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Java 学习内容总结


 

 
最近对Core Java基础做了一些学习。有自己的见解,也有别人的总结,供大家参考。
 
 
 
1 实现多线程的方式有几种?
 
其实这个问题并不难,只是在这里做一个总结。一共有三种。
 
实现Runnable接口,并实现该接口的run()方法
继承Thread类,重写run()方法
实现Callable接口,实现call()方法。
大家可能对前两种已经很清楚了,重点说下第三种。
Callable接口是属于Executor框架中的类,Callable 接口与Runnable接口类似,但比后者功能更加强大,主要有三点:
 
Callable可以在任务结束后提供一个返回值,Runnable无法提供这个功能;
Callable的call()方法可以抛出异常,Runnable接口的run()方法不能抛出异常;
运行Callable可以得到一个Future对象,Future对象表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法。由于线程属于异步计算模型,所以无法从其他线程中得到方法的返回值。在这种情况下,就可以使用Future来监视目标线程调用call()方法的情况。当调用Futrue的get()方法以获取结果时,当前线程就会阻塞,直到call()方法结束返回结果。
举个例子,此代码在JDK 8 下运行,因为使用了lambda表达式:
 
package exam;
 
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
 
public class CallableAndFuture {
 
    public static void main(String[] args) {
    ExecutorService threadPool = Executors.newSingleThreadExecutor();
 
    // 启动线程
    Future<String> future = threadPool.submit(() -> "Hello, world");
    
    try {
        System.out.println("waiting thread to finish.");
        System.out.println(future.get()); // 等待线程结束,并获取返回结果
        
        threadPool.shutdown();
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    }
}
2 volatile关键字的作用
 
在Java语言中,有时候为了提高程序的运行效率,编译器会做一些优化操作,把经常被访问的变量缓存起来,程序在读取这个变量的时候又有可能直接从寄存器中读取这个值,而不会去内存中读取。这样的好处提高了程序的运行效率,但当遇到多线程编程时,变量的值可能被其他线程改变了,而该缓存的值不会做相应的改变,从而导致应用程序读取的值可能与实际的变量值不一致。关键字volatile正好解决这个问题,被volatile修饰的变量编译器不会做优化,每次都会从内存读取。
 
3 代码中不同属性和方法的执行顺序
 
经常会遇到一个这样的代码,new一个子类,其子类以及父类每个属性和方法的执行顺序,具体可以看以下例子:
 
**
 * Java程序初始化工作可以在许多不同的代码中来完成,它们执行的顺序如下:
 * 父类静态变量
 * 父类静态代码块
 * 子类静态变量
 * 子类静态代码块
 * 父类非静态变量
 * 父类非静态代码块
 * 父类构造函数
 * 子类非静态变量
 * 子类非静态代码块
 * 子类构造函数
 * 
 * 
 * 注意,只有方法具有多态性,属性则没有。
 * @author TurtusLi
 *
 */
class BaseI {
    int num = 1;
 
    public BaseI() {
        this.print();
        num = 2;
    }
 
    public void print() {
        System.out.println("Base.num = " + num);
    }
}
public class Example1423 extends BaseI {
 
    int num = 3;
 
    public Example1423() {
        this.print();
 
        num = 4;
    }
 
    // 去掉这个复写方法,运行看效果
    @Override
    public void print() {
        System.out.println("Sub.num = " + num);
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        BaseI b = new Example1423();
        System.out.println(b.num);
    }
 
}
4 switch语句支持String类型的实现原理
 
在Java 7 以后,switch语句可以用作String类型上。
 
从本质来讲,switch对字符串的支持,其实也是int类型值的匹配。它的实现原理如下:
 
通过对case后面的String对象调用hashCode()方法,得到一个int类型的Hash值,然后用这个Hash值来唯一标识着这个case。
 
那么当匹配的时候,首先调用这个字符串的hashCode()方法,获取一个Hash值(int类型),用这个Hash值来匹配所有的case,如果没有匹配成功,说明不存在;如果匹配成功了,接着会调用字符串的equals()方法进行匹配。
 
由此看出,String变量不能是null;同时,switch的case子句中使用的字符串也不能为null。
 
5 多线程同步有几种实现方法
 
Java主要提供了三种实现同步机制的方法。
 
synchronized关键字。有两种用法,可以是synchronized方法和synchronized代码块。
wait和notify方法。
Lock。Lock接口有一个实现类ReentrantLock,也可以实现多线程的同步。
6 在多线程编程的时候有哪些注意事项
 
如果能用volatile代替synchronized,近可能使用volatile。因为被synchronized修饰的方法或代码块在同一时间只能允许一个线程访问,而volatile没有这个限制,因此使用synchronized会降低并发量。由于volatile无法保证原子性操作,因此在多线程的情况下,只有对变量的操作为原子操作的情况下才可以使用volatile。
尽可能减少synchronized块内的代码。
给每一个线程定义一个名字,这样有利于调试。
尽量使用concurrent容器(ConcurrentHashMap)来代替synchronized容器(Hashtable)。
使用线程池来控制多线程的执行。
7 fail-fast 和fail-safe迭代器的区别是什么?
 
他们的主要区别是fail-safe允许在遍历的过程中对容器的数据进行修改,而fail-fast则不允许。下面分别介绍这两种迭代器的工作原理。
 
fail-fast:直接在容器上进行遍历,在遍历的过程中,一旦发现容器中的数据被修改了(添加元素、删除或修改元素),就会抛出ConcurrentModificationException异常导致遍历失败。常见的使用fail-fast的容器有HashMap和ArrayList等。
 
fail-safe:这种遍历是基于容器的克隆。因此,对容器中内容的修改不影响遍历。常见使用fail-safe方式的容器有ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList。
 
8 如何能够使JVM中的虚拟机栈、堆内存和方法区发生内存溢出?
 
关于JVM的知识,有一本非常好的书籍——周志明《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践(第2版)》,里面有非常好的介绍。几乎可以说是Java程序员必读书籍。
 
虚拟机栈是线程私有的,当创建一个线程时,同时会新建一个虚拟机栈,它描述的是Java方法执行的内存模型。 栈中有一个非常重要的概念——栈帧。栈帧用于保存局部变量表,操作数栈,方法出口等。
 
其实栈溢出最简单的方式是无限递归。
 
堆内存是线程共享的,是JVM中内存管理的最大一块内存,它保存所有实例化的对象。
 
堆内存溢出最简单的方式是不停的new对象,GC来不及回收,直到内存全部耗尽。
 
方法区也是内存共享的。它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
 
方法区溢出简单的方式是,调用String类的intern()方法,此方法如果在堆区找不到已经存在的String对象的话,就会往方法区中的常量池放一份,然后返回其引用放在堆区。还有一种办法是不停地加载类。
 
9 在 int i =0; i=i++;语句中,i=i++是线程安全的吗?如果不安全,请说明上面操作在JVM中的执行过程,为什么不安全?说出JDK中哪个类能达到以上程序的效果,并且是线程安全且高效的,简述其原理。
 
语句i=i++的执行过程:先把i的值取出来放到栈顶,可以理解为引入了第三方变量k,此时,k的值为i,然后执行自增操作,于是i的值变为1,最后执行赋值操作i=k(自增前的值),因此,执行结束后,i的值还是0。从上面的分析得知,i=i++语句的执行过程是由多个操作组成,它不是原子操作,因此,不是线程安全的。
 
在Java中,++i和i++操作并不是线程安全的,在使用的时候,不可避免地会用到synchronized关键字。而AtomicInteger是一个提供原子操作的Integer类,它提供了线程安全且高效的原子操作,是线程安全的,其底层的原理是利用处理器的CAS(Compare And Swap,比较与交换,一种有名的无锁算法)操作来检测栈中的值是否被其他线程改变,如果被改变,则CAS操作失败。这种实现方法在CPU指令级别实现了原子操作,因此,它比使用synchronized来实现同步效率更高。