面试官：HashMap 说一下？谢飞机：哦，那个...装东西的！——互联网大厂 Java 面试现形记

第一轮：基础拷问

面试官：你好，谢飞机同学，请介绍一下你自己，以及你对 Java 集合框架的理解。

谢飞机：您好面试官！我叫谢飞机，爱好是打游戏和看技术博客。Java 集合嘛，就是一堆装数据的工具箱，有 List、Set、Map 这些。我最常用的就是 ArrayList 和 HashMap！

面试官：嗯，不错。那你说说 ArrayList 的底层实现原理是什么？

谢飞机：这个我知道！ArrayList 底层就是一个数组！它会自动扩容，当元素放不下的时候，就会创建一个更大的新数组，然后把老数据搬过去。默认初始容量好像是10。

面试官：很好！回答得很清晰。那 HashMap 呢？它的底层数据结构是什么？

谢飞机：HashMap 啊，哦，那个...也是个装东西的！（挠头）呃...好像是用数组加链表做的，后来又加了红黑树。具体怎么加的...我有点忘了。

面试官：（皱眉）那你能说说什么时候会从链表转成红黑树吗？

谢飞机：嗯...当链表很长的时候？好像是8个？对，就是8个！超过8个就变树！

面试官：...好的。那你知道为什么 HashMap 的数组长度必须是2的幂次方吗？

谢飞机：啊？必须是2的幂吗？我不知道诶，我平时直接 new 就行了。（尴尬地笑）

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第二轮：并发与JVM

面试官：我们来聊聊多线程。synchronized 和 ReentrantLock 有什么区别？

谢飞机：synchronized 是关键字，ReentrantLock 是个类。synchronized 用起来简单，ReentrantLock 功能更多，比如可以尝试加锁、可以中断。但是...具体怎么用我有点模糊了。

面试官：那线程池呢？核心参数有哪些？如果任务提交速度远大于处理速度会发生什么？

谢飞机：核心参数...有核心线程数、最大线程数、还有个队列！对，阻塞队列！如果任务太多，队列满了，就会...就会用拒绝策略！拒绝策略有好几种，比如直接抛异常，或者让调用者自己执行。

面试官：嗯，这部分还行。那 JVM 内存模型呢？能画一下吗？

谢飞机：JVM内存...有堆、栈、方法区。堆是放对象的，栈是放局部变量的。方法区放类信息。新生代、老年代我也知道！但是画图...我不会画。（手足无措）

面试官：那常见的垃圾回收器有哪些？G1 和 CMS 的区别是什么？

谢飞机：垃圾回收器...有Serial、Parallel、CMS、G1...区别的话，CMS是并发的，G1可以把堆分成很多小块...然后优先回收垃圾多的块。但是具体怎么工作的，我说不太清楚。

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第三轮：框架与中间件

面试官：Spring Boot 的自动装配原理是什么？

谢飞机：哦，这个！是靠 @EnableAutoConfiguration 注解，然后 Spring Boot 会去 META-INF/spring.factories 文件里找配置类，然后根据条件注解 @ConditionalOn... 来决定要不要加载某个 Bean。但是...那些条件注解具体怎么判断的，我就不太清楚了。

面试官：Redis 用过吧？缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩分别是什么？怎么解决？

谢飞机：缓存穿透是查一个不存在的数据，一直打到数据库。可以用布隆过滤器！缓存击穿是一个热点key过期了，瞬间大量请求打过来。可以用互斥锁！缓存雪崩是很多key一起过期，可以用随机过期时间！但是...布隆过滤器怎么实现的，互斥锁具体怎么加，我代码没写过。

面试官：最后一个问题，MySQL 的索引失效场景有哪些？

谢飞机：索引失效...左模糊查询会失效，函数操作会失效，类型转换也会失效。还有...还有...（努力回想）好像 OR 条件用得不对也会失效。具体的例子我想不起来了。

面试官：（叹气）好的，谢飞机同学，今天面试就到这里。你的基础知识还算扎实，但在深度和细节上还需要加强。回去等通知吧。

谢飞机：好的好的，谢谢面试官！我会继续努力的！

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技术点详解

1. ArrayList 与 HashMap

• ArrayList: 底层基于动态数组实现。初始容量为10，当元素数量超过当前容量时，会进行扩容，新容量通常是原容量的1.5倍（oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）。由于是数组，其随机访问（get/set）性能极佳（O(1)），但插入和删除（尤其是中间位置）性能较差（O(n)），因为需要移动大量元素。
• HashMap: JDK 1.8 后，底层采用 数组 + 链表/红黑树 的混合结构。
  • 数组长度为2的幂：这是为了在计算元素存储位置（index = hash & (length - 1)）时，能通过高效的位运算替代取模运算（hash % length），同时保证哈希值分布均匀。
  • 链表转红黑树：当某个桶（bucket）中的链表长度达到 8，并且数组长度达到 64 时，链表会转换为红黑树，以将查找时间复杂度从 O(n) 降低到 O(log n)，防止哈希冲突严重时性能急剧下降。
  • 红黑树转链表：当红黑树中的节点数少于 6 时，会重新转换回链表，因为维护红黑树的开销较大，在节点较少时链表更高效。

2. 多线程、线程池与JVM

• synchronized vs ReentrantLock:
  • synchronized 是 JVM 内置的关键字，使用简单，由 JVM 自动管理锁的获取和释放（包括异常情况），是非公平锁。
  • ReentrantLock 是 JDK 提供的 API 级别的锁，功能更强大，支持公平/非公平锁、可中断等待、超时获取锁、绑定多个条件变量等。需要手动 lock() 和 unlock()，容易因疏忽导致死锁。
• 线程池核心参数:
  • corePoolSize: 核心线程数，即使空闲也不会被回收（除非设置了 allowCoreThreadTimeOut）。
  • maximumPoolSize: 最大线程数。
  • workQueue: 任务队列，用于存放等待执行的任务。
  • keepAliveTime: 非核心线程的空闲存活时间。
  • RejectedExecutionHandler: 拒绝策略，当队列满且线程数达到最大时触发。常见策略有 AbortPolicy（抛异常）、CallerRunsPolicy（调用者线程执行）、DiscardPolicy（静默丢弃）、DiscardOldestPolicy（丢弃队列中最老的任务）。
• JVM内存模型与GC:
  • 内存区域: 主要分为线程共享的 堆（Heap，存放对象实例）和 方法区（Method Area，存放类信息、常量、静态变量等），以及线程私有的 虚拟机栈（VM Stack，存放局部变量、方法调用）、本地方法栈（Native Method Stack）和 程序计数器（Program Counter Register）。
  • G1 vs CMS:
    • CMS（Concurrent Mark Sweep）: 以获取最短回收停顿时间为目标，主要面向老年代。采用“标记-清除”算法，会产生内存碎片。并发阶段会占用CPU资源，可能导致应用程序变慢。
    • G1（Garbage-First）: 面向服务端应用的垃圾收集器，能预测停顿时间。将堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），不再区分新生代和老年代。整体采用“标记-整理”算法，局部（两个Region之间）采用“复制”算法，不会产生内存碎片。

3. Spring Boot、Redis 与 MySQL

• Spring Boot 自动装配: 核心在于 @EnableAutoConfiguration 注解，它会导入 AutoConfigurationImportSelector。该选择器会加载 META-INF/spring.factories 文件中定义的所有自动配置类。每个自动配置类都有一系列 @Conditional 注解（如 @ConditionalOnClass, @ConditionalOnMissingBean），只有满足所有条件，该配置类才会生效，从而完成 Bean 的自动注册。
• Redis 缓存问题:
  • 缓存穿透: 查询一个数据库中不存在的数据，导致每次请求都穿透到数据库。解决方案：1. 接口层校验参数合法性；2. 对查询结果为空的 key 也进行缓存（设置较短过期时间）；3. 使用布隆过滤器（Bloom Filter）快速判断 key 是否可能存在。
  • 缓存击穿: 一个热点 key 在缓存中过期的瞬间，大量并发请求同时打到数据库。解决方案：1. 设置热点数据永不过期；2. 使用互斥锁（如 Redis 的 SETNX），只让一个线程去数据库加载数据并回填缓存，其他线程等待。
  • 缓存雪崩: 大量 key 在同一时间过期，或 Redis 宕机，导致所有请求都打到数据库。解决方案：1. 给 key 的过期时间加上随机值，避免集体失效；2. 使用高可用架构（如 Redis Sentinel, Redis Cluster）；3. 服务降级和熔断。
• MySQL 索引失效场景:
  • 对字段进行函数或表达式操作: 如 WHERE YEAR(create_time) = 2023。
  • 隐式类型转换: 如字符串字段用数字查询 WHERE phone = 13800138000。
  • 左模糊查询: WHERE name LIKE '%john'。
  • 使用不等于 (!= 或 <>) 操作符。
  • OR 条件中部分字段无索引: 如果 OR 连接的条件中有一个字段没有索引，可能导致整个查询不走索引。
  • 联合索引不遵循最左前缀原则: 如联合索引 (a, b, c)，查询条件 WHERE b = ? AND c = ? 无法使用该索引。