String對象是如何實現(xiàn)的？

• Java6以及之前的版本，String是對char數(shù)組進(jìn)行了封裝實現(xiàn)的對象，主要有，char數(shù)組，偏移量offset，字符串?dāng)?shù)量count，哈希值
• Java7到8String類中不再有offset和count兩個變量了，String占用的內(nèi)存稍微小些，同時，String.substring方法不再共享char，解決了可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏的問題
• java9開始，char[]字段改為了byte[]字段，維護(hù)了一個新的coder，它是編碼格式的標(biāo)識

編譯器會對，str+str進(jìn)行優(yōu)化，改成StringBuilder，每次+都會new一個新的StringBuilder的對象，所以，建議直接使用StringBuilder來優(yōu)化

String的內(nèi)存分配

• String str = "abc" 代碼編譯時，會在常量池中創(chuàng)建常量abc，運行時返回常量池中的字符串的飲用
• String str = new String("abc")，代碼在加載時會在常量池中創(chuàng)建常量abc，在調(diào)用new時，會在堆中創(chuàng)建String對象，并且引用常量池中字符串對象char[]數(shù)組，并且返回String對象的引用
• public class Test{String test1,String test2}(String 為成員變量)，在運行時，創(chuàng)建的String對象會在堆中，不會在常量池中創(chuàng)建
  注意：使用intern方法需要注意一點，一定要結(jié)合實際場景，因為常量池實現(xiàn)類似于一個HashTable的實現(xiàn)方式，存儲的數(shù)據(jù)越大，遍歷的時間復(fù)雜度就會提升

正則表達(dá)式

目前實現(xiàn)正則表達(dá)式引擎的方式有兩種，DFA（確定有限狀態(tài)自動機(jī)）和NFA（非確定有限狀態(tài)自動機(jī)），對比來看，構(gòu)造DFA自動機(jī)的代價遠(yuǎn)大于NFA自動機(jī)，但DFA自動機(jī)執(zhí)行效率高于NFA，NFA自動機(jī)的優(yōu)勢時支持更多的功能，例如，捕獲group，環(huán)視，占有優(yōu)先量詞等高級功能，在編程語言里使用的正則表達(dá)式引擎都是基于NFA實現(xiàn)的

NFA自動機(jī)的回溯，NFA實現(xiàn)會引起大量回溯問題，比如ab{1,3}c，source=abbc，匹配b之后會不斷的回溯來看是否滿足，貪婪模式就是回溯的導(dǎo)火索
貪婪模式就是，如果單獨使用+、？、*或者{minx,max}等量詞，正則表達(dá)式會匹配盡可能多的內(nèi)容
懶惰模式，在這種情況下正則表達(dá)式會盡可能少的重復(fù)匹配字符串，如果匹配成功則會繼續(xù)匹配剩余的字符串，開啟懶惰模式可以在量詞后面拼接？，如"ab{1,3}c"，如果匹配的結(jié)果是abc那么一次匹配即可成功
獨占模式，獨占模式和貪婪模式一樣會最大限度的匹配更多的內(nèi)容，不同的是，在獨占模式下，匹配失敗就會結(jié)束匹配，不會發(fā)生回溯的問題，開始獨占模式在字符串后面增加個+，如"ab{1,3}+bc"

正則表達(dá)式的優(yōu)化

• 少用貪婪模式多用獨占模式
• 減少分支的選擇，如"abcd|abef"替換為"ab(cd|ef)"
• 減少捕獲嵌套

I/O

• 傳統(tǒng)I/O和NIO的最大區(qū)別就是傳統(tǒng)I/O是面向流的，NIO是面向buffer的，Buffer可以將文件一次性讀入內(nèi)存再做后續(xù)的處理，而傳統(tǒng)的方式是邊讀文件邊處理數(shù)據(jù)，雖然傳統(tǒng)I/O后面也是用了緩存快，如：BufferedInputStream，但是仍不嫩隔閡NIO媲美
• NIO的Buffer除了做緩存快塊優(yōu)化外，還提供了一個可以直接訪問物理內(nèi)存的類，DirectBuffer，普通的Buffer分配的是JVM堆內(nèi)存，而DirectBuffer是直接分配的物理內(nèi)存，
  數(shù)據(jù)要輸出到外部設(shè)備，必須先從用戶空間復(fù)制到內(nèi)核空間，再復(fù)制到輸出設(shè)備，而在Java中，在用戶空間中又存在一個拷貝，那就是從java堆內(nèi)存拷貝到臨時的直接內(nèi)存中去，通過臨時的直接內(nèi)存拷貝到內(nèi)存空間中去，此時的直接內(nèi)存和堆內(nèi)存就是屬于用戶空間（為什么Java要通過一個臉是非堆內(nèi)存來復(fù)制數(shù)據(jù)？如果單純使用Java堆內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝，當(dāng)拷貝的數(shù)據(jù)量比較大的情況，Java堆的GC壓力會比較大，而使用非堆內(nèi)存可以簡低GC壓力），DirectBuffer則是直接將步驟簡化為直接保存數(shù)據(jù)到非堆內(nèi)存中，從而減少一次拷貝

DirectBuffer申請的是非JVM的物理內(nèi)存，所以創(chuàng)建和銷毀的代價很高，DirectBuffer申請的內(nèi)存并不是直接由JVM負(fù)責(zé)垃圾回收，但在DirectBuffer包裝類回收時，會通過JavaReference機(jī)智來釋放蓋內(nèi)存塊

DirectBuffer只優(yōu)化了用戶空間內(nèi)部的拷貝，MappedByteBuffer時通過本地類調(diào)用mmap進(jìn)行文件內(nèi)存映射的，map()系統(tǒng)方法會直接將文件從硬盤拷貝到用戶空間，只進(jìn)行一次數(shù)據(jù)拷貝，從何減少了read方法從硬盤拷貝到內(nèi)核的這一步

零拷貝，DirectBuffer和MappedByteBuffer

偏向鎖

鎖狀態(tài)流轉(zhuǎn)

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上下文切換

上下文切換是線程之間切換的時候保存之前線程的狀態(tài)，加載新線程的數(shù)據(jù)，再垃圾回收的時候就可能導(dǎo)致Stop-the-world，就是線程暫停的行為
Linux可以使用 vmstat命令來查看切換的頻率（vmstat -pid）,如果監(jiān)視某個應(yīng)用上下文的切換，就可以使用pidstat命令監(jiān)控指定進(jìn)程的Context Switch上下文切換（pidstat -w -l -p <pid> 1 100）

什么時候會導(dǎo)致上下文切換

• 系統(tǒng)原因，如分配的時間片到了，I/O中斷等
• 程序中調(diào)用slepp，wait，park等導(dǎo)致線程狀態(tài)的改變

所以，在多線程中，鎖其實不是性能的開銷，競爭鎖才是為了提高性能，優(yōu)化點有

• 減少鎖持有的時間，只在關(guān)鍵競爭處增加鎖
• 降低鎖的粒度，如鎖分離，鎖分段（ConcurrentHashMap）
• 樂觀鎖代替競爭鎖
• wait和notify的優(yōu)化，建議使用Lock鎖結(jié)合Condition接口代替
• 合理設(shè)置線程池的大小，避免創(chuàng)建過多的線程，根據(jù)自己的業(yè)務(wù)場景，一般在N+1和2N兩個公式中選擇一個合適的
• 使用協(xié)程實現(xiàn)非阻塞等待
• 減少JAVA垃圾回收

線程模型

實現(xiàn)線程的主要有三種方式：

• 輕量級進(jìn)程和內(nèi)核線程一對一互相映射實現(xiàn)1:1線程模型（JAVA在LINUX下的實現(xiàn)）
• 用戶線程和內(nèi)核線程實現(xiàn)N:1線程模型
• 用戶線程和輕量級進(jìn)程混合實現(xiàn)N:M線程模型

1:1線程模型，通過fork函數(shù)創(chuàng)建一個子進(jìn)程來代表一個內(nèi)核中的線程，一個進(jìn)程調(diào)用fork函數(shù)后系統(tǒng)會給新的進(jìn)程分配資源，然后把原進(jìn)程中所有的值都復(fù)制到新的進(jìn)程中，只有少數(shù)的與原來不同，如：PID，由于每次都需要復(fù)制一摸一樣的數(shù)據(jù)，LWP進(jìn)行了優(yōu)化使用clone函數(shù)來創(chuàng)建線程，沒有復(fù)制的資源可以通過指針共享給子進(jìn)程

N:1線程模型，由于1:1線程模型是和內(nèi)核一對一映射，所以創(chuàng)建，切換都存在用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的切換，開銷比較大，同時由于系統(tǒng)資源有限，不能支持創(chuàng)建大量的LWP，但是N:1可以很好的解決這些問題，一個內(nèi)核線程管理映射多個用戶線程，所以用戶線程切換的時候不會產(chǎn)生用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的切換

N:M線程模型，主要解決了N:1線程模型如果一個線程阻塞，就會導(dǎo)致整個進(jìn)程被阻塞，N:M通過LWP與內(nèi)核線程鏈接，用戶態(tài)的線程數(shù)量和內(nèi)核態(tài)的LWP數(shù)量是N:M的關(guān)系

Java使用了1:1的線程模型，而Go協(xié)程實現(xiàn)了N:M的線程模型，所以Go語言并發(fā)行支持的更好，不需要上下文之間的切換（協(xié)程實現(xiàn)的本質(zhì)就是在程序總實現(xiàn)函數(shù)的調(diào)度）

JAVA虛擬機(jī)

Java8為什么使用元空間替代永久代（方法區(qū)的實現(xiàn)）

• 為了融合HotSpot JVM與JRockit VM，因為JRockit沒有永久代
• 永久代經(jīng)常不夠用或發(fā)生內(nèi)存溢出，每次PermGen區(qū)FullGC的時候回收率偏低

類加載執(zhí)行過程

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• 類編譯，把.java文件編譯成.class文件
• 類加載，當(dāng)類被創(chuàng)建實例或者被其他對象引用時，虛擬機(jī)在沒有加載過該類的情況下，會通過類加載將字節(jié)碼文件加載到內(nèi)存中，加載完成后class類文件常量池信息以及其他數(shù)據(jù)會被保存到JVM內(nèi)存的方法區(qū)中
• 類連接，驗證：驗證是否符合規(guī)范，準(zhǔn)備：為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，初始化值，如int常量初始化0（此時還沒有真正賦值），解析：將符號引用轉(zhuǎn)為直接引用，包括類和接口的全限定名，類引用，方法引用以及成員變量引用等
• 類初始化，執(zhí)行構(gòu)造器的<clinit>方法，為變量賦值
• 即時編譯（JIT），初始化完成后，類在調(diào)用執(zhí)行過程中，執(zhí)行引擎會把字節(jié)碼轉(zhuǎn)成機(jī)器嗎，然后操作系統(tǒng)才能執(zhí)行，字節(jié)碼轉(zhuǎn)機(jī)器碼的過程中虛擬機(jī)還存在一道編譯，那就是即時編譯，HotSpot虛擬機(jī)中內(nèi)置了兩個JIT，分別為C1和C2編譯器，這兩個編譯器過程是不一樣的，C1編譯器是一個簡單快速的編譯器，主要關(guān)注在局部性優(yōu)化（如GUI程序），C2編譯器是為長期運行的服務(wù)器程序做的性能調(diào)優(yōu)