java核心技術36講筆記

Java-Basic

談談final、 finally、 finalize有什麼不一樣？

典型回答:
final能夠用來修飾類、方法、變量，分別有不一樣的意義， final修飾的class表明不能夠繼承擴展， final的變量是不能夠修改的，而final的方法也是不能夠重寫的（ override）。

finally則是Java保證重點代碼必定要被執行的一種機制。咱們可使用try-finally或者try-catch-finally來進行相似關閉JDBC鏈接、保證unlock鎖等動做。

finalize是基礎類java.lang.Object的一個方法，它的設計目的是保證對象在被垃圾收集前完成特定資源的回收。 finalize機制如今已經不推薦使用，而且在JDK 9開始被標記
爲deprecated。

強引用、軟引用、弱引用、幻象引用有什麼區別？具體使用場景是什麼？

不一樣的引用類型，主要體現的是對象不一樣的可達性（ reachable）狀態和對垃圾收集的影響。

所謂強引用（ "Strong" Reference），就是咱們最多見的普通對象引用，只要還有強引用指向一個對象，就能代表對象還「活着」，垃圾收集器不會碰這種對象。對於一個普通的對
象，若是沒有其餘的引用關係，只要超過了引用的做用域或者顯式地將相應（強）引用賦值爲null，就是能夠被垃圾收集的了，固然具體回收時機仍是要看垃圾收集策略。

軟引用（ SoftReference），是一種相對強引用弱化一些的引用，可讓對象豁免一些垃圾收集，只有當JVM認爲內存不足時，纔會去試圖回收軟引用指向的對象。 JVM會確保在拋
出OutOfMemoryError以前，清理軟引用指向的對象。軟引用一般用來實現內存敏感的緩存，若是還有空閒內存，就能夠暫時保留緩存，當內存不足時清理掉，這樣就保證了使用緩
存的同時，不會耗盡內存。
andriod中的圖片緩存是軟引用的例子.

弱引用（ WeakReference）並不能使對象豁免垃圾收集，僅僅是提供一種訪問在弱引用狀態下對象的途徑。這就能夠用來構建一種沒有特定約束的關係，好比，維護一種非強制性
的映射關係，若是試圖獲取時對象還在，就使用它，不然重現實例化。它一樣是不少緩存實現的選擇。
ThreadLocal中entry的Key是弱引用的例子.

對於幻象引用，有時候也翻譯成虛引用，你不能經過它訪問對象。幻象引用僅僅是提供了一種確保對象被fnalize之後，作某些事情的機制，好比，一般用來作所謂的PostMortem清理機制，我在專欄上一講中介紹的Java平臺自身Cleaner機制等，也有人利用幻象引用監控對象的建立和銷燬。

理解Java的字符串， String、 StringBufer、 StringBuilder有什麼區別？

String是Java語言很是基礎和重要的類，提供了構造和管理字符串的各類基本邏輯。它是典型的Immutable類，被聲明成爲fnal class，全部屬性也都是fnal的。也因爲它的不可
變性，相似拼接、裁剪字符串等動做，都會產生新的String對象。因爲字符串操做的廣泛性，因此相關操做的效率每每對應用性能有明顯影響。

StringBufer是爲解決上面提到拼接產生太多中間對象的問題而提供的一個類，咱們能夠用append或者add方法，把字符串添加到已有序列的末尾或者指定位置。 StringBufer本
質是一個線程安全的可修改字符序列，它保證了線程安全，也隨之帶來了額外的性能開銷，因此除非有線程安全的須要，否則仍是推薦使用它的後繼者，也就是StringBuilder。

StringBuilder是Java 1.5中新增的，在能力上和StringBufer沒有本質區別，可是它去掉了線程安全的部分，有效減少了開銷，是絕大部分狀況下進行字符串拼接的首選。

String是Immutable類的典型實現，原生的保證了基礎線程安全，由於你沒法對它內部數據進行任何修改，這種便利甚至體如今拷貝構造函數中，因爲不可
變， Immutable對象在拷貝時不須要額外複製數據。

爲了實現修改字符序列的目的， StringBufer和StringBuilder底層都是利用可修改的（ char， JDK 9之後是byte）數組，兩者都繼承了AbstractStringBuilder，裏面包含了基本
操做，區別僅在於最終的方法是否加了synchronized。

談談Java反射機制，動態代理是基於什麼原理？

典型回答:
反射機制是Java語言提供的一種基礎功能，賦予程序在運行時自省（ introspect，官方用語）的能力。經過反射咱們能夠直接操做類或者對象，好比獲取某個對象的類定義，獲取類
聲明的屬性和方法，調用方法或者構造對象，甚至能夠運行時修改類定義。

動態代理是一種方便運行時動態構建代理、動態處理代理方法調用的機制，不少場景都是利用相似機制作到的，好比用來包裝RPC調用、面向切面的編程（ AOP）。

實現動態代理的方式不少，好比JDK自身提供的動態代理，就是主要利用了上面提到的反射機制。還有其餘的實現方式，好比利用傳說中更高性能的字節碼操做機制，類
似ASM、 cglib（基於ASM）、 Javassist等。

咱們知道Spring AOP支持兩種模式的動態代理， JDK Proxy或者cglib，若是咱們選擇cglib方式，你會發現對接口的依賴被克服了。

cglib動態代理採起的是建立目標類的子類的方式，由於是子類化，咱們能夠達到近似使用被調用者自己的效果。

int和Integer有什麼區別？談談Integer的值緩存範圍。

典型回答:
int是咱們常說的整形數字，是Java的8個原始數據類型（ Primitive Types， boolean、 byte 、 short、 char、 int、 foat、 double、 long）之一。 Java語言雖然號稱一切都是對象，
但原始數據類型是例外。

Integer是int對應的包裝類，它有一個int類型的字段存儲數據，而且提供了基本操做，好比Math運算、 int和字符串之間轉換等。在Java 5中，引入了自動裝箱和自動拆箱功能
（ boxing/unboxing）， Java能夠根據上下文，自動進行轉換，極大地簡化了相關編程。

關於Integer的值緩存，這涉及Java 5中另外一個改進。構建Integer對象的傳統方式是直接調用構造器，直接new一個對象。可是根據實踐，咱們發現大部分數據操做都是集中在有
限的、較小的數值範圍，於是，在Java 5中新增了靜態工廠方法valueOf，在調用它的時候會利用一個緩存機制，帶來了明顯的性能改進。按照Javadoc， 這個值默認緩存
是-128到127之間。

這種緩存機制並非只有Integer纔有，一樣存在於其餘的一些包裝類，好比：

• Boolean，緩存了true/false對應實例，確切說，只會返回兩個常量實例Boolean.TRUE/FALSE。
• Short，一樣是緩存了-128到127之間的數值。
• Byte，數值有限，因此所有都被緩存。
• Character，緩存範圍'u0000' 到 'u007F'。

注意事項:

[1] 基本類型均具備取值範圍，在大數*大數的時候，有可能會出現越界的狀況。

[2] 基本類型轉換時，使用聲明的方式。例： int result= 1234567890 24 365；結果值必定不會是你所指望的那個值，由於1234567890 24已經超過了int的範圍，若是修改成： long result= 1234567890L 24 * 365；就正常了。

[3] 慎用基本類型處理貨幣存儲。如採用double常會帶來差距，常採用BigDecimal、整型（若是要精確表示分，可將值擴大100倍轉化爲整型）解決該問題。

[4] 優先使用基本類型。原則上，建議避免無心中的裝箱、拆箱行爲，尤爲是在性能敏感的場合，

[5] 若是有線程安全的計算須要，建議考慮使用類型AtomicInteger、 AtomicLong 這樣的線程安全類。部分比較寬的基本數據類型，好比 foat、 double，甚至不能保證更新操做的原子性，
可能出現程序讀取到只更新了一半數據位的數值。

[4].原則上， 建議避免無心中的裝箱、拆箱行爲，尤爲是在性能敏感的場合，建立10萬個Java對象和10萬個整數的開銷可不是一個數量級的，無論是內存使用仍是處理速度，光是對象頭
的空間佔用就已是數量級的差距了。

以咱們常常會使用到的計數器實現爲例，下面是一個常見的線程安全計數器實現。

class Counter {
    private fnal AtomicLong counter = new AtomicLong();
        public void increase() {
        counter.incrementAndGet();
    }
}

若是利用原始數據類型，能夠將其修改成

class CompactCounter {
    private volatile long counter;
    private satic fnal AtomicLongFieldUpdater<CompactCounter> updater = AtomicLongFieldUpdater.newUpdater(CompactCounter.class, "counter");
    public void increase() {
        updater.incrementAndGet(this);
    }
}

Java原始數據類型和引用類型侷限性:

前面我談了很是多的技術細節，最後再從Java平臺發展的角度來看看，原始數據類型、對象的侷限性和演進。
對於Java應用開發者，設計複雜而靈活的類型系統彷佛已經習覺得常了。可是坦白說，畢竟這種類型系統的設計是源於不少年前的技術決定，如今已經逐漸暴露出了一些反作用，例
如：

• 原始數據類型和Java泛型並不能配合使用

這是由於Java的泛型某種程度上能夠算做僞泛型，它徹底是一種編譯期的技巧， Java編譯期會自動將類型轉換爲對應的特定類型，這就決定了使用泛型，必須保證相應類型能夠轉換
爲Object。

• 沒法高效地表達數據，也不便於表達複雜的數據結構，好比vector和tuple咱們知道Java的對象都是引用類型，若是是一個原始數據類型數組，它在內存裏是一段連續的內存，而對象數組則否則，數據存儲的是引用，對象每每是分散地存儲在堆的不一樣位

置。這種設計雖然帶來了極大靈活性，可是也致使了數據操做的低效，尤爲是沒法充分利用現代CPU緩存機制。

Vector、 ArrayList、 LinkedList有何區別？

典型回答:
Vector是Java早期提供的線程安全的動態數組，若是不須要線程安全，並不建議選擇，畢竟同步是有額外開銷的。 Vector內部是使用對象數組來保存數據，能夠根據須要自動的增長
容量，當數組已滿時，會建立新的數組，並拷貝原有數組數據。

ArrayList是應用更加普遍的動態數組實現，它自己不是線程安全的，因此性能要好不少。與Vector近似， ArrayList也是能夠根據須要調整容量，不過二者的調整邏輯有所區
別， Vector在擴容時會提升1倍，而ArrayList則是增長50%。

LinkedList顧名思義是Java提供的雙向鏈表，因此它不須要像上面兩種那樣調整容量，它也不是線程安全的。

咱們能夠看到Java的集合框架， Collection接口是全部集合的根，而後擴展開提供了三大類集合，分別是：

• List，也就是咱們前面介紹最多的有序集合，它提供了方便的訪問、插入、刪除等操做。
• Set， Set是不容許重複元素的，這是和List最明顯的區別，也就是不存在兩個對象equals返回true。咱們在平常開發中有不少須要保證元素惟一性的場合。
• Queue/Deque，則是Java提供的標準隊列結構的實現，除了集合的基本功能，它還支持相似先入先出（ FIFO， First-in-First-Out）或者後入先出（ LIFO， Last-In-FirstOut）等特定行爲。這裏不包括BlockingQueue，由於一般是併發編程場合，因此被放置在併發包裏。

今天介紹的這些集合類，都不是線程安全的，對於java.util.concurrent裏面的線程安全容器，我在專欄後面會去介紹。可是，並不表明這些集合徹底不能支持併發編程的場景，
在Collections工具類中，提供了一系列的synchronized方法，好比

static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list)

咱們徹底能夠利用相似方法來實現基本的線程安全集合：

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());

它的實現，基本就是將每一個基本方法，好比get、 set、 add之類，都經過synchronizd添加基本的同步支持，很是簡單粗暴，但也很是實用。注意這些方法建立的線程安全集合，都
符合迭代時fail-fast行爲，當發生意外的併發修改時，儘早拋出ConcurrentModifcationException異常，以免不可預計的行爲。

另一個常常會被考察到的問題，就是理解Java提供的默認排序算法，具體是什麼排序方式以及設計思路等。

這個問題自己就是有點陷阱的意味，由於須要區分是Arrays.sort()仍是Collections.sort() （底層是調用Arrays.sort()）；什麼數據類型；多大的數據集（過小的數據集，複雜排
序是不必的， Java會直接進行二分插入排序）等。

對於原始數據類型，目前使用的是所謂雙軸快速排序（ Dual-Pivot QuickSort），是一種改進的快速排序算法，早期版本是相對傳統的快速排序，你能夠閱讀源碼。

而對於對象數據類型，目前則是使用TimSort，思想上也是一種歸併和二分插入排序（ binarySort）結合的優化排序算法。 TimSort並非Java的首創，簡單說它的思路是查找

數據集中已經排好序的分區（這裏叫run），而後合併這些分區來達到排序的目的。

另外， Java 8引入了並行排序算法（直接使用parallelSort方法），這是爲了充分利用現代多核處理器的計算能力，底層實現基於fork-join框架，當處理的數據集比較小的時候，差距不明顯，甚至還表現差一點；可是，當數據集增加到數萬或百萬以上時，提升就很是大了，具體仍是取決於處理器和系統環境。

對比Hashtable、 HashMap、 TreeMap有什麼不一樣？

典型回答
Hashtable、 HashMap、 TreeMap都是最多見的一些Map實現，是以鍵值對的形式存儲和操做數據的容器類型。

Hashtable是早期Java類庫提供的一個哈希表實現，自己是同步的，不支持null鍵和值，因爲同步致使的性能開銷，因此已經不多被推薦使用。

HashMap是應用更加普遍的哈希表實現，行爲上大體上與HashTable一致，主要區別在於HashMap不是同步的，支持null鍵和值等。一般狀況下， HashMap進行put或者get操做，能夠達到常數時間的性能，因此它是絕大部分利用鍵值對存取場景的首選，好比，實現一個用戶ID和用戶信息對應的運行時存儲結構。

TreeMap則是基於紅黑樹的一種提供順序訪問的Map，和HashMap不一樣，它的get、 put、 remove之類操做都是O（log(n)）的時間複雜度，具體順序能夠由指定
的Comparator來決定，或者根據鍵的天然順序來判斷。

LinkedHashMap一般提供的是遍歷順序符合插入順序，它的實現是經過爲條目（鍵值對）維護一個雙向鏈表。注意，經過特定構造函數，咱們能夠建立反映訪問順序的實例，所
謂的put、 get、 compute等，都算做「訪問」。

對於TreeMap，它的總體順序是由鍵的順序關係決定的，經過Comparator或Comparable（天然順序）來決定。

HashMap：
而對於負載因子，我建議：

• 若是沒有特別需求，不要輕易進行更改，由於JDK自身的默認負載因子是很是符合通用場景的需求的。
• 若是確實須要調整，建議不要設置超過0.75的數值，由於會顯著增長衝突，下降HashMap的性能。
• 若是使用過小的負載因子，按照上面的公式，預設容量值也進行調整，不然可能會致使更加頻繁的擴容，增長無謂的開銷，自己訪問性能也會受影響。

那麼，爲何HashMap要樹化呢？
本質上這是個安全問題。 由於在元素放置過程當中，若是一個對象哈希衝突，都被放置到同一個桶裏，則會造成一個鏈表，咱們知道鏈表查詢是線性的，會嚴重影響存取的性能。而在現實世界，構造哈希衝突的數據並非很是複雜的事情，惡意代碼就能夠利用這些數據大量與服務器端交互，致使服務器端CPU大量佔用，這就構成了哈希碰撞拒絕服務攻擊，國內一線互聯網公司就發生過相似攻擊事件。

Hashtable、 HashMap、 TreeMap比較：
三者均實現了Map接口，存儲的內容是基於key-value的鍵值對映射，一個映射不能有重複的鍵，一個鍵最多隻能映射一個值。
（1） 元素特性
HashTable中的key、 value都不能爲null； HashMap中的key、 value能夠爲null，很顯然只能有一個key爲null的鍵值對，可是容許有多個值爲null的鍵值對； TreeMap中當未實現Comparator 接口時， key 不能夠爲null；當實現 Comparator 接口時，若未對null狀況進行判斷，則key不能夠爲null，反之亦然。
（2）順序特性
HashTable、 HashMap具備無序特性。 TreeMap是利用紅黑樹來實現的（樹中的每一個節點的值，都會大於或等於它的左子樹種的全部節點的值，而且小於或等於它的右子樹中的全部節點的
值），實現了SortMap接口，可以對保存的記錄根據鍵進行排序。因此通常須要排序的狀況下是選擇TreeMap來進行，默認爲升序排序方式（深度優先搜索），可自定義實現Comparator接口
實現排序方式。
（3）初始化與增加方式
初始化時： HashTable在不指定容量的狀況下的默認容量爲11，且不要求底層數組的容量必定要爲2的整數次冪； HashMap默認容量爲16，且要求容量必定爲2的整數次冪。
擴容時： Hashtable將容量變爲原來的2倍加1； HashMap擴容將容量變爲原來的2倍。（4）線程安全性HashTable其方法函數都是同步的（採用synchronized修飾），不會出現兩個線程同時對數據進行操做的狀況，所以保證了線程安全性。也正由於如此，在多線程運行環境下效率表現很是低下。由於當一個線程訪問HashTable的同步方法時，其餘線程也訪問同步方法就會進入阻塞狀態。好比當一個線程在添加數據時候，另一個線程即便執行獲取其餘數據的操做也必須被阻塞，大大下降了程序的運行效率，在新版本中已被廢棄，不推薦使用。HashMap不支持線程的同步，即任一時刻能夠有多個線程同時寫HashMap;可能會致使數據的不一致。若是須要同步（1）能夠用 Collections的synchronizedMap方法；（2）使用ConcurrentHashMap類，相較於HashTable鎖住的是對象總體， ConcurrentHashMap基於lock實現鎖分段技術。首先將Map存放的數據分紅一段一段的存儲方式，而後給每一段數據分配一把鎖，當一個線程佔用鎖訪問其中一個段的數據時，其餘段的數據也能被其餘線程訪問。 ConcurrentHashMap不只保證了多線程運行環境下的數據訪問安全性，並且性能上有長足的提高。(5)一段話HashMapHashMap基於哈希思想，實現對數據的讀寫。當咱們將鍵值對傳遞給put()方法時，它調用鍵對象的hashCode()方法來計算hashcode，讓後找到bucket位置來儲存值對象。當獲取對象時，經過鍵對象的equals()方法找到正確的鍵值對，而後返回值對象。 HashMap使用鏈表來解決碰撞問題，當發生碰撞了，對象將會儲存在鏈表的下一個節點中。 HashMap在每一個鏈表節點中儲存鍵值對對象。當兩個不一樣的鍵對象的hashcode相同時，它們會儲存在同一個bucket位置的鏈表中，可經過鍵對象的equals()方法用來找到鍵值對。若是鏈表大小超過閾值（TREEIFY_THRESHOLD, 8），鏈表就會被改造爲樹形結構。