JAVA原理

一、JAVA原理

1.1 String、StringBuffer、StringBuilder区别以及使用场景

• String是一个不可变对象
• StringBuffer是用synchronize修饰，线程安全。
• StringBuilder效率比较高。

1.2 Class初始化的过程

• 类的初始化过程
  执行类构造器的方法，由编译器自动收集所有的类变量的赋值动作和静态代码块合并产生。
• 静态变量、静态代码块>普通成员变量、初始化代码块>构造器

1.3 ConcurrentHashMap的底层原理是什么？

1.8

• 1.8 使用的是数组加链表加红黑树。相比于1.7之前的锁整段，1.8锁住头结点

1.4 GC是如何判断对象被回收了？

• 引用计数法
  每一个对象都有一个引用属性，每增加一个引用就加一，引用释放减一，为0时可以被GC回收，但是无法解决循环引用的问题。
• 可达性分析算法
  从GCROOT向下搜索，搜索走过的路为引用连，当一个对象到GCROOT没有引用链，则对象是不可用的，可以进行GC回收。
  GCROOT：虚拟机栈的引用对象、方法区中静态属性引用的对象、方法区常量引用的对象、本地方法栈中引用的对象。
• 引用类型
  强引用：我们所new出来的都是强引用，强引用不会被gc。
  软引用：软引用指向的对象在jvm空间不足会gc。
  弱引用：什么时候都会被gc。
  无引用：相当于没有，直接被回收。

1.5 JAVA的类加载器有哪些？

• Bootstrap类加载器
  启动类加载器主要是加载JVM自身所需要的的类，这个类加载使用C++实现的
• Extension类加载器
  扩展类加载器，由java语言实现。它用来加载 Java 的扩展库。
• Application类加载器
  应用类加载器。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。
• Custom类加载器
  自定义加载器。

双亲委派：

1.6 JVM内存模型如何分配？

JVM内存分为堆（唯一共享）、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、方法区（唯一共享）。
1.8与1.7的区别是，1.8將永久代变为元空间放在本地内存，而1.7永久代的对象是放在堆内。

• 虚拟机栈
  
• 本地方法栈
  为JVM运行Native方法，大多Native是用C语言实现的。
• PC寄存器计数器（程序计数器）
  JVM支持多线程运行，每个线程都有自己的程序计数器，如果执行的是JVM方法，寄存器保存当期那执行指令的地址。
• 堆
  除了堆是共享的，其他都是一个线程对应一个。
  堆分为新生代（Eden、From，to）老年代。
• 方法区（方法区是个概念，具体实现是永久代）
  方法区是线程共享的、主要存储虚拟机加载的类信息、常量池、方法数据、方法代码等。

1.7 synchronize和lock的区别 ？

• synchronize是一个关键字，lock是一个接口。
• synchronize在异常的时候回自动释放锁，lock不会，需要通过try-catch-finally，在finally代码块unlock（）。
• lock可以使用interrupt来中断等待，synchronize只能等待锁的释放。

1.8 ThreadLocal的原理？使用场景？

• 作用
  提供线程内的局部变量，不同的线程不会相互干扰。能在同一个线程内传递数据，不需要使用参数传递从而达到解耦。
• 常用方法
  

• synchronize和ThreadLocal的区别
  
• ThreadLocal的原理
  （1） 每一个Thread里面都有一个ThreadLocalMap
  （2）map对象存储了ThreadLocal对象（key）和线程的变量副本（value）
  （3）Thread内部的Map是由ThreadLocal进行维护。

• ThreadLocal内部结构
  
• 成员变量
  （1）INITIAL_CAPACITY为Map的初始容量
  （2）table为一个Entry类型的数组
  （3）size为表中存储大小
  （4）threshold为需要扩容的阈值
• 内存泄漏
  
  当我们使用完ThreadLocal后，ThreadLocalRef引用删除后，如果没有删除Entry，那么当前线程仍然执行、CurrentThreadRef还是存在，那么强引用链依然存在，虽然key是null但是value存在值，并且再也无法访问到，导致内存泄漏。

1.8 创建线程的方式？

• 继承Thread类
• 使用Runnble接口继承创建线程
• 使用Callable和Future创建线程
  Callable相对于Runnble ，call（）可以有返回值，并且可以声明抛出异常。Future为异步的结果，可以通过get（）获取结果，isDone（）获取执行是否完成。
• 我们可以通过Executors来创建线程池，通过submitl或execute执行线程，前者有返回值。

1.9 线程的生命周期？

1.10 为什么使用线程池？

• 创建线程需要大量内存块，所以需要用线程池缓存。
• 提高性能。线程池在执行大量的异步任务时候，可以尽可能使用空闲的线程进行异步任务的执行，最大对线程进行复用。
• 方便管理。线程池会保存线程的相关信息以及空闲的线程以及完成任务的数量。

1.11 垃圾回收算法？

• 标记-清除算法
  标记所有需要回收的对象，标记完后统一清除。
• 复制算法
  把存活下来的复制到to区，from区全部清除。
• 标记-整理算法
  标记整理和标记清除一样，只不过是标记完后把存活对象移到一端，直接清除端外的内存。
• 分代收集算法
  分代收集算法是根据对象的存活时间分为新生代和老年代。当对象存活较少就采用复制算法比较高效，存活较多就需要使用标记清除或者标记整理算法。