面试模块：42 道题，接住下一问

record 是语言层面的透明数据载体：编译后是 final class，隐式继承 java.lang.Record，组件被编译为 private final 字段和同名访问器，equals/hashCode/toString 由编译器按全部组件生成。

它不能声明额外的实例字段，也不能继承其他类；可以实现接口。构造器分 canonical（全参）和 compact（省略参数列表、只写校验逻辑）两种。

和 Lombok 的区别在于：record 是语言规范的一部分，语义固定、可被模式匹配解构；Lombok 是编译期代码生成，本质仍是普通类，字段可变性、继承和生成策略都可以自定义。

sealed 限制谁可以实现/继承：直接子类型必须在 permits 中列出（同一源文件内可省略），且每个子类型必须声明为 final、sealed 或 non-sealed。

sealed 类型和子类型通常必须在同一模块；未命名模块中则必须在同一包。它描述的是封闭的继承体系，不是访问控制。

枚举天然是封闭的（常量集合固定），可以看作 sealed 思想在值层面的体现；final 禁止继承，sealed 则允许受控的继承。

模式变量采用流作用域（flow scoping）：编译器分析控制流，只在「确定匹配成功」的路径上让变量可见。&& 右侧只在左侧为 true 时求值，因此 s 一定已绑定。

|| 右侧在左侧失败时也会求值，此时 s 未绑定，所以不可见。同理，!(o instanceof String s) 之后直接使用 s 也不合法，除非通过提前 return 等方式让后续路径必然匹配。

这不是简单的块作用域，而是结合布尔短路、break/continue/throw 的控制流分析。

编译器从上到下匹配，第一个命中的分支获胜。因此更具体的模式必须放在更宽泛的模式之前，否则后面的分支不可达，编译器报 dominance 错误。

穷尽性只对封闭类型有意义：sealed 接口要求覆盖所有 permitted 子类型，enum 要求覆盖所有常量（或提供 default）。Object 等开放类型必须写 default。

守卫（when）不计入穷尽性：case Circle(double r) when r > 0 不能证明覆盖了 Circle，仍需一个无守卫的 Circle 分支或 default。

record pattern 按组件顺序递归匹配：case Line(Point(int x1, int y1), Point(int x2, int y2)) 先确认外层是 Line，再对两个组件分别匹配 Point 模式。

任一组件匹配失败，整个模式就失败，控制流转到下一个 case；已经绑定的变量不会泄漏。组件若是 null，嵌套类型模式无法匹配 null，整个模式失败。

组件通过访问器读取，引用类型绑定的是引用而非副本；record pattern 只能用于 record，普通类仍需类型模式加访问器。

文本块用 """ 包围，开分隔符后必须换行。编译器会去掉所有行共有的附带空白（incidental whitespace），保留相对缩进；结束分隔符的位置会影响基准缩进。

常见转义：\ 放在行尾表示不换行，\s 表示一个空格（防止行尾空格被去掉），""" 需要转义。文本块仍然是 String，可用 formatted 做占位替换。

与普通字符串相比，文本块适合 SQL、JSON、HTML 等多行内容，减少转义和字符串拼接。

var 是局部变量类型推断，类型在编译期确定并写入字节码，不是动态类型，也不影响运行时性能。

可用于局部变量、for 循环变量、try-with-resources 变量；不能用于字段、方法参数、返回类型，也不能声明为 null 后再赋值。lambda 参数自 Java 11 起可用 var，但必须所有参数统一写法。

它减少的是类型噪音，不是类型安全。可读性优先：类型从右侧一目了然时用 var，否则写显式类型。

ArrayList 基于动态数组，随机访问 O(1)，尾部追加均摊 O(1)，中间插入/删除 O(n)，内存紧凑、缓存友好。LinkedList 基于双向链表，头尾操作 O(1)，按索引访问 O(n)，每个节点额外两个引用，缓存局部性差。

LinkedList 虽然实现了 Deque，但作为队列时每次操作都要分配节点，且迭代访问跳来跳去；ArrayDeque 用循环数组实现双端队列，通常更快、更省内存。

选择原则：绝大多数列表场景用 ArrayList；需要双端队列用 ArrayDeque；只有频繁在已知节点位置插入/删除且持有节点引用时，LinkedList 才可能有优势。

JDK 8+ 的 HashMap 是「数组 + 链表 + 红黑树」。键的 hashCode 先经过扰动 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)，让高位参与索引计算；下标为 (n - 1) & hash，因此容量必须是 2 的幂。

默认负载因子 0.75，元素数超过阈值就扩容为两倍。单个桶的链表长度达到 8 且容量至少 64 时树化为红黑树；树节点减少到 6 时退回链表。容量不足 64 时优先扩容而不是树化。

树化阈值 8 基于泊松分布：哈希均匀时链表达到 8 的概率极低，树化是防御极端哈希碰撞的兜底。

HashMap 的 put、resize 等操作没有同步。并发扩容时多个线程可能同时改写 table、丢失 entry，JDK 7 的头插法还可能形成环链；JDK 8 改善了扩容算法，但仍然不是线程安全的。

ConcurrentHashMap 在 JDK 8+ 用「CAS + synchronized 锁桶头」：空桶用 CAS 插入，非空桶只锁当前桶，写冲突范围小；扩容支持多线程协助迁移。size 通过 CounterCell 分散计数。

它的迭代器是弱一致的：不抛 ConcurrentModificationException，但不保证看到某个时刻的完整快照；也不允许 null 键和 null 值。

是原子的：映射函数在对应桶的锁内执行，多个线程同时计算同一个 key 时只有一个会真正执行并写入。

坑在于映射函数里不要再对同一个 map 做修改，否则可能死锁或抛 IllegalStateException；映射函数也不应做耗时操作，因为它持有桶锁，会阻塞同桶的其他写入。

如果映射函数返回 null，不会建立映射；需要计数或合并时优先用 merge 或 compute。

它把「有序集合的两端」统一成一套 API：addFirst/addLast、getFirst/getLast、removeFirst/removeLast、reversed。List、Deque、LinkedHashSet、SortedSet、LinkedHashMap、SortedMap 都实现了对应接口。

reversed() 返回视图，不是副本；读写都落到原集合，只是方向相反。视图上的 addFirst 等于原集合的 addLast，反之亦然。

并非所有实现都支持改序：TreeSet/TreeMap 的顺序由比较器决定，addFirst/putFirst 会抛 UnsupportedOperationException；LinkedHashSet.addFirst 对已存在元素是「移动到最前」。

构造时把 accessOrder 设为 true，每次 get/put 会把访问到的条目移到链表尾部；重写 removeEldestEntry，当 size 超过容量时返回 true，LinkedHashMap 会删除最久未使用的头节点。

示例：new LinkedHashMap<>(capacity, 0.75f, true) { protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry e) { return size() > capacity; } }。

它不是线程安全的，也没有过期时间；生产级缓存通常用 Caffeine。JDK 21 的 SequencedMap 还提供了 putFirst/pollLastEntry 等端点操作。

平台线程与操作系统内核线程 1:1 绑定，创建成本高、栈空间预留大，数量受 OS 限制；阻塞时会占住内核线程。

虚拟线程由 JVM 调度到少量载体线程（carrier）上，阻塞时把栈卸载到堆上的 Continuation，让出载体线程。它可以创建几十万个，适合 I/O 密集、大量短任务。

虚拟线程提升的是阻塞场景的吞吐上限，不是单任务速度；CPU 密集任务仍应使用固定大小的平台线程池。

在 synchronized 块/方法中阻塞、执行 native 方法或 Foreign Function、类初始化过程中阻塞、Object.wait()，都会让虚拟线程无法卸载，从而钉住载体线程。

排查：启动参数 -Djdk.tracePinnedThreads=full 打印钉住栈；JFR 打开 jdk.VirtualThreadPinned 事件，观察频率和持续时间。

规避：把同步块中的阻塞调用改为 ReentrantLock + Condition，缩短 native 调用，避免在 static 初始化中做 I/O。JDK 24 的 JEP 491 已移除 synchronized 的 pinning 限制。

虚拟线程创建成本极低，用完即弃；池化会引入复用、排队和状态残留，还会掩盖真正的稀缺资源。正确做法是每个任务新建虚拟线程，用 Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()。

并发上限应由下游资源决定：数据库连接用连接池或 Semaphore，HTTP 调用用客户端连接池，文件句柄用信号量。虚拟线程负责等待，信号量负责稀缺资源的并发许可。

不要用固定大小的 ThreadPoolExecutor 包虚拟线程工厂，那等于给取号单设置固定窗口，既失去弹性又容易误解并发模型。

核心参数：corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、workQueue、threadFactory、handler。任务先填核心线程，再进队列，队列满才扩到最大线程，仍满则触发拒绝策略。

CPU 密集任务线程数约等于核数（或核数+1）；I/O 密集任务可按「核数 × (1 + 等待时间/计算时间)」估算，但更可靠的方法是用 Little's Law 结合压测：并发 = 吞吐 × 平均延迟。

推荐有界队列 + 明确拒绝策略（如 CallerRunsPolicy 或自定义降级），避免无界队列导致内存膨胀和延迟失控；线程命名、异常处理和监控同样重要。

thenApply 做同步转换：T -> U，结果包装成 CompletableFuture<U>；thenCompose 做扁平化：T -> CompletableFuture<U>，避免嵌套的 CompletableFuture<CompletableFuture<U>>。

异常处理：exceptionally 提供降级值，handle 同时处理结果和异常，whenComplete 观察但不改变结果。allOf 等待全部完成，anyOf 取第一个成功。

默认使用 ForkJoinPool.commonPool；阻塞型任务应传入自定义 Executor，避免占满公共池。Java 9+ 可用 orTimeout/completeOnTimeout 设置超时。

synchronized 是 JVM 内置锁，语法简单、自动释放，并经过锁消除、锁粗化等优化；ReentrantLock 是 JDK 实现的显式锁，支持可中断、超时、公平锁、多个 Condition，需要 finally 解锁。

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）用 volatile int state 表示同步状态，加一个 CLH 变体的等待队列；ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 都基于它实现。

虚拟线程场景下，synchronized 中的阻塞会 pin 载体线程（JDK 21），因此长阻塞临界区优先用 ReentrantLock；普通短临界区 synchronized 足够。

ThreadLocalMap 的 key 是 WeakReference<ThreadLocal>，value 是强引用。ThreadLocal 对象被回收后 key 变 null，但 value 仍被 Entry 强引用；线程长期存活时，这些 value 无法回收。

正确做法是用完调用 remove()，尤其是线程池场景；不要依赖 GC 清理 stale entry。

虚拟线程数量巨大，每个线程一份 ThreadLocal 副本会放大内存开销；跨任务传递优先用显式参数或 ScopedValue（JDK 21 预览），并避免依赖 InheritableThreadLocal 的隐式继承。

invokeAll 把任务提交后，任务与提交者的生命周期就脱钩了：提交者可能提前返回，任务仍在跑；某个任务失败时，其他任务不会自动取消；异常分散在 Future 里容易漏检。

结构化并发用作用域组织任务树：fork 创建子任务，join 等待，作用域关闭时所有子任务必须终止。ShutdownOnFailure 任一失败即取消其余，ShutdownOnSuccess 任一成功即取消其余。

它让取消和错误沿任务树传播，避免孤儿任务；JDK 21 中仍是预览 API，需要 --enable-preview。

G1 是 JDK 9+ 默认 GC，按 region 管理堆，追求可预测的停顿（默认目标 200ms），适合大多数服务；ZGC 用着色指针和读屏障做并发标记/转移，停顿通常小于 1ms，适合大堆、低延迟场景。

ZGC 的代价是读屏障开销、更高的内存占用和不支持压缩 oops；小堆、吞吐优先的批处理通常 G1 或 Parallel 更划算。

选型要看延迟目标、堆大小、分配率和吞吐要求，用真实流量压测 GC 日志，而不是只看「谁停顿最低」。

G1 把堆划分为大小相等的 region（通常 1–32MB），每个 region 动态扮演 Eden、Survivor 或 Old；Young GC 回收年轻代 region，Mixed GC 同时回收部分老年代 region。

Humongous 对象是超过 region 一半大小的对象，会占用连续多个 region，分配和回收成本更高；应尽量避免超大数组/字符串。

SATB（Snapshot-At-The-Beginning）是 G1 的并发标记算法：在标记开始时给对象图拍快照，通过写前屏障记录引用变化，保证并发标记不漏对象。

非分代 ZGC 每次回收整个堆，堆越大，并发标记/转移的总工作量越大，吞吐和分配停滞越明显。分代 ZGC 把对象分为年轻代和老年代，年轻代频繁、廉价地回收，老年代按需回收。

它需要 remembered set 记录老年代到年轻代的跨代引用，避免年轻代回收时扫描整个老年代；着色指针和读屏障仍是并发转移的核心。

JDK 21 通过 -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational 开启；JDK 23 起分代成为 ZGC 默认。

class 文件 major version = JDK 版本 + 44，JDK 21 是 65（JDK 8 是 52，11 是 55，17 是 61）。

javap -v X.class | grep major 可查看版本；UnsupportedClassVersionError 表示运行该 class 的 JVM 版本低于编译目标。

解决：用目标 JVM 支持的 --release 重新编译，或升级运行环境；不要只改 -source/-target，它们不会限制对新 API 的使用。

Java heap space：堆内存不足，检查内存泄漏、增大 -Xmx、分析 heap dump（-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError）。

Metaspace：类元数据耗尽，常见于动态生成类/类加载器泄漏；检查 -XX:MaxMetaspaceSize 和类加载器引用。

Direct buffer memory：堆外直接内存不足，检查 Netty/NIO 的 ByteBuffer 释放；Unable to create native thread：线程数或系统资源耗尽。

GC overhead limit exceeded：GC 花费大量时间却回收很少，通常是堆太小或对象存活率过高。

JDK 8 默认 Parallel GC；JDK 9 起 G1 成为默认。CMS 在 JDK 9 弃用、JDK 14 移除；ZGC 在 JDK 15 正式，JDK 21 增加分代模式。

Serial、Parallel 仍保留，分别适合小堆/客户端和吞吐优先的批处理；Epsilon（无操作 GC）用于性能测试。

升级时不要沿用旧 GC 参数：JDK 8 的 CMS/ParNew 组合在新版本可能直接启动失败，应按新默认值重新评估。

不可变带来线程安全、可缓存 hashCode、可安全共享，也避免作为 HashMap key 时被修改；同时支撑字符串常量池的安全复用。

常量池保存字符串字面量和 intern 后的引用；"a" + "b" 在编译期折叠为 "ab" 并进入常量池，而运行时拼接产生新对象。intern() 把字符串放入池并返回池中引用。

不可变不等于常量池自动生效：new String("a") 仍会在堆上创建对象，只有字面量和显式 intern 才复用池中实例。

编译期常量拼接会被折叠；包含变量的 + 在 JDK 9+ 编译为 invokedynamic 调用 StringConcatFactory，由运行时选择拼接策略，不再固定生成 StringBuilder。

循环中每次 + 仍可能创建新 String 和中间对象，应该用 StringBuilder（单线程）或 StringBuffer（多线程）。

JDK 15+ 的多行文本用文本块，String.formatted 可读性更好；模板字符串在 JDK 21 仍是预览。

orElse 无论 Optional 是否有值都会先计算默认值；orElseGet 只在空时才调用 Supplier。默认值构造代价高时用 orElseGet。

map 做可能为空的转换，flatMap 用于返回 Optional 的转换，避免嵌套；ifPresentOrElse 同时处理有值/空值。

Optional 主要用作方法返回值表达「可能没有结果」，不建议作为字段、方法参数或集合元素；它不能替代 null 检查的全部场景。

中间操作（map/filter/sorted/limit）返回新的 Stream，只构建流水线，不执行；终端操作（collect/forEach/reduce/count）才触发遍历。

短路操作（findFirst/anyMatch/limit）可以在满足条件时提前结束；没有终端操作，中间操作什么都不会发生。

Stream 只能消费一次，重复使用会抛 IllegalStateException；有状态操作（sorted/distinct）可能需要缓冲全部元素，影响内存和并行性能。

默认的 toMap(keyMapper, valueMapper) 在重复 key 时抛 IllegalStateException；应提供 merge 函数，例如 (a, b) -> b 保留后值。

toMap 内部使用 Map.merge，value 为 null 时会抛 NullPointerException；需要允许 null 值时，用 HashMap::new 作为 supplier 并手动处理，或先过滤。

需要保持顺序时指定 LinkedHashMap::new；需要分组时用 groupingBy 而不是先 toMap 再合并。

ZonedDateTime 携带时区规则。春季跳过的本地时间不存在，atZone 会自动前移到有效时间；秋季重叠的本地时间出现两次，默认选较早偏移，可用 withLaterOffsetAtOverlap() 选较晚偏移。

yyyy 是 era-based 年份（公元前/公元），uuuu 是 proleptic year；现代日期格式化应使用 uuuu，避免公元前/公元边界问题。

Instant 是时间线上的点，LocalDateTime 没有时区，不能直接表示某个瞬间；跨时区计算应保留 ZoneId 或 Offset。

HttpClient.newBuilder().connectTimeout(...).build() 创建客户端；HttpRequest.newBuilder(URI).GET()/POST(BodyPublishers.ofString(...)) 构建请求；send 同步、sendAsync 异步。

它支持 HTTP/2、WebSocket、异步 CompletableFuture、连接池和拦截器式配置，API 比 HttpURLConnection 更现代；默认使用 HTTP/2（服务端支持时）。

虚拟线程场景下，同步 send 可以搭配虚拟线程获得高并发；注意设置连接超时、请求超时和响应体处理，避免连接泄漏。

Preview：已进入 JDK 核心的语言/API 草案，用 --enable-preview 开启，编译和运行都要加；可能在后续版本修改或移除。

Incubator：独立模块（如 jdk.incubator.vector），用 --add-modules 使用，API 可能大改。

Experimental：需要 -XX:+UnlockExperimentalVMOptions 的 VM 选项，属于运行时实验特性；三者都不是正式兼容承诺。

编译期需要允许解析预览语法和 API；运行期 JVM 需要允许加载预览 class。缺一边都会失败。

预览 class 的 minor version 是 65535（0xFFFF），major version 仍是目标 JDK 版本；JVM 看到 65535 就要求 --enable-preview。

javap -v 可查看 minor version；预览 class 不能拿到其他 JDK 版本运行，必须用对应版本重新编译。

正式：虚拟线程（444）、SequencedCollection（431）、Record Patterns（440）、Pattern Matching for switch（441）、分代 ZGC（439，产品特性）。

预览：String Templates（430）、Unnamed Patterns and Variables（443）、Unnamed Classes and Instance Main Methods（445）、Scoped Values（446）、Structured Concurrency（453）、Foreign Function & Memory API（442，第三轮预览）。

孵化：Vector API（448，第六轮）。升级时要逐项查 JEP 状态，不能把预览当正式。

先走 LTS 路径（8 → 11 → 17 → 21），每步解决编译、依赖和运行时问题。重点检查：移除的 Java EE/CORBA 模块（11）、Nashorn（15）、CMS（14）、RMI Activation（17）。

强封装使 sun.* 和 JDK 内部 API 的反射访问默认失败，需要 --add-opens 临时放行；动态加载 Agent 在 21 会警告（JEP 451）。

工具链上使用 --release 21 而不是 -source/-target，用 jdeps 分析依赖，升级所有字节码增强/Agent/序列化框架，并准备回滚方案。

强封装指 JDK 内部包（如 sun.misc、jdk.internal.*）默认不向外部开放深度反射；JDK 16 起默认拒绝非法访问，17 起 --illegal-access 不再能整体放宽。

--add-opens java.base/java.lang=ALL-UNNAMED 可以临时开放某个包的深度反射，--add-exports 开放编译期访问；它们是迁移过渡手段，不是长期方案。

正确做法是替换内部 API（如用 VarHandle 替代 Unsafe、用标准 API 替代 sun.*），并推动依赖库升级。

JEP 451 让 JVM 在运行期动态加载 Agent 时打印警告，为未来默认禁止做准备；通过 -javaagent 在启动时加载不受影响。

常见来源：APM、Mock 框架、字节码增强工具在运行时 attach。可以临时用 -XX:+EnableDynamicAgentLoading 显式允许。

长期方案是升级工具，改为启动时通过 -javaagent 加载，或使用工具提供的受支持接入方式。

移除：Java EE 与 CORBA 模块（11）、Nashorn JavaScript 引擎（15）、CMS GC（14）、RMI Activation（17）；Security Manager 在 17 弃用，并在后续版本逐步限制启用。

弃用：finalize()（18 弃用）、Thread.stop/suspend/resume（长期弃用）、Runtime.getRuntime().exec 的部分不安全用法应改用 ProcessBuilder。

还有默认行为变化：G1 成为默认 GC（9）、强封装（16/17）、动态 Agent 警告（21）。迁移时要查对应版本的 release notes。

--release N 同时设定字节码版本和可用的 JDK API 签名（通过 ct.sym），能防止误用高于 N 的 API；-source/-target 只影响语法和字节码版本，仍可能链接到当前 JDK 的新 API。

跨版本编译应使用目标 JDK 的 --release，并固定构建 JDK 版本；多版本 jar 可用 Multi-Release 清单为不同 JDK 提供实现。

运行低版本 JVM 时，高版本 class 会抛 UnsupportedClassVersionError；预览 class 还要求同版本 JVM 和 --enable-preview。