一、Java基础语法与核心特性

1.1 面向对象三大特性

封装通过访问修饰符（private/protected/public）控制字段与方法的可见性，例如：

public class Account {
    private double balance; // 封装字段
    public void deposit(double amount) { // 封装方法
        if (amount > 0) balance += amount;
    }
}

继承通过extends实现代码复用，子类可重写父类方法（需遵循里氏替换原则）。
多态分为编译时多态（方法重载）与运行时多态（方法重写），示例：

class Animal { void sound() { System.out.println("Animal sound"); } }
class Dog extends Animal { 
    @Override 
    void sound() { System.out.println("Bark"); } 
}
// 运行时多态
Animal animal = new Dog();
animal.sound(); // 输出"Bark"

1.2 抽象类与接口的区别

特性	抽象类	接口
构造方法	可定义	不可定义
成员变量	可定义实例变量	仅允许public static final常量
方法实现	可包含具体方法	Java 8后支持default方法
多继承	单继承	多实现

应用场景：抽象类适合构建层次化体系（如Shape抽象类），接口适合定义能力契约（如Runnable接口）。

二、核心类库与并发编程

2.1 集合框架体系

• List：ArrayList（动态数组，查询快） vs LinkedList（双向链表，插入快）
• Set：HashSet（哈希表，无序） vs TreeSet（红黑树，有序）
• Map：HashMap（哈希表，键唯一） vs ConcurrentHashMap（分段锁，线程安全）

扩容机制：HashMap初始容量16，负载因子0.75，扩容时容量翻倍。

2.2 线程安全实现方式

1. 同步容器：Vector、Hashtable（方法级同步，性能低）
2. 并发容器：CopyOnWriteArrayList（写时复制，读无锁）
3. 锁机制：

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

4. 原子类：AtomicInteger通过CAS实现无锁更新：

   AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
   counter.incrementAndGet(); // 原子操作

三、JVM与内存管理

3.1 内存区域划分

• 堆：存储对象实例，垃圾回收重点区域
• 方法区：存储类信息、常量池（JDK 8后移至元空间）
• 栈：存储局部变量表、操作数栈（线程私有）
• 程序计数器：记录当前执行指令地址（唯一不会OOM的区域）

3.2 垃圾回收算法

1. 标记-清除：产生内存碎片
2. 复制算法：将内存分为Eden和Survivor区（比例81）
3. 标记-整理：移动存活对象，消除碎片

常见收集器：

• Serial：单线程，适合客户端应用
• Parallel Scavenge：多线程并行，注重吞吐量
• CMS：并发标记清除，减少停顿时间
• G1：面向服务端，分代收集+区域化

四、数据库与SQL优化

4.1 事务隔离级别

级别	脏读	不可重复读	幻读
READ UNCOMMITTED	✓	✓	✓
READ COMMITTED	✗	✓	✓
REPEATABLE READ	✗	✗	✓
SERIALIZABLE	✗	✗	✗

MySQL默认使用REPEATABLE READ，通过MVCC和间隙锁解决幻读问题。

4.2 SQL优化技巧

1. 索引优化：
   • 避免在索引列上使用函数（如WHERE YEAR(create_time)=2023）
   • 复合索引遵循最左前缀原则
2. 执行计划分析：

   EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE age > 30;
   -- 关注type列（ALL表示全表扫描）

3. 分页优化：

   -- 传统方式（数据量大时慢）
   SELECT * FROM orders LIMIT 10000, 20;
   -- 优化方式（通过子查询先定位主键）
   SELECT * FROM orders WHERE id > (SELECT id FROM orders ORDER BY id LIMIT 10000,1) LIMIT 20;

五、框架与分布式系统

5.1 Spring核心机制

1. IoC控制反转：通过@Component、@Autowired实现依赖注入
2. AOP面向切面：

   @Aspect
   @Component
   public class LoggingAspect {
    @Before("execution(* com.example.service.*.*(..))")
    public void logBefore(JoinPoint joinPoint) {
        System.out.println("Method called: " + joinPoint.getSignature());
    }
   }

3. 事务管理：

   @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED, isolation = Isolation.READ_COMMITTED)
   public void transferMoney(Account from, Account to, double amount) {
    from.setBalance(from.getBalance() - amount);
    to.setBalance(to.getBalance() + amount);
   }

5.2 分布式锁实现

1. Redis方案：

   // 使用SETNX命令实现
   String lockKey = "order_lock";
   String clientId = UUID.randomUUID().toString();
   try {
    Boolean locked = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(lockKey, clientId, 30, TimeUnit.SECONDS);
    if (Boolean.TRUE.equals(locked)) {
        // 获取锁成功，执行业务逻辑
    }
   } finally {
    // 释放锁（需校验锁持有者）
    String currentValue = redisTemplate.opsForValue().get(lockKey);
    if (clientId.equals(currentValue)) {
        redisTemplate.delete(lockKey);
    }
   }

2. Zookeeper方案：通过创建临时顺序节点实现公平锁

六、系统设计题解析

6.1 短链接服务设计

核心需求：将长URL转换为短码（如http://t.cn/abc123）
实现要点：

1. 哈希算法：使用MurmurHash等算法生成6位短码
2. 存储方案：
   • 关系型数据库：主键自增+编码转换
   • 分布式ID生成器：Snowflake算法
3. 缓存策略：
   • 热数据缓存：Redis存储TOP 1000短链接
   • 多级缓存：本地Cache+分布式Cache

6.2 秒杀系统设计

关键挑战：高并发、超卖、数据库压力
解决方案：

1. 前端优化：
   • 按钮置灰防重复提交
   • 库存预热（提前加载到Redis）
2. 后端优化：
   • 分布式锁控制库存扣减
   • 异步队列处理订单（RabbitMQ/Kafka）
3. 数据库优化：
   • 事务隔离级别设为READ COMMITTED
   • 分库分表（按用户ID哈希）

七、面试准备建议

1. 算法题训练：重点掌握LeetCode中等难度题目（如二分查找、动态规划）
2. 项目复盘：使用STAR法则描述项目（Situation-Task-Action-Result）
3. 模拟面试：通过CodePen等平台进行实时编码练习
4. 软技能提升：
   • 清晰表达技术方案（画架构图辅助说明）
   • 展示问题解决能力（如”遇到XX问题，通过XX方式解决”）

总结：Java面试考察维度涵盖基础知识、工程能力、系统设计，建议通过”理论学习+代码实践+项目沉淀”三阶段备考，重点突破JVM原理、并发编程、分布式系统等核心模块。