【Java面试题】《尚硅谷Java大厂面试题第2季,面试必刷,跳槽大厂神器》学习笔记
文章目录
- volatile是什么
- JMM内存模型
- 单例模式 volatile
- CAS
- ABA问题
- 集合类异常 ConcurrentModificationException
- 方法参数传递机制:
- 锁
- 公平锁/非公平锁
- 可重入锁 (递归锁)
- 自旋锁
- 独占锁(写锁)、共享锁(读锁)、互斥锁
- CounDownLatch
- CyclicBarrier
- Semaphore
- 枚举
- 阻塞队列
- 概述
- ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue
- 抛出异常的方法:add、remove
- 返回特殊值的方法:offer、poll
- 一直阻塞:put、take
- 超时机制:offer、poll
- SynchronousQueue(没有容量)
- 线程通信--生产者消费者模型
- synchronized、lock
- 阻塞队列
- synchronized和lock的区别
- Callable
- 线程池:
- 死锁:
- JVM
- 类加载器
- 双亲委派机制
- 沙箱安全机制
- 垃圾回收(如何判断垃圾、GC Root是什么)
- JVM参数
- 强引用、软引用、弱引用、虚引用
- SOFE (StackOverflowError)
- OOM
- Java heap space
- GC overhead limit exceeded
- Direct buffer memory
- unable to create new thread
- Metaspace
- 垃圾收集器
- 四种类型垃圾回收器:
- 查看默认垃圾回收器:`java -XX:+PrintCommandLineFlags -version`
- JVM提供的垃圾收集器:
- 七种垃圾收集器:
- DerNew(Serial)、Tenured(Serial old)、ParNew、PSYoungGen、ParOldGen
- Server与Client模式:
- 切换不同的垃圾收集器
- Serial
- ParNew
- Parallel
- CMS
- Serial Old
- G1
- 如何选择:
- 总结:
- Linux命令
- top、(uptime)
- vmstat、(mpstat 、pidstat)
- free、(pidstat )
- df
- iostat
- ifstat
- CPU占用过高定位分析
volatile是什么
volatile是java虚拟机提供的轻量级的同步机制。三大特性:(代码示例在下一节)
- 保证可见性
- 不保证原子性
- 禁止指令重排
JMM内存模型
1、并不真实存在,是规则、规范,定义了程序中各个变量(包括实例字段,静态字段和构成数组对象的元素)的访问方式。
2、三大特性:
- 可见性
- 原子性
- 有序性
3、JMM关于同步的规定:
- 线程解锁前,必须把共享变量的值刷新回主内存
- 线程加锁前,必须读取主内存的最新值到自己的工作内存
- 加锁解锁是同一把锁
4、线程对变量的操作(读取赋值等)必须在工作内存中进行,首先要将变量从主内存拷贝到自己的工作内存空间,然后对变量进行操作,操作完成后在将变量写回主内存
5、可见性:
- 可见性即别的线程修改变量写回主内存后,对当前线程是可见的
- 代码:
public class P03 {volatile int num;//加volatile程序才能正常停止// int num;void add1(){num++;}public static void main(String[] args) {P03 p = new P03();//开启一个线程,改变num的数值new Thread(() -> {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}p.add1();System.out.println("add1完成");}).start();//按理,当上面的线程执行完之后,应该立即结束,但未加volatile修饰变量时一直没结束while (p.num == 0){}}
}
6、原子性:
- 不可分割,完整性,自己在做的事不应该被别的线程打断; 要么同时成功,要么同时失败
- volatile 不保证原子性,解决方案:
- synchronized
- lock
- AtomicInteger
- 代码:
public class P05 {volatile int num;void add1(){num++;}public static void main(String[] args) {P05 p = new P05();//10个线程,每个加1000for (int i = 0; i < 10; i++) {new Thread(() ->{for (int j = 0; j < 1000; j++) {p.add1();}}).start();}// 2个线程时,是指:main线程、gc线程while (Thread.activeCount() > 2){Thread.yield();}// 理论上时10 * 1000,但测试结果小于该值; 说明volatile不保证原子性// 想要结果是10000,使用synchronized、lock或者AtomicIntegerSystem.out.println(p.num);}
}
7、指令重排
方式:
- 编译器优化的重排
- 指令并行的重排
- 内存系统的重排
说明:
- 单线程执行结果确定,多线程情况下结果可能无法预测
- 考虑数据依赖性
例如:
- 重排1
语句4永远不会是第一句,因为要考虑数据依赖性
- 重排2
- 重排3
- 多线程环境中线程交替执行,由于编译器优化重排的存在,
- 两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的,结果无法预测
总结:
工作内存与主内存同步延迟现象导致的
可见性问题
,可以使用synchronized或volatile关键字解决,它们都可以使一个线程修改后的变量立即对其他线程可见.对于指令重排导致的可见性问题和
有序性问题
,可以利用volatile关键字解决,因为volatile的另外一个作用就是禁止重排序优化。
单例模式 volatile
单例模式:
public class P11 {private static P11 instance;private P11() {System.out.println("构造方法...");}// DCL, double check lock,双端检验机制public static P11 getInstance() {if (instance != null) {synchronized (P11.class){if (instance != null) {instance = new P11();}}}return instance;}
}
- 上述代码存在指令重排,在单线程下是没有问题的,在多线程下,低概率出现问题。
- 为了防止指令重排,考虑给变量instance加volatile修饰,这样就可以避免指令重排。
CAS
Compare And Swap,比较并交换。
- 比较当前工作内存中的值和主内存中的值,如果相同,则执行规定操作;
否则继续比较直到主内存和工作内存中的值一致为止 - CAS有3个操作数,内存值V,旧的预期值A,要修改的更新值B。
当且仅当预期值A和内存值V相同时,将内存值V修改为B,否则什么都不做。
Unsafe:
- 是CAS的核心类,由于Java方法无法直接访问底层系统,需要通过本地〈native)方法来访问,Unsafe相当于一个后门,基于该类可以直接操作特定内存的数据。Unsafe类存在于sun.misc包中,其内部方法操作可以像c的指针一样直接操作内存,因为Java中CAS操作的执行依赖于Unsafe类的方法。
- Unsafe类中的所有方法都是native修饰的,也就是说Unsafe类中的方法都直接调用操作系统底层资源执行相应任务
缺点:
循环时间长,开销很大。如果CAS失败,会一直进行尝试;如果CAS长时间一直不成功,可能会给CPU带来很大的开销。
只能保证一个共享变量的原子操作。如果是多个只能加锁了
ABA问题。当前线程获取到的是A,执行修改获取到的也是A,以为这个A没变化;实际有可能A被别的线程修改成B,但在当前线程准备修改之前又修改回A了;这样当前线程以为没有修改,产生ABA问题
自定义类型原子类:
- 代码:
public class P17 {public static void main(String[] args) {// 自定义两个日期:LocalDate ld1 = LocalDate.now();LocalDate ld2 = LocalDate.now();// 日期原子类AtomicReference<LocalDate> localDateAtomicReference = new AtomicReference<>(ld1);//第一次修改:boolean cas1 = localDateAtomicReference.compareAndSet(ld1, ld2);System.out.println("cas1 = " + cas1);System.out.println("localDateAtomicReference.get() = " + localDateAtomicReference.get());// 第二次修改:boolean cas2 = localDateAtomicReference.compareAndSet(ld1, ld2);System.out.println("cas2 = " + cas2);System.out.println("localDateAtomicReference.get() = " + localDateAtomicReference.get());} }
- 结果:
看一眼getAndIncrement方法:
更底层的:
ABA问题
例如
- 两个线程t1、t2都要修改变量v的值
- t1在修改前获取到v的值是A
- t2获取到v的值并修改为B,随后又修改回A
- 此时t1准备修改v的值,cas成功,因为v的值为A,与预期值相同;
- A以为v没变,实际产生ABA问题
代码:(ABA的产生)
AtomicReference<String> stringAtomicReference = new AtomicReference<>("A");//t1 改为B再改回A
new Thread(() -> {stringAtomicReference.compareAndSet("A","B");System.out.println("v1 = " + stringAtomicReference.get());stringAtomicReference.compareAndSet("B","A");System.out.println("v2 = " + stringAtomicReference.get());
},"t1").start();//t2 将A改为B
new Thread(() -> {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}stringAtomicReference.compareAndSet("A","B");System.out.println("v3 = " + stringAtomicReference.get());
},"t2").start();
代码:(ABA的解决,使用包含时间戳的原子类:AtomicStampedReference
)
AtomicStampedReference<String> stampedReference = new AtomicStampedReference<>("A", 1);
//t3 改为B再改回A
new Thread(() -> {//保证t4先获取到版本号try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}boolean compareAndSet1 = stampedReference.compareAndSet("A", "B", stampedReference.getStamp(), stampedReference.getStamp() + 1);System.out.println("compareAndSet1 = " + compareAndSet1);boolean compareAndSet2 = stampedReference.compareAndSet("B", "A", stampedReference.getStamp(), stampedReference.getStamp() + 1);System.out.println("compareAndSet2 = " + compareAndSet2);
}, "t3").start();//t4 将A改为B
new Thread(() -> {int stamp = stampedReference.getStamp();//保证t3执行一次ABA操作了try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}boolean compareAndSet3 = stampedReference.compareAndSet("A", "B", stamp, stamp + 1);System.out.println("compareAndSet3 = " + compareAndSet3);
}, "t4").start();
集合类异常 ConcurrentModificationException
产生:
- 代码:
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {int finalI = i;new Thread(() -> {for (int j = 0; j < 100; j++) {list.add(finalI * j);}System.out.println(list);}).start();
}
- 会出现java.util.ConcurrentModificationException:
原因:
- 并发争抢修改导致
解决方法:
使用vector,底层给方法加了synchronized,效率低
使用Collections工具类,将不安全的集合包装成安全的集合类,
实际是在方法体内加synchronized:
使用juc中的类
写时复制- CopyOnWrite容器即写时复制的容器。
- 往一个容器添加元素的时候,不直接往当前容器Object[]添加,而是先将当前容器Object[]进icopy,复制出一个新的容器object[] newELements
- 然后新的容器object[] newELements里添加元素
- 添加完元素之后,再将原容器的引用指向新的容器: setArray(newELements);
- 这样做的好处是可以对Copyonwrite容器进行并发的读,而不需要加锁,因为当前容器不会添加任何元素。所以Copyonwrite容器也是一种读写分离的思想,读和写不同的容器
不安全的类及其对应的juc类:
- ArrayList —> CopyOnWriteArrayList
- HashSet —> CopyOnWriteArraySet
- HashMap —> ConcurrentHashMap
方法参数传递机制:
题目:
结果:
锁
公平锁/非公平锁
主要看有线程没有排队
- 公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁
- 非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序,有可能后申请的线程比先申请的线程优先获取,在高并发的情况下,有可能会造成优先级反转或者饥饿现象
公平锁/非公平锁
- 并发包中ReentrantLock的创建可以指定构造函数的boolean类型来得到公平锁或非公平锁,默认是非公平锁
关于两者区别:
- 公平锁:Threads acquire a fair lock in the order in which they requested it
公平锁,就是很公平,在并发环境中,每个线程在获取锁时会先查看此锁维护的等待队列,如果为空,或者当前线程是等待队列的第一个,就占有锁,否则就会加入到等待队列中,以后会按照FIFO的规则从队列中取到自己 - 非公平锁: a nonfair lock permits barging: threads requesting a lock can jump ahead of the queue of waiting threads if the lockhappens to be available when it is requested.
非公平锁比较粗鲁,上来就直接尝试占有锁,如果尝试失败,就再采用类似公平锁那种方遗。
ReentrantLock默认采用的是非公平锁,可以增大吞吐量;synchronized也是一种非公平锁.
可重入锁 (递归锁)
- 同一个线程在外层方法获取锁的时候,在进入内层方法会自动获取锁
- 也就是说,线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。
A调用B方法,A获得了锁,则B不用再获取锁
代码:
- synchronized版:
@Slf4j
public class P27 {public static void main(String[] args) {P27 p = new P27();p.sendSms();}synchronized void sendSms() {log.info("发短信...");sendEmail();}synchronized void sendEmail() {log.info("发邮箱...");}
}
解释:
- synchronized修饰普通方法,锁的是对象,即锁是调用的对象
- sendSms获得了锁,内部调用sendEmail又要获取锁,按理已经被获取了,是获取不到的
- 但是,由于是可重入锁,sendEmail在sendSms内部,sendSms已经获取到锁了,内部方法不用再去获取锁了,已经自动获取了
- lock版:
@Slf4j
public class P27 {Lock lock = new ReentrantLock();public static void main(String[] args) {P27 p = new P27();p.sendSms();}void sendSms() {lock.lock();try {log.info("发短信...");sendEmail();} finally {lock.unlock();}}void sendEmail() {lock.lock();try {log.info("发邮箱...");} finally {lock.unlock();}}
}
自旋锁
- 循环比较,直到成功为止.
- 没有类似wait的阻塞
手写一个自旋锁:
@Slf4j
public class P29 {AtomicReference<Thread> atomicReference = new AtomicReference<>();//加锁void myLock() {log.info("准备获取锁...");while (!atomicReference.compareAndSet(null, Thread.currentThread())) {}log.info("获取到锁");}//解锁void myUnlock() {log.info("准备释放锁...");atomicReference.compareAndSet(Thread.currentThread(), null);log.info("释放锁成功");}public static void main(String[] args) {P29 p = new P29();//线程1先获取到锁new Thread(() -> {p.myLock();try {log.info("do something");//保证线程2准备获取锁,但又没获取到TimeUnit.SECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {p.myUnlock();}}).start();//保证线程1获取到锁try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//线程1释放锁之后,线程2才能获取到锁new Thread(() -> {p.myLock();try {log.info("do something");} finally {p.myUnlock();}}).start();}
}
独占锁(写锁)、共享锁(读锁)、互斥锁
- 读读可以共存
- 读写、写写不能共存
代码:
@Slf4j
public class P31 {volatile Map<Integer, Integer> cache = new HashMap<>();ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();/*** 放入数据*/void put(int key, int val) {Lock writeLock = rwLock.writeLock();writeLock.lock();try {log.info("准备写入:{}", key);cache.put(key, val);log.info("{}写入完成!", key);} finally {writeLock.unlock();}}/*** 读取数据*/void get(int key) {Lock readLock = rwLock.readLock();readLock.lock();try {log.info("准备读取:{}", key);Integer val = cache.get(key);log.info("读取到的结果:{}", val);} finally {readLock.unlock();}}public static void main(String[] args) {P31 p = new P31();for (int i = 0; i < 3; i++) {int finalI = i;new Thread(() -> {p.put(finalI, finalI);}, String.valueOf(i)).start();}for (int i = 0; i < 3; i++) {int finalI = i;new Thread(() -> {p.get(finalI);}, String.valueOf(3 + i)).start();}}
}
- 写入不存在插队现象。读取存在插队现象,因为是共享锁。
CounDownLatch
- 让一些线程阻塞直到另一些线程完成一系列操作后才被唤醒
- CountDownLatch主要有两个方法,当一个或多个线程调用await方法时,调用线程会被阻塞。其它线程调用countDown方法会将计数器减1(调用countDown方法的线程不会阻塞),当计数器的值变为零时,因调用await方法被阻塞的线程会被唤醒,继续执行。
例如,一年12个月,12个月都过了,一年才算过完了;
@Slf4j
public class P32 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(12);for (int i = 1; i <= 12; i++) {int finalI= i;new Thread(() -> {log.info("{}月过了",finalI);countDownLatch.countDown();}).start();}countDownLatch.await();System.out.println("一年过完了");}
}
CyclicBarrier
- CyclicBarrier的字面意思是可循环(Cyclic)使用的屏障(Barrier)。它要做的事情是,让一组线程到达一个屏障(也可以叫同步点)时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障时,屏障才会开门,所有
被屏障拦截的线程才会继续干活
,线程进入屏障通过CyclicBarrier的await()方法。 - CounDownLatch和CyclicBarrier除了一个是减的一个是增的外,还有一个区别。
- CounDownLatch是A线程调用await,其他线程做coutDown,做完就没其他线程什么事了。类似于锁教室,人都走了(人走了就没人什么事了),才可以锁。
- CyclicBarrier是每个线程调用await在那等,等到数目达到要求,所有await的线程一起做事。类似于拼团,人到齐了(人到齐了,人还要付款购买),每个人购买。
例如,模拟拼团:
@Slf4j
public class P33 {public static void main(String[] args) {CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {System.out.println("---拼团成功!!!---");});for (int i = 0; i < 7; i++) {final int finalI = i;new Thread(() -> {log.info("第{}个人参加拼团", finalI);try {cyclicBarrier.await();log.info("已经够7个人,第{}个人已付款,拼团成功", finalI);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}).start();}}
}
Semaphore
- 信号量主要用于两个目的,一个是用于多个共享资源的互斥使用,另一个用于并发线程数的控制。
例如,饭店来了6个人,却只有三个餐桌可供就餐的例子:
@Slf4j
public class P34 {public static void main(String[] args) {Semaphore semaphore = new Semaphore(3);Random random = new Random();for (int i = 0; i < 6; i++) {int finalI = i;new Thread(() -> {try {log.info("第{}个人准备就餐", finalI);semaphore.acquire();log.info("第{}个人成功就餐...", finalI);int time = random.nextInt(3);TimeUnit.SECONDS.sleep(time);log.info("第{}个人就餐结束,用时{}秒!", finalI, time);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {semaphore.release();}}).start();}}
}
枚举
- 枚举就类似数据库中的一张不可变的表
- 枚举是java中特殊的类,表示一组常量
常用方法:
- values(), 获取所有的常量
- ordinal(), 获取索引
- valueOf(), 获取指定字符串值的枚举常量
例如,有一张超级用户的表,有id、名称、密码等信息,便可以使用枚举来实现:
import lombok.Getter;public enum AdminEnum {SUPER_ADMIN(1L, "超级管理员", "1234"),COMMON_ADMIN(2L, "普通管理员", "5678");@Getterprivate Long id;@Getterprivate String username;@Getterprivate String password;AdminEnum(Long id, String username, String password) {this.id = id;this.username = username;this.password = password;}//自定义方法,通过id来找用户public static AdminEnum getById(Long id){for (AdminEnum value : values()) {if (id.equals(value.id)){return value;}}return null;}public static void main(String[] args) {//获取所有枚举元素AdminEnum[] values = AdminEnum.values();System.out.println("====================");for (AdminEnum value : values) {//ordinal -- 枚举的索引System.out.println("ordinal = " + value.ordinal() + ",value = " + value);}//输出每一个枚举元素的信息System.out.println("====================");AdminEnum superAdmin = AdminEnum.SUPER_ADMIN;System.out.println("superAdmin = " + superAdmin);System.out.println("superAdmin.id = " + superAdmin.id);System.out.println("superAdmin.username = " + superAdmin.username);System.out.println("superAdmin.password = " + superAdmin.password);//获取指定字符串值的枚举常量System.out.println("====================");AdminEnum valueOf = AdminEnum.valueOf("SUPER_ADMIN");System.out.println("valueOf super_admin = " + valueOf);//通过id获取用户的方法:System.out.println("====================");AdminEnum byId = AdminEnum.getById(1L);System.out.println("byId = " + byId);}
}
阻塞队列
概述
- 当阻塞队列是
空
时,从队列中获取
元素的操作将会被阻塞。 - 当阻塞队列是
满
时,往队列里添加
元素的操作将会被阻塞。 - 在多线程领域:所谓阻塞,在某些情况下会挂起线程(即阻塞),一旦条件满足
被挂起的线程又会自动被唤醒 - 为什么需要BlockingQueue
- 好处是我们不需要关心什么时候需要阻塞线程,什么时候需要唤醒线程,因为这一切BlockingQueue都给你一手包办了
- 在concurrent包发布以前,在多线程环境下,我们每个程序员都必须去自己控制这些细节,尤其还要兼顾效率和线程安全,而这会给我们的程序带来不小的复杂度。
阻塞队列:(常用已标红)
ArrayBlockingQueue
:由数组结构组成的有界阻塞队列。LinkedBlockingQueue
:由链衣结构组成的有界(但大小默认值为Integer.MAX_VALUE)阻塞队- PriorityBlockingQueue :支持优先级排序的无界阻塞队列。
- DelayQueue:使用优先级队列实现的延迟无界阻塞队列。
SynchronousQueue
:不存储元素的阻塞队列,也即单个元素的队列- LinkedTransferQueue:由链表结构组成的无界阻塞队列。
- LinkedBlockingDeque:由链表结构组成的双向阻塞队列
常用方法:
ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue
抛出异常的方法:add、remove
public class P37 {public static void main(String[] args) {BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<>(2);System.out.println("add 1:" + blockingQueue.add(1));System.out.println("add 2:" + blockingQueue.add(2));try {System.out.println("add 3:" + blockingQueue.add(3));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println("element:" + blockingQueue.element());System.out.println("remove 1:" + blockingQueue.remove());System.out.println("remove 2:" + blockingQueue.remove());try {System.out.println("element:" + blockingQueue.element());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}try {System.out.println("remove 3:" + blockingQueue.remove());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}
返回特殊值的方法:offer、poll
public class P38 {public static void main(String[] args) {BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<>(2);System.out.println("offer 1:" + blockingQueue.offer(1));System.out.println("offer 2:" + blockingQueue.offer(2));try {System.out.println("offer 3:" + blockingQueue.offer(3));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}System.out.println("peek:" + blockingQueue.peek());System.out.println("poll 1:" + blockingQueue.poll());System.out.println("poll 2:" + blockingQueue.poll());try {System.out.println("peek:" + blockingQueue.peek());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}try {System.out.println("poll 3:" + blockingQueue.poll());} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}
一直阻塞:put、take
@Slf4j
public class P39 {public static void main(String[] args) {BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);new Thread(() -> {try {blockingQueue.put(1);log.info("放入1成功");blockingQueue.put(2);log.info("放入2成功");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();new Thread(() -> {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);blockingQueue.take();log.info("取出1成功");blockingQueue.take();log.info("取出2成功");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}
}
- 当容量为1时,放入一个元素后,只有当该元素被取出来,才允许放入新元素,否则一直阻塞
超时机制:offer、poll
BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);System.out.println("blockingQueue.offer(1) = " + blockingQueue.offer(1));try {System.out.println("blockingQueue.offer(2,1,TimeUnit.SECONDS) = " + blockingQueue.offer(2,1,TimeUnit.SECONDS));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
SynchronousQueue(没有容量)
- SynchronousQueue是一个不存储元素的BlockingQueue。
- 每一个put操作必须要等待I个take操作,否则不能继续添加元素,反之亦然。
- 很类似ArrayBlockingQueue设置容量为1的情况
@Slf4j
public class P40 {public static void main(String[] args) {BlockingQueue<Integer> blockingQueue = new SynchronousQueue<>();new Thread(() -> {try {blockingQueue.put(1);log.info("放入1成功");blockingQueue.put(2);log.info("放入2成功");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();new Thread(() -> {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2);blockingQueue.take();log.info("取出1成功");TimeUnit.SECONDS.sleep(2);blockingQueue.take();log.info("取出2成功");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}
}
线程通信–生产者消费者模型
synchronized、lock
- 线程 — 操作 — 资源类
- 判断 — 干活 — 通知
步骤
- 首先要有一个
资源类
,类似于一个商品(但储量只能为1) 操作
即方法,假设有两个方法:生产、消费;判断
:判断该不该自己干活?如果不该,则等待(类似于已经有商品了,生产者等待)- 如果该自己
干活
,则干活(类似于,已经有商品了,消费者该干活了) - 干完活不忘
通知
其他线程干活(类似于生产一个商品,就要通知消费者消费;消费一个产品就要通知生产者生产) - 注意:防止虚假唤醒,使用while而不是if,因为现在只有两个操作,如果有还有第三个操作,那么一旦唤醒,其他两个都会被唤醒,实际我们只想唤醒其中一个
synchronized版和lock版:
- sync版,使用sync加锁,wait等待,notify进行通知;
- lock版,使用lock加锁,lock.newCondition()的await进行等待、signal进行通知;
- 后面还有阻塞队列版
public class P41 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//=============使用synchronized实现=========ResourceSync resourceSync = new ResourceSync();for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() -> {try {resourceSync.add();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();new Thread(() -> {try {resourceSync.del();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}TimeUnit.SECONDS.sleep(1);System.out.println("=====================");//===============使用lock实现===================ResourceLock resourceLock = new ResourceLock();for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() -> {try {resourceLock.add();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();new Thread(() -> {try {resourceLock.del();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}}
}// 使用synchronized实现
@Slf4j
class ResourceSync {int count;synchronized void add() throws InterruptedException {while (count != 0) {this.wait();}log.info("add 1");count++;this.notifyAll();}synchronized void del() throws InterruptedException {while (count == 0) {this.wait();}log.info("del 1");count--;this.notifyAll();}
}// 使用lock实现
@Slf4j
class ResourceLock {int count;Lock lock = new ReentrantLock();Condition condition = lock.newCondition();void add() throws InterruptedException {lock.lock();try {while (count != 0) {condition.await();}log.info("add 1");count++;condition.signalAll();} finally {lock.unlock();}}void del() throws InterruptedException {lock.lock();try {while (count == 0) {condition.await();}log.info("del 1");count--;condition.signalAll();} finally {lock.unlock();}}
}
阻塞队列
生产者消费者 – 阻塞队列
public class P44 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Resource44 resource = new Resource44(new ArrayBlockingQueue<>(3));//生产线程启动new Thread(() -> {try {resource.product();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();//消费线程启动new Thread(() -> {try {resource.consumer();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();//五秒后强制叫停:TimeUnit.SECONDS.sleep(5);System.out.println("main方法叫停生产消费!!!");resource.stop();}
}@Slf4j
class Resource44 {private volatile boolean flag = true;private BlockingQueue<Integer> blockingQueue;private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();public Resource44(BlockingQueue<Integer> blockingQueue) {this.blockingQueue = blockingQueue;log.info("BlockingQueue:{}", blockingQueue.getClass().getName());}/*** 生产者生产** @throws InterruptedException*/public void product() throws InterruptedException {while (flag) {int val = atomicInteger.incrementAndGet();boolean offer = blockingQueue.offer(val, 2, TimeUnit.SECONDS);if (offer) {log.info("生产 资源-{} 成功", val);} else {log.info("生产 资源-{} 失败", val);}TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}log.info("生产者停止生产!!!");}/*** 消费者消费** @throws InterruptedException*/public void consumer() throws InterruptedException {while (flag) {Integer poll = blockingQueue.poll(1, TimeUnit.SECONDS);if (StringUtils.isEmpty(poll)) {log.info("消费者1秒钟未收到资源,停止消费!!!");} else {log.info("消费 资源-{}", poll);}TimeUnit.SECONDS.sleep(1);}log.info("消费者停止消费!!!");}/*** 强制停止生产消费*/public void stop() {this.flag = false;}
}
synchronized和lock的区别
1、原始构成
- synchronized是关键字属于JVM层面
- monitorenter(底层是通过monitor对象来完成,其实wait/notify等方法也依赖于moniton对象,只有在同步块或方法中才能调wait/notify等友
- monitorexit
- Lock是具体类(java.util.concurrent.locks.Lock)是api层面的锁
2、使用方法
- synchronized不需要用户去手动释放锁,当synchronized代码执行完后系统会自动让线程释放对锁的占用
- ReentrantLock则需要用户去手动释放锁若没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象。需要Lock( )利lunLock()方法配合try/finally语句块来完成。
3、等待是否可中断
- synchronized不可中断,除非抛出异常或者正常运行完成
- ReentrantLock可中断
- 1.设置超时方法 tryLock(Long timeout,TimeUnit unit)
- 2.lockInterruptibly()放代码块中,调用interrupt()方法可中断
4、加锁是否公平
- synchronized非公平锁
- ReentrantLock两者都可以,默认非公平锁,构造方法可以传入boolean值,true为公平锁,false为非公平锁
5、锁绑定多个条件condition
- synchronized没有
- ReentrantLock用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们,可以精确唤醒,而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。
即:
- 对于创建,一个是关键字,一个是类,可以指定参数是否公平
- 对于使用,lock需要手动解锁,但是也可以中断
- 优势:lock可以精确唤醒
要求:
- 以 5次AA,10次BB,15次CC 的顺序打印
- 重复10次
实现:(主要就是lock的精准唤醒)
public class P43 {public static void main(String[] args) {Print print = new Print();for (int i = 0; i < 10; i++) {new Thread(() -> {print.printA();}).start();new Thread(() -> {print.printB();}).start();new Thread(() -> {print.printC();}).start();}}
}class Print {Lock lock = new ReentrantLock();Condition c1 = lock.newCondition();Condition c2 = lock.newCondition();Condition c3 = lock.newCondition();int note;void printA() {lock.lock();try {while (note != 0) {c1.await();}for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println("AA");}note = 1;c2.signalAll();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}void printB() {lock.lock();try {while (note != 1) {c2.await();}for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("BB");}note = 2;c3.signalAll();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}void printC() {lock.lock();try {while (note != 2) {c3.await();}for (int i = 0; i < 15; i++) {System.out.println("CC");}note = 0;c1.signalAll();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}
}
Callable
public class P45 {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new CallableImpl());new Thread(futureTask).start();new Thread(futureTask).start();String res = futureTask.get();System.out.println(res);}
}class CallableImpl implements Callable<String> {@Overridepublic String call() throws Exception {System.out.println("CallableImpl.call...");return "ok";}
}
FutureTash实现了Runnable:又可以传Callable
使用new Thread开启线程,多次传同一个同一个FutureTask对象,只会计算一次,但是传的是不同FutureTask对象,则会计算多次。例如上例中明明开启两个线程,但只计算了一次:
线程池:
总结在另一篇文章:https://blog.csdn.net/m0_55155505/article/details/125191350
死锁:
- 死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力干滩那它们都将无法推进下去,
- 如果系统资源充足,进程的资源请求都能够得到满足,死锁出现的可能性就很低,否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。
代码
- lock版,模拟变高的人想变瘦,变瘦的人想变高,互相想获得对方的锁:
public class P55 {public static void main(String[] args) {Resource55 resource = new Resource55();new Thread(() -> {resource.toHigh();}).start();new Thread(() -> {resource.toThin();}).start();}
}@Slf4j
class Resource55{Lock l1 = new ReentrantLock();Lock l2 = new ReentrantLock();void toHigh(){l1.lock();try{log.info("变高了...");TimeUnit.SECONDS.sleep(1);//变高的人想变瘦toThin();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {l1.unlock();}}void toThin(){l2.lock();try{log.info("变瘦了...");TimeUnit.SECONDS.sleep(1);//变瘦的人想变高toHigh();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {l2.unlock();}}
}
如何知道这是死锁,而不是死循环等错误?
- 命令行输入
jps -l
查看对应的pid
- 输入
jstack 对应pid
- 最后面写着:Found 1 deadlock
- sync版:
- 持有lockA的准备获取锁lockB,持有lockB的准备获取lockA
@Slf4j
class RunnableImpl55 implements Runnable{private String lockA;private String lockB;public RunnableImpl55(String lockA, String lockB) {this.lockA = lockA;this.lockB = lockB;}private void lockA2lockB() throws InterruptedException {synchronized (lockA){log.info("已经持有锁:{},想要获取锁:{}",lockA,lockB);TimeUnit.SECONDS.sleep(1);lockB2lockA();}}private void lockB2lockA() throws InterruptedException {synchronized (lockB){log.info("已经持有锁:{},想要获取锁:{}",lockB,lockA);TimeUnit.SECONDS.sleep(1);lockA2lockB();}}@Overridepublic void run() {try {lockA2lockB();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {String lockA = "lockA";String lockB = "lockB";new Thread(new RunnableImpl55(lockA,lockB)).start();new Thread(new RunnableImpl55(lockB,lockA)).start();}
}
JVM
另一篇文章:https://blog.csdn.net/m0_55155505/article/details/125976760
类加载器
类加载器分类(按照java虚拟机规范)
- 引导类加载器(Bootstrap ClassLoader)
- 自定义类加载器(User-Defined ClassLoader,除了引导类加载器以外的)
虚拟机自带的加载器:
1、引导类加载器:Bootstrap ClassLoader
- c/c++语言实现,嵌套在jvm内部
- 用来加载java核心库:JAVA_HOME/jre/lib/rt.jar、resources.jar或sun.boot.class.path路径下的内容,用于提供jvm自身需要的类
- 并不继承自java.lang.ClassLoader,没有父加载器
- 架载扩展类和应用程序类加载器,并指定为他们的父类加载器
- 处于安全考虑,只加载包名为java、javax、sun等开头的类
//通过Launcher.getBootstrapClassPath().getURLs()获取: file:/C:/Java/jdk1.8.0_271/jre/lib/resources.jar file:/C:/Java/jdk1.8.0_271/jre/lib/rt.jar file:/C:/Java/jdk1.8.0_271/jre/lib/sunrsasign.jar file:/C:/Java/jdk1.8.0_271/jre/lib/jsse.jar file:/C:/Java/jdk1.8.0_271/jre/lib/jce.jar file:/C:/Java/jdk1.8.0_271/jre/lib/charsets.jar file:/C:/Java/jdk1.8.0_271/jre/lib/jfr.jar file:/C:/Java/jdk1.8.0_271/jre/classes
2、扩展类加载器
- java语言编写
- 派生于ClassLoader
- 父类为启动类加载器
- java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库,或从jdk安装目录的jre/lib/ext子目录(扩展目录)下加载类库。如果用户创建的jar放在此目录下,也就自动有扩展类加载器加载
//通过System.getProperty("java.ext.dirs")获取: C:\Java\jdk1.8.0_271\jre\lib\ext;C:\Windows\Sun\Java\lib\ext
3、应用程序类加载器(系统类加载器,appClassLoader)
- java语言编写,有sun.misc.Launcher$AppclassLoader实现
- 派生于ClassLoader类
- 父类加载器为扩展类类加载器
- 它负责加载器环境变量classpath(自定义类)或系统属性java.class.path指定路径下的类库
- 该类加载是程序中默认的类加载器,一般来说,java应用的类都是由它来完成加载
- 通过ClassLoaser#getSystemClassLoader()方法可以获取到该类的类加载器
双亲委派机制
java虚拟机对class文件采用的是按需加载的方式,也就是说当需要使用该类的时候才会将该类的class文件加载到内存生成class对象,而且加载某个类的class文件时,java虚拟机采用的时双亲委派模式,即把请求交由父类处理,他是一种任务委派模式
原理:(向上委托到最顶层之后,依次尝试加载:引导类加载器 -> 扩展类加载器 -> 系统类加载器)
- 如果一个类加载器收到了类加载请求,并不会自己先去加载,而是委托给其父类加载器进行加载
- 如果其父类加载器还存在父类,则会继续向上委托,最终到达引导类加载器
- 如果父类可以完成类加载,则成功返回,否则,子类加载器尝试进行类加载
例子:
- 自定义一个java.lang.String类
- 尝试创建对象
- 发现用不是自定义的String类(未输出"自定义String…")
优点:
- 防止重复加载
- 防止核心api被篡改(例如:不能在java.lang下自定义类,否则会报java.lang.SecurityException)
沙箱安全机制
原文更详细:https://blog.csdn.net/qq_30336433/article/details/83268945
是什么?
- Java安全模型的核心就是Java沙箱(sandbox),什么是沙箱?沙箱是一个限制程序运行的环境。
- 沙箱机制就是将 Java 代码限定在虚拟机(JVM)特定的运行范围中,并且
严格限制代码对本地系统资源访问
,通过这样的措施来保证对代码的有效隔离
,防止对本地系统造成破坏。 - 沙箱主要限制系统资源访问,那系统资源包括什么?——CPU、内存、文件系统、网络。不同级别的沙箱对这些资源访问的限制也可以不一样。
- 所有的Java程序运行都可以指定沙箱,可以定制安全策略。
核心组件:
- 字节码校验器(bytecode verifier):确保Java类文件遵循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验,比如核心类。
- 类装载器(class loader):其中类装载器在3个方面对Java沙箱起作用
- 它防止恶意代码去干涉善意的代码;
- 它守护了被信任的类库边界;
- 它将代码归入保护域,确定了代码可以进行哪些操作。
虚拟机为不同的类加载器载入的类提供不同的命名空间,命名空间由一系列唯一的名称组成,每一个被装载的类将有一个名字,这个命名空间是由Java虚拟机为每一个类装载器维护的,它们互相之间甚至不可见。
类装载器采用的机制是双亲委派模式.
- 从最内层JVM自带类加载器开始加载,外层恶意同名类得不到加载从而无法使用;
- 由于严格通过包来区分了访问域,外层恶意的类通过内置代码也无法获得权限访问到内层类,破坏代码就自然无法生效。
- 存取控制器(access controller):存取控制器可以控制核心API对操作系统的存取权限,而这个控制的策略设定,可以由用户指定。
- 安全管理器(security manager):是核心API和操作系统之间的主要接口。实现权限控制,比存取控制器优先级高。
- 安全软件包(security package):java.security下的类和扩展包下的类,允许用户为自己的应用增加新的安全特性
包括:安全提供者、消息摘要、数字签名、加密、鉴别
如图:自定义java.lang.String类,自其中写main方法尝试运行
运行结果:
说明使用的不是我们自定义的String
结论:
1、自定义String类,在加载的时候使用引导类加载器进行加载
↓
2、引导类加载器在加载的时候会加载jdk自带的文件中的String类
↓
3、自带jdk中的String没有main方法,导致报错这样可以保证对java核心源代码的保护,这就是沙箱安全机制
垃圾回收(如何判断垃圾、GC Root是什么)
什么是垃圾:内存中不在使用的空间
如何判断:
引用计数法(了解)
枚举根节点做可达性分析(根搜索路径)
- 从GC Root开始,可达的就不是垃圾
- GC Root包括哪些:(熟悉前四种)
- 虚拟机栈中引用的对象
比如:各个线程被调用的方法中使用到的参数、局部变量等。
- 本地方法栈内JNI(通常说的本地方法)引用的对象
- 方法区中类静态属性引用的对象
比如:Java类的引用类型静态变量
- 方法区中常量引用的对象
比如:字符串常量池(stringTable)里的引用、static final修饰的常量
- 所有被同步锁synchronized持有的对象
- Java虚拟机内部的引用。
基本数据类型对应的class对象,一些常驻的异常对象(如:NullPointerException、outofMemoryError),系统类加载器。
- 反映java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。
- 虚拟机栈中引用的对象
如何清除:清除阶段算法
- 复制算法
- 标记清除
- 标记整理
JVM参数
分为以下三种参数:
标配参数
X参数(了解)
XX参数(包括Xms、Xmx,类似于起了别名)
XX参数:
Boolean类型,-XX:+(或-)参数,例如:
-XX:+PrintGCDetails
查看是否开启:
添加运行参数:
再次查看:
KV设置值类型:-XX:属性key=属性value,例如
-XX:MetaspaceSize=11111111
查看:
设置:
再查看:(和设置的不一致应该是动态调整)
jinfo
- 用法:
注意:
- -Xms、-Xmx属于XX参数,类似于起了别名!
-Xms
:初始堆空间内存(默认为物理内存的1/64)-Xmx
:最大堆空间内存(默认为物理内存的1/4)
查看初始默认参数:
java -XX:+PrintFlagsInitial
初始化参数
java -XX:+PrintFlagsFinal
用于查看修改后的参数(=
表示默认,:=
表示修改过,修改后的值;但jdk17的话,没有使用=
和:=
,而是在最后面加了一个参数(default、command line)用来表示是默认值还是修改了的值)- jdk 8:
- jdk17:
- jdk 8:
java -XX:+PrintCommandLineFlags
打印命令行参数
使用代码查看:
public class P65 {public static void main(String[] args) {long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();System.out.println("totalMemory = " + totalMemory / 1024 / 1024 + " MB");System.out.println("64 * totalMemory = " + 64 * totalMemory / 1024 / 1024 + " MB");System.out.println("maxMemory = " + maxMemory / 1024 / 1024 + " MB");System.out.println("4 * maxMemory = " + 4 * maxMemory / 1024 / 1024 + " MB");}
}
你配过哪些参数?
-XX:+PrintFlagsInitial
:查看所有的参数的默认初始值(示例在本节最后面)
-XX:+PrintFlagsFinal
:查看所有的参数的最终值(可能会存在修改,不再是初始值;=
表示初始值,:=
表示修改过,修改后的值)
-Xms
:初始堆空间内存(默认为物理内存的1/64),等价于-XX:InitialHeapSize
-Xmx
:最大堆空间内存(默认为物理内存的1/4),等价于-XX:MaxHeapSize
-Xss
:设置单个线程栈的大小,一般为512k~1024k;等价于-XX:ThreadStackSize
-Xmn
:设置新生代的大小。(初始值及最大值)
-XX:MetaspaceSize
:设置元空间大小
-XX:NewRatio
:配置新生代与老年代在堆结构的占比
-XX:SurvivorRatio
:设置新生代中Eden和so/s1空间的比例
-XX:MaxTenuringThreshold
:设置新生代垃圾的最大年龄
-XX:+PrintGCDetails
:输出详细的Gc处理日志
打印gc简要信息:1、-XX:+PrintGC
2、-verbose:gc
-XX:HandlePromotionFailure
:是否设置空间分配担保
关于GC参数可参考:PrintGCDetails 输出参数及解释
强引用、软引用、弱引用、虚引用
详细的,可参考:https://blog.csdn.net/m0_55155505/article/details/125976760#_1355
强引用:默认就是强引用,宁愿OOM也不回收
public class P72 {public static void main(String[] args) {Object obj = new Object();try {toOOM();} catch (OutOfMemoryError e) {e.printStackTrace();System.out.println(obj);}}public static void toOOM() throws OutOfMemoryError {// 设置参数 -Xms10m -Xmx10mbyte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];}
}
软引用:内存够不回收,内存不足会被回收
public class P73 {public static void main(String[] args) {Object obj = new Object();SoftReference softReference = new SoftReference(obj);obj = null;System.gc();System.out.println("第一次gc后:");System.out.println("obj = " + obj);System.out.println("softReference.get() = " + softReference.get());try {toOOM();} catch (OutOfMemoryError e) {e.printStackTrace();System.out.println("OOM之后:");System.out.println("obj = " + obj);System.out.println("softReference.get() = " + softReference.get());}}public static void toOOM() throws OutOfMemoryError {// -Xms10m -Xmx10mbyte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];}
}
弱引用:只要发生gc,就会被回收
- 例子
public class P74 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Object obj = new Object();WeakReference weakReference = new WeakReference(obj);obj = null;System.gc();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);System.out.println("obj = " + obj);System.out.println("weakReference.get() = " + weakReference.get());}
}
- ReferenceQueue:被gc清理后,放入到该队列中:
public class P78 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Object obj = new Object();ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();WeakReference weakReference = new WeakReference(obj, referenceQueue);System.out.println("=====gc前:=====");System.out.println("obj = " + obj);System.out.println("weakReference.get() = " + weakReference.get());System.out.println("referenceQueue.poll() = " + referenceQueue.poll());obj = null;System.gc();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);System.out.println("=====gc后:=====");System.out.println("obj = " + obj);System.out.println("weakReference.get() = " + weakReference.get());System.out.println("referenceQueue.poll() = " + referenceQueue.poll());}
}
虚引用:
- 在被回收前被引用队列保存下
- 代码:
public class P79 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Object obj = new Object();ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue();PhantomReference phantomReference = new PhantomReference(obj, referenceQueue);System.out.println("=====gc前:=====");System.out.println("obj = " + obj);System.out.println("phantomReference.get() = " + phantomReference.get());System.out.println("referenceQueue.poll() = " + referenceQueue.poll());obj = null;System.gc();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);System.out.println("=====gc后:=====");System.out.println("obj = " + obj);System.out.println("phantomReference.get() = " + phantomReference.get());System.out.println("referenceQueue.poll() = " + referenceQueue.poll());}
}
软引用、弱引用的应用:
WeakHashMap:
public class P76 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {WeakHashMap<String, Object> weakHashMap = new WeakHashMap<>();String key = new String("a");Object val = new Object();weakHashMap.put(key, val);key = null;System.gc();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);System.out.println(weakHashMap); //{}}
}
SOFE (StackOverflowError)
java.lang.StackOverflowError
public class P81 {public static void main(String[] args) {main(args);}
}
OOM
Java heap space
对象创建的堆装不下了!!!
public class P82 {public static void main(String[] args) {// -Xms10m -Xmx10mbyte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];}
}
GC overhead limit exceeded
- GC
回收时间过长
时会抛出OutOfMemroyError。 - 过长的定义是,超过98%的时间用来做GC并且回收了不到2%的堆内存。连续多次GC 都只回收了不到2%的极端情况下才会抛出。
- 假如不抛出 GC overhead limit错误会发生什么情况呢?那就是GC清理的这么点内存很快会再次填满,迫使GC再次执行,这样就形成恶性循环,CPU使用率一直是100%,而GC却没有任何成果
public class P83 {public static void main(String[] args) {// -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetailsList<String> list = new ArrayList<>();int i = 0;try {while (true) {list.add(String.valueOf(i++).intern());}} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();}}
}
看垃圾回收情况:基本没会受到垃圾!!
Direct buffer memory
导致原因:
写NIO程序经常使用ByteBuffer来读取或者写入数据,这是一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的I/O方式,
它可以使用Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在ava堆和 Native堆中来回复制数据。
ByteBuffer.allocate(capability)第一种方式是分配JVM堆内存,属于GC管辖范围,由于需要拷贝所以速度相对较慢
ByteBuffer.allocteDirect(capability)第二种方式是分配OS本地内存,不属于GC管辖范围,由于不需要内存拷贝所以速度相对较快。
但如果不断分配本地内存,堆内存很少使用,那么JVM就不需要执行GC, DirectByteBuffer对象们就不会被回收.
这时候堆内存充足,但本地内存可能已经使用光了,再次尝试分配本地内存就会出现OutOfMemoryError,那程序就直接崩溃了。
例子:
public class P84 {public static void main(String[] args) {// -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails -XX:MaxDirectMemorySize=5m// 设置本地内存5M,但申请6M的空间long maxDirectMemory = VM.maxDirectMemory();System.out.println("maxDirectMemory = " + maxDirectMemory / (double) 1024 / 1024 + " MB");ByteBuffer allocate = ByteBuffer.allocateDirect(6 * 1024 * 1024);}
}
unable to create new thread
线程创建的太多了
- 代码:
- 结果:
Linux如何调最大线程数?
查看:
ulimit -u
修改:
vim /etc/security/limits.d/20-nproc.conf
;*表示除了root之外的用户,这里可以看到,root用户没有限制,其他用户是4096(不同的服务器配置不同,也可能是1024)
Metaspace
public class P87 {public static void main(String[] args) {// -XX:MaxMetaspaceSize=10mint i = 0;try {for (; ; i++) {Enhancer enhancer = new Enhancer();enhancer.setSuperclass(P87.class);// 默认是true,表示是同一个class;设为false,每次在方法区产生新的classenhancer.setUseCache(false);enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {@Overridepublic Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {return methodProxy.invoke(o, objects);}});enhancer.create();}} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();System.out.println("次数:" + i);}}
}
垃圾收集器
四种类型垃圾回收器:
- Serial:串行;为单线程环境设计,只使用一个线程进行垃圾回收,会停止所有的用户线程。不适合服务器环境(例如双十一,停一下试试)。
- Parallel:并行;多个线程同时进行垃圾回收,用户线程停止。适合做科学计算等弱交互场景。
- CMS:concurrent mark sweep,并发标记清除;用户线程和垃圾回收线程可同时执行(不一定并行,也可能是并发),互联网公司多使用它,适用于对响应时间有要求的场景。存在STW(stop the world),但时间短
- G1:分区垃圾回收,每一个区都可以是Eden、Survivor、Old,较大对象那个可放在H,分区进行清理
详细内容可前往:https://blog.csdn.net/m0_55155505/article/details/125976760#_1511
查看默认垃圾回收器:java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
JVM提供的垃圾收集器:
jdk 8 情况下,查看各个垃圾收集器的使用情况:
C:\Users\AikeTech>jps
7092 P91
8648
6828 Launcher
8380 JpsC:\Users\AikeTech>jinfo -flag UseSerialGC 7092
-XX:-UseSerialGCC:\Users\AikeTech>jinfo -flag UseConcMarkSweepGC 7092
-XX:-UseConcMarkSweepGCC:\Users\AikeTech>jinfo -flag UseParNewGC 7092
-XX:-UseParNewGCC:\Users\AikeTech>jinfo -flag UseParallelGC 7092
-XX:+UseParallelGCC:\Users\AikeTech>jinfo -flag UseParallelOldGC 7092
-XX:+UseParallelOldGCC:\Users\AikeTech>jinfo -flag UseG1GC 7092
-XX:-UseG1GC
七种垃圾收集器:
- Serial Old已经没有了,但存在过!
DerNew(Serial)、Tenured(Serial old)、ParNew、PSYoungGen、ParOldGen
- 如:下图中的DefNew 、default new generation、Tenured
Server与Client模式:
- 适用范围:只需要掌握Server模式即可,Client模式基本不会用
- 操作系统:
- 32位Window操作系统,不论硬件如何都默认使用Client的JVM模式
- 32位其它操作系统,2G内存同时有2个cpu以上用Server模式,低于该配置还是 Client模式
- 64位only server模式
切换不同的垃圾收集器
Serial
XX:+UseSerialGC
,默认和Serial Old配合使用- 代码:
public class P94 {public static void main(String[] args) {// -Xms10m -Xmx10m -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+PrintGCDetailsbyte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];}
}
ParNew
-XX:+UseParNewGC
,默认和Serial Old搭配,但Serial Old将被废弃- 代码:
public class P95 {public static void main(String[] args) {// -Xms10m -Xmx10m -XX:+UseParNewGC -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+PrintGCDetailsbyte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];}
}
Parallel
-XX:+UseParallelGC
,老年代默认ParallelOldGC,且可以互相激活- 代码:
public class P96 {public static void main(String[] args) {// -Xms10m -Xmx10m -XX:+UseParallelGC -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+PrintGCDetailsbyte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];}
}
CMS
-XX:+UseConcMarkSweepGC
,年轻代ParNew,还会有Serial Old进行兜底过程:
- 初始标记:STW,标记和GC root直接关联的对象,时间短
- 并发标记:和用户线程一起,标记GC root关联的全部对象
- 重新标记:STW,修正刚刚并发标记期间变动的对象
- 并发清理:和用户线程一起,清理未被标记的对象
优点:比较耗时的标记和清理和用户线程一起执行,总体停顿时间少。
缺点:
- 对CPU压力大
- 标记清除算法,大量内存碎片
代码:(效果不是很好,本节一开始那有张不错的图)
public class P98 {public static void main(String[] args) {// -Xms10m -Xmx10m -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+PrintGCDetailsbyte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];}
}
Serial Old
- 在jdk8被优化掉了,例如配置:
-XX:+UseSerialOldGC
:
G1
-XX:+UseG1GC
- 吞吐量高,停顿时间低,每一个块在不同时间可以充当不同的区(Eden、Survivor、Old)
- 代码:
public class P101 {public static void main(String[] args) {// -Xms10m -Xmx10m -XX:+UseG1GC -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+PrintGCDetailsbyte[] bytes = new byte[10 * 1024 * 1024];}
}
- 结果:
特点:
- 1:G1能充分利用多CPU、多核环境硬件优势,尽量缩短STW。
- 2:G1整体上采用标记-整理算法,局部是通过复制算法,不会产生内存碎片。
- 3:宏观上看G1之中不再区分年轻代和老年代。把内存划分成多个独立的子区域(Region),可以近似理解为一个围棋的棋盘。
- 4:G1收集器里面讲整个的内存区都混合在一起了,但其本身依然在小范围内要进行年轻代和老年代的区分,保留了新生代和老年代,但它们不再是物理隔离的,而是一部分Region的集合且不需要Region是连续的,也就是说依然会采用不同的GC方式来处理不同的区域。
- 5:G1虽然也是分代收集器,但整个内存分区不存在物理上的年轻代与老年代的区别,也不需要完全独立的survivor(to space)堆做复制准备。G1只有逻辑上的分代概念,或者说每个分区都可能随G1的运行在不同代之间前后切换;
区域化内存划片Region
- 区域化内存划片Region,整体变为了一些列不连续的内存区域,避免了全内存区的GC操作。
- 核心思想是将整个堆内存区域分成大小相同的子区域(Region),在JVM启动时会自动设置这些子区域的大小,
- 在堆的使用上,G1并不要求对象的存储一定是物理上连续的只要逻辑上连续即可,每个分区也不会固定地为某个代服务,可以按需在年轻代和老年代之间切换。启动时可以通过参数-XX:G1HeapRegionSize=n可指定分区大小(1MB~32MB,且必须是2的幂),默认将整堆划分为2048个分区。
- 大小范围在1MB~32MB,最多能设置2048个区域,也即能够支持的最大内存为:32MB*2048=65536MB=64G内存
- 这些Region的一部分包含新生代,新生代的垃圾收集依然采用暂停所有应用线程的方式,将存活对象拷贝到老年代或者Survivor空间。
- 这些Region的一部分包含老年代,G1收集器通过将对象从一个区域复制到另外一个区域,完成了清理工作。这就意味着,在正常的处理过程中,G1完成了堆的压缩(至少是部分堆的压缩),这样也就不会有CMS内存碎片问题的存在了。
- 在G1中,还有一种特殊的区域,叫Humongous(巨大的)区域
如果一个对象占用的空间超过了分区容量50%以上,G1收集器就认为这是一个巨型对象。这些巨型对象默认直接会被分配在年老代,但是如果它是一个短期存在的巨型对象,就会对垃圾收集器造成负面影响。为了解决这个问题,G1划分了一个Humongous区工它用来专门存放巨型对象。如果一个H区装不下一个巨型对象,那么Gi会寻找连续的H分区来存储。为了能找到连续的H区,有时候不得不启动Full GC。
回收步骤:小区域收集 + 形成连续的内存块
参数配置:可以配一下最大堆内存、最大停顿时间
和CMS相比:
- G1不会产生内存碎片
- 可以精确控制GC停顿时间。把整个堆划分成固定大小的区域,每次根据允许停顿时间,区收集垃圾最多的区域
如何选择:
总结:
Linux命令
top、(uptime)
top
命令:
可以查看内存(MEM)、cpu等占用情况
load average后面有三个值,表示系统1分钟、5分钟、15分钟的负载值;三个值的平均值如果大于0.6,说明系统负载重。图中的负载:(1.51+0.91+0.42)/3=0.95,说明负载重
一直按1,可以看到有每个cpu的情况:
uptime
命令是top的精简版:可以用来看负载
vmstat、(mpstat 、pidstat)
vmstat
:
主要用于查看cpu
vmstat -n 2 3
表示每隔两秒采样一次,总共采样三次procs
- r:运行和等待CPU时间片的进程数,原则上:1核的CPU的运行队列不要超过2,整个系统的运行队列不能超过总核数的2倍,否则代表系统压力过大│
- b:等待资源的进程数,比如正在等待磁盘I/0、网络I/0等。
cpu(前三个重要)
- us:用户进程消耗CPU时间百分比,us值高,用户进程消耗CPUI时间多,如果长期大于50%,优化程序;
- sy:内核进程消耗的CPU时间百分比;
- us + sy参考值为80%,如果us + sy大于80%,说明可能存在CPU不足。
- id(idle):处于空闲的CPU百分比.
- wa:系统等待IO的CPU时间百分比.
- st:来自于一个虚拟机偷取的CPU时间的百分比
查看所有cpu核信息:
mpstat -P ALL 2
,其中2表示每2秒采样一次
每个进程使用cpu用量的分解信息:
pidstat -u 2 -p 进程id
,其中2表示每两秒采样一次[root@yy ljy]# ps -ef | grep 'java -jar' root 23534 1 0 Jun17 ? 01:12:01 java -jar wechat-0.0.1-SNAPSHOT.jar root 30815 30045 0 20:46 pts/1 00:00:00 grep --color=auto java -jar [root@yy ljy]# pidstat -u 2 -p 23534 Linux 3.10.0-1160.49.1.el7.x86_64 (yy) 08/17/2022 _x86_64_ (1 CPU)08:47:01 PM UID PID %usr %system %guest %CPU CPU Command 08:47:03 PM 0 23534 0.51 0.00 0.00 0.51 0 java 08:47:05 PM 0 23534 0.00 0.00 0.00 0.00 0 java 08:47:07 PM 0 23534 0.00 0.00 0.00 0.00 0 java 08:47:09 PM 0 23534 0.00 0.00 0.00 0.00 0 java 08:47:11 PM 0 23534 0.00 0.00 0.00 0.00 0 java
free、(pidstat )
经验值:
应用程序可用内存/系统物理内存 > 70%内存充足
应用程序可用内存/系统物理内存 < 20%内存不足,需要增加内存
20% < 应用程序可用内存/系统物理内存 < 70%内存基本够用
pidstat -p 进程号 -r 采样间隔秒数
:
df
- 查看磁盘剩余空间
iostat
磁盘块设备分布
- rkB/s:每秒读取数据量kB;
- wkB/s:每秒写入数据量kB;
- svctm :l/O请求的平均服务时间,单位毫秒;
- await :l/O请求的平均等待时间,单位毫秒;值越小,性能越好
util
:一秒中有百分几的时间用于I/O操作。接近100%时,表示磁盘带宽跑满,需要优化程序或者增加磁盘;- rkB/s、wkB/s根据系统应用不同会有不同的值,但有规律遵循:长期、超大数据读写,肯定不正常,需要优化程序读取。
- svctm的值与await的值很接近,表示几乎没有IO等待,磁盘性能好,
如果await的值远高于svctm的值,则表示IO队列等待太长,需要优化程序或更换更快磁盘。
其他命令:
pidstat -d 采样间隔秒数 -p 进程号
ifstat
如果没有该命令,安装命令:
wget http://gael.roualland.free.fr/ifstat/ifstat-1.1.tar.gz tar xzvf ifstat-1.1.tar.gz cd ifstat-1.1 ./configure make make install
使用
CPU占用过高定位分析
top
ps -ef或者jps
grep -v grep:查找不含有 grep 的行
查具体的线程:
ps -mp 进程id -o THREAD,tid,time
参数解释:
-m:显示所有的线程
-p pid:进程使用cpu的时间
-o:该参数后是用户自定义格式线程id转为16进制:
printf "%x\n” 有问题的线程ID
或者使用计算器:但注意最后要把字母转为小写字母:
jstack 进程ID | grep tid(16进制线程ID小写英文) -A60
,其中A60表示打印前60行
去看第十行:
【Java面试题】《尚硅谷Java大厂面试题第2季,面试必刷,跳槽大厂神器》学习笔记相关推荐
- 尚硅谷Java入门视频教程第二章——Java基本语法
尚硅谷Java入门视频教程第二章 第一章复习 课后习题 Java语言概述 第2章:Java基本语法 2.1 关键字和保留字 2.2 标识符(Identifier) 2.3 变量 2.3.1 变量基本概 ...
- (尚硅谷java零基础教程)学习笔记day7/8-数组
1.数组的概述 1.1 定义 数组(Array),是多个相同类型数据按一定顺序排列的集合,并使用一个名字命名,并通过编号的方式对这些数据进行统一管理. 1.2 数组的相关概念 数组名 元素 数组的索引 ...
- 尚硅谷Java、HTML5前端、全栈式开发视频
Java基础阶段: 一.20天横扫Java基础(课堂实录) https://pan.baidu.com/s/1htTzZRQ 二.尚硅谷Java基础实战--Bank项目 http://pan.baid ...
- 【视频分享】尚硅谷Java视频教程_Spring Boot视频教程(下)整合篇
尚硅谷Java视频教程_Spring Boot视频教程(下)整合篇 巅峰之作,全网仅此一套,再无企及! SpringBoot是企业级开发的整体整合解决方案,特别用于快速构建微服务应用,旨在用最简单的方 ...
- 尚硅谷 java基础第二个项目之客户关系管理系统
尚硅谷 java基础第二个项目之客户关系管理系统. 做了一些完善,增加性别,电话,邮箱有效性验证.其中电话和邮箱验证直接"饮用"了网友的果汁. 在此感谢各位原著大佬们的分享. 具体 ...
- 尚硅谷Java入门视频教程导读及第一章
尚硅谷Java入门视频教程导读及第一章 JAVA基础学习导读-编程入门 0.1概述 0.2 计算机硬件介绍 中央处理器(CPU) 存储设备 内存 比特(bit)和字节(byte) 内存 输入和输出设备 ...
- 尚硅谷Java数据结构和java算法,韩顺平数据结构和算法课后作业01
尚硅谷Java数据结构和java算法,韩顺平数据结构和算法课后作业第一题 要求: 1)在前面的基础上,将稀疏数组保存到磁盘上,比如map.data 2) 恢复原来的数组时,读取map.data进行恢复 ...
- 尚硅谷Java入门视频教程第十七章——Java9Java10Java11新特性
尚硅谷Java入门视频教程第十七章--Java9&Java10&Java11新特性 第17章:Java9&Java10&Java11新特性 17.1 Java 9 的新 ...
- 尚硅谷Java入门视频教程第三章——数组
尚硅谷Java入门视频教程第三章 第二章复习 课后习题 复习 嵌套循环典型例题 Ecplise的安装使用 第3章:数组 3.1 数组的概述 3.2 一维数组的使用 3.3 多维数组的使用 3.4 数组 ...
- 用数组实现环形队列(尚硅谷Java数据结构与算法)
整个代码在文章最后面,gitee地址:java数据结构与算法: 自己学习与练习数据结构的仓库https://gitee.com/ALi_L/javaDataStructurs.git 环形队列的难点如 ...
最新文章
- 丢失控制文件,有旧的备份控制文件,之后有drop表空间和create表空间的操作恢复。...
- springMVC get请求及其请求地址写法
- Java网络爬虫实操(8)
- linux安装mysql启动失败的原因_爱在linux系统安装mysql启动失败如何处理?
- 【Oracle】重命名数据文件
- Javascript详解
- 开课吧:一文解析Nexus是什么
- Linux:linux终端命令关闭pycharm
- DroidCamX – 让您的 Android 安卓手机瞬间变成电脑的高清无线摄像头
- BPC电波授时信号的“零成本”伪造
- java计算机毕业设计校园环境保护监督系统源代码+系统+数据库+lw文档
- 小程序用php还是java_微信小程序用php开发的可以吗
- [水]关于web地图
- 基于GEE的制作全球任意地方时间序列数据动画的方法
- Leetcode 1823 找出游戏的获胜者 (约瑟夫环问题)
- jquery.validate.min.js使用介绍
- 【java】简单练习-打印斜坡
- Notification桌面提醒:HTML5新功能
- bash与source
- Python安装常见问题(1):zipimport.ZipImportError: can't decompress data