Java知識(shí)復(fù)習(xí)解答

1.synchronize 和 volitale的區(qū)別；什么是可見性和原子性

可見性：當(dāng)一個(gè)線程修改了線程共享變量的值，其他線程能夠立即得知這個(gè)修改

原子性：一系列的操作要么全部執(zhí)行完，要么都不執(zhí)行

有序性：如果在本線程內(nèi)觀察，所有操作都是有序的；如果在一個(gè)線程中觀察另一個(gè)線程，所有操作都是無序的。前半句是指“線程內(nèi)表現(xiàn)為串行語義”，后半句是指“指令重排序”現(xiàn)象和“工作內(nèi)存中主內(nèi)存同步延遲”現(xiàn)象。

synchronized具有原子性，可見性，有序性，同一時(shí)刻只能有一個(gè)線程進(jìn)行獲??；會(huì)造成線程阻塞；標(biāo)記的變量會(huì)被編譯器優(yōu)化；可以使用在變量，方法，類級(jí)別中

volatile具有可見性，有序性，不能保證原子性，（需要保證原子性，1：運(yùn)算結(jié)果不依賴變量的當(dāng)前值，或者只有一個(gè)線程修改變量的值；2：該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中）；不會(huì)造成線程阻塞；標(biāo)記的變量不會(huì)被編譯器優(yōu)化（防止指令重排）；只能使用在變量級(jí)別

2.Java的集合類

Java的集合類是放在java.util包下；集合類存放的是對(duì)象的引用，而非對(duì)象的本身；集合類主要分為Set(集)，List(列表)，Map(映射)。

List和Set是Collection(接口)的子類。

Set：不能包含重復(fù)的元素，沒有順序

List：

1. ArrayList：是List的子類，底層是動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的數(shù)組結(jié)構(gòu)?？梢源娣胖貜?fù)的元素（包括null）；有序，按照元素的添加順序，多用于查詢多增刪操作少的情況，ArrayList是線程異步的，是不安全。

   擴(kuò)容機(jī)制：每次擴(kuò)容的大小是原來的1.5倍；擴(kuò)容的過程其實(shí)就是一個(gè)將原來元素拷貝到一個(gè)擴(kuò)容后數(shù)組大小的長(zhǎng)度新數(shù)組中，所以ArrayList的擴(kuò)容其實(shí)是相對(duì)來說是比較消耗性能的。經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)異常：ConcurrentModificationException，在foreach循環(huán)的時(shí)候，進(jìn)行了刪除操作，集合的長(zhǎng)度產(chǎn)生的變化，

2. LinkedList：LinkedList是一種可以在任何位置進(jìn)行高效地插入和刪除操作的有序序列，多用于增刪操作多的情況下。底層實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是雙向鏈表。也是不安全的

Map是util包下另一個(gè)集合類，是以key-value形式，鍵不能重復(fù)，值可以重復(fù)。對(duì)Map集合遍歷時(shí)先得到鍵的set集合，再對(duì)set集合進(jìn)行遍歷，得到相應(yīng)的值。

HashMap：

1. 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是根據(jù)鍵值對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，并且存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)的鍵不能相同，如果相同該鍵之前對(duì)應(yīng)的值將被覆蓋。
2. HashMap最多只允許一條存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的鍵為null，可允許多條數(shù)據(jù)的值為null。
3. HashMap存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的順序是不確定的，并且可能會(huì)因?yàn)閿U(kuò)容導(dǎo)致元素存儲(chǔ)位置改變。因此遍歷順序是不確定的。
4. HashMap是線程不安全的，使用ConcurrentHashMap具有線程安全。

底層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：

JDK1.7之前的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：

拉鏈法，專業(yè)點(diǎn)就叫鏈地址法。就是數(shù)組加鏈表的結(jié)合。每一個(gè)數(shù)組元素上存儲(chǔ)的都是一個(gè)鏈表。新添加進(jìn)來的元素總是放在數(shù)組對(duì)應(yīng)的角標(biāo)位置，而原來處于該角標(biāo)的位置的節(jié)點(diǎn)作為next節(jié)點(diǎn)放到新節(jié)點(diǎn)的后邊。

JDK1.8中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

如果單單是數(shù)組加鏈表的話，當(dāng)處理hash值沖突較多的情況下，鏈表的長(zhǎng)度會(huì)越來越長(zhǎng)，查找的效率會(huì)越來越低了。所以在1.8中當(dāng)新增節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致鏈表的長(zhǎng)度超過8的時(shí)候，就會(huì)在添加元素的同事將單鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹。紅黑樹是一種易于增刪改查的二叉樹，這樣HashMap中的元素操作起來就會(huì)更高效。

3. Java中的引用

• StrongReference（強(qiáng)引用）：從不回收，對(duì)象一直存在，垃圾回收器絕對(duì)不會(huì)回收它；當(dāng)JVM停止的時(shí)候才被終止
• SoftReference（軟引用）：可以和引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用；內(nèi)存足夠，不會(huì)回收，內(nèi)存不夠就會(huì)回收；
• WeakReference（弱引用）：可以和引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用，當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，觸發(fā)GC后被終止。多用于內(nèi)存泄漏的解決；可以通過手動(dòng)GC進(jìn)行清除。
• PhantomReference（虛引用）：必須和引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用，隨時(shí)會(huì)被回收，觸發(fā)GC后被終止

4. Java GC回收機(jī)制

GC機(jī)制：是Java虛擬機(jī)垃圾回收器提供的一種用于在空閑時(shí)間不定時(shí)回收無任何對(duì)象引用的對(duì)象占據(jù)的內(nèi)存空間的一種機(jī)制。

JVM把內(nèi)存劃分成了下面幾個(gè)區(qū)域：

• 程序計(jì)數(shù)器

  每一個(gè)線程都有它自己的程序計(jì)數(shù)器，并且任何時(shí)間一個(gè)線程都只有一個(gè)方法在執(zhí)行，也就是所謂的當(dāng)前方法。會(huì)存儲(chǔ)當(dāng)前線程正在執(zhí)行的Java方法的JVM指令地址；如果是本地方法，則是未指定值（undefined）。

• 方法區(qū)

  用于存儲(chǔ)所謂的元數(shù)據(jù)，例如類的信息（名稱，修飾符等）、運(yùn)行時(shí)常量池、類中的字段和方法等。方法區(qū)GC，條件比較苛刻

  運(yùn)行時(shí)常量池：常量池可以存放各種常量信息，不管是編譯器生成的各種字面量，還是需要在運(yùn)行時(shí)決定的符號(hào)引用。

• 堆區(qū)

  是Java內(nèi)存管理的核心區(qū)域，用來放置Java對(duì)象實(shí)例，幾乎所有創(chuàng)建的Java對(duì)象實(shí)例都是被直接分配在堆上的。所以堆區(qū)是GC最頻繁的

• Java虛擬機(jī)棧

  每個(gè)線程在創(chuàng)建時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)棧，線程私有，生命周期和線程一樣，每一個(gè)方法被調(diào)用時(shí)產(chǎn)生一個(gè)棧幀。JVM直接對(duì)Java棧的操作只有兩個(gè)，就是對(duì)棧幀的壓棧和出棧。

  棧幀中存儲(chǔ)著局部變量表、操作數(shù)、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口。

• 本地方法棧

  和Java虛擬機(jī)棧非常相似，支持對(duì)本地方法的調(diào)用，也是每個(gè)線程都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)。

方法區(qū)和堆歸所有線程共享

在上面介紹的五個(gè)內(nèi)存區(qū)域中，有3個(gè)是不需要進(jìn)行垃圾回收的：本地方法棧、程序計(jì)數(shù)器、虛擬機(jī)棧。因?yàn)樗麄兊纳芷谑呛途€程同步的，隨著線程的銷毀，他們占用的內(nèi)存會(huì)自動(dòng)釋放。所以，只有方法區(qū)和堆區(qū)需要進(jìn)行垃圾回收，回收的對(duì)象就是那些不存在任何引用的對(duì)象。

GC算法：

經(jīng)典的引用計(jì)數(shù)算法，很難處理循環(huán)引用關(guān)系，所以Java并沒有采用這種方法。而是采用追蹤性垃圾收集，就是根搜索算法。

常見的垃圾收集算法：

• 復(fù)制算法：高效，但是需要提前預(yù)留空間，有一定浪費(fèi)。
• 標(biāo)記-清除：先進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記處所有要回收的對(duì)象，然后進(jìn)行清除。有碎片化的問題，不適合特別大的堆。
• 標(biāo)記-整理：類似清除，但是為了避免內(nèi)存碎片化，在清理過程中將對(duì)象移動(dòng)，以確保移動(dòng)后的對(duì)象占用連續(xù)的內(nèi)存空間。

5.Java的內(nèi)存模型

Java內(nèi)存模型（Java Memory Model ,JMM）就是一種符合內(nèi)存模型規(guī)范的，屏蔽了各種硬件和操作系統(tǒng)的訪問差異的，保證了Java程序在各種平臺(tái)下對(duì)內(nèi)存的訪問都能保證效果一致的機(jī)制及規(guī)范。

6.多進(jìn)程和多線程

進(jìn)程是資源分配的最小單位，線程是CPU調(diào)度的最小單位

7. 線程的休眠方式，sleep和wait哪個(gè)會(huì)釋放鎖？

sleep是Thread類的方法，不會(huì)釋放對(duì)象鎖。

wait是Objec類的方法，線程會(huì)釋放對(duì)象鎖，可以用notify()或者notifyAll()喚醒。

8. String、StringBuffer、StringBuilder的區(qū)別

都是被final修飾的，都不允許被繼承。

String長(zhǎng)度固定，StringBuffer和StringBuilder長(zhǎng)度是可以改變的；StringBuffer是線程安全的，StringBuilder不是線程安全的。StringBuffer多用于多線程，操作大量數(shù)據(jù)，StringBuilder用于單線程操作大量數(shù)據(jù)，效率優(yōu)于StringBuffer；拼接字符串不建議使用+，因?yàn)閮?nèi)部也是額外創(chuàng)建StringBuffer來完成的。

9. 抽象類和接口有什么區(qū)別？

共同點(diǎn)：是上層的抽象層。 都不能被實(shí)例化。 都能包含抽象的方法，這些抽象的方法用于描述類具備的功能，但是不會(huì)提供具體的實(shí)現(xiàn)。

區(qū)別：抽象類里面可以寫非抽象方法，接口中只能有抽象方法；類只能繼承一個(gè)類，可以是抽象類。類可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口。抽象類抽象方法可以用所有修飾符修飾，接口里面的方法都是public，在JDK1.8允許一個(gè)靜態(tài)方法和多個(gè)Default方法。抽象類可以有構(gòu)造方法，接口不能有構(gòu)造器。

10.單例模式，雙判空懶漢單例模式，為什么變量用volitale修飾，new不是原子操作

用volitale修飾，是禁止指令重排。new不是原子操作，有多個(gè)步驟。