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Android第四次面试总结之Java基础篇（补充）

news 来源：原创 2025/5/5 6:37:48

一、设计原则高频面试题（附大厂真题解析）

1. 单一职责原则（SRP）在 Android 开发中的应用（字节跳动真题）
  • 真题：“你在项目中如何体现单一职责原则？举例说明。”
  • 考点：结合实际场景说明职责拆分，避免贫血模型。
  • 满分答案：
    在开发网络模块时，原代码将 “网络请求逻辑”“数据解析”“错误处理” 耦合在一个NetworkManager类中，违反 SRP。
    重构方案：
    1. 拆分为OkHttpHelper（负责底层网络请求）、DataParser（解析 JSON/Proto 数据）、ErrorHandler（统一处理网络异常）；
    2. 高层模块（如UserRepository）依赖这三个抽象组件，通过构造器注入协作。
      优势：每个类仅一个修改原因（如网络库升级只需改OkHttpHelper），降低维护成本。
2. 里氏替换原则（LSP）的经典反例及修正（腾讯真题）
  • 真题：“为什么 Square 不能直接继承 Rectangle？如何正确设计？”
  • 考点：理解继承的约束条件，区分 “Is-a” 与 “Can-do”。
  • 满分答案：
    反例分析：
    • Rectangle定义setWidth(int w)和setHeight(int h)，允许宽高独立变化；
    • Square重写这两个方法时，强制宽高相等，破坏父类 “宽高可独立设置” 的契约，违反 LSP（子类不能替换父类）。
      修正方案：
    1. 放弃继承，让Square和Rectangle实现共同接口Quadrilateral，提供getWidth()和getHeight()，但不强制宽高可独立设置；
    2. 或引入MutableRectangle接口，明确 “可修改宽高” 的能力，Square不实现该接口。
3. 依赖倒置原则（DIP）在 MVP 中的应用（阿里真题）
  • 真题：“MVP 架构如何体现依赖倒置原则？”
  • 考点：区分高层模块与低层模块，抽象接口解耦。
  • 满分答案：
    MVP 分层：
    • 高层模块（Presenter）：依赖抽象接口View（如UserView）和Repository（如UserRepository），而非具体实现（Activity或RetrofitImpl）；
    • 低层模块（Model/View 实现）：实现这些抽象接口，如UserActivity implements UserView，UserRetrofit implements UserRepository。
      依赖关系：
      Presenter 与具体 Activity / 网络库解耦，可通过依赖注入（如 Dagger）切换实现（如单元测试时用 MockView），符合 “高层模块依赖抽象” 的 DIP 原则。

二、DCL 单例模式大厂真题解析

1. 为什么 DCL 单例需要 volatile？（美团真题）
  • 考点：理解指令重排对单例的影响，volatile 的内存语义。
  • 满分答案：
    指令重排风险：
    instance = new DCLSingleton()可分解为：
    1. 分配内存空间（memory = allocate()）；
    2. 初始化对象（ctorInstance(memory)）；
    3. 将内存地址赋给instance（instance = memory）。
      JVM 可能重排为 1→3→2，若线程 A 执行到 3 时（instance非空但未初始化），线程 B 调用getInstance()返回未初始化的对象，导致 NPE。
      volatile 作用：
    • 禁止指令重排，确保 1→2→3 的顺序；
    • 保证可见性，线程 A 修改instance后，线程 B 立即看到最新值。
      JDK 版本关键：JDK 1.5 + 修复了 volatile 的语义，此前版本 DCL 可能失效，因此现代 Java 必须使用 volatile。
2. 单例模式的线程安全实现有哪些？对比优缺点（百度真题）
  • 考点：掌握不同单例实现的适用场景，反序列化安全。
  • 满分答案：
实现方式线程安全优点缺点大厂应用场景
DCL是延迟初始化，性能高需 volatile，实现较复杂高并发且内存敏感场景
静态内部类是简洁，利用类加载机制安全类加载后立即初始化通用场景（推荐）
枚举单例是反序列化安全，防止反射攻击不支持延迟初始化需严格防止实例化场景
  • 反序列化安全：
    枚举单例天然支持（Java 规范保证反序列化返回枚举常量），其他方式需重写readResolve()返回单例实例： 
    protected Object readResolve() { return instance; }

三、HashMap 高频面试题（附大厂真题解析）

1. JDK8 HashMap 为什么引入红黑树？链表转红黑树的条件？（字节跳动真题）

  • 考点：理解哈希冲突优化，阈值设计原理。

  • 满分答案：
    引入红黑树原因：
    JDK7 及以前用链表处理哈希冲突，当链表长度为 n 时，查找时间复杂度 O (n)。数据倾斜时（如大量键哈希值相同），链表可能很长，性能下降。
    红黑树将查找、插入、删除的时间复杂度降至 O (logn)，提升极端场景下的性能。

    转换条件（两个同时满足）：

    1. 链表长度≥8（TREEIFY_THRESHOLD=8）；
    2. 数组容量≥64（MIN_TREEIFY_CAPACITY=64）。
      原因：
    • 链表长度 8 的概率极低（泊松分布计算，概率仅 0.0000006），若出现则认为是哈希冲突严重；
    • 若数组容量小（如 16），直接扩容比转红黑树更高效（减少树节点维护开销）。
2. 自定义类作为 HashMap 的 Key 需要注意什么？（阿里真题）
  • 考点：正确重写 hashCode 和 equals，不可变性。
  • 满分答案：
    1. 必须重写hashCode()和equals()：
      • 若只重写equals，不同对象可能哈希值相同，导致存入 HashMap 后无法正确查找；
      • 示例： 
        class Person {  String id;  @Override public boolean equals(Object o) { ... }  // 必须同时重写hashCode，保证相等对象哈希值相同  @Override public int hashCode() { return Objects.hash(id); }  
}
    2. Key 建议为不可变类：
      • 若 Key 可变，修改后哈希值变化，导致存入的键值对无法通过新值查找（如String是不可变类，推荐作为 Key）；
      • 若必须用可变类，修改前先从 HashMap 中删除旧 Key。

四、ConcurrentHashMap 大厂真题解析

1. JDK7 与 JDK8 的 ConcurrentHashMap 实现有何区别？（腾讯真题）
  • 考点：分段锁 vs 细粒度锁，数据结构演进。
  • 满分答案：
特性JDK7（分段锁）JDK8（CAS + 细粒度锁）
数据结构Segment 数组（每个 Segment 是小 HashMap）数组 + 链表 + 红黑树（同 HashMap 结构）
锁机制对 Segment 加 ReentrantLock（锁粒度大）对链表头节点或红黑树根节点加 synchronized（锁粒度小）
插入逻辑锁 Segment 后遍历链表先 CAS 无锁插入，失败后加锁
并发度受限于 Segment 数量（默认 16）理论并发度更高（锁竞争更小）
内存效率每个 Segment 有独立数组，内存占用略高共享数组，内存更紧凑
  • 典型场景：
    JDK8 在高并发写入场景（如秒杀系统的计数器）性能提升显著，因锁粒度从 “段” 细化到 “节点”，减少线程竞争。
2. ConcurrentHashMap 为什么不允许 Key 和 Value 为 null？（美团真题）
  • 考点：线程安全与 null 值的歧义性。
  • 满分答案：
    历史原因：
    • HashMap 允许 null Key（唯一）和 null Value，ConcurrentHashMap 为避免与 Hashtable（不允许 null）行为不一致，选择不允许 null；
    • 更重要的是，null 值在多线程场景下存在歧义：
      • 当get(key)返回 null 时，无法区分 “Key 不存在” 和 “Value 为 null”；
      • 若允许 null Value，多线程插入时可能出现 “Key 存在但 Value 为 null” 的中间状态，导致后续读取误判。
        对比 HashMap：
        HashMap 单线程下可明确处理 null（Key 只能有一个 null，Value 可为多个 null），但 ConcurrentHashMap 作为线程安全类，需避免这种歧义性，保证语义清晰。

五、面试真题陷阱与避坑指南

1. 设计原则陷阱题：“所有类都应该遵守单一职责原则吗？”（字节跳动）
  • 陷阱：考察对原则的灵活应用，而非教条主义。
  • 正确回答：
    不是。单一职责原则的 “职责” 是 “变化的原因”，若多个职责不会同时变化（如 “用户校验” 和 “日志记录” 在项目中始终一起修改），可暂时合并以减少类数量。原则需结合项目规模和变化频率权衡，避免过度设计。
2. HashMap 扩容陷阱：“初始容量设为 10，实际数组长度是多少？”（阿里）
  • 陷阱：HashMap 会将容量自动调整为≥给定值的最小 2 的幂（10→16）。
  • 正确回答：
    实际长度为 16。HashMap 的构造函数会调用tableSizeFor(int cap)方法，将容量向上取整为 2 的幂，确保(n-1)&hash的计算正确性。

面试扩展：

1. 设计原则综合题：“MVC 架构是否符合开闭原则？为什么？”
  • 考点：架构与设计原则的结合，扩展性分析。
  • 预测答案：
    部分符合：
    • View 层（如 Activity）常因 UI 变化直接修改，违反 “对修改关闭”；
    • Model 层（数据模型）和 Controller 层（逻辑处理）可通过抽象接口扩展（如新增数据源时实现新 Model 接口），符合 “对扩展开放”。
      改进建议：
      引入接口隔离，让 View 依赖抽象（如 MVP 中的 View 接口），减少对具体实现的修改，更贴近开闭原则。
2. HashMap 深度陷阱题：“键的 hashCode () 返回 0，会发生什么？如何优化？”
  • 考点：极端哈希冲突处理，红黑树阈值。
  • 预测答案：
    • 所有键存入数组的 0 号位置，形成长链表（或红黑树）；
    • 若数组容量≥64 且链表长度≥8，转为红黑树，查询时间复杂度 O (logn)；
    • 优化：重写 hashCode ()，让键的哈希值更分散（如结合多个字段计算哈希）。

六、总结

知识点高频问题示例核心考点满分答案关键要素
单一职责原则如何拆分 Android 中的网络模块？职责定义（变化原因）、实际案例拆分前后对比，说明每个类的独立变化原因
DCL 单例为什么需要两次检查和 volatile？线程安全、指令重排、可见性结合源码解释两次检查的作用，volatile 的必要性
HashMap 红黑树链表转红黑树的条件是什么？阈值设计、概率分析、性能权衡同时满足长度≥8 和容量≥64，避免小树维护开销
ConcurrentHashMap与 Hashtable 的区别？锁机制、null 支持、并发度细粒度锁 vs 全表锁，弱一致性设计
设计原则与集合类核心考点  
├─ 设计原则（6大原则）  
│  ├─ SRP：职责=变化原因，拆分类/模块  
│  ├─ OCP：通过抽象扩展，避免修改原有代码  
│  ├─ LSP：子类可替换父类，不破坏契约  
│  ├─ ISP：接口细化，客户端不依赖无用方法  
│  ├─ DIP：高层模块依赖抽象，而非具体实现  
│  └─ LoD：仅与直接朋友交互，减少耦合  
├─ DCL单例  
│  ├─ 双重检查+volatile：防指令重排，线程安全  
│  ├─ 防御反射/反序列化：构造函数检查+readResolve  
│  └─ 最佳实践：枚举单例（最简、最安全）  
├─ HashMap  
│  ├─ 底层：数组+链表（≥8转红黑树，容量≥64）  
│  ├─ 哈希计算：高位异或，减少冲突  
│  ├─ 扩容：容量翻倍，重新哈希（初始容量设为2的幂）  
│  └─ Key要求：重写hashCode/equals，不可变类最佳  
└─ ConcurrentHashMap  ├─ 线程安全：JDK8细粒度synchronized+CAS  ├─ 与HashMap区别：不允许null，弱一致性  └─ 适用场景：高并发读写，替代Hashtable/同步HashMap

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