（Bootstrap）、扩展类加载器（Extension）和应用类加载器（Application）。双亲委派模型要求子加载器优先委托父加载器处理类请求，避免重复加载和安全问题。
典型问题：

• 如何自定义类加载器打破双亲委派？
  重写loadClass()方法，但需谨慎处理命名冲突。例如，Tomcat通过自定义类加载器实现Web应用隔离。
• OSGi框架的类加载机制：
  采用模块化设计，每个Bundle有独立的类加载器，支持动态热部署。

二、Java并发编程实战

1. 多线程与线程安全
线程安全的核心是控制共享变量的访问，常用手段包括同步锁（synchronized）、显式锁（ReentrantLock）、原子类（AtomicInteger）和并发集合（ConcurrentHashMap）。
典型问题：

• synchronized与ReentrantLock的区别：
  • synchronized是JVM内置关键字，ReentrantLock是API实现，支持公平锁、可中断锁等高级特性。
  • 示例：

    // ReentrantLock使用示例
    Lock lock = new ReentrantLock();
    lock.lock();
    try {
    // 临界区代码
    } finally {
    lock.unlock();
    }

• volatile关键字的作用：
  保证变量可见性（直接从主内存读写），禁止指令重排序，但不保证原子性。适用于状态标志（如volatile boolean running = true）。

2. 线程池与异步任务
线程池通过复用线程减少开销，核心参数包括核心线程数（corePoolSize）、最大线程数（maximumPoolSize）和队列类型（LinkedBlockingQueue/SynchronousQueue）。
典型问题：

• 如何选择线程池类型？
  • FixedThreadPool：固定线程数，适用于CPU密集型任务。
  • CachedThreadPool：可伸缩线程数，适用于IO密集型任务。
  • ScheduledThreadPool：支持定时任务。
• 拒绝策略：
  当队列满且线程数达到最大值时，触发拒绝策略（AbortPolicy默认抛异常，CallerRunsPolicy由调用线程执行任务）。

三、集合框架与数据结构

1. HashMap与ConcurrentHashMap
HashMap基于数组+链表/红黑树实现，初始容量16，负载因子0.75。扩容时需重新哈希（rehash），可能引发死链（JDK1.8后优化）。ConcurrentHashMap采用分段锁（JDK1.7）或CAS+synchronized（JDK1.8）实现并发。
典型问题：

• HashMap的扩容机制：
  当元素数量超过capacity * loadFactor时，容量翻倍，重新计算所有键的哈希值。
• ConcurrentHashMap的put流程：
  1. 通过哈希定位段（Segment）或桶（Node数组）。
  2. 使用CAS尝试插入，失败则加锁。
  3. 链表长度超过8时转为红黑树。

2. ArrayList与LinkedList对比
ArrayList基于动态数组，随机访问快（O(1)），插入删除慢（O(n)）；LinkedList基于双向链表，随机访问慢（O(n)），插入删除快（O(1)）。
典型问题：

• 何时选择ArrayList？
  需要频繁随机访问且数据量不大时（如缓存结果集）。
• LinkedList的缺点：
  每个节点需存储前后指针，内存开销大；不支持快速随机访问。

四、设计模式与系统架构

1. 单例模式与双检锁
单例模式需解决线程安全和性能问题，双检锁（DCL）通过两次判断减少同步开销。
典型问题：

• 为什么需要volatile修饰单例实例？
  防止指令重排序导致其他线程获取未初始化的对象。
• 示例代码：

  public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
  }

2. 分布式锁的实现
分布式锁需满足互斥性、防死锁、容错性。常用方案包括Redis的SETNX、Zookeeper的临时节点。
典型问题：

• Redis分布式锁的坑点：
  • 锁过期时间需合理设置，避免业务未执行完锁已释放。
  • 需通过Lua脚本保证原子性。
• Zookeeper的Watcher机制：
  客户端监听节点变化，当锁被释放时通知其他客户端竞争。

五、数据库与SQL优化

1. 索引原理与优化
B+树索引适合范围查询，哈希索引适合等值查询。索引失效场景包括使用函数、OR条件、模糊查询前缀通配符等。
典型问题：

• 为什么InnoDB表必须有主键？
  InnoDB使用聚簇索引组织数据，若无主键则隐式生成ROWID。
• 索引选择原则：
  • 高选择性列（如用户ID）适合建索引。
  • 避免过多索引，影响写入性能。

2. 事务与隔离级别
事务四大特性（ACID），隔离级别包括读未提交、读已提交、可重复读、串行化。InnoDB默认可重复读，通过MVCC和间隙锁解决幻读问题。
典型问题：

• MVCC的实现原理：
  每行记录存储创建版本号和删除版本号，事务只能看到已提交且在自己版本范围内的数据。
• 死锁检测与避免：
  通过超时机制或等待图检测死锁，业务层可通过固定访问顺序避免死锁。

六、总结与建议

BAT大厂Java面试注重基础深度与实战能力，建议从以下方面准备：

1. 系统复习JVM、并发、集合等核心知识，结合源码分析（如HashMap的扩容、AQS的实现）。
2. 多写代码验证理论，例如手动实现线程池、分布式锁。
3. 关注性能优化，如GC日志分析、SQL执行计划解读。
4. 模拟面试环境，限时回答开放性问题（如“如何设计一个短链接服务？”）。

通过系统性学习与实战演练，开发者可大幅提升通过BAT大厂Java面试的概率。