• 一些基础
  • 面向对象和面向过程的区别
  • 为什么JAVA中只有值传递
  • == 与 equals
    • 正确使用 equals 方法
    • 整型包装类值的比较
  • hashCode与equals
    • 什么是hashCode
    • 为什么要有hashCode
    • hashCode()与equals()的相关规定
    • 为什么两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的？
  • String 和 StringBuffer、StringBuilder 的区别是什么？String 为什么是不可变的？
    • String 真的是不可变的吗？
  • 什么是反射机制？反射机制的应用场景有哪些？
    • 反射机制介绍
    • 静态编译和动态编译
    • 反射机制优缺点
    • 反射的原理
  • 泛型实现原理
  • JAVA程序运行过程
  • 重载和重写的区别
    • 重载
    • 重写
  • Java 面向对象编程三大特性: 封装 继承 多态
    • 封装
    • 继承
    • 多态
  • 字符型常量和字符串常量的区别?
  • 在 Java 中定义一个不做事且没有参数的构造方法的作用
  • 在调用子类构造方法之前会先调用父类没有参数的构造方法,其目的是?
  • 接口和抽象类的区别是什么？
  • 成员变量与局部变量的区别有哪些？
  • 创建一个对象用什么运算符?对象实体与对象引用有何不同?
  • 构造方法有哪些特性？
  • 静态方法和实例方法有何不同
  • 在一个静态方法内调用一个非静态成员为什么是非法的?
  • 对象的相等与指向他们的引用相等,两者有什么不同?
  • 访问修饰符作用范围
  • 常见关键字总结: static,final,this,super
    • final
    • static
    • this
    • super
  • Java 中的异常处理
    • Throwable 类常用方法
    • 异常处理总结
  • Java 中 IO 流
    • Java 中 IO 流分为几种?
    • 既然有了字节流，为什么还要有字符流？
    • BIO,NIO,AIO 有什么区别?
  • 深拷贝 vs 浅拷贝
• 容器
  • 说说List,Set,Map三者的区别？
  • Arraylist 与 LinkedList 区别?
    • 补充内容:RandomAccess接口
    • 补充内容:双向链表和双向循环链表
  • ArrayList 与 Vector 区别呢?为什么要用Arraylist取代Vector呢？
  • ArrayList的扩容机制
    • System.arraycopy() 和 Arrays.copyOf()方法
    • ensureCapacity方法
  • 4种常用Map
  • HashMap 和 Hashtable 的区别
  • HashMap 和 HashSet区别
  • HashMap的底层实现
    • JDK1.8之前
    • JDK1.8之后
    • put()流程分析
    • 扩容机制
    • 小结
  • HashMap 的长度为什么是2的幂次方
  • ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别
  • ConcurrentHashMap线程安全的具体实现方式/底层具体实现
    • JDK1.7
    • JDK1.8
  • Comparable 和 Comparator的区别
• 并发
  • 什么是程序、线程和进程?
    • 何为程序？
    • 何为进程?
    • 何为线程?
  • 线程与进程的关系,区别及优缺点？
  • 线程有哪些基本状态
  • 创建线程的4种方式
    • 继承Thread类
    • 实现Runnable接口
    • Callable接口
    • 线程池
  • 程序计数器为什么是私有的?
  • 虚拟机栈和本地方法栈为什么是私有的?
  • 一句话简单了解堆和方法区
  • 并发与并行的区别?
  • JAVA多线程三大核心
    • 原子性
    • 可见性
    • 顺序性
  • 什么是上下文切换?
  • 什么是线程死锁?如何避免死锁?
    • 认识线程死锁
    • 如何避免线程死锁?
    • 写一个死锁
  • 乐观锁与悲观锁
    • 释义
      • 悲观锁
      • 乐观锁
      • 两种锁的使用场景
    • 乐观锁常见的两种实现方式
      • 1. 版本号机制
      • 2. CAS算法
    • 乐观锁的缺点
      • 1 ABA 问题
      • 2 循环时间长开销大
      • 3 只能保证一个共享变量的原子操作
    • CAS与synchronized的使用情景
  • sleep() 方法和 wait() 方法区别和共同点?
  • 为什么我们调用 start() 方法时会执行 run() 方法，为什么我们不能直接调用 run() 方法？
  • 说一说对于 synchronized 关键字的了解
  • 说说怎么使用 synchronized 关键字
  • 讲一下 synchronized 关键字的底层原理
  • JDK1.6 之后锁的底层优化
  • ReentrantLock 实现原理
    • 锁类型
    • 获取锁
      • 公平锁
      • 非公平锁
    • 释放锁
  • Synchronized 和 ReentrantLock 的对比
  • volatile关键字
    • Java内存模型
    • 说说 synchronized 关键字和 volatile 关键字的区别
  • 线程通信的三种方式
    • 1、传统的线程通信。
    • 2、使用Condition控制线程通信。
    • 3、使用BlockingQueue控制线程通信（也实现了生产者消费者模式）
  • ThreadLocal
    • ThreadLocal简介
    • ThreadLocal原理
    • ThreadLocal 内存泄露问题
  • 线程池
    • 为什么要用线程池？
    • 如何创建线程池
    • 线程池原理分析
    • 实现Runnable接口和Callable接口的区别
    • 执行execute()方法和submit()方法的区别是什么呢？
  • Atomic原子类
    • 介绍一下Atomic 原子类
    • JUC 包中的原子类是哪4类?
    • 讲讲 AtomicInteger 的使用
    • 简单介绍一下 AtomicInteger 类的原理
  • AQS
    • AQS 原理分析
• 并发容器
  • JDK 提供的并发容器总结
  • ConcurrentHashMap
  • CopyOnWriteArrayList
    • CopyOnWriteArrayList 简介
    • CopyOnWriteArrayList 是如何做到的？
    • CopyOnWriteArrayList 读取和写入源码简单分析
      • CopyOnWriteArrayList 读取操作的实现
      • CopyOnWriteArrayList 写入操作的实现
  • ConcurrentLinkedQueue
  • BlockingQueue
    • BlockingQueue 简单介绍
    • ArrayBlockingQueue
    • LinkedBlockingQueue
    • PriorityBlockingQueue
  • ConcurrentSkipListMap
• JVM
  • 运行时数据区域
    • 程序计数器
    • Java 虚拟机栈
    • 本地方法栈
    • 堆
    • 方法区
      • 方法区和永久代的关系
      • 为什么要将永久代 (PermGen) 替换为元空间 (MetaSpace) 呢?
      • 运行时常量池
    • 直接内存
  • 内存溢出和内存泄漏
    • 如何避免
  • String类和常量池
    • String s1 = new String(“abc”); 这句话创建了几个字符串对象？
  • 8种基本类型的包装类和常量池
  • JVM 内存分配与回收/垃圾回收（GC）
    • 对象优先在 eden 区分配
    • 大对象直接进入老年代
    • 长期存活的对象将进入老年代
  • 对象死亡的判定
    • 引用计数法
    • 可达性分析算法
    • 再谈引用
    • 不可达的对象并非“非死不可”
    • 如何判断一个常量是废弃常量
    • 如何判断一个类是无用的类
  • 垃圾回收算法
    • 标记-清除算法
    • 复制算法
    • 标记-整理算法
    • 分代收集算法
  • 垃圾收集器
  • 类的生命周期
    • 加载
    • 验证
    • 准备
    • 解析
    • 初始化
    • 卸载
  • 类加载器（ClassLoader）
    • 双亲委派
• 设计模式
  • 面向对象设计原则
    • 开闭原则
    • 里氏替换原则
    • 依赖倒置原则
    • 单一职责原则
    • 接口隔离原则
    • 迪米特法则
    • 合成复用原则
  • 单例模式
    • 懒汉式
      • 第一种实现（不推荐）
      • 第二种实现（不推荐）
      • 第三种实现（推荐）（双重检查）
      • 第四种实现（推荐）
    • 饿汉式
  • 工厂模式
    • 简单工厂模式
    • 工厂方法模式
    • 抽象工厂模式
  • 生产者消费者模式
    • 使用Object的wait() / notify()方法
    • 使用Lock和Condition的await() / signal()方法
    • 使用BlockingQueue阻塞队列方法
  • 观察者模式
    • 创建Subject类
    • 创建Observer接口/抽象类
    • 创建Observer实体类
    • 使用
  • 代理模式
    • 创建接口
    • 创建接口实体类
    • 创建代理
    • 使用
  • MVC模式
    • 创建Model
    • 创建View
    • 创建Controller
    • 使用

一些基础

面向对象和面向过程的区别

• 面向过程 ：面向过程性能比面向对象高。 因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较消耗资源，所以当性能是最重要的考量因素的时候，比如单片机、嵌入式开发、Linux/Unix等一般采用面向过程开发。但是，面向过程没有面向对象易维护、易复用、易扩展。
• 面向对象 ：面向对象易维护、易复用、易扩展。 因为面向对象有封装、继承、多态性的特性，所以可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活、更加易于维护。但是，面向对象性能比面向过程低。

面向过程性能一定比面向对象高？

并不一定，面向过程也需要分配内存，计算内存偏移量，Java性能差的主要原因并不是因为它是面向对象语言，而是Java是半编译语言，最终的执行代码并不是可以直接被CPU执行的二进制机械码。

而面向过程语言大多都是直接编译成机械码在电脑上执行，并且其它一些面向过程的脚本语言性能也并不一定比Java好。

为什么JAVA中只有值传递

按值调用(call by value)表示方法接收的是调用者提供的值，而按引用调用（call by reference)表示方法接收的是调用者提供的变量地址。一个方法可以修改传递引用所对应的变量值，而不能修改传递值调用所对应的变量值。 它用来描述各种程序设计语言（不只是 Java）中方法参数传递方式。

Java 程序设计语言总是采用按值调用。也就是说，方法得到的是所有参数值的一个拷贝，也就是说，方法不能修改传递给它的任何参数变量的内容。

总结

Java 程序设计语言对对象采用的不是引用调用，实际上，对象引用是按值传递的。

下面再总结一下 Java 中方法参数的使用情况：

• 一个方法不能修改一个基本数据类型的参数（即数值型或布尔型）。
• 一个方法可以改变一个对象参数的状态。
• 一个方法不能让对象参数引用一个新的对象。

== 与 equals

== : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即，判断两个对象是不是同一个对象。(基本数据类型==比较的是值，引用数据类型==比较的是内存地址)

equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况：

• 情况 1：类没有覆盖 equals()方法。则通过 equals()比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象。
• 情况 2：类覆盖了 equals()方法。一般，我们都覆盖 equals()方法来两个对象的内容相等；若它们的内容相等，则返回 true(即，认为这两个对象相等)。

正确使用 equals 方法

Object的equals方法容易抛空指针异常，应使用常量或确定有值的对象来调用 equals。

举个例子：

// 不能使用一个值为null的引用类型变量来调用非静态方法，否则会抛出异常
String str = null;
if (str.equals("SnailClimb")) {...
} else {..
}

运行上面的程序会抛出空指针异常，但是我们把第二行的条件判断语句改为下面这样的话，就不会抛出空指针异常，else 语句块得到执行。：

"SnailClimb".equals(str);// false

不过更推荐使用 java.util.Objects#equals(JDK7 引入的工具类)。

Objects.equals(null,"SnailClimb");// false

我们看一下java.util.Objects#equals的源码就知道原因了。

public static boolean equals(Object a, Object b) {// 可以避免空指针异常。如果a==null的话此时a.equals(b)就不会得到执行，避免出现空指针异常。return (a == b) || (a != null && a.equals(b));
}

注意：

• 每种原始类型都有默认值一样，如int默认值为 0，boolean 的默认值为 false，null 是任何引用类型的默认值，不严格的说是所有 Object 类型的默认值。
• 可以使用 == 或者 != 操作来比较null值，但是不能使用其他算法或者逻辑操作。在Java中null == null将返回true。
• 不能使用一个值为null的引用类型变量来调用非静态方法，否则会抛出异常

整型包装类值的比较

所有整型包装类对象值的比较必须使用equals方法。

先看下面这个例子：

Integer x = 3;
Integer y = 3;
System.out.println(x == y);// true
Integer a = new Integer(3);
Integer b = new Integer(3);
System.out.println(a == b);//false
System.out.println(a.equals(b));//true

当使用自动装箱方式创建一个Integer对象时，当数值在-128 ~127时，会将创建的 Integer 对象缓存起来，当下次再出现该数值时，直接从缓存中取出对应的Integer对象。所以上述代码中，x和y引用的是相同的Integer对象。

hashCode与equals

什么是hashCode

hashCode() 的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个 int 整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode() 定义在 JDK 的 Object.java 中，这就意味着 Java 中的任何类都包含有 hashCode() 函数。另外需要注意的是：Object 的 hashcode 方法是本地方法，也就是用 c 语言或 c++ 实现的，该方法通常用来将对象的内存地址转换为整数之后返回。散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据“键”快速的检索出对应的“值”。这其中就利用到了散列码（可以快速找到所需要的对象）

为什么要有hashCode

我们以“HashSet 如何检查重复”为例子来说明为什么要有 hashCode：
当你把对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashcode 值来判断对象加入的位置，同时也会与其他已经加入的对象的 hashcode 值作比较，如果没有相符的 hashcode，HashSet 会假设对象没有重复出现。但是如果发现有相同 hashcode 值的对象，这时会调用 equals（）方法来检查 hashcode 相等的对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet 就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会重新散列到其他位置。这样我们就大大减少了 equals 的次数，相应就大大提高了执行速度。

hashCode()与equals()的相关规定

1. 如果两个对象相等，则 hashcode 一定也是相同的
2. 两个对象相等,对两个对象分别调用 equals 方法都返回 true
3. 两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的
4. 因此，equals 方法被覆盖过，则 hashCode 方法也必须被覆盖
5. hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写 hashCode()，则该 class 的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）

为什么两个对象有相同的 hashcode 值，它们也不一定是相等的？

因为 hashCode() 所使用的杂凑算法也许刚好会让多个对象传回相同的杂凑值。越糟糕的杂凑算法越容易碰撞，但这也与数据值域分布的特性有关（所谓碰撞也就是指的是不同的对象得到相同的 hashCode）。

我们刚刚也提到了 HashSet,如果 HashSet 在对比的时候，同样的 hashcode 有多个对象，它会使用 equals() 来判断是否真的相同。也就是说 hashcode 只是用来缩小查找成本。

String 和 StringBuffer、StringBuilder 的区别是什么？String 为什么是不可变的？

可变性

String 类中使用 final 关键字修饰字符数组来保存字符串，private final char[] value，所以 String 对象是不可变的。而 StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串char[] value 但是没有用 final 关键字修饰，所以这两种对象都是可变的。

线程安全性

String 中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，线程安全。AbstractStringBuilder 是 StringBuilder 与 StringBuffer 的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如 expandCapacity、append、insert、indexOf 等公共方法。StringBuffer 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。StringBuilder 并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

性能

每次对 String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象。StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

对于三者使用的总结：

1. 操作少量的数据: 适用 String
2. 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuilder
3. 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuffer

String 真的是不可变的吗？

1) String 不可变但不代表引用不可以变

2) 通过反射是可以修改所谓的“不可变”对象

什么是反射机制？反射机制的应用场景有哪些？

反射机制介绍

JAVA 反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 java 语言的反射机制。

静态编译和动态编译

• **静态编译：**在编译时确定类型，绑定对象
• **动态编译：**运行时确定类型，绑定对象

反射机制优缺点

• 优点： 运行期类型的判断，动态加载类，提高代码灵活度。
• 缺点： 性能瓶颈：反射相当于一系列解释操作，通知 JVM 要做的事情，性能比直接的 java 代码要慢很多。

反射的原理

在程序运行时，类加载器会从字节码文件解析类的所有信息，Class类将各部分组件分别储存在对象数组当中，除了Class还有Method、Field、Constructor三个类，反射即通过调用Class类提供的方法获取对应类的对象、对应对象的方法、属性等进行方法调用。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/66853751

泛型实现原理

泛型的本质是类型参数，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。泛型这种语法糖的基本原理是类型擦除，即编译器会在编译期间「擦除」泛型语法并相应的做出一些类型转换动作。Java的泛型只存在于编译期，一旦编译成字节码，泛型将被擦除。泛型的作用在于在编译阶段保证我们使用了正确的类型，并且由编译器帮我们加入转型动作，使得转型是不需要关心且安全的。

JAVA程序运行过程

JVM

Java 虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。

编译器和解释器

Java 中引入了虚拟机的概念，即在机器和编译程序之间加入了一层抽象的虚拟的机器。这台虚拟的机器在任何平台上都提供给编译程序一个的共同的接口。编译程序只需要面向虚拟机，生成虚拟机能够理解的代码，然后由解释器来将虚拟机代码转换为特定系统的机器码执行。在 Java 中，这种供虚拟机理解的代码叫做字节码（即扩展名为.class的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。每一种平台的解释器是不同的，但是实现的虚拟机是相同的。Java 源程序经过编译器编译后变成字节码，字节码由虚拟机解释执行，虚拟机将每一条要执行的字节码送给解释器，解释器将其翻译成特定机器上的机器码，然后在特定的机器上运行。这也就是解释了 Java 的编译与解释并存的特点。

什么是字节码?采用字节码的好处是什么?

在 Java 中，JVM 可以理解的代码就叫做字节码（即扩展名为 .class 的文件），它不面向任何特定的处理器，只面向虚拟机。Java 语言通过字节码的方式，在一定程度上解决了传统解释型语言执行效率低的问题，同时又保留了解释型语言可移植的特点。所以 Java 程序运行时比较高效，而且，由于字节码并不针对一种特定的机器，因此，Java 程序无须重新编译便可在多种不同操作系统的计算机上运行。

字节码文件结构

• 魔数和class文件版本
• 常量池
• 访问标志
• 类索引、父类索引和接口索引集合
• 字段表集合
• 方法表集合

Java 程序从源代码到运行

Java 源代码---->编译器---->jvm 可执行的 Java 字节码(即虚拟指令，.class文件)---->jvm---->jvm 中解释器----->机器可执行的二进制机器码---->程序运行。

我们需要格外注意的是 .class->机器码 这一步。在这一步 JVM 类加载器首先加载字节码文件，然后通过解释器逐行解释执行，这种方式的执行速度会相对比较慢。而且，有些方法和代码块是经常需要被调用的(也就是所谓的热点(HotSpot)代码)，所以后面引进了 JIT 编译器，而 JIT 属于运行时编译。当 JIT 编译器完成第一次编译后，其会将字节码对应的机器码保存下来，下次可以直接使用。而我们知道，机器码的运行效率肯定是高于 Java 解释器的。这也解释了我们为什么经常会说 Java 是编译与解释共存的语言。

总结：

Java 虚拟机（JVM）是运行 Java 字节码的虚拟机。JVM 有针对不同系统的特定实现（Windows，Linux，macOS），目的是使用相同的字节码，它们都会给出相同的结果。字节码和不同系统的 JVM 实现是 Java 语言“一次编译，随处可以运行”的关键所在。

重载和重写的区别

重载

发生在同一个类中，方法名必须相同，参数类型不同、个数不同，参数顺序、方法返回值和访问修饰符可以不同。

重写

重写是子类对父类的允许访问的方法的实现过程进行重新编写，发生在子类中，**方法名、参数列表必须相同，返回值范围小于等于父类，抛出的异常范围小于等于父类，访问修饰符范围大于等于父类。**另外，如果父类方法访问修饰符为 private 则子类就不能重写该方法。也就是说方法提供的行为改变，而方法的外貌并没有改变。

Note: 构造器 Constructor 不能被 override（重写）,但是可以 overload（重载）,所以你可以看到一个类中有多个构造函数的情况。

Java 面向对象编程三大特性: 封装 继承 多态

封装

封装把一个对象的属性私有化，同时提供一些可以被外界访问的属性的方法，如果属性不想被外界访问，我们大可不必提供方法给外界访问。但是如果一个类没有提供给外界访问的方法，那么这个类也没有什么意义了。

继承

继承是使用已存在的类的定义作为基础建立新类的技术，新类的定义可以增加新的数据或新的功能，也可以用父类的功能，但不能选择性地继承父类。通过使用继承我们能够非常方便地复用以前的代码。

关于继承如下 3 点请记住：

1. 子类拥有父类对象所有的属性和方法（包括私有属性和私有方法），但是父类中的私有属性和方法子类是无法访问，只是拥有。
2. 子类可以拥有自己属性和方法，即子类可以对父类进行扩展。
3. 子类可以用自己的方式实现父类的方法。

多态

所谓多态就是指程序中定义的引用变量所指向的具体类型和通过该引用变量发出的方法调用在编程时并不确定，而是在程序运行期间才确定，即一个引用变量到底会指向哪个类的实例对象，该引用变量发出的方法调用到底是哪个类中实现的方法，必须在由程序运行期间才能决定。

在 Java 中有两种形式可以实现多态：继承（多个子类对同一方法的重写）和接口（实现接口并覆盖接口中同一方法）。

字符型常量和字符串常量的区别?

1. 形式上: 字符常量是单引号引起的一个字符; 字符串常量是双引号引起的若干个字符
2. 含义上: 字符常量相当于一个整型值(ASCII 值)，可以参加表达式运算; 字符串常量代表一个地址值(该字符串在内存中存放位置)
3. 占内存大小 字符常量只占 2 个字节; 字符串常量占若干个字节 (注意： char 在 Java 中占两个字节)

基本类型	大小	最小值	最大值	包装器
boolean	-	-	-	Boolean
char	16 bits	Unicode 0	Unicode 216-1	Character
byte	8 bits	-128	+127	Byte
short	16 bits	-215	+215-1	Short
int	32 bits	-231	+231-1	Integer
long	64 bits	-263	+263-1	Long
float	32 bits	IEEE754	IEEE754	Float
double	64 bits	IEEE754	IEEE754	Double
void	-	-	-	Void

在 Java 中定义一个不做事且没有参数的构造方法的作用

Java 程序在执行子类的构造方法之前，如果没有用 super()来调用父类特定的构造方法，则会调用父类中“没有参数的构造方法”。因此，如果父类中只定义了有参数的构造方法，而在子类的构造方法中又没有用 super()来调用父类中特定的构造方法，则编译时将发生错误，因为 Java 程序在父类中找不到没有参数的构造方法可供执行。解决办法是在父类里加上一个不做事且没有参数的构造方法。

在调用子类构造方法之前会先调用父类没有参数的构造方法,其目的是?

帮助子类做初始化工作。

接口和抽象类的区别是什么？

1. 接口的方法默认是 public，所有方法在接口中不能有实现(Java 8 开始接口方法可以有默认实现），而抽象类可以有非抽象的方法。
2. 接口中除了 static、final 变量，不能有其他变量，而抽象类中则不一定。
3. 一个类可以实现多个接口，但只能实现一个抽象类。接口自己本身可以通过 extends 关键字扩展多个接口。
4. 接口方法默认修饰符是 public，抽象方法可以有 public、protected 和 default 这些修饰符（抽象方法就是为了被重写所以不能使用 private 关键字修饰）。
5. 从设计层面来说，抽象是对类的抽象，是一种模板设计，而接口是对行为的抽象，是一种行为的规范。

备注：

1. 在 JDK8 中，接口也可以定义静态方法，可以直接用接口名调用。实现类和实现是不可以调用的。如果同时实现两个接口，接口中定义了一样的默认方法，则必须重写，不然会报错。
2. JDK9 的接口被允许定义私有方法 。

总结一下 JDK7~9 中接口概念的变化

1. 在 JDK 7 或更早版本中，接口里面只能有常量变量和抽象方法。这些接口方法必须由选择实现接口的类实现。
2. JDK 8 的时候接口可以有默认方法和静态方法功能。
3. JDK 9 在接口中引入了私有方法和私有静态方法。

成员变量与局部变量的区别有哪些？

1. 从语法形式上看: 成员变量是属于类的，而局部变量是在方法中定义的变量或是方法的参数；成员变量可以被 public,private,static 等修饰符所修饰，而局部变量不能被访问控制修饰符及 static 所修饰；但是，成员变量和局部变量都能被 final 所修饰。
2. 从变量在内存中的存储方式来看: 如果成员变量是使用static修饰的，那么这个成员变量是属于类的，如果没有使用static修饰，这个成员变量是属于实例的。而对象存在于堆内存，局部变量则存在于栈内存。
3. 从变量在内存中的生存时间上看: 成员变量是对象的一部分，它随着对象的创建而存在，而局部变量随着方法的调用而自动消失。
4. 成员变量如果没有被赋初值: 则会自动以类型的默认值而赋值（一种情况例外:被 final 修饰的成员变量也必须显式地赋值），而局部变量则不会自动赋值。

创建一个对象用什么运算符?对象实体与对象引用有何不同?

new 运算符，new 创建对象实例（对象实例在堆内存中），对象引用指向对象实例（对象引用存放在栈内存中）。一个对象引用可以指向 0 个或 1 个对象（一根绳子可以不系气球，也可以系一个气球）;一个对象可以有 n 个引用指向它（可以用 n 条绳子系住一个气球）。

构造方法有哪些特性？

1. 名字与类名相同。
2. 没有返回值，但不能用 void 声明构造函数。
3. 生成类的对象时自动执行，无需调用。

静态方法和实例方法有何不同

1. 在外部调用静态方法时，可以使用"类名.方法名"的方式，也可以使用"对象名.方法名"的方式。而实例方法只有后面这种方式。也就是说，调用静态方法可以无需创建对象。
2. 静态方法在访问本类的成员时，只允许访问静态成员（即静态成员变量和静态方法），而不允许访问实例成员变量和实例方法；实例方法则无此限制。

在一个静态方法内调用一个非静态成员为什么是非法的?

由于静态方法可以不通过对象进行调用，因此在静态方法里，不能调用其他非静态变量，也不可以访问非静态变量成员。

对象的相等与指向他们的引用相等,两者有什么不同?

对象的相等，比的是内存中存放的内容是否相等。而引用相等，比较的是他们指向的内存地址是否相等。

访问修饰符作用范围

访问修饰符\作用范围	所在类	同一包内其他类	其他包内子类	其他包内非子类
private	√
default	√	√
protected	√	√	√
public	√	√	√	√

未加任何关键字时默认为default

常见关键字总结: static,final,this,super

final

final 关键字主要用在三个地方：变量、方法、类。

1. 对于一个 final 变量，如果是基本数据类型的变量，则其数值一旦在初始化之后便不能更改；如果是引用类型的变量，则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。
2. 当用 final 修饰一个类时，表明这个类不能被继承。final 类中的所有成员方法都会被隐式地指定为 final 方法。
3. 使用 final 修饰方法的原因有两个。第一个原因是把方法锁定，以防任何继承类修改它的含义；第二个原因是效率。在早期的 Java 实现版本中，会将 final 方法转为内嵌调用。但是如果方法过于庞大，可能看不到内嵌调用带来的任何性能提升（现在的 Java 版本已经不需要使用 final 方法进行这些优化了）。类中所有的 private 方法都隐式地指定为 final。

static

static 关键字主要有以下四种使用场景：

1. 修饰成员变量和成员方法: 被 static 修饰的成员属于类，不属于单个这个类的某个对象，被类中所有对象共享，可以并且建议通过类名调用。被static 声明的成员变量属于静态成员变量，静态变量 存放在 Java 内存区域的方法区。调用格式：类名.静态变量名 &类名.静态方法名()

2. 静态代码块: 静态代码块定义在类中方法外, 静态代码块在非静态代码块之前执行(静态代码块—>非静态代码块—>构造方法)。 该类不管创建多少对象，静态代码块只执行一次。一个类中的静态代码块可以有多个，位置可以随便放，它不在任何的方法体内，JVM加载类时会执行这些静态的代码块，如果静态代码块有多个，JVM将按照它们在类中出现的先后顺序依次执行它们，每个代码块只会被执行一次。

   static{}静态代码块与{}非静态代码块(构造代码块)

   相同点： 都是在JVM加载类时且在构造方法执行之前执行，在类中都可以定义多个，定义多个时按定义的顺序执行，一般在代码块中对一些static变量进行赋值。

   不同点： 静态代码块在非静态代码块之前执行(静态代码块—非静态代码块—构造方法)。静态代码块只在第一次new执行一次，之后不再执行，而非静态代码块在每new一次就执行一次。 非静态代码块可在普通方法中定义(不过作用不大)；而静态代码块不行。

   一般情况下,如果有些代码比如一些项目最常用的变量或对象必须在项目启动的时候就执行的时候,需要使用静态代码块,这种代码是主动执行的。如果我们想要设计不需要创建对象就可以调用类中的方法，例如：Arrays类，Character类，String类等，就需要使用静态方法, 两者的区别是 静态代码块是自动执行的而静态方法是被调用的时候才执行的.

   Example

   public class Test {public Test() {System.out.print(默认构造方法！--);}//非静态代码块{System.out.print(非静态代码块！--);}//静态代码块static {System.out.print(静态代码块！--);}public static void test() {System.out.print(静态方法中的内容! --);{System.out.print(静态方法中的代码块！--);}}public static void main(String[] args) {Test test = new Test();   Test.test();}
   

   当执行 Test.test(); 时输出：

   静态代码块！--静态方法中的内容! --静态方法中的代码块！--
   

   当执行 Test test = new Test(); 时输出：

   静态代码块！--非静态代码块！--默认构造方法！--
   

   非静态代码块与构造函数的区别是： 非静态代码块是给所有对象进行统一初始化，而构造函数是给对应的对象初始化，因为构造函数是可以多个的，运行哪个构造函数就会建立什么样的对象，但无论建立哪个对象，都会先执行相同的构造代码块。也就是说，构造代码块中定义的是不同对象共性的初始化内容。

3. 静态内部类（static修饰类的话只能修饰内部类）： 静态内部类与非静态内部类之间存在一个最大的区别: 非静态内部类在编译完成之后会隐含地保存着一个引用，该引用是指向创建它的外围类，但是静态内部类却没有。没有这个引用就意味着：

   1. 它的创建是不需要依赖外围类的创建。
   2. 它不能使用任何外围类的非static成员变量和方法。

   Example:（静态内部类实现单例模式）

   public class Singleton {//声明为 private 避免调用默认构造方法创建对象private Singleton() {}//声明为 private 表明静态内部该类只能在该 Singleton 类中被访问private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}public static Singleton getUniqueInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
   }
   

   当 Singleton 类加载时，静态内部类 SingletonHolder 没有被加载进内存。只有当调用 getUniqueInstance()方法从而触发 SingletonHolder.INSTANCE 时 SingletonHolder 才会被加载，此时初始化 INSTANCE 实例，并且 JVM 能确保 INSTANCE 只被实例化一次。

   这种方式不仅具有延迟初始化的好处，而且由 JVM 提供了对线程安全的支持。

4. 静态导包(用来导入类中的静态资源，1.5之后的新特性): 格式为：import static 这两个关键字连用可以指定导入某个类中的指定静态资源，并且不需要使用类名调用类中静态成员，可以直接使用类中静态成员变量和成员方法。

this

this关键字用于引用类的当前实例。 例如：

class Manager {Employees[] employees;void manageEmployees() {int totalEmp = this.employees.length;System.out.println("Total employees: " + totalEmp);this.report();}void report() { }
}

在上面的示例中，this关键字用于两个地方：

• this.employees.length：访问类Manager的当前实例的变量。
• this.report()：调用类Manager的当前实例的方法。

此关键字是可选的，这意味着如果上面的示例在不使用此关键字的情况下表现相同。 但是，使用此关键字可能会使代码更易读或易懂。

super

super关键字用于从子类访问父类的变量和方法。 例如：

public class Super {protected int number;protected showNumber() {System.out.println("number = " + number);}
}public class Sub extends Super {void bar() {super.number = 10;super.showNumber();}
}

在上面的例子中，Sub 类访问父类成员变量 number 并调用其其父类 Super 的 showNumber() 方法。

使用 this 和 super 要注意的问题：

• 在构造器中使用 super() 调用父类中的其他构造方法时，该语句必须处于构造器的首行，否则编译器会报错。另外，this 调用本类中的其他构造方法时，也要放在首行。

• this、super不能用在static方法中。

  被 static 修饰的成员属于类，不属于单个这个类的某个对象，被类中所有对象共享。而 this 代表对本类对象的引用，指向本类对象；而 super 代表对父类对象的引用，指向父类对象；所以， this和super是属于对象范畴的东西，而静态方法是属于类范畴的东西。

Java 中的异常处理

在 Java 中，所有的异常都有一个共同的祖先 java.lang 包中的 Throwable 类。Throwable： 有两个重要的子类：Exception（异常） 和 Error（错误） ，二者都是 Java 异常处理的重要子类，各自都包含大量子类。

Error（错误）: 是程序无法处理的错误，这些错误表示故障发生于虚拟机自身、或者发生在虚拟机试图执行应用时，表示运行应用程序中较严重问题。大多数错误与代码编写者执行的操作无关，而表示代码运行时 JVM（Java 虚拟机）出现的问题。例如，Java 虚拟机运行错误（VirtualMachineError），当 JVM 不再有继续执行操作所需的内存资源时，将出现 OutOfMemoryError，类定义错误（NoClassDefFoundError）等。这些异常发生时，Java 虚拟机（JVM）一般会选择线程终止。这些错误是不可查的，因为它们在应用程序的控制和处理能力之 外，而且绝大多数是程序运行时不允许出现的状况。对于设计合理的应用程序来说，即使确实发生了错误，本质上也不应该试图去处理它所引起的异常状况。在 Java 中，错误通过 Error 的子类描述。

Exception（异常）: 是程序本身可以处理的异常。Exception 类有一个重要的子类 RuntimeException。RuntimeException 异常由 Java 虚拟机抛出。NullPointerException（要访问的变量没有引用任何对象时，抛出该异常）、ArithmeticException（算术运算异常，一个整数除以 0 时，抛出该异常）和 ArrayIndexOutOfBoundsException （下标越界异常）。

注意：异常和错误的区别：异常能被程序本身处理，错误是无法处理。

Throwable 类常用方法

• public string getMessage(): 返回异常发生时的简要描述
• public string toString(): 返回异常发生时的详细信息
• public string getLocalizedMessage(): 返回异常对象的本地化信息。使用 Throwable 的子类覆盖这个方法，可以生成本地化信息。如果子类没有覆盖该方法，则该方法返回的信息与 getMessage（）返回的结果相同
• public void printStackTrace():在控制台上打印 Throwable 对象封装的异常信息

异常处理总结

• try 块： 用于捕获异常。其后可接零个或多个 catch 块，如果没有 catch 块，则必须跟一个 finally 块。
• catch 块： 用于处理 try 捕获到的异常。
• finally 块： 无论是否捕获或处理异常，finally 块里的语句都会被执行。当在 try 块或 catch 块中遇到 return 语句时，finally 语句块将在方法返回之前被执行。

在以下 4 种特殊情况下，finally 块不会被执行：

1. 在 finally 语句块第一行发生了异常。 因为在其他行，finally 块还是会得到执行
2. 在前面的代码中用了 System.exit(int)已退出程序。 若该语句在异常语句之后，finally 会执行
3. 程序所在的线程死亡。
4. 关闭 CPU。

注意： 当 try 语句和 finally 语句中都有 return 语句时，在方法返回之前，finally 语句的内容将被执行，并且 finally 语句的返回值将会覆盖原始的返回值。如下：

public static int f(int value) {try {return value * value;} finally {if (value == 2) {return 0;}}
}

如果调用 f(2)，返回值将是 0，因为 finally 语句的返回值覆盖了 try 语句块的返回值。

Java 中 IO 流

Java 中 IO 流分为几种?

• 按照流的流向，划分为输入流和输出流；
• 按照操作单元，划分为字节流和字符流；
• 按照流的角色，划分为节点流和处理流。

Java IO 流共涉及 40 多个类，这些类看上去很杂乱，但实际上很有规则，而且彼此之间存在非常紧密的联系， Java IO 流的 40 多个类都是从如下 4 个抽象类基类中派生出来的。

• InputStream/Reader: 所有的输入流的基类，前者是字节输入流，后者是字符输入流。
• OutputStream/Writer: 所有输出流的基类，前者是字节输出流，后者是字符输出流。

既然有了字节流，为什么还要有字符流？

问题本质想问：不管是文件读写还是网络发送接收，信息的最小存储单元都是字节，那为什么 I/O 流操作要分为字节流操作和字符流操作呢？

回答：字符流是由 Java 虚拟机将字节转换得到的，问题就出在这个过程还算是非常耗时，并且如果我们不知道编码类型就很容易出现乱码问题。所以， I/O 流就干脆提供了一个直接操作字符的接口，方便我们平时对字符进行流操作。如果音频文件、图片等媒体文件用字节流比较好，如果涉及到字符的话使用字符流比较好。

BIO,NIO,AIO 有什么区别?

• BIO (Blocking I/O): 同步阻塞 I/O 模式，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。在活动连接数不是特别高（小于单机 1000）的情况下，这种模型是比较不错的，可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单，也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗，可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是，当面对十万甚至百万级连接的时候，传统的 BIO 模型是无能为力的。因此，我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。
• NIO (New I/O): NIO 是一种同步非阻塞的 I/O 模型，在 Java 1.4 中引入了 NIO 框架，对应 java.nio 包，提供了 Channel , Selector，Buffer 等抽象。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking，不单纯是 New。它支持面向缓冲的，基于通道的 I/O 操作方法。 NIO 提供了与传统 BIO 模型中的 Socket 和 ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样，比较简单，但是性能和可靠性都不好；非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序，可以使用 NIO 的阻塞模式来提升开发速率和更好的维护性；对于高负载、高并发的（网络）应用，应使用 NIO 的非阻塞模式来开发
• AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的 IO 模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。AIO 是异步 IO 的缩写，虽然 NIO 在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说，我们的业务线程是在 IO 操作准备好时，得到通知，接着就由这个线程自行进行 IO 操作，IO 操作本身是同步的。查阅网上相关资料，我发现就目前来说 AIO 的应用还不是很广泛，Netty 之前也尝试使用过 AIO，不过又放弃了。

深拷贝 vs 浅拷贝

1. 浅拷贝：对基本数据类型进行值传递，对引用数据类型进行引用传递般的拷贝，此为浅拷贝。
2. 深拷贝：对基本数据类型进行值传递，对引用数据类型，创建一个新的对象，并复制其内容，此为深拷贝。

容器

说说List,Set,Map三者的区别？

• List(对付顺序的好帮手)： List接口存储一组不唯一（可以有多个元素引用相同的对象），有序的对象

  • Arraylist： Object数组
  • Vector： Object数组
  • LinkedList： 双向链表(JDK1.6之前为循环链表，JDK1.7取消了循环)

• Set(注重独一无二的性质): 不允许重复的集合。不会有多个元素引用相同的对象。

  • HashSet（无序，唯一）: 基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素
  • LinkedHashSet： LinkedHashSet 继承于 HashSet，并且其内部是通过 LinkedHashMap 来实现的。有点类似于我们之前说的LinkedHashMap 其内部是基于 HashMap 实现一样，不过还是有一点点区别的
  • TreeSet（有序，唯一）： 红黑树(自平衡的排序二叉树)

• Map(用Key来搜索的专家): 使用键值对存储。Map会维护与Key有关联的值。两个Key可以引用相同的对象，但Key不能重复，典型的Key是String类型，但也可以是任何对象。

  • HashMap： JDK1.8之前HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的（“拉链法”解决冲突）。JDK1.8以后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间
  • LinkedHashMap： LinkedHashMap 继承自 HashMap，所以它的底层仍然是基于拉链式散列结构即由数组和链表或红黑树组成。另外，LinkedHashMap 在上面结构的基础上，增加了一条双向链表，使得上面的结构可以保持键值对的插入顺序。同时通过对链表进行相应的操作，实现了访问顺序相关逻辑。
  • Hashtable： 数组+链表组成的，数组是 HashTable 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的
  • TreeMap： 红黑树（自平衡的排序二叉树）

Arraylist 与 LinkedList 区别?

• 1. 是否保证线程安全： ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全；

• 2. 底层数据结构： Arraylist 底层使用的是 Object 数组；LinkedList 底层使用的是 双向链表 数据结构（JDK1.6之前为循环链表，JDK1.7取消了循环。注意双向链表和双向循环链表的区别）

• 3. 插入和删除是否受元素位置的影响：

  ① ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如：执行add(E e)方法的时候， ArrayList 会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾，这种情况时间复杂度就是O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话（add(int index, E element)）时间复杂度就为 O(n-i)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。

  ② **LinkedList 采用链表存储，所以对于add(E e)方法的插入，删除元素时间复杂度不受元素位置的影响，近似 O（1）。**如果是要在指定位置i插入和删除元素的话（add(int index, E element)） 时间复杂度近似为o(n)因为需要先移动到指定位置再插入。

• 4. 是否支持快速随机访问： LinkedList 不支持高效的随机元素访问，而 ArrayList 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。

• 5. 内存空间占用： ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

补充内容:RandomAccess接口

public interface RandomAccess {}

查看源码我们发现实际上 RandomAccess 接口中什么都没有定义。所以，在我看来 RandomAccess 接口不过是一个标识罢了。标识什么？ 标识实现这个接口的类具有随机访问功能。

在 binarySearch()方法中，它要判断传入的list 是否 RamdomAccess 的实例，如果是，调用indexedBinarySearch()方法，如果不是，那么调用iteratorBinarySearch()方法

public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)return Collections.indexedBinarySearch(list, key);elsereturn Collections.iteratorBinarySearch(list, key);
}

ArrayList 实现了 RandomAccess 接口， 而 LinkedList 没有实现。为什么呢？我觉得还是和底层数据结构有关！ArrayList 底层是数组，而 LinkedList 底层是链表。数组天然支持随机访问，时间复杂度为 O（1），所以称为快速随机访问。链表需要遍历到特定位置才能访问特定位置的元素，时间复杂度为 O（n），所以不支持快速随机访问。，ArrayList 实现了 RandomAccess 接口，就表明了他具有快速随机访问功能。 RandomAccess 接口只是标识，并不是说 ArrayList 实现 RandomAccess 接口才具有快速随机访问功能的！

下面再总结一下 list 的遍历方式选择：

• 实现了 RandomAccess 接口的list，优先选择普通 for 循环 ，其次 foreach,
• 未实现 RandomAccess接口的list，优先选择iterator遍历（foreach遍历底层也是通过iterator实现的），大size的数据，千万不要使用普通for循环

补充内容:双向链表和双向循环链表

双向链表： 包含两个指针，一个prev指向前一个节点，一个next指向后一个节点。

双向循环链表： 最后一个节点的 next 指向head，而 head 的prev指向最后一个节点，构成一个环。

ArrayList 与 Vector 区别呢?为什么要用Arraylist取代Vector呢？

Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。

Arraylist不是同步的，所以在不需要保证线程安全时建议使用Arraylist。

ArrayList的扩容机制

ArrayList有3中构造方法

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
*默认构造函数，使用初始容量10构造一个空列表(无参数构造)
*/
public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}/**
* 带初始容量参数的构造函数。（用户自己指定容量）
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {}/**
*构造包含指定collection元素的列表，这些元素利用该集合的迭代器按顺序返回
*如果指定的集合为null，throws NullPointerException。
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {}

以无参数构造方法创建 ArrayList 时，实际上初始化赋值的是一个空数组。当真正对数组进行添加元素操作时，才真正分配容量。即向数组中添加第一个元素时，数组容量扩为10。

• 当我们要 add 进第1个元素到 ArrayList 时，elementData.length 为0 （因为还是一个空的 list），因为执行了 ensureCapacityInternal() 方法 ，所以 minCapacity 此时为10。此时，minCapacity - elementData.length > 0成立，所以会进入 grow(minCapacity) 方法。

• 当add第2个元素时，minCapacity 为2，此时e lementData.length(容量)在添加第一个元素后扩容成 10 了。此时，minCapacity - elementData.length > 0不成立，所以不会进入 （执行）grow(minCapacity) 方法。

• 添加第3、4···到第10个元素时，依然不会执行grow方法，数组容量都为10。直到添加第11个元素，minCapacity(为11)比elementData.length（为10）要大。进入grow方法进行扩容。

• int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，所以 ArrayList 每次扩容之后容量都会变为原来的 1.5 倍（二进制右移一位等于除以2）

容易被忽视掉的知识点：

• java 中的 length属性是针对数组说的，比如说你声明了一个数组,想知道这个数组的长度则用到了这个属性.
• java 中的 length() 方法是针对字符串说的，如果想看这个字符串的长度则用到 length() 这个方法.
• java 中的 size() 方法是针对泛型集合说的,如果想看这个泛型有多少个元素,就调用此方法来查看

System.arraycopy() 和 Arrays.copyOf()方法

//elementData:源数组; index:源数组中的起始位置; elementData：目标数组; index + 1：目标数组中的起始位置; size - index：要复制的数组元素的数量
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);

//elementData：要复制的数组; size：要复制的长度（可用于扩容）
Arrays.copyOf(elementData, size);

联系：

看两者源代码可以发现 copyOf() 内部实际调用了 System.arraycopy() 方法

区别：

arraycopy() 需要目标数组，将原数组拷贝到你自己定义的数组里或者原数组，而且可以选择拷贝的起点和长度以及放入新数组中的位置， copyOf() 是系统自动在内部新建一个数组，并返回该数组。

ensureCapacity方法

因为ArrayList每次在容量不够时扩容都要消耗额外系统开销，该方法用于添加大量元素时由用户调用进行一次性扩容，以减少增量更新重新分配的次数

4种常用Map

1. HashMap：它根据键的hashCode值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的。 HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null。HashMap非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap。

2. Hashtable：Hashtable是遗留类，很多映射的常用功能与HashMap类似，不同的是它承自Dictionary类，并且是线程安全的，但任一时间只有一个线程能写Hashtable，并发性不如ConcurrentHashMap，因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。Hashtable不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换。

3. LinkedHashMap：LinkedHashMap是HashMap的一个子类，保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的，也可以在构造时带参数，按照访问次序排序。

4. TreeMap：TreeMap实现SortedMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。如果使用排序的映射，建议使用TreeMap。在使用TreeMap时，key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap传入自定义的Comparator，否则会在运行时抛出java.lang.ClassCastException类型的异常。

对于上述四种Map类型的类，要求映射中的key是不可变对象。不可变对象是该对象在创建后它的哈希值不会被改变。如果对象的哈希值发生变化，Map对象很可能就定位不到映射的位置了。

HashMap 和 Hashtable 的区别

1. 线程是否安全： HashMap 是非线程安全的，HashTable 是线程安全的；HashTable 内部的方法基本都经过synchronized 修饰。（如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧！）；

2. 效率： 因为线程安全的问题，HashMap 要比 HashTable 效率高一点。另外，HashTable 基本被淘汰，不要在代码中使用它；

3. 对Null key 和Null value的支持： HashMap 中，null 可以作为键，这样的键只有一个，可以有一个或多个键所对应的值为 null。但是在 HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null，直接抛出 NullPointerException。

4. 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 ：

   ①创建时如果不指定容量初始值，Hashtable 默认的初始大小为11，之后每次扩充，容量变为原来的2n+1。HashMap 默认的初始化大小为16。之后每次扩充，容量变为原来的2倍

   ②创建时如果给定了容量初始值，那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小，而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小（HashMap 中的tableSizeFor()方法保证）。也就是说 HashMap 总是使用2的幂作为哈希表的大小。

5. 底层数据结构： JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。

HashMap 和 HashSet区别

HashSet 底层就是基于 HashMap 实现的。（HashSet 的源码非常非常少，因为除了 clone()、writeObject()、readObject()是 HashSet 自己不得不实现之外，其他方法都是直接调用 HashMap 中的方法。

HashMap	HashSet
实现了Map接口	实现Set接口
存储键值对	仅存储对象
调用 put()向map中添加元素	调用 add()方法向Set中添加元素
HashMap使用键（Key）计算Hashcode	HashSet使用成员对象来计算hashcode值，对于两个对象来说hashcode可能相同，所以equals()方法用来判断对象的相等性，

HashMap的底层实现

JDK1.8之前

JDK1.8 之前 HashMap 底层是 数组和链表 结合在一起使用也就是 链表散列（链地址法）。HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。

所谓扰动函数指的就是 HashMap 的 hash 方法。使用 hash 方法也就是扰动函数是为了防止一些实现比较差的 hashCode() 方法，换句话说使用扰动函数之后可以减少碰撞。

JDK 1.8 HashMap 的 hash 方法源码:

JDK 1.8 的 hash方法 相比于 JDK 1.7 hash 方法更加简化，但是原理不变。

static final int hash(Object key) {int h;// key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode// ^ ：按位异或// >>>:无符号右移，忽略符号位，空位都以0补齐return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

对比一下 JDK1.7的 HashMap 的 hash 方法源码.

static int hash(int h) {// This function ensures that hashCodes that differ only by// constant multiples at each bit position have a bounded// number of collisions (approximately 8 at default load factor).h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

相比于 JDK1.8 的 hash 方法 ，JDK 1.7 的 hash 方法的性能会稍差一点点，因为毕竟扰动了 4 次。

所谓 “拉链法” 就是：将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组，数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突，则将冲突的值加到链表中即可。

JDK1.8之后

相比于之前的版本， JDK1.8之后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

TreeMap、TreeSet以及JDK1.8之后的HashMap底层都用到了红黑树。红黑树就是为了解决二叉查找树的缺陷，因为二叉查找树在某些情况下会退化成一个线性结构。

从HashMap的默认构造函数源码可知，构造函数就是对下面几个字段进行初始化，源码如下：

    int threshold;             // 所能容纳的key-value对极限 final float loadFactor;    // 负载因子int modCount;  int size;

首先，Node[] table的初始化长度length(默认值是16)，Load factor为负载因子(默认值是0.75)，threshold是HashMap所能容纳的最大数据量的Node(键值对)个数。threshold = length * Load factor。也就是说，在数组定义好长度之后，负载因子越大，所能容纳的键值对个数越多。默认的负载因子0.75是对空间和时间效率的一个平衡选择，建议不要修改，除非在时间和空间比较特殊的情况下，如果内存空间很多而又对时间效率要求很高，可以降低负载因子Load factor的值；相反，如果内存空间紧张而对时间效率要求不高，可以增加负载因子loadFactor的值，这个值可以大于1。

size这个字段其实很好理解，就是HashMap中实际存在的键值对数量。注意和table的长度length、容纳最大键值对数量threshold的区别。而modCount字段主要用来记录HashMap内部结构发生变化的次数，主要用于迭代的快速失败。强调一点，内部结构发生变化指的是结构发生变化，例如put新键值对，但是某个key对应的value值被覆盖不属于结构变化。

在HashMap中，哈希桶数组table的长度length大小必须为2的n次方(一定是合数)，这是一种非常规的设计，常规的设计是把桶的大小设计为素数。相对来说素数导致冲突的概率要小于合数

put()流程分析

①.判断键值对数组table[i]是否为空或为null，否则执行resize()进行扩容；

②.根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i，如果table[i]==null，直接新建节点添加，转向⑥，如果table[i]不为空，转向③；

③.判断table[i]的首个元素是否和key一样，如果相同直接覆盖value，否则转向④，这里的相同指的是hashCode以及equals；

④.判断table[i] 是否为treeNode，即table[i] 是否是红黑树，如果是红黑树，则直接在树中插入键值对，否则转向⑤；

⑤.遍历table[i]，判断链表长度是否大于8，大于8的话把链表转换为红黑树，在红黑树中执行插入操作，否则进行链表的插入操作；遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value即可；

⑥.插入成功后，判断实际存在的键值对数量size是否超多了最大容量threshold，如果超过，进行扩容。

扩容机制

假设了我们的hash算法就是简单的用key mod 一下表的大小（也就是数组的长度）。其中的哈希桶数组table的size=2， 所以key = 3、7、5，put顺序依次为 5、7、3。在mod 2以后都冲突在table[1]这里了。这里假设负载因子 loadFactor=1，即当键值对的实际大小size 大于 table的实际大小时进行扩容。接下来的三个步骤是哈希桶数组 resize成4，然后所有的Node重新rehash的过程。

下面我们讲解下JDK1.8做了哪些优化。经过观测可以发现，我们使用的是2次幂的扩展(指长度扩为原来2倍)，所以，元素的位置要么是在原位置，要么是在原位置再移动2次幂的位置。元素在重新计算hash之后，因为n变为2倍，那么n-1的mask范围在高位多1bit。

因此，我们在扩充HashMap的时候，不需要像JDK1.7的实现那样重新计算hash，只需要看看原来的hash值新增的那个bit是1还是0就好了，是0的话索引没变，是1的话索引变成“原索引+oldCap”

这个设计确实非常的巧妙，既省去了重新计算hash值的时间，而且同时，由于新增的1bit是0还是1可以认为是随机的，因此resize的过程，均匀的把之前的冲突的节点分散到新的bucket了。这一块就是JDK1.8新增的优化点。有一点注意区别，JDK1.7中rehash的时候，旧链表迁移新链表的时候，如果在新表的数组索引位置相同，则链表元素会倒置，但是JDK1.8则不会倒置。

小结

1. 扩容是一个特别耗性能的操作，所以当程序员在使用HashMap的时候，估算map的大小，初始化的时候给一个大致的数值，避免map进行频繁的扩容。

2. 负载因子是可以修改的，也可以大于1，但是建议不要轻易修改，除非情况非常特殊。

3. HashMap是线程不安全的，不要在并发的环境中同时操作HashMap，建议使用ConcurrentHashMap。

4. JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能。

HashMap 的长度为什么是2的幂次方

为了能让 HashMap 存取高效，尽量较少碰撞，也就是要尽量把数据分配均匀。我们上面也讲到了过了，Hash 值的范围值-2147483648到2147483647，前后加起来大概40亿的映射空间，只要哈希函数映射得比较均匀松散，一般应用是很难出现碰撞的。但问题是一个40亿长度的数组，内存是放不下的。所以这个散列值是不能直接拿来用的。用之前还要先做对数组的长度取模运算，得到的余数才能用来要存放的位置也就是对应的数组下标。这个数组下标的计算方法是“ (n - 1) & hash”。（n代表数组长度）。这也就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

这个算法应该如何设计呢？

我们首先可能会想到采用%取余的操作来实现。但是，重点来了：取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作（也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方）。 并且 采用二进制位操作 &，相对于%能够提高运算效率，这就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别主要体现在实现线程安全的方式上不同。

• 底层数据结构： JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底层采用 分段的数组+链表 实现，JDK1.8 采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样，数组+链表/红黑二叉树。Hashtable 和 JDK1.8 之前的 HashMap 的底层数据结构类似都是采用 数组+链表 的形式，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的；

• 实现线程安全的方式（重要）：

  ① 在JDK1.7的时候，ConcurrentHashMap（分段锁） 对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，每一把锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提高并发访问率。 到了 JDK1.8 的时候已经摒弃了Segment的概念，而是直接用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现，并发控制使用 synchronized 和 CAS 来操作。（JDK1.6以后 对 synchronized锁做了很多优化） 整个看起来就像是优化过且线程安全的 HashMap，虽然在JDK1.8中还能看到 Segment 的数据结构，但是已经简化了属性，只是为了兼容旧版本；

  ② Hashtable(同一把锁) :使用 synchronized 来保证线程安全，效率非常低下。当一个线程访问同步方法时，其他线程也访问同步方法，可能会进入阻塞或轮询状态，如使用 put 添加元素，另一个线程不能使用 put 添加元素，也不能使用 get，竞争会越来越激烈效率越低。

ConcurrentHashMap线程安全的具体实现方式/底层具体实现

JDK1.7

首先将数据分为一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。

ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成。

Segment 实现了 ReentrantLock，所以 Segment 是一种可重入锁，扮演锁的角色。HashEntry 用于存储键值对数据。

static class Segment<K,V> extends ReentrantLock implements Serializable {}

一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组。Segment 的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组，每个 HashEntry 是一个链表结构的元素，每个 Segment 守护着一个HashEntry数组里的元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment的锁。

JDK1.8

ConcurrentHashMap取消了Segment分段锁，采用CAS和synchronized来保证并发安全。数据结构跟HashMap1.8的结构类似，数组+链表/红黑二叉树。Java 8在链表长度超过一定阈值（8）时将链表（寻址时间复杂度为O(N)）转换为红黑树（寻址时间复杂度为O(log(N))）

synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要hash不冲突，就不会产生并发，效率又提升N倍。

Comparable 和 Comparator的区别

• comparable接口实际上是出自java.lang包 它有一个 compareTo(Object obj)方法用来排序
• comparator接口实际上是出自 java.util 包它有一个compare(Object obj1, Object obj2)方法用来排序

一般我们需要对一个集合使用自定义排序时，我们就要重写compareTo()方法或compare()方法，当我们需要对某一个集合实现两种排序方式，比如一个song对象中的歌名和歌手名分别采用一种排序方法的话，我们可以重写compareTo()方法和使用自制的Comparator方法或者以两个Comparator来实现歌名排序和歌星名排序，第二种代表我们只能使用两个参数版的 Collections.sort().

并发

什么是程序、线程和进程?

何为程序？

程序是含有指令和数据的文件，被存储在磁盘或其他的数据存储设备中，也就是说程序是静态的代码。

何为进程?

进程是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位，因此进程是动态的。系统运行一个程序即是一个进程从创建，运行到消亡的过程。简单来说，一个进程就是一个执行中的程序，它在计算机中一个指令接着一个指令地执行着，同时，每个进程还占有某些系统资源如 CPU 时间，内存空间，文件，输入输出设备的使用权等等。换句话说，当程序在执行时，将会被操作系统载入内存中。 线程是进程划分成的更小的运行单位。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的，而各线程则不一定，因为同一进程中的线程极有可能会相互影响。从另一角度来说，进程属于操作系统的范畴，主要是同一段时间内，可以同时执行一个以上的程序，而线程则是在同一程序内几乎同时执行一个以上的程序段。

在 Java 中，当我们启动 main 函数时其实就是启动了一个 JVM 的进程，而 main 函数所在的线程就是这个进程中的一个线程，也称主线程。

何为线程?

线程与进程相似，但线程是一个比进程更小的执行单位。一个进程在其执行的过程中可以产生多个线程。与进程不同的是同类的多个线程共享进程的堆和方法区资源，但每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈，所以系统在产生一个线程，或是在各个线程之间作切换工作时，负担要比进程小得多，也正因为如此，线程也被称为轻量级进程。

线程与进程的关系,区别及优缺点？

一个进程中可以有多个线程，多个线程共享进程的堆和方法区 (JDK1.8 之后的元空间）资源，但是每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈 和 本地方法栈。

线程 是 进程 划分成的更小的运行单位。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的，而各线程则不一定，因为同一进程中的线程极有可能会相互影响。

线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相反

线程有哪些基本状态

线程创建之后它将处于 NEW（新建） 状态，调用 start() 方法后开始运行，线程这时候处于 READY（可运行） 状态。可运行状态的线程获得了 cpu 时间片（timeslice）后就处于 RUNNING（运行） 状态。

操作系统隐藏 Java 虚拟机（JVM）中的 READY 和 RUNNING 状态，它只能看到 RUNNABLE 状态，所以 Java 系统一般将这两个状态统称为 RUNNABLE（运行中） 状态 。

当线程执行 wait()方法之后，线程进入 **WAITING（等待）**状态。进入等待状态的线程需要依靠其他线程的通知才能够返回到运行状态，而 TIME_WAITING(超时等待) 状态相当于在等待状态的基础上增加了超时限制，比如通过 sleep（long millis）方法或 wait（long millis）方法可以将 Java 线程置于 TIMED WAITING 状态。当超时时间到达后 Java 线程将会返回到 RUNNABLE 状态。当线程调用同步方法时，在没有获取到锁的情况下，线程将会进入到 BLOCKED（阻塞） 状态。线程执行完毕或抛出异常之后将会进入到 TERMINATED（终止） 状态。

创建线程的4种方式

继承Thread类

1. 一个线程调用两次start()方法将会抛出线程状态异常，也就是的start()只可以被调用一次
2. run()方法是由jvm创建完本地操作系统级线程后回调的方法，不可以手动调用（否则就是普通方法）

public class MyThread extends Thread {public MyThread() {}public void run() {for(int i=0;i<10;i++) {System.out.println(Thread.currentThread()+":"+i);}}
}
public static void main(String[] args) {MyThread mThread1 = new MyThread();mThread1.start();
}

实现Runnable接口

1. 覆写Runnable接口实现多线程可以避免单继承局限
2. 当子类实现Runnable接口，此时子类是Thread的代理模式

public class MyThread implements Runnable{public static int count=20;public void run() {while(count>0) {try {Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-当前剩余票数:"+count--);}}
}
public static void main(String[] args) {MyThread Thread1=new MyThread();Thread mThread1=new Thread(Thread1,"线程1");mThread1.start();
}

Thread和Runnable的区别与联系：

1. 一个类只能继承一个父类，存在局限；一个类可以实现多个接口

2. 在实现Runable接口的时候调用Thread的Thread（Runnable run）或者Thread(Runnable run ,String name)构造方法创建进程时，使用的是同一个Runnable实例，但是通过继承Thread类是不能用一个实例建立多个线程。故而实现Runnable接口适合于资源共享，当然，继承Thread类也能够共享变量，能共享Thread类的static变量。
   即：Thread是多个线程分别完成自己的任务，Runnable是多个线程共同完成一个任务。

Callable接口

public class MyThread implements Callable<String> {private int count = 20;@Overridepublic String call() throws Exception {for (int i = count; i > 0; i--) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"当前票数：" + i);}return "sale out";}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {Callable<String> callable = new MyThread();FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(callable);Thread mThread=new Thread(futureTask);mThread.start();
}

线程池

public class Test {public static void main(String[] args) {//固定大小的线程池： 使用于为了满足资源管理需求而需要限制当前线程数量的场合。ExecutorService ex=Executors.newFixedThreadPool(5);//单线程池：需要保证顺序执行各个任务的场景ExecutorService ex=Executors.newSingleThreadExecutor(); //缓存线程池：当提交任务速度高于线程池中任务处理速度时，缓存线程池会不断的创建线程ExecutorService ex=Executors.newCachedThreadPool(); for(int i=0;i<5;i++) {ex.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for(int j=0;j<10;j++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+j);}}});}ex.shutdown();}
}

程序计数器为什么是私有的?

程序计数器主要有下面两个作用：

1. 字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
2. 在多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。

需要注意的是，如果执行的是 native 方法，那么程序计数器记录的是 undefined 地址，只有执行的是 Java 代码时程序计数器记录的才是下一条指令的地址。

所以，程序计数器私有主要是为了线程切换后能恢复到正确的执行位置。

虚拟机栈和本地方法栈为什么是私有的?

• 虚拟机栈： 每个 Java 方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、常量池引用等信息。从方法调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在 Java 虚拟机栈中入栈和出栈的过程。
• 本地方法栈： 和虚拟机栈所发挥的作用非常相似，区别是： 虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法 （也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。 在 HotSpot 虚拟机中和 Java 虚拟机栈合二为一。

所以，为了保证线程中的局部变量不被别的线程访问到，虚拟机栈和本地方法栈是线程私有的。

一句话简单了解堆和方法区

堆和方法区是所有线程共享的资源，其中堆是进程中最大的一块内存，主要用于存放新创建的对象 (所有对象都在这里分配内存)，方法区主要用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

并发与并行的区别?

• 并发： 同一时间段，多个任务都在执行 (单位时间内不一定同时执行)；
• 并行： 单位时间内，多个任务同时执行。

JAVA多线程三大核心

原子性

Java 的原子性就和数据库事务的原子性差不多，一个操作中要么全部执行成功或者失败。

JMM 只是保证了基本的原子性，但类似于 i++ 之类的操作，看似是原子操作，其实里面涉及到:

• 获取 i 的值。
• 自增。
• 再赋值给 i。

这三步操作，所以想要实现 i++ 这样的原子操作就需要用到 synchronized 或者是 lock 进行加锁处理。如果是基础类的自增操作可以使用 AtomicInteger 这样的原子类来实现(其本质是利用了 CPU 级别的 的 CAS 指令来完成的)。其中用的最多的方法就是: incrementAndGet() 以原子的方式自增。

可见性

现代计算机中，由于 CPU 直接从主内存中读取数据的效率不高，所以都会对应的 CPU 高速缓存，先将主内存中的数据读取到缓存中，线程修改数据之后首先更新到缓存，之后才会更新到主内存。如果此时还没有将数据更新到主内存其他的线程此时来读取就是修改之前的数据。

volatile 关键字就是用于保证内存可见性，当线程A更新了 volatile 修饰的变量时，它会立即刷新到主线程，并且将其余缓存中该变量的值清空，导致其余线程只能去主内存读取最新值。使用 volatile 关键词修饰的变量每次读取都会得到最新的数据，不管哪个线程对这个变量的修改都会立即刷新到主内存。

synchronized和加锁也能能保证可见性，实现原理就是在释放锁之前其余线程是访问不到这个共享变量的。但是和 volatile 相比开销较大。

顺序性

以下这段代码:

int a = 100 ; //1
int b = 200 ; //2
int c = a + b ; //3

正常情况下的执行顺序应该是 1>>2>>3。但是有时 JVM 为了提高整体的效率会进行指令重排导致执行的顺序可能是 2>>1>>3。但是 JVM 也不能是什么都进行重排，是在保证最终结果和代码顺序执行结果一致的情况下才可能进行重排。

重排在单线程中不会出现问题，但在多线程中会出现数据不一致的问题。

Java 中可以使用 volatile 来保证顺序性，synchronized 和 lock 也可以来保证有序性，和保证原子性的方式一样，通过同一段时间只能一个线程访问来实现的。除了通过 volatile 关键字显式的保证顺序之外， JVM 还通过 happen-before 原则来隐式的保证顺序性。

其中有一条就是适用于 volatile 关键字的，针对于 volatile 关键字的写操作肯定是在读操作之前，也就是说读取的值肯定是最新的。

volatile 关键字只能保证可见性，顺序性，不能保证原子性

什么是上下文切换?

多线程编程中一般线程的个数都大于 CPU 核心的个数，而一个 CPU 核心在任意时刻只能被一个线程使用，为了让这些线程都能得到有效执行，CPU 采取的策略是为每个线程分配时间片并轮转的形式。当一个线程的时间片用完的时候就会重新处于就绪状态让给其他线程使用，这个过程就属于一次上下文切换。

概括来说就是：当前任务在执行完 CPU 时间片切换到另一个任务之前会先保存自己的状态，以便下次再切换回这个任务时，可以再加载这个任务的状态。任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。

上下文切换通常是计算密集型的。也就是说，它需要相当可观的处理器时间，在每秒几十上百次的切换中，每次切换都需要纳秒量级的时间。所以，上下文切换对系统来说意味着消耗大量的 CPU 时间，事实上，可能是操作系统中时间消耗最大的操作。

Linux 相比与其他操作系统（包括其他类 Unix 系统）有很多的优点，其中有一项就是，其上下文切换和模式切换的时间消耗非常少。

上下文切换是非常耗效率的。

通常有以下解决方案:

• 采用无锁编程，比如将数据按照 Hash(id) 进行取模分段，每个线程处理各自分段的数据，从而避免使用锁。
• 采用 CAS(compare and swap) 算法，如 Atomic 包就是采用 CAS 算法。
• 合理的创建线程，避免创建了一些线程但其中大部分都是处于 waiting 状态，因为每当从 waiting 状态切换到 running 状态都是一次上下文切换。

什么是线程死锁?如何避免死锁?

认识线程死锁

多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。

产生死锁必须具备以下四个条件：

1. 互斥条件：该资源任意一个时刻只由一个线程占用。
2. 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
3. 不剥夺条件：线程已获得的资源在末使用完之前不能被其他线程强行剥夺，只有自己使用完毕后才释放资源。
4. 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

如何避免线程死锁?

破坏互斥条件

这个条件我们没有办法破坏，因为我们用锁本来就是想让他们互斥的（临界资源需要互斥访问）。

破坏请求与保持条件

一次性申请所有的资源。

破坏不剥夺条件

占用部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源。

破坏循环等待条件

靠按序申请资源来预防。按某一顺序申请资源，释放资源则反序释放。破坏循环等待条件。

写一个死锁

public class DeadLock implements Runnable{private int flag = 1;private static final Object o1 = new Object();private static final Object o2 = new Object();public void setFlag(int flag) {this.flag = flag;}@Overridepublic void run() {if (flag == 1) {synchronized (o1) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " o1");try {Thread.sleep(800);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (o2) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " o2");}}}if (flag == 2) {synchronized (o2) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " o2");try {Thread.sleep(800);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (o1) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " o1");}}}}public static void main(String[] args) {DeadLock deadLock1 = new DeadLock();DeadLock deadLock2 = new DeadLock();deadLock1.setFlag(1);Thread thread1= new Thread(deadLock1, "Thread1");thread1.start();deadLock2.setFlag(2);Thread thread2= new Thread(deadLock2, "Thread2");thread2.start();}
}

乐观锁与悲观锁

释义

悲观锁

总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁（共享资源每次只给一个线程使用，其它线程阻塞，用完后再把资源转让给其它线程）。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。Java中synchronized和ReentrantLock等独占锁就是悲观锁思想的实现。

乐观锁

总是假设最好的情况，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号机制和CAS算法实现。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量，像数据库提供的类似于write_condition机制，其实都是提供的乐观锁。在Java中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量类就是使用了乐观锁的一种实现方式CAS实现的。

两种锁的使用场景

从上面对两种锁的介绍，我们知道两种锁各有优缺点，不可认为一种好于另一种，像乐观锁适用于写比较少的情况下（多读场景），即冲突真的很少发生的时候，这样可以省去了锁的开销，加大了系统的整个吞吐量。但如果是多写的情况，一般会经常产生冲突，这就会导致上层应用会不断的进行retry，这样反倒是降低了性能，所以一般多写的场景下用悲观锁就比较合适。

乐观锁常见的两种实现方式

乐观锁一般会使用版本号机制或CAS算法实现。

1. 版本号机制

一般是在数据表中加上一个数据版本号version字段，表示数据被修改的次数，当数据被修改时，version值会加一。当线程A要更新数据值时，在读取数据的同时也会读取version值，在提交更新时，若刚才读取到的version值为当前数据库中的version值相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功。

举一个简单的例子： 假设数据库中帐户信息表中有一个 version 字段，当前值为 1 ；而当前帐户余额字段（ balance ）为 $100 。

1. 操作员 A 此时将其读出（ version=1 ），并从其帐户余额中扣除 $50（ ​$100-​$50 ）。
2. 在操作员 A 操作的过程中，操作员B 也读入此用户信息（ version=1 ），并从其帐户余额中扣除 $20 （ ​$100-​$20 ）。
3. 操作员 A 完成了修改工作，将数据版本号加一（ version=2 ），连同帐户扣除后余额（ balance=$50 ），提交至数据库更新，此时由于提交数据版本大于数据库记录当前版本，数据被更新，数据库记录 version 更新为 2 。
4. 操作员 B 完成了操作，也将版本号加一（ version=2 ）试图向数据库提交数据（ balance=$80 ），但此时比对数据库记录版本时发现，操作员 B 提交的数据版本号为 2 ，数据库记录当前版本也为 2 ，不满足 “ 提交版本必须大于记录当前版本才能执行更新 “ 的乐观锁策略，因此，操作员 B 的提交被驳回。

这样，就避免了操作员 B 用基于 version=1 的旧数据修改的结果覆盖操作员A 的操作结果的可能。

2. CAS算法

即compare and swap（比较与交换），是一种有名的无锁算法。无锁编程，即不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步，也就是在没有线程被阻塞的情况下实现变量的同步，所以也叫非阻塞同步（Non-blocking Synchronization）。CAS算法涉及到三个操作数

• 需要读写的内存值 V
• 进行比较的值 A（拷贝V）
• 拟写入的新值 B

当且仅当 V 的值等于 A时，CAS通过原子方式用新值B来更新V的值，否则不会执行任何操作（比较和替换是一个原子操作）。一般情况下是一个自旋操作，即不断的重试。

乐观锁的缺点

ABA 问题是乐观锁一个常见的问题

1 ABA 问题

如果一个变量V初次读取的时候是A值，并且在准备赋值的时候检查到它仍然是A值，那我们就能说明它的值没有被其他线程修改过了吗？很明显是不能的，因为在这段时间它的值可能被改为其他值，然后又改回A，那CAS操作就会误认为它从来没有被修改过。这个问题被称为CAS操作的 "ABA"问题。

JDK 1.5 以后的 AtomicStampedReference类就提供了此种能力，其中的 compareAndSet方法就是首先检查当前引用是否等于预期引用，并且当前标志是否等于预期标志，如果全部相等，则以原子方式将该引用和该标志的值设置为给定的更新值。

2 循环时间长开销大

自旋CAS（也就是不成功就一直循环执行直到成功）如果长时间不成功，会给CPU带来非常大的执行开销。 如果JVM能支持处理器提供的pause指令那么效率会有一定的提升，pause指令有两个作用，第一它可以延迟流水线执行指令（de-pipeline）,使CPU不会消耗过多的执行资源，延迟的时间取决于具体实现的版本，在一些处理器上延迟时间是零。第二它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突（memory order violation）而引起CPU流水线被清空（CPU pipeline flush），从而提高CPU的执行效率。

3 只能保证一个共享变量的原子操作

CAS 只对单个共享变量有效，当操作涉及跨多个共享变量时 CAS 无效。但是从 JDK 1.5开始，提供了AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性，你可以把多个变量放在一个对象里来进行 CAS 操作。所以我们可以使用锁或者利用AtomicReference类把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。

CAS与synchronized的使用情景

简单的来说CAS适用于写比较少的情况下（多读场景，冲突一般较少），synchronized适用于写比较多的情况下（多写场景，冲突一般较多）

1. 对于资源竞争较少（线程冲突较轻）的情况，使用synchronized同步锁进行线程阻塞和唤醒切换以及用户态内核态间的切换操作额外浪费消耗cpu资源；而CAS基于硬件实现，不需要进入内核，不需要切换线程，操作自旋几率较少，因此可以获得更高的性能。
2. 对于资源竞争严重（线程冲突严重）的情况，CAS自旋的概率会比较大，从而浪费更多的CPU资源，效率低于synchronized。

补充： Java并发编程这个领域中synchronized关键字一直都是元老级的角色，很久之前很多人都会称它为 “重量级锁” 。但是，在JavaSE 1.6之后进行了主要包括为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗而引入的 偏向锁 和 轻量级锁 以及其它各种优化之后变得在某些情况下并不是那么重了。synchronized的底层实现主要依靠 Lock-Free 的队列，基本思路是 自旋后阻塞，竞争切换后继续竞争锁，稍微牺牲了公平性，但获得了高吞吐量。在线程冲突较少的情况下，可以获得和CAS类似的性能；而线程冲突严重的情况下，性能远高于CAS。

sleep() 方法和 wait() 方法区别和共同点?

• 两者最主要的区别在于：sleep 方法没有释放锁，而 wait 方法释放了锁 。
• 两者都可以暂停线程的执行。
• wait() 通常被用于线程间交互/通信，sleep() 通常被用于暂停执行。
• wait() 方法被调用后，线程不会自动苏醒，需要别的线程调用同一个对象上的 notify() 或者 notifyAll() 方法。sleep() 方法执行完成后，线程会自动苏醒。或者可以使用 wait(long timeout)超时后线程会自动苏醒。

为什么我们调用 start() 方法时会执行 run() 方法，为什么我们不能直接调用 run() 方法？

new 一个 Thread，线程进入了新建状态；调用 start() 方法，会启动一个线程并使线程进入了就绪状态，当分配到时间片后就可以开始运行了。 start() 会执行线程的相应准备工作，然后自动执行 run() 方法的内容，这是真正的多线程工作。 而直接执行 run() 方法，会把 run 方法当成一个 main 线程下的普通方法去执行，并不会在某个线程中执行它，所以这并不是多线程工作。

总结： 调用 start 方法方可启动线程并使线程进入就绪状态，而 run 方法只是 thread 的一个普通方法调用，还是在主线程里执行。

说一说对于 synchronized 关键字的了解

**为什么：**在并发编程中存在线程安全问题，主要原因有：1.存在共享数据 2.多线程共同操作共享数据。关键字synchronized可以保证在同一时刻，只有一个线程可以执行某个方法或某个代码块，同时synchronized可以保证一个线程的变化可见（可见性），即可以代替volatile。

**基本原理：**synchronized可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临界区（即任意时刻只能有一个线程执行），同时它还可以保证共享变量的内存可见性、多个线程之间访问资源的同步性。

另外，在 Java 早期版本中，synchronized属于重量级锁，效率低下，因为监视器锁（monitor）是依赖于底层的操作系统的 Mutex Lock 来实现的，Java 的线程是映射到操作系统的原生线程之上的。如果要挂起或者唤醒一个线程，都需要操作系统帮忙完成，而操作系统实现线程之间的切换时需要从用户态转换到内核态，这个状态之间的转换需要相对比较长的时间，时间成本相对较高，这也是为什么早期的 synchronized 效率低的原因。庆幸的是在 Java 6 之后 Java 官方对从 JVM 层面对synchronized 较大优化，所以现在的 synchronized 锁效率也优化得很不错了。JDK1.6对锁的实现引入了大量的优化，如自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化、偏向锁、轻量级锁等技术来减少锁操作的开销。

说说怎么使用 synchronized 关键字

synchronized关键字最主要的三种使用方式：

• 修饰实例方法: 作用于当前对象实例加锁，进入同步代码前要获得当前对象实例的锁
• 修饰静态方法: 也就是给当前类加锁，会作用于类的所有对象实例，因为静态成员不属于任何一个实例对象，是类成员（ static 表明这是该类的一个静态资源，不管new了多少个对象，只有一份）。所以如果一个线程A调用一个实例对象的非静态 synchronized 方法，而线程B需要调用这个实例对象所属类的静态 synchronized 方法，是允许的，不会发生互斥现象，因为访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁，而访问非静态 synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。
• 修饰代码块: 指定加锁对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。

总结： synchronized 关键字加到 static 静态方法和 synchronized(class)代码块上都是是给 Class 类上锁。synchronized 关键字加到实例方法上是给对象实例上锁。尽量不要使用 synchronized(String a)， 因为JVM中，字符串常量池具有缓存功能！

示例

1. 作用于实例方法

   public class synchronizedTest implements Runnable {//共享资源static int i = 0;/*** synchronized 修饰实例方法*/public synchronized void increase(){i++;}@Overridepublic void run(){for (int j = 0 ; j < 10000; j++){increase();}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {synchronizedTest test = new synchronizedTest();Thread t1 = new Thread(test);Thread t2 = new Thread(test);t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println(i);}
   }
   

   运行结果

   20000

   分析：当两个线程同时对一个对象的一个方法进行操作，只有一个线程能够抢到锁。因为一个对象只有一把锁，一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，就不能访问该对象的其他synchronized实例方法，但是可以访问非synchronized修饰的方法

2. 作用于静态方法

   public class synchronizedTest implements Runnable {//共享资源static int i =0;/*** synchronized 修饰实例方法*/public static synchronized void increase(){i++;}@Overridepublic void run(){for (int j =0 ; j<10000;j++){increase();}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(new synchronizedTest());Thread t2 = new Thread(new synchronizedTest());t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println(i);}
   }
   

   结果

   20000

   分析：由例子可知，两个线程实例化两个不同的对象，但是访问的方法是静态的，两个线程发生了互斥（即一个线程访问，另一个线程只能等着），因为静态方法是依附于类而不是对象的，当synchronized修饰静态方法时，锁是class对象。

3. 作用于同步代码块

   public class synchronizedTest implements Runnable {static synchronizedTest instance=new synchronizedTest();static int i=0;@Overridepublic void run() {//省略其他耗时操作....//使用同步代码块对变量i进行同步操作,锁对象为instancesynchronized(instance){for(int j=0;j<10000;j++){i++;}}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1=new Thread(instance);Thread t2=new Thread(instance);t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println(i);}
   }
   

   结果

   20000

   分析：将synchronized作用于一个给定的实例对象instance，即当前实例对象就是锁对象，每次当线程进入synchronized包裹的代码块时就会要求当前线程持有instance实例对象锁，如果当前有其他线程正持有该对象锁，那么新到的线程就必须等待，这样也就保证了每次只有一个线程执行i++;操作。当然除了instance作为对象外，我们还可以使用this对象(代表当前实例)或者当前类的class对象作为锁，如下代码：

   //this,当前实例对象锁
   synchronized(this){for(int j=0;j<1000000;j++){i++;}
   }//class对象锁
   synchronized(AccountingSync.class){for(int j=0;j<1000000;j++){i++;}
   }
   

下面以一个常见的面试题为例讲解一下 synchronized 关键字的具体使用。面试中面试官经常会说：“单例模式了解吗？来给我手写一下！给我解释一下双重检验锁方式实现单例模式的原理呗！”

双重校验锁实现对象单例（线程安全）

public class Singleton {private volatile static Singleton uniqueInstance;private Singleton() {}public static Singleton getUniqueInstance() {//先判断对象是否已经实例过，没有实例化过才进入加锁代码if (uniqueInstance == null) {//类对象加锁synchronized (Singleton.class) {if (uniqueInstance == null) {uniqueInstance = new Singleton();}}}return uniqueInstance;}
}

另外，需要注意 uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要。

uniqueInstance = new Singleton();

上面这行代码其实是分为三步执行：

1. 为 uniqueInstance 分配内存空间
2. 初始化 uniqueInstance
3. 将 uniqueInstance 指向分配的内存地址

但是由于 JVM 具有指令重排的特性，执行顺序有可能变成 1->3->2。指令重排在单线程环境下不会出现问题，但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如，线程 T1 执行了 1 和 3，此时 T2 调用 getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空，因此返回 uniqueInstance，但此时 uniqueInstance 还未被初始化。

使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排，保证在多线程环境下也能正常运行。

讲一下 synchronized 关键字的底层原理

synchronized 关键字底层原理属于 JVM 层面。

① synchronized 同步语句块的情况

public class SynchronizedDemo {public void method() {synchronized (this) {System.out.println("synchronized 代码块");}}
}

通过 JDK 自带的 javap 命令查看 SynchronizedDemo 类的相关字节码信息：首先切换到类的对应目录执行 javac SynchronizedDemo.java 命令生成编译后的 .class 文件，然后执行javap -c -s -v -l SynchronizedDemo.class。

synchronized 同步语句块的实现使用的是 monitorenter 和 monitorexit 指令，其中 monitorenter 指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit 指令则指明同步代码块的结束位置。 当执行 monitorenter 指令时，线程试图获取锁也就是获取 monitor(monitor对象存在于每个Java对象的对象头中，synchronized 锁便是通过这种方式获取锁的，也是为什么Java中任意对象可以作为锁的原因) 的持有权。当计数器为0则可以成功获取，获取后将锁计数器设为1也就是加1。相应的在执行 monitorexit 指令后，将锁计数器设为0，表明锁被释放。如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到锁被另外一个线程释放为止。

② synchronized 修饰方法的的情况

public class SynchronizedDemo2 {public synchronized void method() {System.out.println("synchronized 方法");}
}

synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是 ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该方法是一个同步方法，JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。

JDK1.6 之后锁的底层优化

JDK1.6 对锁的实现引入了大量的优化，如偏向锁、轻量级锁、自旋锁、适应性自旋锁、锁消除、锁粗化等技术来减少锁操作的开销。

锁主要存在四中状态，依次是：无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态、重量级锁状态，他们会随着竞争的激烈而逐渐升级。注意锁可以升级不可降级，这种策略是为了提高获得锁和释放锁的效率。

①偏向锁

引入偏向锁的目的和引入轻量级锁的目的很像，他们都是为了没有多线程竞争的前提下，减少传统的重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗。但是不同是：轻量级锁在无竞争的情况下使用 CAS 操作去代替使用互斥量。而偏向锁在无竞争的情况下会把整个同步都消除掉。

偏向锁的“偏”就是偏心的偏，它的意思是会偏向于第一个获得它的线程，如果在接下来的执行中，该锁没有被其他线程获取，那么持有偏向锁的线程就不需要进行同步！

但是对于锁竞争比较激烈的场合，偏向锁就失效了，因为这样场合极有可能每次申请锁的线程都是不相同的，因此这种场合下不应该使用偏向锁，否则会得不偿失，需要注意的是，偏向锁失败后，并不会立即膨胀为重量级锁，而是先升级为轻量级锁。

② 轻量级锁

倘若偏向锁失败，虚拟机并不会立即升级为重量级锁，它还会尝试使用一种称为轻量级锁的优化手段(1.6之后加入的)。轻量级锁不是为了代替重量级锁，它的本意是在没有多线程竞争的前提下，减少传统的重量级锁使用操作系统互斥量产生的性能消耗，因为使用轻量级锁时，不需要申请互斥量。另外，轻量级锁的加锁和解锁都用到了CAS操作。

轻量级锁能够提升程序同步性能的依据是“对于绝大部分锁，在整个同步周期内都是不存在竞争的”，这是一个经验数据。如果没有竞争，轻量级锁使用 CAS 操作避免了使用互斥操作的开销。但如果存在锁竞争，除了互斥量开销外，还会额外发生CAS操作，因此在有锁竞争的情况下，轻量级锁比传统的重量级锁更慢！如果锁竞争激烈，那么轻量级将很快膨胀为重量级锁！

③ 自旋锁和自适应自旋

轻量级锁失败后，虚拟机为了避免线程真实地在操作系统层面挂起，还会进行一项称为自旋锁的优化手段。

互斥同步对性能最大的影响就是阻塞的实现，因为挂起线程/恢复线程的操作都需要转入内核态中完成（用户态转换到内核态会耗费时间）。

一般线程持有锁的时间都不是太长，所以仅仅为了这一点时间去挂起线程/恢复线程是得不偿失的。 所以，虚拟机的开发团队就这样去考虑：“我们能不能让后面来的请求获取锁的线程等待一会而不被挂起呢？看看持有锁的线程是否很快就会释放锁”。为了让一个线程等待，我们只需要让线程执行一个忙循环（自旋），这项技术就叫做自旋。

百度百科对自旋锁的解释：

何谓自旋锁？它是为实现保护共享资源而提出一种锁机制。其实，自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。但是两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，"自旋"一词就是因此而得名。

自旋锁在 JDK1.6 之前其实就已经引入了，不过是默认关闭的，需要通过--XX:+UseSpinning参数来开启。JDK1.6及1.6之后，就改为默认开启的了。需要注意的是：自旋等待不能完全替代阻塞，因为它还是要占用处理器时间。如果锁被占用的时间短，那么效果当然就很好了！反之，相反！自旋等待的时间必须要有限度。如果自旋超过了限定次数任然没有获得锁，就应该挂起线程。自旋次数的默认值是10次，用户可以修改--XX:PreBlockSpin来更改。

另外,在 JDK1.6 中引入了自适应的自旋锁。自适应的自旋锁带来的改进就是：自旋的时间不在固定了，而是和前一次同一个锁上的自旋时间以及锁的拥有者的状态来决定，虚拟机变得越来越“聪明”了。

④ 锁消除

锁消除理解起来很简单，它指的就是虚拟机即使编译器在运行时，如果检测到那些共享数据不可能存在竞争，那么就执行锁消除。锁消除可以节省毫无意义的请求锁的时间。

⑤ 锁粗化

原则上，我们在编写代码的时候，总是推荐将同步块的作用范围限制得尽量小，——直在共享数据的实际作用域才进行同步，这样是为了使得需要同步的操作数量尽可能变小，如果存在锁竞争，那等待线程也能尽快拿到锁。

大部分情况下，上面的原则都是没有问题的，但是如果一系列的连续操作都对同一个对象反复加锁和解锁，那么会带来很多不必要的性能消耗。

ReentrantLock 实现原理

使用 synchronized 来做同步处理时，锁的获取和释放都是隐式的，实现的原理是通过编译后加上不同的机器指令来实现。而 ReentrantLock 就是一个普通的类，它是基于 AQS(AbstractQueuedSynchronizer)来实现的。

ReentrantLock是一个可重入锁：一个线程获得了锁之后仍然可以反复的加锁，不会出现自己阻塞自己的情况。

锁类型

ReentrantLock 分为公平锁和非公平锁，可以通过构造方法来指定具体类型：

//默认非公平锁
public ReentrantLock() {sync = new NonfairSync();
}//公平锁
public ReentrantLock(boolean fair) {sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}

默认一般使用非公平锁，它的效率和吞吐量都比公平锁高的多

获取锁

通常的使用方式如下:

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void run() {lock.lock();try {//do bussiness} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}
}

公平锁

1. 先判断 AQS 的队列中中是否有其他线程，如果有则不会尝试获取锁（这是公平锁特有的情况）。

2. 判断 AQS 中的 state 是否等于 0，0 表示目前没有其他线程获得锁，当前线程就可以尝试获取锁。
   如果 state 大于 0 时，说明锁已经被获取了，则需要判断获取锁的线程是否为当前线程（ReentrantLock 支持重入），是则需要将 state + 1，并将值更新。

3. 如果队列中没有线程就利用 CAS 来将 AQS 中的 state 修改为1，也就是获取锁，获取成功则将当前线程置为获得锁的独占线程。

4. 如果获取锁失败，则需要将当前线程写入队列中。写入之前需要将当前线程包装为一个 Node 对象。

5. 写入队列之后需要将当前线程挂起，直到被唤醒。

非公平锁

公平锁与非公平锁的差异主要在获取锁：公平锁就相当于买票，后来的人需要排到队尾依次买票，不能插队。而非公平锁则没有这些规则，是抢占模式，每来一个人不会去管队列如何，直接尝试获取锁。

释放锁

1. 首先会判断当前线程是否为获得锁的线程，由于是重入锁所以需要将 state 减到 0 才认为完全释放锁。
2. 释放之后需要唤醒被挂起的线程。

Synchronized 和 ReentrantLock 的对比

① 两者都是可重入锁

两者都是可重入锁。“可重入锁”概念是：自己可以再次获取自己的内部锁。比如一个线程获得了某个对象的锁，此时这个对象锁还没有释放，当其再次想要获取这个对象的锁的时候还是可以获取的，如果不可锁重入的话，就会造成死锁。同一个线程每次获取锁，锁的计数器都自增1，所以要等到锁的计数器下降为0时才能释放锁。

② synchronized 依赖于 JVM 而 ReenTrantLock 依赖于 API

synchronized 是依赖于 JVM 实现的，前面我们也讲到了 虚拟机团队在 JDK1.6 为 synchronized 关键字进行了很多优化，但是这些优化都是在虚拟机层面实现的，并没有直接暴露给我们。ReenTrantLock 是 JDK 层面实现的（也就是 API 层面，需要 lock() 和 unlock 方法配合 try/finally 语句块来完成），所以我们可以通过查看它的源代码，来看它是如何实现的。

③ ReenTrantLock 比 synchronized 增加了一些高级功能

相比synchronized，ReenTrantLock增加了一些高级功能。主要来说主要有三点：

1. 等待可中断；
2. 可实现公平锁；
3. 可实现选择性通知（锁可以绑定多个条件）

• ReenTrantLock提供了一种能够中断等待锁的线程的机制，通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。也就是说正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。
• **ReenTrantLock可以指定是公平锁还是非公平锁。而synchronized只能是非公平锁。**所谓的公平锁就是先等待的线程先获得锁。ReenTrantLock默认情况是非公平的，可以通过 ReenTrantLock类的ReentrantLock(boolean fair)构造方法来制定是否是公平的。
• synchronized关键字与wait()和notify/notifyAll()方法相结合可以实现等待/通知机制，ReentrantLock类当然也可以实现，但是需要借助于Condition接口与newCondition() 方法。Condition是JDK1.5之后才有的，它具有很好的灵活性，比如可以实现多路通知功能也就是在一个Lock对象中可以创建多个Condition实例（即对象监视器），线程对象可以注册在指定的Condition中，从而可以有选择性的进行线程通知，在调度线程上更加灵活。 在使用notify/notifyAll()方法进行通知时，被通知的线程是由 JVM 选择的，用ReentrantLock类结合Condition实例可以实现“选择性通知” ，这个功能非常重要，而且是Condition接口默认提供的。而synchronized关键字就相当于整个Lock对象中只有一个Condition实例，所有的线程都注册在它一个身上。如果执行notifyAll()方法的话就会通知所有处于等待状态的线程这样会造成很大的效率问题，而Condition实例的signalAll()方法 只会唤醒注册在该Condition实例中的所有等待线程。

如果你想使用上述功能，那么选择ReenTrantLock是一个不错的选择。

④ 性能已不是选择标准

在JDK1.6之前，synchronized 的性能是比 ReenTrantLock 差很多。具体表示为：synchronized 关键字吞吐量随线程数的增加，下降得非常严重。而ReenTrantLock 基本保持一个比较稳定的水平。我觉得这也侧面反映了， synchronized 关键字还有非常大的优化余地。后续的技术发展也证明了这一点，我们上面也讲了在 JDK1.6 之后 JVM 团队对 synchronized 关键字做了很多优化。JDK1.6 之后，synchronized 和 ReenTrantLock 的性能基本是持平了。所以网上那些说因为性能才选择 ReenTrantLock 的文章都是错的！JDK1.6之后，性能已经不是选择synchronized和ReenTrantLock的影响因素了！而且虚拟机在未来的性能改进中会更偏向于原生的synchronized，所以还是提倡在synchronized能满足你的需求的情况下，优先考虑使用synchronized关键字来进行同步！优化后的synchronized和ReenTrantLock一样，在很多地方都是用到了CAS操作。

volatile关键字

Java内存模型

在 JDK1.2 之前，Java的内存模型实现总是从主存（即共享内存）读取变量，是不需要进行特别的注意的。而在当前的 Java 内存模型下，线程可以把变量保存在本地内存（比如机器的寄存器）中，而不是直接在主存中进行读写。这就可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值，而另外一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝，造成数据的不一致。

要解决这个问题，就需要把变量声明为volatile，这就指示 JVM，这个变量是不稳定的，每次使用它都到主存中进行读取。

说白了， volatile 关键字的主要作用就是保证变量的可见性然后还有一个作用是防止指令重排序。

说说 synchronized 关键字和 volatile 关键字的区别

synchronized关键字和volatile关键字比较

• volatile是线程同步的轻量级实现，所以volatile性能肯定比synchronized关键字要好。但是volatile关键字只能用于变量而synchronized关键字还可以修饰方法以及代码块。synchronized关键字在JavaSE1.6之后进行了主要包括为了减少获得锁和释放锁带来的性能消耗而引入的偏向锁和轻量级锁以及其它各种优化之后执行效率有了显著提升，实际开发中使用 synchronized 关键字的场景还是更多一些。
• 多线程访问volatile关键字不会发生阻塞，而synchronized关键字可能会发生阻塞
• volatile关键字能保证数据的可见性，但不能保证数据的原子性。synchronized关键字两者都能保证。
• volatile关键字主要用于解决变量在多个线程之间的可见性，而 synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性。

线程通信的三种方式

1、传统的线程通信。

在synchronized修饰的同步方法或同步代码块中使用Object类提供的wait(), notify()和notifyAll()3个方法进行线程通信。

1. wait(): 导致当前线程等待，直到其他线程调用该同步监视器的notify()方法或notifyAll()方法来唤醒该线程。
2. notify(): 唤醒在此同步监视器上等待的单个线程。
3. notifyAll(): 唤醒在此同步监视器上等待的所有线程。

2、使用Condition控制线程通信。

当程序使用Lock对象来保证同步，系统不存在隐式的同步监视器，只能用Condition类来控制线程通信。

1. await(): 类似于隐式同步监视器上的wait()方法，导致当前线程等待，直到其他线程调用该Condition的signal()方法或signalAll()方法来唤醒该线程。
2. signal(): 唤醒在此Lock对象上等待的单个线程。如果所有的线程都在该Lock对象上等待，则会选择唤醒其中一个线程。选择是任意性的。
3. signalAll(): 唤醒在此Lock对象上等待的所有线程，只有当前线程放弃对该Lock对象的锁定后，才可以执行被唤醒的线程。

3、使用BlockingQueue控制线程通信（也实现了生产者消费者模式）

BlockingQueue提供如下两个支持阻塞的方法：

1. put(E e):尝试把E元素放入BlockingQueue中，如果该队列的元素已满，则阻塞该线程。
2. take():尝试从BlockingQueue的头部取出元素，如果该队列的元素已空，则阻塞该线程。

ThreadLocal

ThreadLocal简介

通常情况下，我们创建的变量是可以被任何一个线程访问并修改的。如果想实现每一个线程都有自己的专属本地变量该如何解决呢？ JDK中提供的ThreadLocal类正是为了解决这样的问题。 ThreadLocal类主要解决的就是让每个线程绑定自己的值，可以将ThreadLocal类形象的比喻成存放数据的盒子，盒子中可以存储每个线程的私有数据。

如果你创建了一个ThreadLocal变量，那么访问这个变量的每个线程都会有这个变量的本地副本，这也是ThreadLocal变量名的由来。他们可以使用 get() 和 set() 方法来获取默认值或将其值更改为当前线程所存的副本的值，从而避免了线程安全问题。

ThreadLocal原理

从 Thread类源代码入手。

public class Thread implements Runnable {......
//与此线程有关的ThreadLocal值。由ThreadLocal类维护
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;//与此线程有关的InheritableThreadLocal值。由InheritableThreadLocal类维护
ThreadLocal.ThreadLocalMap inheritableThreadLocals = null;......
}

从上面Thread类 源代码可以看出Thread 类中有一个 threadLocals 和 一个 inheritableThreadLocals 变量，它们都是 ThreadLocalMap 类型的变量,我们可以把 ThreadLocalMap 理解为ThreadLocal 类实现的定制化的 HashMap。默认情况下这两个变量都是null，只有当前线程调用 ThreadLocal 类的 set或get方法时才创建它们，实际上调用这两个方法的时候，我们调用的是ThreadLocalMap类对应的 get()、set()方法。

ThreadLocal类的set()方法

public void set(T value) {Thread t = Thread.currentThread();ThreadLocalMap map = getMap(t);if (map != null)map.set(this, value);elsecreateMap(t, value);
}
ThreadLocalMap getMap(Thread t) {return t.threadLocals;
}

通过上面这些内容，我们足以通过猜测得出结论：最终的变量是放在了当前线程的 ThreadLocalMap 中，并不是存在 ThreadLocal 上，ThreadLocal 可以理解为只是ThreadLocalMap的封装，传递了变量值。 ThrealLocal 类中可以通过Thread.currentThread()获取到当前线程对象后，直接通过getMap(Thread t)可以访问到该线程的ThreadLocalMap对象。

每个Thread中都具备一个ThreadLocalMap，而ThreadLocalMap可以存储以ThreadLocal为key ，Object 对象为value的键值对。

ThreadLocalMap(ThreadLocal<?> firstKey, Object firstValue) {}

比如我们在同一个线程中声明了两个 ThreadLocal 对象的话，会使用 Thread内部都是使用仅有那个ThreadLocalMap 存放数据的，ThreadLocalMap的 key 就是 ThreadLocal对象，value 就是 ThreadLocal 对象调用set方法设置的值。

ThreadLocal 内存泄露问题

ThreadLocalMap 中使用的 key 为 ThreadLocal 的弱引用，而 value 是强引用。所以，如果 ThreadLocal 没有被外部强引用的情况下，在垃圾回收的时候，key 会被清理掉，而 value 不会被清理掉。这样一来，ThreadLocalMap 中就会出现key为null的Entry。假如我们不做任何措施的话，value 永远无法被GC 回收，这个时候就可能会产生内存泄露。ThreadLocalMap实现中已经考虑了这种情况，在调用 set()、get()、remove() 方法的时候，会清理掉 key 为 null 的记录。使用完 ThreadLocal方法后，最好手动调用remove()方法

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {/** The value associated with this ThreadLocal. */Object value;Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {super(k);value = v;}
}

线程池

为什么要用线程池？

池化技术相比大家已经屡见不鲜了，线程池、数据库连接池、Http 连接池等等都是对这个思想的应用。池化技术的思想主要是为了减少每次获取资源的消耗，提高对资源的利用率。

线程池提供了一种限制和管理资源（包括执行一个任务）。 每个线程池还维护一些基本统计信息，例如已完成任务的数量。

使用线程池的好处：

• 降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
• 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
• 提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

如何创建线程池

public class ThreadPoolExecutorDemo {private static final int CORE_POOL_SIZE = 5;private static final int MAX_POOL_SIZE = 10;private static final int QUEUE_CAPACITY = 100;private static final Long KEEP_ALIVE_TIME = 1L;public static void main(String[] args) {//使用阿里巴巴推荐的创建线程池的方式//通过ThreadPoolExecutor构造函数自定义参数创建ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(CORE_POOL_SIZE,MAX_POOL_SIZE,KEEP_ALIVE_TIME,TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(QUEUE_CAPACITY),new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());for (int i = 0; i < 10; i++) {//创建WorkerThread对象（WorkerThread类实现了Runnable 接口）Runnable worker = new MyRunnable("" + i);//执行Runnableexecutor.execute(worker);}//终止线程池executor.shutdown();while (!executor.isTerminated()) {}System.out.println("Finished all threads");}
}

线程池原理分析

**为了搞懂线程池的原理，我们需要首先分析一下 execute方法。**在 Demo 中我们使用executor.execute(worker)来提交一个任务到线程池中去，这个方法非常重要，下面我们来看看它的源码：

// 存放线程池的运行状态 (runState) 和线程池内有效线程的数量 (workerCount)
private final AtomicInteger ctl = new AtomicInteger(ctlOf(RUNNING, 0));private static int workerCountOf(int c) {return c & CAPACITY;
}private final BlockingQueue<Runnable> workQueue;public void execute(Runnable command) {// 如果任务为null，则抛出异常。if (command == null)throw new NullPointerException();// ctl 中保存的线程池当前的一些状态信息int c = ctl.get();//  下面会涉及到 3 步 操作// 1.首先判断当前线程池中之行的任务数量是否小于 corePoolSize// 如果小于的话，通过addWorker(command, true)新建一个线程，并将任务(command)添加到该线程中；然后，启动该线程从而执行任务。if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {if (addWorker(command, true))return;c = ctl.get();}// 2.如果当前之行的任务数量大于等于 corePoolSize 的时候就会走到这里// 通过 isRunning 方法判断线程池状态，线程池处于 RUNNING 状态才会被并且队列可以加入任务，该任务才会被加入进去if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {int recheck = ctl.get();// 再次获取线程池状态，如果线程池状态不是 RUNNING 状态就需要从任务队列中移除任务，并尝试判断线程是否全部执行完毕。同时执行拒绝策略。if (!isRunning(recheck) && remove(command))reject(command);// 如果当前线程池为空就新创建一个线程并执行。else if (workerCountOf(recheck) == 0)addWorker(null, false);}//3. 通过addWorker(command, false)新建一个线程，并将任务(command)添加到该线程中；然后，启动该线程从而执行任务。//如果addWorker(command, false)执行失败，则通过reject()执行相应的拒绝策略的内容。else if (!addWorker(command, false))reject(command);
}

提交任务 → 核心线程池是否已满 → 等待队列是否已满 → 线程池是否已满 → 按照策略处理
↓ ↓ ↓
创建线程 加入队列 创建线程

换句话说：

我们在代码中模拟了 10 个任务，我们配置的核心线程数为 5 、等待队列容量为 100 ，所以每次只可能存在 5 个任务同时执行，剩下的 5 个任务会被放到等待队列中去。当前的 5 个任务之行完成后，才会执行剩下的 5 个任务。

实现Runnable接口和Callable接口的区别

Runnable自Java 1.0以来一直存在，但Callable仅在Java 1.5中引入，目的就是为了来处理Runnable不支持的用例。Runnable 接口不会返回结果或抛出检查异常，但是**Callable 接口**可以。所以，如果任务不需要返回结果或抛出异常推荐使用 Runnable 接口，这样代码看起来会更加简洁。

工具类 Executors 可以实现 Runnable 对象和 Callable 对象之间的相互转换。即Executors.callable(Runnable task)或 Executors.callable(Runnable task，Object resule)

Runnable.java

@FunctionalInterface
public interface Runnable {/*** 被线程执行，没有返回值也无法抛出异常*/public abstract void run();
}

Callable.java

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {/*** 计算结果，或在无法这样做时抛出异常。* @return 计算得出的结果* @throws 如果无法计算结果，则抛出异常*/V call() throws Exception;
}

执行execute()方法和submit()方法的区别是什么呢？

1. execute()方法用于提交不需要返回值的任务，所以无法判断任务是否被线程池执行成功与否；
2. submit()方法用于提交需要返回值的任务。线程池会返回一个 Future 类型的对象，通过这个 Future 对象可以判断任务是否执行成功，并且可以通过 Future 的 get()方法来获取返回值，get()方法会阻塞当前线程直到任务完成，而使用 get（long timeout，TimeUnit unit）方法则会阻塞当前线程一段时间后立即返回，这时候有可能任务没有执行完。

我们以**AbstractExecutorService**接口中的一个 submit 方法为例子来看看源代码：

public Future<?> submit(Runnable task) {if (task == null) throw new NullPointerException();RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null);execute(ftask);return ftask;
}

上面方法调用的 newTaskFor 方法返回了一个 FutureTask 对象。

protected <T> RunnableFuture<T> newTaskFor(Runnable runnable, T value) {return new FutureTask<T>(runnable, value);
}

我们再来看看execute()方法：

public void execute(Runnable command) {}

Atomic原子类

介绍一下Atomic 原子类

Atomic 翻译成中文是原子的意思。在化学上，我们知道原子是构成一般物质的最小单位，在化学反应中是不可分割的。在JAVA里 Atomic 是指一个操作是不可中断的即使是在多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始，就不会被其他线程干扰。

所以，所谓原子类说简单点就是具有原子/原子操作特征的类。

JUC 包中的原子类是哪4类?

基本类型

使用原子的方式更新基本类型

• AtomicInteger：整形原子类
• AtomicLong：长整型原子类
• AtomicBoolean：布尔型原子类

数组类型

使用原子的方式更新数组里的某个元素

• AtomicIntegerArray：整形数组原子类
• AtomicLongArray：长整形数组原子类
• AtomicReferenceArray：引用类型数组原子类

引用类型

• AtomicReference：引用类型原子类
• AtomicStampedReference：原子更新引用类型里的字段原子类
• AtomicMarkableReference ：原子更新带有标记位的引用类型

对象的属性修改类型

• AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整形字段的更新器
• AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整形字段的更新器
• AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来，可用于解决原子的更新数据和数据的版本号，可以解决使用 CAS 进行原子更新时可能出现的 ABA 问题。

讲讲 AtomicInteger 的使用

AtomicInteger 类常用方法

public final int get() //获取当前的值
public final int getAndSet(int newValue)//获取当前的值，并设置新的值
public final int getAndIncrement()//获取当前的值，并自增
public final int getAndDecrement() //获取当前的值，并自减
public final int getAndAdd(int delta) //获取当前的值，并加上预期的值
boolean compareAndSet(int expect, int update) //如果输入的数值等于预期值，则以原子方式将该值设置为输入值（update）
public final void lazySet(int newValue)//最终设置为newValue,使用 lazySet 设置之后可能导致其他线程在之后的一小段时间内还是可以读到旧的值。

AtomicInteger 类的使用示例

使用 AtomicInteger 之后，不用对 increment() 方法加锁也可以保证线程安全。

class AtomicIntegerTest {private AtomicInteger count = new AtomicInteger();//使用AtomicInteger之后，不需要对该方法加锁，也可以实现线程安全。public void increment() {count.incrementAndGet();}public int getCount() {return count.get();}
}

简单介绍一下 AtomicInteger 类的原理

AtomicInteger 线程安全原理简单分析

AtomicInteger 类的部分源码：

// setup to use Unsafe.compareAndSwapInt for updates（更新操作时提供“比较并替换”的作用）
private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();
private static final long valueOffset;static {try {valueOffset = unsafe.objectFieldOffset(AtomicInteger.class.getDeclaredField("value"));} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}private volatile int value;

AtomicInteger 类主要利用 CAS (compare and swap) + volatile 和 native 方法来保证原子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升。

CAS的原理是拿期望的值和原本的一个值作比较，如果相同则更新成新的值。UnSafe 类的 objectFieldOffset() 方法是一个本地方法，这个方法是用来拿到“原来的值”的内存地址，返回值是 valueOffset。另外 value 是一个volatile变量，在内存中可见，因此 JVM 可以保证任何时刻任何线程总能拿到该变量的最新值。

AQS

AQS的全称为（AbstractQueuedSynchronizer），AQS是一个用来构建锁和同步器的框架，使用AQS能简单且高效地构造出应用广泛的大量的同步器，比如我们提到的ReentrantLock，Semaphore，其他的诸如ReentrantReadWriteLock，SynchronousQueue，FutureTask等等皆是基于AQS的。当然，我们自己也能利用AQS非常轻松容易地构造出符合我们自己需求的同步器。

AQS 原理分析

AQS核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占用，那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制AQS是用CLH队列锁实现的，即将暂时获取不到锁的线程加入到队列中。

CLH(Craig,Landin,and Hagersten)队列是一个虚拟的双向队列（虚拟的双向队列即不存在队列实例，仅存在结点之间的关联关系）。AQS是将每条请求共享资源的线程封装成一个CLH锁队列的一个结点（Node）来实现锁的分配。

AQS使用一个int成员变量来表示同步状态，通过内置的FIFO队列来完成获取资源线程的排队工作。AQS使用CAS对该同步状态进行原子操作实现对其值的修改。

private volatile int state;//共享变量，使用volatile修饰保证线程可见性

状态信息通过protected类型的getState，setState，compareAndSetState进行操作

//返回同步状态的当前值
protected final int getState() {  return state;
}
// 设置同步状态的值
protected final void setState(int newState) { state = newState;
}
//原子地（CAS操作）将同步状态值设置为给定值update如果当前同步状态的值等于expect（期望值）
protected final boolean compareAndSetState(int expect, int update) {return unsafe.compareAndSwapInt(this, stateOffset, expect, update);
}

AQS定义两种资源共享方式

• Exclusive（独占）：只有一个线程能执行，如ReentrantLock。又可分为公平锁和非公平锁：
• Share（共享）：多个线程可同时执行，如Semaphore/CountDownLatch。Semaphore、CountDownLatch、 CyclicBarrier、ReadWriteLock。

ReentrantReadWriteLock 可以看成是组合式，因为ReentrantReadWriteLock也就是读写锁允许多个线程同时对某一资源进行读。

不同的自定义同步器争用共享资源的方式也不同。自定义同步器在实现时只需要实现共享资源 state 的获取与释放方式即可，至于具体线程等待队列的维护（如获取资源失败入队/唤醒出队等），AQS已经在顶层实现好了。

并发容器

JDK 提供的并发容器总结

JDK 提供的这些容器大部分在 java.util.concurrent 包中。

• ConcurrentHashMap: 线程安全的 HashMap
• CopyOnWriteArrayList: 线程安全的 List，在读多写少的场合性能非常好，远远好于 Vector.
• ConcurrentLinkedQueue: 高效的并发队列，使用链表实现。可以看做一个线程安全的 LinkedList，这是一个非阻塞队列。
• BlockingQueue: 这是一个接口，JDK 内部通过链表、数组等方式实现了这个接口。表示阻塞队列，非常适合用于作为数据共享的通道。
• ConcurrentSkipListMap: 跳表的实现。这是一个 Map，使用跳表的数据结构进行快速查找。

ConcurrentHashMap

我们知道 HashMap 不是线程安全的，在并发场景下如果要保证一种可行的方式是使用 Collections.synchronizedMap() 方法来包装我们的 HashMap。但这是通过使用一个全局的锁来同步不同线程间的并发访问，因此会带来不可忽视的性能问题。

所以就有了 HashMap 的线程安全版本—— ConcurrentHashMap 的诞生。在 ConcurrentHashMap 中，无论是读操作还是写操作都能保证很高的性能：在进行读操作时(几乎)不需要加锁，而在写操作时通过锁分段技术只对所操作的段加锁而不影响客户端对其它段的访问。

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList 简介

public class CopyOnWriteArrayList<E>
extends Object
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

在很多应用场景中，读操作可能会远远大于写操作。由于读操作根本不会修改原有的数据，因此对于每次读取都进行加锁其实是一种资源浪费。我们应该允许多个线程同时访问 List 的内部数据，毕竟读取操作是安全的。

这和 ReentrantReadWriteLock 读写锁的思想非常类似，也就是读读共享、写写互斥、读写互斥、写读互斥。JDK 中提供了 CopyOnWriteArrayList 类比相比于在读写锁的思想又更进一步。为了将读取的性能发挥到极致，CopyOnWriteArrayList 读取是完全不用加锁的，并且更厉害的是：写入也不会阻塞读取操作。只有写入和写入之间需要进行同步等待。这样一来，读操作的性能就会大幅度提升。那它是怎么做的呢？

CopyOnWriteArrayList 是如何做到的？

CopyOnWriteArrayList 类的所有可变操作（add，set 等等）都是通过创建底层数组的新副本来实现的。当 List 需要被修改的时候，我并不修改原有内容，而是对原有数据进行一次复制，将修改的内容写入副本。写完之后，再将修改完的副本替换原来的数据，这样就可以保证写操作不会影响读操作了。

从 CopyOnWriteArrayList 的名字就能看出CopyOnWriteArrayList 是满足CopyOnWrite 的 ArrayList，所谓CopyOnWrite 也就是说：在计算机，如果你想要对一块内存进行修改时，我们不在原有内存块中进行写操作，而是将内存拷贝一份，在新的内存中进行写操作，写完之后呢，就将指向原来内存指针指向新的内存，原来的内存就可以被回收掉了。

CopyOnWriteArrayList 读取和写入源码简单分析

CopyOnWriteArrayList 读取操作的实现

读取操作没有任何同步控制和锁操作，理由就是内部数组 array 不会发生修改，只会被另外一个 array 替换，因此可以保证数据安全。

/** The array, accessed only via getArray/setArray. */
private transient volatile Object[] array;
public E get(int index) {return get(getArray(), index);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
private E get(Object[] a, int index) {return (E) a[index];
}
final Object[] getArray() {return array;
}

CopyOnWriteArrayList 写入操作的实现

CopyOnWriteArrayList 写入操作 add() 方法在添加集合的时候加了锁，保证了同步，避免了多线程写的时候会 copy 出多个副本出来。

/*** Appends the specified element to the end of this list.** @param e element to be appended to this list* @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})*/
public boolean add(E e) {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();//加锁try {Object[] elements = getArray();int len = elements.length;Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);//拷贝新数组newElements[len] = e;setArray(newElements);return true;} finally {lock.unlock();//释放锁}
}

ConcurrentLinkedQueue

Java 提供的线程安全的 Queue 可以分为阻塞队列和非阻塞队列，其中阻塞队列的典型例子是 BlockingQueue，非阻塞队列的典型例子是 ConcurrentLinkedQueue，在实际应用中要根据实际需要选用阻塞队列或者非阻塞队列。 阻塞队列可以通过加锁来实现，非阻塞队列可以通过 CAS 操作实现。

从名字可以看出，ConcurrentLinkedQueue这个队列使用链表作为其数据结构．ConcurrentLinkedQueue 应该算是在高并发环境中性能最好的队列了。它之所有能有很好的性能，是因为其内部复杂的实现。

ConcurrentLinkedQueue 内部代码我们就不分析了，大家知道 ConcurrentLinkedQueue 主要使用 CAS 非阻塞算法来实现线程安全就好了。

ConcurrentLinkedQueue 适合在对性能要求相对较高，同时对队列的读写存在多个线程同时进行的场景，即如果对队列加锁的成本较高则适合使用无锁的 ConcurrentLinkedQueue 来替代。

BlockingQueue

BlockingQueue 简单介绍

上面我们己经提到了 ConcurrentLinkedQueue 作为高性能的非阻塞队列。下面我们要讲到的是阻塞队列——BlockingQueue。阻塞队列（BlockingQueue）被广泛使用在“生产者-消费者”问题中，其原因是 BlockingQueue 提供了可阻塞的插入和移除的方法。当队列容器已满，生产者线程会被阻塞，直到队列未满；当队列容器为空时，消费者线程会被阻塞，直至队列非空时为止。

BlockingQueue 是一个接口，继承自 Queue，所以其实现类也可以作为 Queue 的实现来使用，而 Queue 又继承自 Collection 接口。

主要介绍一下:ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue，这三个 BlockingQueue 的实现类。

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue 是 BlockingQueue 接口的有界队列实现类，底层采用数组来实现。ArrayBlockingQueue 一旦创建，容量不能改变。其并发控制采用可重入锁来控制，不管是插入操作还是读取操作，都需要获取到锁才能进行操作。当队列容量满时，尝试将元素放入队列将导致操作阻塞；尝试从一个空队列中取一个元素也会同样阻塞。

ArrayBlockingQueue 默认情况下不能保证线程访问队列的公平性，所谓公平性是指严格按照线程等待的绝对时间顺序，即最先等待的线程能够最先访问到 ArrayBlockingQueue。而非公平性则是指访问 ArrayBlockingQueue 的顺序不是遵守严格的时间顺序，有可能存在：当 ArrayBlockingQueue 可以被访问时，长时间阻塞的线程依然无法访问到 ArrayBlockingQueue。如果保证公平性，通常会降低吞吐量。如果需要获得公平性的 ArrayBlockingQueue，可采用如下代码：

private static ArrayBlockingQueue<Integer> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(10,true);

LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue 底层基于单向链表实现的阻塞队列，可以当做无界队列也可以当做有界队列来使用，同样满足 FIFO 的特性，与 ArrayBlockingQueue 相比起来具有更高的吞吐量，为了防止 LinkedBlockingQueue 容量迅速增大，损耗大量内存。通常在创建 LinkedBlockingQueue 对象时，会指定其大小，如果未指定，容量等于 Integer.MAX_VALUE。

相关构造方法:

/***某种意义上的无界队列* Creates a {@code LinkedBlockingQueue} with a capacity of* {@link Integer#MAX_VALUE}.*/
public LinkedBlockingQueue() {this(Integer.MAX_VALUE);
}/***有界队列* Creates a {@code LinkedBlockingQueue} with the given (fixed) capacity.** @param capacity the capacity of this queue* @throws IllegalArgumentException if {@code capacity} is not greater*         than zero*/
public LinkedBlockingQueue(int capacity) {if (capacity <= 0) throw new IllegalArgumentException();this.capacity = capacity;last = head = new Node<E>(null);
}

PriorityBlockingQueue

PriorityBlockingQueue 是一个支持优先级的无界阻塞队列。默认情况下元素采用自然顺序进行排序，也可以通过自定义类实现 compareTo() 方法来指定元素排序规则，或者初始化时通过构造器参数 Comparator 来指定排序规则。

PriorityBlockingQueue 并发控制采用的是 ReentrantLock，队列为无界队列（ArrayBlockingQueue 是有界队列，LinkedBlockingQueue 也可以通过在构造函数中传入 capacity 指定队列最大的容量，但是 PriorityBlockingQueue 只能指定初始的队列大小，后面插入元素的时候，如果空间不够的话会自动扩容）。

简单地说，它就是 PriorityQueue 的线程安全版本。不可以插入 null 值，同时，插入队列的对象必须是可比较大小的（comparable），否则报 ClassCastException 异常。它的插入操作 put 方法不会 block，因为它是无界队列（take 方法在队列为空的时候会阻塞）。

ConcurrentSkipListMap

为了引出 ConcurrentSkipListMap，先带着大家简单理解一下跳表。

对于一个单链表，即使链表是有序的，如果我们想要在其中查找某个数据，也只能从头到尾遍历链表，这样效率自然就会很低，跳表就不一样了。跳表是一种可以用来快速查找的数据结构，有点类似于平衡树。它们都可以对元素进行快速的查找。但一个重要的区别是：对平衡树的插入和删除往往很可能导致平衡树进行一次全局的调整。而对跳表的插入和删除只需要对整个数据结构的局部进行操作即可。这样带来的好处是：在高并发的情况下，你会需要一个全局锁来保证整个平衡树的线程安全。而对于跳表，你只需要部分锁即可。这样，在高并发环境下，你就可以拥有更好的性能。而就查询的性能而言，跳表的时间复杂度也是 O(logn) 所以在并发数据结构中，JDK 使用跳表来实现一个 Map。

跳表的本质是同时维护了多个链表，并且链表是分层的，最低层的链表维护了跳表内所有的元素，每上面一层链表都是下面一层的子集。

跳表内的所有链表的元素都是排序的。查找时，可以从顶级链表开始找。一旦发现被查找的元素大于当前链表中的取值，就会转入下一层链表继续找。这也就是说在查找过程中，搜索是跳跃式的。

从上面很容易看出，跳表是一种利用空间换时间的算法。

使用跳表实现 Map 和使用哈希算法实现 Map 的另外一个不同之处是：哈希并不会保存元素的顺序，而跳表内所有的元素都是排序的。因此在对跳表进行遍历时，你会得到一个有序的结果。所以，如果你的应用需要有序性，那么跳表就是你不二的选择。JDK 中实现这一数据结构的类是 ConcurrentSkipListMap。

JVM

运行时数据区域

线程私有的：

• 程序计数器
• 虚拟机栈
• 本地方法栈

线程共享的：

• 堆
• 方法区
• 直接内存 (非运行时数据区的一部分)

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作时通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等功能都需要依赖这个计数器来完成。

另外，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

从上面的介绍中我们知道程序计数器主要有两个作用：

1. 字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
2. 在多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。

注意：程序计数器是唯一一个不会出现 OutOfMemoryError 的内存区域，它的生命周期随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡。

Java 虚拟机栈

与程序计数器一样，Java 虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期和线程相同，描述的是 Java 方法执行的内存模型，每次方法调用的数据都是通过栈传递的。

Java 内存可以粗糙的区分为堆内存（Heap）和栈内存 (Stack)，其中栈就是现在说的虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中局部变量表部分。 （实际上，Java 虚拟机栈是由一个个栈帧组成，而每个栈帧中都拥有：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。）

局部变量表主要存放了编译器可知的各种数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference 类型，它不同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）。

Java 虚拟机栈会出现两种错误：StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError。

• StackOverFlowError： 若 Java 虚拟机栈的内存大小不允许动态扩展，那么当线程请求栈的深度超过当前 Java 虚拟机栈的最大深度的时候，就抛出 StackOverFlowError 错误。
• OutOfMemoryError： 若 Java 虚拟机栈的内存大小允许动态扩展，且当线程请求栈时内存用完了，无法再动态扩展了，此时抛出 OutOfMemoryError 错误。

Java 虚拟机栈也是线程私有的，每个线程都有各自的 Java 虚拟机栈，而且随着线程的创建而创建，随着线程的死亡而死亡。

扩展：那么方法/函数如何调用？

Java 栈可用类比数据结构中栈，Java 栈中保存的主要内容是栈帧，每一次函数调用都会有一个对应的栈帧被压入 Java 栈，每一个函数调用结束后，都会有一个栈帧被弹出。

Java 方法有两种返回方式：

1. return 语句。
2. 抛出异常。

不管哪种返回方式都会导致栈帧被弹出。

本地方法栈

和虚拟机栈所发挥的作用非常相似，区别是： 虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法 （也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。 在 HotSpot 虚拟机中和 Java 虚拟机栈合二为一。

本地方法被执行的时候，在本地方法栈也会创建一个栈帧，用于存放该本地方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、出口信息。

方法执行完毕后相应的栈帧也会出栈并释放内存空间，也会出现 StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError 两种错误。

堆

Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块，Java 堆是所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。（某些短生命周期对象会直接在栈中分配内存）

Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称作GC 堆（Garbage Collected Heap）。从垃圾回收的角度，由于现在收集器基本都采用分代垃圾收集算法，所以 Java 堆还可以细分为：新生代和老年代：再细致一点有：Eden 空间、From Survivor、To Survivor 空间等。进一步划分的目的是更好地回收内存，或者更快地分配内存。

在 JDK 7 版本及JDK 7 版本之前，堆内存被通常被分为下面三部分：

1. 新生代内存(Young Generation)
2. 老生代(Old Generation)
3. 永生代(Permanent Generation)

JDK 8 版本之后方法区（HotSpot 的永久代）被彻底移除了（JDK1.7 就已经开始了），取而代之是元空间，元空间使用的是直接内存。

大部分情况，对象都会首先在 Eden 区域分配，在一次新生代垃圾回收后，如果对象还存活，则会进入 s0 或者 s1，并且对象的年龄还会加 1(Eden 区->Survivor 区后对象的初始年龄变为 1)，当它的年龄增加到一定程度（默认为 15 岁），就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置。

堆与栈的区别：栈内存存储的是局部变量，而堆内存是对象，栈内存的更新速度高于堆内存，栈内存的生命周期一结束就会被释放而堆内存会被垃圾回收机制不定时回收

方法区

方法区与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，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。虽然 Java 虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开来。

方法区也被称为永久代。很多人都会分不清方法区和永久代的关系，为此我也查阅了文献。

方法区和永久代的关系

《Java 虚拟机规范》只是规定了有方法区这么个概念和它的作用，并没有规定如何去实现它。那么，在不同的 JVM 上方法区的实现肯定是不同的了。 方法区和永久代的关系很像 Java 中接口和类的关系，类实现了接口，而永久代就是 HotSpot 虚拟机对虚拟机规范中方法区的一种实现方式。 也就是说，永久代是 HotSpot 的概念，方法区是 Java 虚拟机规范中的定义，是一种规范，而永久代是一种实现，一个是标准一个是实现，其他的虚拟机实现并没有永久代这一说法。

为什么要将永久代 (PermGen) 替换为元空间 (MetaSpace) 呢?

1. 整个永久代有一个 JVM 本身设置固定大小上限，无法进行调整，而元空间使用的是直接内存，受本机可用内存的限制，虽然元空间仍旧可能溢出，但是比原来出现的几率会更小。

2. 元空间里面存放的是类的元数据，这样加载多少类的元数据就不由 MaxPermSize 控制了, 而由系统的实际可用空间来控制，这样能加载的类就更多了。

3. 在 JDK8，合并 HotSpot 和 JRockit 的代码时, JRockit 从来没有一个叫永久代的东西, 合并之后就没有必要额外的设置这么一个永久代的地方了。

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有常量池信息（用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用）

既然运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError 错误。

直接内存

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域，但是这部分内存也被频繁地使用。而且也可能导致 OutOfMemoryError 错误出现。

JDK1.4 中新加入的 NIO(New Input/Output) 类，引入了一种基于通道（Channel） 与缓存区（Buffer） 的 I/O 方式，它可以直接使用 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样就能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在 Java 堆和 Native 堆之间来回复制数据。

本机直接内存的分配不会受到 Java 堆的限制，但是，既然是内存就会受到本机总内存大小以及处理器寻址空间的限制。

内存溢出和内存泄漏

**内存泄漏 memory leak：**是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，一次内存泄漏似乎不会有大的影响，但内存泄漏堆积后的后果就是内存溢出。

• **常发性内存泄漏：**发生内存泄漏的代码会被多次执行到，每次被执行的时候都会导致一块内存泄漏。
• **偶发性内存泄漏：**发生内存泄漏的代码只有在某些特定环境或操作过程下才会发生。常发性和偶发性是相对的。对于特定的环境，偶发性的也许就变成了常发性的。所以测试环境和测试方法对检测内存泄漏至关重要。
• **一次性内存泄漏：**发生内存泄漏的代码只会被执行一次，或者由于算法上的缺陷，导致总会有一块仅且一块内存发生泄漏。比如，在类的构造函数中分配内存，在析构函数中却没有释放该内存，所以内存泄漏只会发生一次。
• **隐式内存泄漏：**程序在运行过程中不停的分配内存，但是直到结束的时候才释放内存。严格的说这里并没有发生内存泄漏，因为最终程序释放了所有申请的内存。但是对于一个服务器程序，需要运行几天，几周甚至几个月，不及时释放内存也可能导致最终耗尽系统的所有内存。所以，我们称这类内存泄漏为隐式内存泄漏。

**内存溢出 out of memory：**指程序申请内存时，没有足够的内存供申请者使用，或者说，给了你一块存储int类型数据的存储空间，但是你却存储long类型的数据，那么结果就是内存不够用，此时就会报错OOM，即所谓的内存溢出。

• OutOfMemoryError： PermGen space
  PermGen Space指的是内存的永久保存区，该块内存主要是被JVM用来存放class和mete信息的，当class被加载loader的时候就会被存储到该内存区中，与存放类的实例的heap区不同，java中的垃圾回收器GC不会在主程序运行期对PermGen space进行清理。因此，程序启动时如果需要加载的信息太多，超出这个空间的大小，则会发生溢出。
  **解决方案：**增加空间分配——增加java虚拟机中的XX:PermSize和XX:MaxPermSize参数的大小，其中XX:PermSize是初始永久保存区域大小，XX:MaxPermSize是最大永久保存区域大小。
• OutOfMemoryError：Java heap space
  heap是Java内存中的堆区，主要用来存放对象，当对象太多超出了空间大小，GC又来不及释放的时候，就会发生溢出错误。即内存泄露越来越严重时，可能会发生内存溢出。
  解决方案：（1）、检查程序，减少大量重复创建对象的死循环，减少内存泄露。（2）、增加Java虚拟机中Xms（初始堆大小）和Xmx（最大堆大小）参数的大小。
• StackOverFlowError
  stack是Java内存中的栈空间，主要用来存放方法中的变量，参数等临时性的数据的，发生溢出一般是因为分配空间太小，或是执行的方法递归层数太多创建了占用了太多栈帧导致溢出。
  **解决方案：**修改配置参数-Xss参数增加线程栈大小之外，优化程序是尤其重要。

如何避免

1. 尽早释放无用对象的引用。好的办法是使用临时变量的时候，让引用变量在退出活动域后自动设置为null，暗示垃圾收集器来收集该对象，防止发生内存泄露。
2. 程序进行字符串处理时，尽量避免使用String，而应使用StringBuffer。因为每一个String对象都会独立占用内存一块区域
3. 尽量少用静态变量。因为静态变量是全局的，GC不会回收。
4. 避免集中创建对象尤其是大对象，如果可以的话尽量使用流操作。
5. 尽量运用对象池技术以提高系统性能。生命周期长的对象拥有生命周期短的对象时容易引发内存泄漏
6. 不要在经常调用的方法中创建对象，尤其是忌讳在循环中创建对象。

String类和常量池

String 对象的两种创建方式：

String str1 = "abcd";//先检查字符串常量池中有没有"abcd"，如果字符串常量池中没有，则创建一个，然后 str1 指向字符串常量池中的对象，如果有，则直接将 str1 指向"abcd""；
String str2 = new String("abcd");//堆中创建一个新的对象
String str3 = new String("abcd");//堆中创建一个新的对象
System.out.println(str1==str2);//false
System.out.println(str2==str3);//false

这两种不同的创建方法是有差别的。

• 第一种方式是在常量池中拿对象；
• 第二种方式是直接在堆内存空间创建一个新的对象。

记住一点：只要使用 new 方法，便需要创建新的对象。

String 类型的常量池比较特殊。它的主要使用方法有两种：

• 直接使用双引号声明出来的 String 对象会直接存储在常量池中。
• 如果不是用双引号声明的 String 对象，可以使用 String 提供的 intern 方法。String.intern() 是一个 Native 方法，它的作用是：如果运行时常量池中已经包含一个等于此 String 对象内容的字符串，则返回常量池中该字符串的引用；如果没有，JDK1.7之前（不包含1.7）的处理方式是在常量池中创建与此 String 内容相同的字符串，并返回常量池中创建的字符串的引用，JDK1.7以及之后的处理方式是在常量池中记录此字符串的引用，并返回该引用。

String s1 = new String("计算机");
String s2 = s1.intern();
String s3 = "计算机";
System.out.println(s2);//计算机
System.out.println(s1 == s2);//false，因为一个是堆内存中的 String 对象一个是常量池中的 String 对象，
System.out.println(s3 == s2);//true，因为两个都是常量池中的 String 对象

字符串拼接:

String str1 = "str";
String str2 = "ing";String str3 = "str" + "ing";//常量池中的对象
String str4 = str1 + str2; //在堆上创建的新的对象
String str5 = "string";//常量池中的对象
System.out.println(str3 == str4);//false
System.out.println(str3 == str5);//true
System.out.println(str4 == str5);//false

尽量避免多个字符串拼接，因为这样会重新创建对象。如果需要改变字符串的话，可以使用 StringBuilder 或者 StringBuffer。

String s1 = new String(“abc”); 这句话创建了几个字符串对象？

将创建 1 或 2 个字符串。如果池中已存在字符串常量“abc”，则只会在堆空间创建一个字符串常量“abc”。如果池中没有字符串常量“abc”，那么它将首先在池中创建，然后在堆空间中创建，因此将创建总共 2 个字符串对象。

验证：

String s1 = new String("abc");// 堆内存的地址值
String s2 = "abc";
System.out.println(s1 == s2);// 输出 false,因为一个是堆内存，一个是常量池的内存，故两者是不同的。
System.out.println(s1.equals(s2));// 输出 true

8种基本类型的包装类和常量池

Java 基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术，即 Byte, Short, Integer, Long, Character, Boolean。前面 4 种包装类默认创建了数值[-128，127] 的相应类型的缓存数据，Character创建了数值在[0,127]范围的缓存数据，Boolean 直接返回True Or False。如果超出对应范围仍然会去创建新的对象。而两种浮点数类型的包装类 Float, Double 并没有实现常量池技术。

JVM 内存分配与回收/垃圾回收（GC）

Java 的自动内存管理主要是针对对象内存的回收和对象内存的分配。同时，Java 自动内存管理最核心的功能是 堆 内存中对象的分配与回收。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称作**GC 堆（Garbage Collected Heap）。**从垃圾回收的角度，由于现在收集器基本都采用分代垃圾收集算法，所以 Java 堆还可以细分为：新生代和老年代：再细致一点有：Eden 空间、From Survivor、To Survivor 空间等。进一步划分的目的是更好地回收内存，或者更快地分配内存。

堆空间的基本结构：eden, s0, s1, tentired

eden 区、s0(“From”) 区、s1(“To”) 区都属于新生代，tentired 区属于老年代。大部分情况，对象都会首先在 Eden 区域分配，在一次新生代垃圾回收后，如果对象还存活，则会进入 s1(“To”)，并且对象的年龄还会加 1(Eden 区->Survivor 区后对象的初始年龄变为 1)，当它的年龄增加到一定程度（默认为 15 岁），就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置。经过这次GC后，Eden区和"From"区已经被清空。这个时候，“From"和"To"会交换他们的角色，也就是新的"To"就是上次GC前的“From”，新的"From"就是上次GC前的"To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，"To"区被填满之后，会将所有对象移动到老年代中。

对象优先在 eden 区分配

目前主流的垃圾收集器都会采用分代回收算法，因此需要将堆内存分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

大多数情况下，对象在新生代中 eden 区分配。当 eden 区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次 Minor GC。

Minor GC 和 Full GC 有什么不同？

• 新生代 GC（Minor GC）:指发生新生代的的垃圾收集动作，Minor GC 非常频繁，回收速度一般也比较快。
• 老年代 GC（Major GC/Full GC）:指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC 经常会伴随至少一次的 Minor GC（并非绝对），Major GC 的速度一般会比 Minor GC 的慢 10 倍以上。

大对象直接进入老年代

大对象就是需要大量连续内存空间的对象（比如：字符串、数组）。

为什么要这样呢？

为了避免为大对象分配内存时由于分配担保机制带来的复制而降低效率。

分配担保机制举例：给 allocation2 分配内存的时候 eden 区内存几乎已经被分配完了，我们刚刚讲了当 Eden 区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次 Minor GC。GC 期间虚拟机又发现 allocation1 无法存入 Survivor 空间，所以只好通过分配担保机制把新生代的对象提前转移到老年代中去，老年代上的空间足够存放 allocation1，所以不会出现 Full GC。执行 Minor GC 后，后面分配的对象如果能够存在 eden 区的话，还是会在 eden 区分配内存。

长期存活的对象将进入老年代

既然虚拟机采用了分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须能识别哪些对象应放在新生代，哪些对象应放在老年代中。为了做到这一点，虚拟机给每个对象一个对象年龄（Age）计数器。

如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC 后仍然能够存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为 1。对象在 Survivor 中每熬过一次 Minor GC，年龄就增加 1 岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为 15 岁），就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置。

对象死亡的判定

引用计数法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加 1；当引用失效，计数器就减 1；任何时候计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的。

这个方法实现简单，效率高，但是目前主流的虚拟机中并没有选择这个算法来管理内存，其最主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。 所谓对象之间的相互引用问题，如下面代码所示：除了对象 objA 和 objB 相互引用着对方之外，这两个对象之间再无任何引用。但是他们因为互相引用对方，导致它们的引用计数器都不为 0，于是引用计数算法无法通知 GC 回收器回收他们。

ReferenceCountingGc objA = new ReferenceCountingGc();
ReferenceCountingGc objB = new ReferenceCountingGc();
objA.instance = objB;
objB.instance = objA;
objA = null;
objB = null;

可达性分析算法

这个算法的基本思想就是通过一系列的称为 “GC Roots” 的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为引用链，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连的话，则证明此对象是不可用的。

简单而言，GC标记的过程就是一棵树在遍历他所有的节点，遍历每个属性的子属性，一直到遍历完，最后没有被标记的就给清除掉。

可作为GC Root的对象包括以下几种：

1. 所有Java线程当前活跃的栈帧里指向GC堆里的对象的引用；换句话说，当前所有正在被调用的方法的引用类型的参数/局部变量/临时值。

2. 方法区中的类静态属性引用的对象。

3. 方法区中的常量引用的对象。

4. 本地方法栈中JNI本地方法的引用对象。

**为什么指向null？**使分析过程提前结束，加速GC

再谈引用

无论是通过引用计数法判断对象引用数量，还是通过可达性分析法判断对象的引用链是否可达，判定对象的存活都与“引用”有关。

JDK1.2 之前，Java 中引用的定义很传统：如果 reference 类型的数据存储的数值代表的是另一块内存的起始地址，就称这块内存代表一个引用。

JDK1.2 以后，Java 对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用四种（引用强度逐渐减弱）

1．强引用（Strong Reference）

以前我们使用的大部分引用实际上都是强引用，这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那就类似于必不可少的生活用品，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java 虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

2．软引用（Soft Reference）

如果一个对象只具有软引用，那就类似于可有可无的生活用品。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，JAVA 虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

3．弱引用（Weak Reference）

如果一个对象只具有弱引用，那就类似于可有可无的生活用品。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程， 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

弱引用也可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java 虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

4．虚引用（Phantom Reference）

"虚引用"顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。

虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于： 虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

特别注意，在程序设计中一般很少使用弱引用与虚引用，使用软引用的情况较多，这是因为软引用可以加速 JVM 对垃圾内存的回收速度，可以维护系统的运行安全，防止内存溢出（OutOfMemory）等问题的产生。

不可达的对象并非“非死不可”

即使在可达性分析法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑阶段”，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程；可达性分析法中不可达的对象被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行 finalize 方法。当对象没有覆盖 finalize 方法，或 finalize 方法已经被虚拟机调用过时，虚拟机将这两种情况视为没有必要执行。

被判定为需要执行的对象将会被放在一个队列中进行第二次标记，除非这个对象与引用链上的任何一个对象建立关联，否则就会被真的回收。

关于finalize方法

finalize()方法中一般用于释放非Java 资源（如打开的文件资源、数据库连接等），或是调用非Java方法（native方法）时分配的内存（比如C语言的malloc()系列函数），一般由JVM在GC时调用。

为什么避免主动使用finalize？

首先，由于finalize()方法的调用时机具有不确定性，从一个对象变得不可到达开始，到finalize()方法被执行，所花费的时间这段时间是任意长的。我们并不能依赖finalize()方法能及时的回收占用的资源，可能出现的情况是在我们耗尽资源之前，GC却仍未触发，因而通常的做法是提供显示的close()方法供客户端手动调用。另外，重写finalize()方法意味着延长了回收对象时需要进行更多的操作，从而延长了对象回收的时间。

如何判断一个常量是废弃常量

运行时常量池主要回收的是废弃的常量。那么，我们如何判断一个常量是废弃常量呢？

假如在常量池中存在字符串 “abc”，如果当前没有任何 String 对象引用该字符串常量的话，就说明常量 “abc” 就是废弃常量，如果这时发生内存回收的话而且有必要的话，“abc” 就会被系统清理出常量池。

如何判断一个类是无用的类

方法区主要回收的是无用的类，那么如何判断一个类是无用的类的呢？

判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单，而要判定一个类是否是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面 3 个条件才能算是 “无用的类” ：

• 该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。
• 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。
• 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

虚拟机可以对满足上述 3 个条件的无用类进行回收，这里说的仅仅是“可以”，而并不是和对象一样不使用了就会必然被回收。

垃圾回收算法

标记-清除算法

该算法分为“标记”和“清除”阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。它是最基础的收集算法，后续的算法都是对其不足进行改进得到。这种垃圾收集算法会带来两个明显的问题：

1. 效率问题
2. 空间问题（标记清除后会产生大量不连续的碎片）

复制算法

为了解决效率问题，“复制”收集算法出现了。它可以将内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一块。当这一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块去，然后再把使用的空间一次清理掉。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

标记-整理算法

根据老年代的特点提出的一种标记算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象回收，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

分代收集算法

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，这种算法没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存分为几块。一般将 java 堆分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

比如在新生代中，每次收集都会有大量对象死去，所以可以选择复制算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。而老年代的对象存活几率是比较高的，而且没有额外的空间对它进行分配担保，所以我们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。

延伸问题： HotSpot 为什么要分为新生代和老年代？（答案如上）

垃圾收集器

TODO

类的生命周期

一个类的完整生命周期：

加载→连接（验证→准备→解析）→初始化→使用→卸载

加载

类加载过程的第一步，主要完成下面3件事情：

1. 通过全类名获取定义此类的二进制字节流
2. 将字节流所代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构
3. 在内存中生成一个代表该类的 Class 对象,作为方法区这些数据的访问入口

虚拟机规范多上面这3点并不具体，因此是非常灵活的。比如：“通过全类名获取定义此类的二进制字节流” 并没有指明具体从哪里获取、怎样获取。比如：比较常见的就是从 ZIP 包中读取（日后出现的JAR、EAR、WAR格式的基础）、其他文件生成（典型应用就是JSP）等等。

一个非数组类的加载阶段（加载阶段获取类的二进制字节流的动作）是可控性最强的阶段，这一步我们可以去完成还可以自定义类加载器去控制字节流的获取方式（重写一个类加载器的 loadClass() 方法）。数组类型不通过类加载器创建，它由 Java 虚拟机直接创建。

加载阶段和连接阶段的部分内容是交叉进行的，加载阶段尚未结束，连接阶段可能就已经开始了。

验证

1. 文件格式验证

   验证字节流是否符合Class文件格式的规范

2. 元数据验证

   对字节码描述的信息进行语义分析，以保证其描述的信息符合Java语言规范的要求

3. 字节码验证

   最复杂，通过数据流和控制流分析，确定程序语义是合法的、符合逻辑的

4. 符号引用验证

   确保解析动作能正确执行

准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区中分配。对于该阶段有以下几点需要注意：

1. 这时候进行内存分配的仅包括类变量（static），而不包括实例变量，实例变量会在对象实例化时随着对象一块分配在 Java 堆中。
2. 这里所设置的初始值"通常情况"下是数据类型默认的零值（如0、0L、null、false等），比如我们定义了public static int value=111 ，那么 value 变量在准备阶段的初始值就是 0 而不是111（初始化阶段才会赋值）。特殊情况：比如给 value 变量加上了 fianl 关键字public static final int value=111 ，那么准备阶段 value 的值就被赋值为 111。

解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程，也就是得到类或者字段、方法在内存中的指针或者偏移量。解析动作主要针对类或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用限定符7类符号引用进行。

符号引用就是一组符号来描述目标，可以是任何字面量。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。在程序实际运行时，只有符号引用是不够的，举个例子：在程序执行方法时，系统需要明确知道这个方法所在的位置。Java 虚拟机为每个类都准备了一张方法表来存放类中所有的方法。当需要调用一个类的方法的时候，只要知道这个方法在方发表中的偏移量就可以直接调用该方法了。通过解析操作符号引用就可以直接转变为目标方法在类中方法表的位置，从而使得方法可以被调用。

初始化

初始化是类加载的最后一步，也是真正执行类中定义的 Java 程序代码(字节码)，初始化阶段是执行类构造器 <clinit>()方法的过程。

对于<clinit>() 方法的调用，虚拟机会自己确保其在多线程环境中的安全性。因为 <clinit>() 方法是带锁线程安全，所以在多线程环境下进行类初始化的话可能会引起死锁，并且这种死锁很难被发现。

对于初始化阶段，虚拟机严格规范了有且只有5种情况下，必须对类进行初始化：

1. 当遇到 new 、 getstatic、putstatic或invokestatic 这4条直接码指令时，比如 new 一个类，读取一个静态字段(未被 final 修饰)、或调用一个类的静态方法时。
2. 使用 java.lang.reflect 包的方法对类进行反射调用时 ，如果类没初始化，需要触发其初始化。
3. 初始化一个类，如果其父类还未初始化，则先触发该父类的初始化。
4. 当虚拟机启动时，用户需要定义一个要执行的主类 (包含 main 方法的那个类)，虚拟机会先初始化这个类。
5. 当使用 JDK1.7 的动态动态语言时，如果一个 MethodHandle 实例的最后解析结构为 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄，并且这个句柄没有初始化，则需要先触发器初始化。

卸载

卸载类即该类的Class对象被GC。

卸载类需要满足3个要求:

1. 该类的所有的实例对象都已被GC，也就是说堆不存在该类的实例对象。
2. 该类没有在其他任何地方被引用
3. 该类的类加载器的实例已被GC

所以，在JVM生命周期类，由JVM自带的类加载器加载的类是不会被卸载的。但是由我们自定义的类加载器加载的类是可能被卸载的。（只要想通一点就好了，JDK自带的BootstrapClassLoader, PlatformClassLoader, AppClassLoader负责加载JDK提供的类，所以它们(类加载器的实例)肯定不会被回收。而我们自定义的类加载器的实例是可以被回收的，所以使用我们自定义加载器加载的类是可以被卸载掉的。）

类加载器（ClassLoader）

通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流这个动作放到Java虚拟机外部去实现，以便让应用程序自己决定如何去获取所需要的类。实现这个动作的代码模块称为**“类加载器”**。

3种主要类加载器关系如下：BootstrapClassLoader -> ExtClassLoader -> AppClassLoader

• BootstrapClassLoader：启动类类加载器，它用来加载<JAVA_HOME>/jre/lib路径，-Xbootclasspath参数指定的路径以<JAVA_HOME>/jre/classes中的类。BootStrapClassLoader是由c++实现的。
• ExtClassLoader：拓展类类加载器，它用来加载<JAVA_HOME>/jre/lib/ext路径以及java.ext.dirs系统变量指定的类路径下的类。
• AppClassLoader：应用程序类类加载器，它主要加载应用程序ClassPath下的类（包含jar包中的类）。它是java应用程序默认的类加载器。

双亲委派

当一个类加载器去加载类时先尝试让父类加载器去加载，如果父类加载器加载不了再尝试自身加载。

作用

1. 保证基础类仅加载一次，不会让jvm中存在重名的类。比如String.class，每次加载都委托给父加载器，最终都是BootstrapClassLoader，都保证java核心类都是BootstrapClassLoader加载的，保证了数据的安全与稳定性。

2. 保证核心.class不能被篡改。通过委托方式，不会去篡改核心.clas，即使篡改也不会去加载，即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。

设计模式

面向对象设计原则

开闭原则

当应用的需求改变时，在不修改软件实体的源代码或者二进制代码的前提下，可以扩展模块的功能，使其满足新的需求。

作用

开闭原则是面向对象程序设计的终极目标，它使软件实体拥有一定的适应性和灵活性的同时具备稳定性和延续性。具体来说，其作用如下。

1. 对软件测试的影响

   软件遵守开闭原则的话，软件测试时只需要对扩展的代码进行测试就可以了，因为原有的测试代码仍然能够正常运行。

2. 可以提高代码的可复用性

   粒度越小，被复用的可能性就越大；在面向对象的程序设计中，根据原子和抽象编程可以提高代码的可复用性。

3. 可以提高软件的可维护性

   遵守开闭原则的软件，其稳定性高和延续性强，从而易于扩展和维护。

实现方法

可以通过“抽象约束、封装变化”来实现开闭原则，即通过接口或者抽象类为软件实体定义一个相对稳定的抽象层，而将相同的可变因素封装在相同的具体实现类中。

因为抽象灵活性好，适应性广，只要抽象的合理，可以基本保持软件架构的稳定。而软件中易变的细节可以从抽象派生来的实现类来进行扩展，当软件需要发生变化时，只需要根据需求重新派生一个实现类来扩展就可以了。

里氏替换原则

子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。也就是说：子类继承父类时，除添加新的方法完成新增功能外，尽量不要重写父类的方法。

里氏替换原则是继承复用的基础，它反映了基类与子类之间的关系，是对开闭原则的补充，是对实现抽象化的具体步骤的规范。

作用

1. 里氏替换原则是实现开闭原则的重要方式之一。
2. 它克服了继承中重写父类造成的可复用性变差的缺点。
3. 它是动作正确性的保证。即类的扩展不会给已有的系统引入新的错误，降低了代码出错的可能性。

实现方法

如果通过重写父类的方法来完成新的功能，这样写起来虽然简单，但是整个继承体系的可复用性会比较差，特别是运用多态比较频繁时，程序运行出错的概率会非常大。

如果程序违背了里氏替换原则，则继承类的对象在基类出现的地方会出现运行错误。这时其修正方法是：取消原来的继承关系，重新设计它们之间的关系。

关于里氏替换原则的例子，最有名的是“正方形不是长方形”。当然，生活中也有很多类似的例子，例如，企鹅、鸵鸟和几维鸟从生物学的角度来划分，它们属于鸟类；但从类的继承关系来看，由于它们不能继承“鸟”会飞的功能，所以它们不能定义成“鸟”的子类。同样，由于“气球鱼”不会游泳，所以不能定义成“鱼”的子类；“玩具炮”炸不了敌人，所以不能定义成“炮”的子类等。

依赖倒置原则

要面向接口编程，不要面向实现编程，通过要面向接口的编程来降低类间的耦合性，它降低了客户与实现模块之间的耦合。

由于在软件设计中，细节具有多变性，而抽象层则相对稳定，因此以抽象为基础搭建起来的架构要比以细节为基础搭建起来的架构要稳定得多。这里的抽象指的是接口或者抽象类，而细节是指具体的实现类。使用接口或者抽象类的目的是制定好规范和契约，而不去涉及任何具体的操作，把展现细节的任务交给它们的实现类去完成。

作用

1. 降低类间的耦合性。
2. 提高系统的稳定性。
3. 减少并行开发引起的风险。
4. 提高代码的可读性和可维护性。

实现方法

1. 每个类尽量提供接口或抽象类，或者两者都具备。
2. 变量的声明类型尽量是接口或者是抽象类。
3. 任何类都不应该从具体类派生。
4. 使用继承时尽量遵循里氏替换原则。

单一职责原则

一个类应该有且仅有一个引起它变化的原因，否则类应该被拆分。

该原则提出对象不应该承担太多职责，如果一个对象承担了太多的职责，至少存在以下两个缺点：

1. 一个职责的变化可能会削弱或者抑制这个类实现其他职责的能力；
2. 当客户端需要该对象的某一个职责时，不得不将其他不需要的职责全都包含进来，从而造成冗余代码或代码的浪费。

作用

单一职责原则的核心就是控制类的粒度大小、将对象解耦、提高其内聚性。如果遵循单一职责原则将有以下优点。

• 降低类的复杂度。一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单得多。
• 提高类的可读性。复杂性降低，自然其可读性会提高。
• 提高系统的可维护性。可读性提高，那自然更容易维护了。
• 变更引起的风险降低。变更是必然的，如果单一职责原则遵守得好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

实现方法

单一职责原则是最简单但又最难运用的原则，需要设计人员发现类的不同职责并将其分离，再封装到不同的类或模块中。而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关重构经验。

接口隔离原则

尽量将臃肿庞大的接口拆分成更小的和更具体的接口，一个类对另一个类的依赖应该建立在最小的接口上

要为各个类建立它们需要的专用接口，而不要试图去建立一个很庞大的接口供所有依赖它的类去调用。

接口隔离原则和单一职责都是为了提高类的内聚性、降低它们之间的耦合性，体现了封装的思想，但两者是不同的：

• 单一职责原则注重的是职责，而接口隔离原则注重的是对接口依赖的隔离。
• 单一职责原则主要是约束类，它针对的是程序中的实现和细节；接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象和程序整体框架的构建。

作用

1. 将臃肿庞大的接口分解为多个粒度小的接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。
2. 接口隔离提高了系统的内聚性，减少了对外交互，降低了系统的耦合性。
3. 如果接口的粒度大小定义合理，能够保证系统的稳定性；但是，如果定义过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化；如果定义太大，灵活性降低，无法提供定制服务，给整体项目带来无法预料的风险。
4. 使用多个专门的接口还能够体现对象的层次，因为可以通过接口的继承，实现对总接口的定义。
5. 能减少项目工程中的代码冗余。过大的大接口里面通常放置许多不用的方法，当实现这个接口的时候，被迫设计冗余的代码。

实现方法

1. 接口尽量小，但是要有限度。一个接口只服务于一个子模块或业务逻辑。
2. 为依赖接口的类定制服务。只提供调用者需要的方法，屏蔽不需要的方法。
3. 了解环境，拒绝盲从。每个项目或产品都有选定的环境因素，环境不同，接口拆分的标准就不同深入了解业务逻辑。
4. 提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

迪米特法则

如果两个软件实体无须直接通信，那么就不应当发生直接的相互调用，可以通过第三方转发该调用。其目的是降低类之间的耦合度，提高模块的相对独立性。

“软件实体”也包括当前对象本身、当前对象的成员对象、当前对象所创建的对象、当前对象的方法参数等，这些对象同当前对象存在关联、聚合或组合关系，可以直接访问这些对象的方法。

作用

1. 降低了类之间的耦合度，提高了模块的相对独立性。
2. 由于亲合度降低，从而提高了类的可复用率和系统的扩展性。

但是，过度使用迪米特法则会使系统产生大量的中介类，从而增加系统的复杂性，使模块之间的通信效率降低。所以，在釆用迪米特法则时需要反复权衡，确保高内聚和低耦合的同时，保证系统的结构清晰。

实现方法

1. 在类的划分上，应该创建弱耦合的类。类与类之间的耦合越弱，就越有利于实现可复用的目标。
2. 在类的结构设计上，尽量降低类成员的访问权限。
3. 在类的设计上，优先考虑将一个类设置成不变类。
4. 在对其他类的引用上，将引用其他对象的次数降到最低。
5. 不暴露类的属性成员，而应该提供相应的访问器（set 和 get 方法）。
6. 谨慎使用序列化（Serializable）功能。

合成复用原则

要求在软件复用时，要尽量先使用组合或者聚合等关联关系来实现，其次才考虑使用继承关系来实现。

如果要使用继承关系，则必须严格遵循里氏替换原则。合成复用原则同里氏替换原则相辅相成的，两者都是开闭原则的具体实现规范。

作用

1. 它维持了类的封装性。因为成分对象的内部细节是新对象看不见的，所以这种复用又称为“黑箱”复用。
2. 新旧类之间的耦合度低。这种复用所需的依赖较少，新对象存取成分对象的唯一方法是通过成分对象的接口。
3. 复用的灵活性高。这种复用可以在运行时动态进行，新对象可以动态地引用与成分对象类型相同的对象。

实现方法

合成复用原则是通过将已有的对象纳入新对象中，作为新对象的成员对象来实现的，新对象可以调用已有对象的功能，从而达到复用。

单例模式

懒汉式

该模式的特点是类加载时没有生成单例，只有当第一次调用 getlnstance 方法时才去创建这个单例。

第一种实现（不推荐）

public class Singleton1 {private static Singleton1 singleton;private Singleton1() {}public static Singleton1 getInstance() {if(singleton==null) {singleton=new Singleton1();}return singleton;}
}

缺点：只能在单线程下使用，多线程下会产生多个对象。

第二种实现（不推荐）

public class LazySingleton
{private static volatile LazySingleton instance = null; //保证 instance 在所有线程中同步private LazySingleton(){} //private 避免类在外部被实例化public static synchronized LazySingleton getInstance() {//getInstance 方法前加同步if(instance==null) {instance=new LazySingleton();}return instance;}
}

缺点：每次访问时都要同步，会影响性能，且消耗更多的资源

第三种实现（推荐）（双重检查）

public class Singleton3 {private volatile static Singleton3 singleton; private Singleton3() {}public static Singleton3 getInstance() {if(singleton==null) {synchronized (Singleton3.class) {if(singleton==null) {singleton=new Singleton3();}}}return singleton;}
}

优点：保证单例的同时，也提高了效率。

**为什么两次检查？**第一次判断后可能两个线程会同时进入，顺序拿锁之后会加载两次

第四种实现（推荐）

这里采用了静态内部类实例singleton对象，静态内部类相当于一个静态属性，只有在第一次加载类时才会初始化，在类初始化时，别的线程是无法进入的，因此保证了线程安全。

public class Singleton4 {private Singleton4() {}private static class SingletonHolder {private static Singleton4 singleton=new Singleton4();}public static Singleton4 getInstance() { return SingletonHolder.singleton;}
}

饿汉式

该模式的特点是类一旦加载就创建一个单例，保证在调用 getInstance 方法之前单例已经存在了,以后不再改变，所以是线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题。

public class HungrySingleton
{private static final HungrySingleton instance = new HungrySingleton();private HungrySingleton(){}public static HungrySingleton getInstance() {return instance;}
}

优点：写法简单，在类加载的时候就完成实例化，避免线程同步。

缺点：没有达到懒加载的效果，若果自始至终都没有用过这个对象，就会造成内存浪费。

工厂模式

定义：定义一个创建产品对象的工厂接口，将产品对象的实际创建工作推迟到具体子工厂类当中。这满足创建型模式中所要求的“创建与使用相分离”的特点。

优点：

• 用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程；
• 在系统增加新的产品时只需要添加具体产品类和对应的具体工厂类，无须对原工厂进行任何修改，满足开闭原则

缺点：

• 每增加一个产品就要增加一个具体产品类和一个对应的具体工厂类，这增加了系统的复杂度。

简单工厂模式

该模式对对象创建管理方式最为简单，因为其仅仅简单的对不同类对象的创建进行了一层薄薄的封装，该模式通过向工厂传递类型来指定要创建的对象。

public class PhoneFactory {public Phone makePhone(String phoneType) {if(phoneType.equalsIgnoreCase("MiPhone")) {return new MiPhone();}else if(phoneType.equalsIgnoreCase("iPhone")) {return new IPhone();}return null;}
}

工厂方法模式

和简单工厂模式中工厂负责生产所有产品相比，工厂方法模式将生成具体产品的任务分发给具体的产品工厂。也就是定义一个抽象工厂，其定义了产品的生产接口，但不负责具体的产品，将生产任务交给不同的派生类工厂，这样不用通过指定类型来创建对象了。

//AbstractFactory类：生产不同产品的工厂的抽象类
public interface AbstractFactory {Phone makePhone();
}//XiaoMiFactory类：生产小米手机的工厂（ConcreteFactory1）
public class XiaoMiFactory implements AbstractFactory{@Overridepublic Phone makePhone() {return new MiPhone();}
}//AppleFactory类：生产苹果手机的工厂（ConcreteFactory2）
public class AppleFactory implements AbstractFactory {@Overridepublic Phone makePhone() {return new IPhone();}
}

抽象工厂模式

上面两种模式不管工厂怎么拆分抽象，都只是针对一类产品Phone（AbstractProduct），如果要生成另一种产品PC，应该怎么表示呢？

最简单的方式是把2中介绍的工厂方法模式完全复制一份，不过这次生产的是PC。但同时也就意味着我们要完全复制和修改Phone生产管理的所有代码，显然这是一个笨办法，并不利于扩展和维护。

抽象工厂模式通过在AbstarctFactory中增加创建产品的接口，并在具体子工厂中实现新加产品的创建，当然前提是子工厂支持生产该产品。否则继承的这个接口可以什么也不干。

//PC类：定义PC产品的接口(AbstractPC)
public interface PC {void make();
}//MiPC类：定义小米电脑产品(MIPC)
public class MiPC implements PC {public MiPC() {this.make();}@Overridepublic void make() {System.out.println("make xiaomi PC!");}
}//MAC类：定义苹果电脑产品(MAC)
public class MAC implements PC {public MAC() {this.make();}@Overridepublic void make() {System.out.println("make MAC!");}
}//下面需要修改工厂相关的类的定义：
//AbstractFactory类：增加PC产品制造接口
public interface AbstractFactory {Phone makePhone();PC makePC();
}//XiaoMiFactory类：增加小米PC的制造（ConcreteFactory1）
public class XiaoMiFactory implements AbstractFactory{@Overridepublic Phone makePhone() {return new MiPhone();}@Overridepublic PC makePC() {return new MiPC();}
}//AppleFactory类：增加苹果PC的制造（ConcreteFactory2）
public class AppleFactory implements AbstractFactory {@Overridepublic Phone makePhone() {return new IPhone();}@Overridepublic PC makePC() {return new MAC();}
}

工厂方法模式和抽象工厂模式的核心区别

• 工厂方法模式利用继承，抽象工厂模式利用组合
• 工厂方法模式产生一个对象，抽象工厂模式产生一族对象
• 工厂方法模式利用子类创造对象，抽象工厂模式利用接口的实现创造对象

生产者消费者模式

使用Object的wait() / notify()方法

• wait()：当缓冲区已满/空时，生产者/消费者线程停止自己的执行，放弃锁，使自己处于等待状态，让其他线程执行。
• notify()：当生产者/消费者向缓冲区放入/取出一个产品时，向其他等待的线程发出可执行的通知，同时放弃锁，使自己处于等待状态。

/*** 生产者消费者模式：使用Object.wait() / notify()方法实现*/
public class ProducerConsumer {private static final int CAPACITY = 5;public static void main(String args[]){Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();Thread producer1 = new Producer("P-1", queue, CAPACITY);Thread producer2 = new Producer("P-2", queue, CAPACITY);Thread consumer1 = new Consumer("C1", queue, CAPACITY);Thread consumer2 = new Consumer("C2", queue, CAPACITY);Thread consumer3 = new Consumer("C3", queue, CAPACITY);producer1.start();producer2.start();consumer1.start();consumer2.start();consumer3.start();}/*** 生产者*/public static class Producer extends Thread{private Queue<Integer> queue;String name;int maxSize;int i = 0;public Producer(String name, Queue<Integer> queue, int maxSize){super(name);this.name = name;this.queue = queue;this.maxSize = maxSize;}@Overridepublic void run(){while(true){synchronized(queue){while(queue.size() == maxSize){try {System.out .println("Queue is full, Producer[" + name + "] thread waiting for " + "consumer to take something from queue.");queue.wait();} catch (Exception ex) {ex.printStackTrace();}}System.out.println("[" + name + "] Producing value : +" + i);queue.offer(i++);queue.notifyAll();try {Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}/*** 消费者*/public static class Consumer extends Thread{private Queue<Integer> queue;String name;int maxSize;public Consumer(String name, Queue<Integer> queue, int maxSize){super(name);this.name = name;this.queue = queue;this.maxSize = maxSize;}@Overridepublic void run(){while(true){synchronized(queue){while(queue.isEmpty()){try {System.out.println("Queue is empty, Consumer[" + name + "] thread is waiting for Producer");queue.wait();} catch (Exception ex) {ex.printStackTrace();}}int x = queue.poll();System.out.println("[" + name + "] Consuming value : " + x);queue.notifyAll();try {Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}
}

注意要点

判断Queue大小为0或者大于等于queueSize时须使用 while (condition) {}，不能使用 if(condition) {}。其中 while(condition)循环，它又被叫做**“自旋锁”。为防止该线程没有收到notify()调用也从wait()中返回（也称作虚假唤醒**），这个线程会重新去检查condition条件以决定当前是否可以安全地继续执行还是需要重新保持等待，而不是认为线程被唤醒了就可以安全地继续执行了。

使用Lock和Condition的await() / signal()方法

在JDK5.0之后，Java提供了更加健壮的线程处理机制，包括同步、锁定、线程池等，它们可以实现更细粒度的线程控制。Condition接口的await()和signal()就是其中用来做同步的两种方法，它们的功能基本上和Object的wait()/ nofity()相同，完全可以取代它们，但是它们和新引入的锁定机制Lock直接挂钩，具有更大的灵活性。通过在Lock对象上调用newCondition()方法，将条件变量和一个锁对象进行绑定，进而控制并发程序访问竞争资源的安全。

/*** 生产者消费者模式：使用Lock和Condition实现* {@link java.util.concurrent.locks.Lock}* {@link java.util.concurrent.locks.Condition}*/
public class ProducerConsumerByLock {private static final int CAPACITY = 5;private static final Lock lock = new ReentrantLock();private static final Condition fullCondition = lock.newCondition();     //队列满的条件private static final Condition emptyCondition = lock.newCondition();        //队列空的条件public static void main(String args[]){Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();Thread producer1 = new Producer("P-1", queue, CAPACITY);Thread producer2 = new Producer("P-2", queue, CAPACITY);Thread consumer1 = new Consumer("C1", queue, CAPACITY);Thread consumer2 = new Consumer("C2", queue, CAPACITY);Thread consumer3 = new Consumer("C3", queue, CAPACITY);producer1.start();producer2.start();consumer1.start();consumer2.start();consumer3.start();}/*** 生产者*/public static class Producer extends Thread{private Queue<Integer> queue;String name;int maxSize;int i = 0;public Producer(String name, Queue<Integer> queue, int maxSize){super(name);this.name = name;this.queue = queue;this.maxSize = maxSize;}@Overridepublic void run(){while(true){//获得锁lock.lock();while(queue.size() == maxSize){try {System.out .println("Queue is full, Producer[" + name + "] thread waiting for " + "consumer to take something from queue.");//条件不满足，生产阻塞fullCondition.await();} catch (InterruptedException ex) {ex.printStackTrace();}}System.out.println("[" + name + "] Producing value : +" + i);queue.offer(i++);//唤醒其他所有生产者、消费者fullCondition.signalAll();emptyCondition.signalAll();//释放锁lock.unlock();try {Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}/*** 消费者*/public static class Consumer extends Thread{private Queue<Integer> queue;String name;int maxSize;public Consumer(String name, Queue<Integer> queue, int maxSize){super(name);this.name = name;this.queue = queue;this.maxSize = maxSize;}@Overridepublic void run(){while(true){//获得锁lock.lock();while(queue.isEmpty()){try {System.out.println("Queue is empty, Consumer[" + name + "] thread is waiting for Producer");//条件不满足，消费阻塞emptyCondition.await();} catch (Exception ex) {ex.printStackTrace();}}int x = queue.poll();System.out.println("[" + name + "] Consuming value : " + x);//唤醒其他所有生产者、消费者fullCondition.signalAll();emptyCondition.signalAll();//释放锁lock.unlock();try {Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}
}

使用BlockingQueue阻塞队列方法

JDK 1.5 以后新增的 java.util.concurrent包新增了 BlockingQueue 接口。并提供了如下几种阻塞队列实现：

• java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue
• java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue
• java.util.concurrent.SynchronousQueue
• java.util.concurrent.PriorityBlockingQueue

实现生产者-消费者模型使用 ArrayBlockingQueue或者 LinkedBlockingQueue即可。

我们这里使用LinkedBlockingQueue，它是一个已经在内部实现了同步的队列，实现方式采用的是我们第2种await()/ signal()方法。它可以在生成对象时指定容量大小。它用于阻塞操作的是put()和take()方法。

• put()方法：类似于我们上面的生产者线程，容量达到最大时，自动阻塞。
• take()方法：类似于我们上面的消费者线程，容量为0时，自动阻塞。

/*** 生产者消费者模式：使用{@link java.util.concurrent.BlockingQueue}实现*/
public class ProducerConsumerByBQ{private static final int CAPACITY = 5;public static void main(String args[]){LinkedBlockingDeque<Integer> blockingQueue = new LinkedBlockingDeque<Integer>(CAPACITY);Thread producer1 = new Producer("P-1", blockingQueue);Thread producer2 = new Producer("P-2", blockingQueue);Thread consumer1 = new Consumer("C1", blockingQueue);Thread consumer2 = new Consumer("C2", blockingQueue);Thread consumer3 = new Consumer("C3", blockingQueue);producer1.start();producer2.start();consumer1.start();consumer2.start();consumer3.start();}/*** 生产者*/public static class Producer extends Thread{private LinkedBlockingDeque<Integer> blockingQueue;String name;int maxSize;int i = 0;public Producer(String name, LinkedBlockingDeque<Integer> queue){super(name);this.name = name;this.blockingQueue = queue;}@Overridepublic void run(){while(true){try {blockingQueue.put(i);System.out.println("[" + name + "] Producing value : +" + i);i++;//暂停最多1秒Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}/*** 消费者*/public static class Consumer extends Thread{private LinkedBlockingDeque<Integer> blockingQueue;String name;int maxSize;public Consumer(String name, LinkedBlockingDeque<Integer> queue){super(name);this.name = name;this.blockingQueue = queue;}@Overridepublic void run(){while(true){try {int x = blockingQueue.take();System.out.println("[" + name + "] Consuming : " + x);//暂停最多1秒Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}
}

观察者模式

当对象间存在一对多关系时，则使用观察者模式（Observer Pattern）。比如，当一个对象被修改时，则会自动通知依赖它的对象。观察者模式属于行为型模式。

观察者模式通常基于Subject和Observer接口类来设计，使用三个类 Subject、Observer 和 Client。Subject 对象带有绑定观察者到 Client 对象和从 Client 对象解绑观察者的方法。我们创建 Subject 类、Observer 抽象类和扩展了抽象类 Observer 的实体类。

创建Subject类

public class Subject {private List<Observer> observers = new ArrayList<Observer>();private int state;public int getState() {return state;}public void setState(int state) {this.state = state;notifyAllObservers();}public void attach(Observer observer){observers.add(observer);      }public void notifyAllObservers(){for (Observer observer : observers) {observer.update();}}
}

创建Observer接口/抽象类

public abstract class Observer {protected Subject subject;public abstract void update();
}

创建Observer实体类

public class BinaryObserver extends Observer{public BinaryObserver(Subject subject){this.subject = subject;this.subject.attach(this);}@Overridepublic void update() {System.out.println( "Binary String: " + Integer.toBinaryString( subject.getState() ) ); }
}

使用

public class ObserverPatternDemo {public static void main(String[] args) {Subject subject = new Subject();new BinaryObserver(subject);System.out.println("First state change: 15");   subject.setState(15);System.out.println("Second state change: 10");  subject.setState(10);}
}

代理模式

在代理模式（Proxy Pattern）中，一个类代表另一个类的功能。这种类型的设计模式属于结构型模式。我们创建具有现有对象的对象，以便向外界提供功能接口。

创建接口

public interface Image {void display();
}

创建接口实体类

public class RealImage implements Image {private String fileName;public RealImage(String fileName){this.fileName = fileName;loadFromDisk(fileName);}@Overridepublic void display() {System.out.println("Displaying " + fileName);}private void loadFromDisk(String fileName){System.out.println("Loading " + fileName);}
}

创建代理

public class ProxyImage implements Image{private RealImage realImage;private String fileName;public ProxyImage(String fileName){this.fileName = fileName;}@Overridepublic void display() {if(realImage == null){realImage = new RealImage(fileName);}realImage.display();}
}

使用

当被请求时，使用 ProxyImage 来获取 RealImage 类的对象。

public class ProxyPatternDemo {public static void main(String[] args) {Image image = new ProxyImage("test_10mb.jpg");// 图像将从磁盘加载image.display(); System.out.println("");// 图像不需要从磁盘加载image.display();  }
}

MVC模式

MVC 模式代表 Model-View-Controller（模型-视图-控制器） 模式。这种模式用于应用程序的分层开发。

• Model（模型） - 模型代表一个存取数据的对象或 JAVA POJO。它也可以带有逻辑，在数据变化时更新控制器。
• View（视图） - 视图代表模型包含的数据的可视化。
• Controller（控制器） - 控制器作用于模型和视图上。它控制数据流向模型对象，并在数据变化时更新视图。它使视图与模型分离开。

创建Model

public class Student {private String rollNo;private String name;public String getRollNo() {return rollNo;}public void setRollNo(String rollNo) {this.rollNo = rollNo;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

创建View

public class StudentView {public void printStudentDetails(String studentName, String studentRollNo){System.out.println("Student: ");System.out.println("Name: " + studentName);System.out.println("Roll No: " + studentRollNo);}
}

创建Controller

public class StudentController {private Student model;private StudentView view;public StudentController(Student model, StudentView view){this.model = model;this.view = view;}public void setStudentName(String name){model.setName(name);    }public String getStudentName(){return model.getName();    }public void updateView(){           view.printStudentDetails(model.getName(), model.getRollNo());}
}

使用

public class MVCPatternDemo {public static void main(String[] args) {//从数据库获取学生记录Student model  = retrieveStudentFromDatabase();//创建一个视图：把学生详细信息输出到控制台StudentView view = new StudentView();StudentController controller = new StudentController(model, view);controller.updateView();//更新模型数据controller.setStudentName("John");controller.updateView();}private static Student retrieveStudentFromDatabase(){Student student = new Student();student.setName("Robert");student.setRollNo("10");return student;}
}

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