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Java 高级面试问题及答案
问题 1: 请解释 Java 中的多线程和并发的区别，并举例说明如何避免常见的并发问题。
答案：
多线程是指程序中有多个线程同时执行，而并发是指程序设计中允许多个操作看起来是同时执行的，即使它们可能不是在物理上同时进行。多线程是并发的一种实现方式，但并发也可以通过其他方式实现，如操作系统的调度。
为了避免常见的并发问题，如死锁、竞态条件和资源争用，可以采用以下策略：
- 使用同步代码块或
synchronized关键字来保护共享资源。 - 使用锁，如
ReentrantLock，提供比synchronized更灵活的锁机制。 - 利用
volatile关键字来保证变量的可见性。 - 使用线程安全的集合，如
ConcurrentHashMap。 - 通过设计来减少共享资源，例如使用
ThreadLocal存储线程特定的数据。
问题 2: 在 Java 中，如何实现一个高效的缓存机制？
答案：
实现高效的缓存机制通常涉及以下几个方面：
- 选择合适的数据结构：使用如
HashMap或ConcurrentHashMap等数据结构来存储缓存项。 - 确定缓存策略：常见的策略有最近最少使用（LRU）、先进先出（FIFO）和随机替换（Random）。
- 考虑缓存的大小：设置合适的最大容量，以避免内存溢出。
- 缓存项的过期和刷新：实现一个机制来移除过期的缓存项。
- 线程安全：确保缓存在多线程环境下的线程安全。
- 性能优化：使用高效的算法和数据结构减少查找和存储的时间复杂度。
例如，可以使用LinkedHashMap实现一个简单的LRU缓存：
public class LRUCache<K, V> extends LinkedHashMap<K, V> {private final int capacity;public LRUCache(int capacity) {super(capacity, 0.75f, true);this.capacity = capacity;}@Overrideprotected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K, V> eldest) {return size() > capacity;}public V get(Object key) {return super.get(key);}public V put(K key, V value) {return super.put(key, value);}
}
问题 3: 解释 Java 中的泛型是如何工作的，并给出一个使用泛型的例子。
答案：
Java 中的泛型是一种允许在编译时提供类型安全的方式。泛型的本质是参数化类型，即在类、接口或方法中使用一个或多个类型形参来定义“类型安全的容器”。
泛型的工作方式是通过类型擦除（type erasure）实现的。在编译时，所有的泛型类型信息都会被擦除，取而代之的是它们的限定类型（通常是Object），同时编译器会插入类型检查和类型转换的代码。
使用泛型的例子：
public class Box<T> {private T t;public Box(T t) {this.t = t;}public T get() {return t;}public void set(T t) {this.t = t;}
}
在这个例子中，Box类是一个泛型类，它使用类型参数T来允许它持有任何类型的数据。
问题 4: 描述 Java 中的异常处理机制，并说明如何自定义异常。
答案：
Java 中的异常处理机制允许程序在运行时捕获并处理错误。异常处理涉及以下几个关键概念：
- try：用于包含可能会抛出异常的代码块。
- catch：用于捕获并处理特定类型的异常。
- finally：用于执行无论是否发生异常都必须执行的代码。
- throw：用于抛出一个异常。
- throws：用于声明方法可能会抛出的异常类型。
自定义异常通常涉及以下几个步骤：
- 创建一个类继承自
Exception类或其子类。 - 在自定义异常类中添加需要的属性和方法。
- 在代码中使用
throw关键字抛出自定义异常。
自定义异常的例子：
public class MyException extends Exception {public MyException(String message) {super(message);}
}public void doSomething() throws MyException {if (/* some condition */) {throw new MyException("Custom exception message");}
}
在这个例子中，MyException是一个自定义的异常类，它继承自Exception类，并在doSomething方法中被抛出。