Java 复习

Java超全复习总结，包括类型转换、内存管理、异常、反射、IO流、序列化、IO多路复用、面向对象、数据结构、并发等内容。

Java 复习

• JVM
  • 类加载
    • 加载
      • 类加载器
        • bootstrap classloader
        • extension classloader
        • Application classloader
        • Userdefined classloader-e.g.字节码加密，需要在加载时解密
        • 特点
          • 父类委托
          • 缓存
          • 全盘负责
      • 步骤
        • 通过类的全限定名获取二进制字节流
        • 将字节流代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
        • java堆中生成java.lang.class对象
      • 加载方式
        • 命令行启动时，jvm初始化加载
        • Class.forName(classname)动态加载
        • ClassLoader.loadClass(classname) 动态加载
        • 区别
          • forname(classname, true, classloader), true 已经初始化
          • loadClass(className, false) false表示不连接，即静态块和静态对象不会执行
    • 链接
      • 验证
      • 准备
        • 为静态变量分配内存，初始化为默认值（0,0L,null,false) 而非显式的赋值
        • 若同时有 final static，则初始化为指定的值
      • 解释（optional）
        • 符号引用转化为直接引用
    • 初始化
    • 执行/初始化
      • 时机
        • new
        • 访问某个类/接口的静态变量
        • 调用类的静态方法
        • 反射
        • 初始化某个类的子类，其父类也会被初始化
        • JVM启动时被标明为启动类的类
      • 执行引擎
        • 字节码载入运行时数据区
        • 解释器
        • JIT（即时编译器） 字节码转换为本地代码
    • 使用
    • 卸载
  • 内存管理
    • 内存分区
      • 线程间共享
        • 堆
          • 新生代
            • Eden
            • Survivor_1
            • Survivor_2
          • 老年代
          • 存放 对象实例
        • 方法区
          • Classloader引用
          • 运行时常量池
          • 字段数据
          • 方法数据+代码
      • 线程独享
        • 栈（栈帧组成
          • 类当前方法的运行时常量池引用
          • 局部变量表
          • 操作数栈
          • 返回值
        • PC
        • 本地方法栈
    • 异常处理
      • OOM-OutOfMemoryError
        • 内存泄漏
          • 对象可达，但是无用。（占用内存但不会被回收）
          • 原因
            • 全局集合
            • 缓存（无限大）
            • ClassLoader
              • 由于ClassLoader涉及 元数据引用（字段，方法，类），则只要有对字段、方法、类或者ClassLoader对象的引用，则ClassLoader必须驻留在JVM中。
      • StackOverflowError
    • clone
      • Object 中的 clone() 是protected，子类可以调用，但子类调用时，会检查是否实现 Cloneable接口。
      • 浅复制
        • 被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，而所有的对其他对象的引用仍然指向原来的对象。换言之，浅复制仅仅复制所考虑的对象，而不复制它所引用的对象
      • 深复制
        • 被复制对象的所有变量都含有与原来的对象相同的值，除去那些引用其他对象的变量。那些引用其他对象的变量将指向被复制过的新对象，而不再是原有的那些被引用的对象。换言之，深复制把要复制的对象所引用的对象都复制了一遍。
      • java不支持复制构造函数，但可以使用clone 复制构造函数是 用对象初始化另一个对象，
  • GC
    • 优势： 不要求显示分配和释放内存，避免了潜在问题。 管理软指针，即指向对象的引用 具有平台依赖
    • 具有平台依赖
    • 对象判活
      • 引用计数--注意循环引用
      • 可达性分析（利用GCRoot
    • GC算法
      • 标记清除
      • 标记-整理
      • 复制
      • 分代收集
    • GC回收器
• 类型转换
  • 长度
    • int:32bit
    • byte 8bit
    • char &short - 16bit
    • float - 32bit
    • long & double - 64bit
  • 转换
    • 自动提升
      • ps: 在运算时，长度小于int的会自动转换为 int， byte+byte->int
    • 强制转换
• 异常
  • final finalize finally区别 1、final （1）final 变量： 值/引用不能被改变，初始化在定义处/构造函数中 （2）final方法： 不能被重写，另外可以转化为行内调用机制，将方法主题插入在调用处，例如保存断点，压栈 （3）final类：不能被继承，不能和static同时修饰 2、finalize JVM调用finalize之前，保证对象不可达，且不保证一定会调用，最多只运行一次 3、finally 关键字，总会执行
  • Throwable接口派生
    • Error，JVM生成
    • Exception，java程序生成
      • checked exception
        • 派生自 java.lang.Exception, 运行时动态的检测到一个错误
        • IOException
        • ClassNotFoundException
        • CloneNotSupportedException
      • runtime exception
        • 派生自 java.lang.Runtime.Exception，系统运行时异常，例如 被零除，空字符串。。。
• 反射
  • 使代码运行时装配，无须在组建之间进行链接，创建灵活的代码
• IO流
  • 字符流
    • Reader
      • BufferedReader
      • InputStreamReader
        • FileReader
      • StringReader
      • PipedReader
      • ByteArrayReader
      • FilterReader
        • PushbackReader
    • Writer
      • 同上
  • 字节流
    • InputStream
      • FileInputStream
      • FilterInputStream
        • BufferedInputStream
        • DataInputStream
        • PushbakInputStream
      • ObjectInputStream
      • PipedInputStream
      • SequenceInputStream
      • StringBufferInputStream
      • ByteArrayInputStream
    • OutputStream
      • File OutputStream
      • Filter OutputStream
        • buffered OutputStream
        • Data OutputStream
        • Print OutputStream
      • Object OutputStream
      • Piped OutputStream
      • ByteArray OutputStream
• 序列化
  • 将实现 Serializable 接口的类转换为一组 byte，日后可以再恢复，补偿操作系统方面的差异。 序列化对象： 1、创建OutputStream，嵌入 ObjectOutputStream，则可以用writeObject() 写入OutputStream 2、读时，需要利用 InputStream 和ObjectInputStream， readObject()读出的是 对象的引用。 对象序列化不仅能保存对象副本，且跟着对象中的引用，把它所引用的对象也保存起来，然后再继续跟踪那些对象的ref
• IO多路复用
  • I/O 多路复用的特点是通过一种机制一个进程能同时等待多个文件描述符，而这些文件描述符（套接字描述符）其中的任意一个进入读就绪状态，select()函数就可以返回。
  • select
    • 每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大
    • 同时每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd，这个开销在fd很多时也很大
    • select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024
  • poll
  • epoll
    • 没有最大并发连接限制
    • 只关心“活跃”的链接
    • 使用共享内存，避开了内存拷贝
    • 函数
      • epoll_create 创建专用的文件描述符，申请内和空间
      • epoll_ctl 控制某个文件描述符上的事件
      • epoll_wait 等待事件
    • 工作模式
      • level trigger
      • edge trigger
• NIO
  • Buffer
    • 类型
      • 普通变量类型
        • ByteBuffer
          • 间接, HeapByteBuffer
        • DoubleBuffer
        • FloatBuffer
        • IntBuffer
        • LongBuffer
        • ShortBuffer
      • MappedByteBuffer
        • 文件关闭不确定，在full gc时关闭
    • 使用步骤
      • 分配空间
      • 写入数据到Buffer
      • 使用 filp()
      • 从buffer读取数据
      • 调用clear()/compact()
    • 变量表示位置状态
      • Capacity 总长度
      • position 下一个操作的数据元素位置
      • limit 不可操作的元素位置
      • mark 记录当前position的前一个位置 或默认为0
  • Channel
    • FileChannel
    • DatagramChannel
    • SocketChannel
    • ServerSocketChannel
  • 概要
  • Selector
    • 一个Selector实例可以同时检查一组信道的I/O状态。
    • 使用
      • 调用工厂方法 open()
      • 将 ServerSocketChannel注册到 selector
        • interest集合
          • SelectionKey.OP_CONNECT
          • SelectionKey.OP_ACCEPT
          • SelectionKey.OP_READ
          • SelectionKey.OP_WRITE
      • 调用select()方法
        • select() select(int timeout) selectNow() --non blocking return 就绪的channel数量
      • Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
        • 遍历Key 确定就绪状态
          • selectionKey.isAcceptable();
          • selectionKey.isConnectable();
          • selectionKey.isReadable();
          • selectionKey.isWritable();
      • 遍历后，iter.remove（）
        • 注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。 Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。 必须在处理完通道时自己移除。
    • SelectionKey
      • interest集合
      • ready集合
      • channel
      • selector
• 面向对象
  • 多态
    • 继承、实现
      • 不能继承的情况
        • 1、匿名内部类不成继承其他类，但一个内部类可以作为接口，由另一个内部类实现 2、被 final 修饰
      • 抽象类
        • 1、不能被实例化 2、允许包括抽象成员，可以有非抽象方法 3、不能是 final的 4、可以被抽象类继承，但仍是抽象类，且必须覆盖实现所有继承来的抽象成员 5、可以被声明
  • 泛型
    • 只在编译阶段有效
    • 泛型类
    • 通配符
      • ？
      • ？ extends class
      • ？ super class
    • 优点
      • 类型安全，限制变量类型
      • 消除强制类型转换
      • 提高性能
    • 注意事项
      • 类型参数只能是类类型
      • 不能对泛型类使用 instanceof
      • 不能创建一个确切的泛型类型数组，使用通配符可以
• 数据结构
  • collection
    • Hashmap底层实现
  • 排序
    • 稳定排序
    • 不稳定排序
  • String & StringBuffer
    • String s= new String("abc")
    • String s = "abc"
    • intern()方法
  • 正则表达式
• 并发
  • 锁
    • 自旋锁
      • jvm默认为10次，for争取锁
    • 阻塞锁
      • 被阻塞的线程不会争夺锁
    • 可重入锁
    • 读写锁
    • 悲观/乐观锁
    • 轻量级锁(CAS实现
    • X锁
    • 对象锁、线程锁
    • 公平/非公平锁
      • 公平：有优先级 非公平：无优先级
  • 线程池
    • ThreadPoolExecutor
      • 属性
        • corePoolSize
        • maximumPoolSize
        • keepAliveTime
        • volatile runState
          • Running
          • SHUTDOWN
          • STOP
          • TERMINATED
      • 方法
        • execute
          • 流程
            • 那么等于和大于corePoolSize怎么处理呢？ 1> 当前活动的线程数量 >= corePoolSize 的时候，都是优先添加到队列中，直到队列满了才会去创建新的线程
        • submit()
        • shutdown()
        • shutdownNow()
      • 初始化（提交任务才会创建线程）
        • prestartCoreThread() 启动一个
        • prestartAllCoreThreads()启动所有
      • 任务缓存队列/排队策略
        • workQueue
          • ArrayBlockingQueue FIFO
          • LinkedBlockingQueue, FIFO
          • synchronousQueue,不保存任务，直接新建线程执行
      • 任务拒绝策略
        • 到达maximumPoolSize 拒绝
        • AbortPolicy 丢弃任务，抛出异常
        • DiscardPolicy 丢弃任务，不抛出异常
        • DiscardOldestPolicy 丢弃队列最前面的任务，重新执行
        • CallerRunsPolicy 由调用线程处理该任务
    • 配置线程池大小
      • cpu密集型 -- Ncpu+1
      • IO密集型 --2*Ncpu
      • 参考值，可以先设置，并根据系统负载及利用率调整
  • 线程局部存储 TLS
  • concurrent库
    • 队列
      • BlockingQueue 接口
        • ArrayBlockingQueue
        • DelayQueue
        • LinkedBlockingQueue
        • PriorityBlockingQueue
        • SynchronousQueue-容纳单个元素
    • Map
      • ConcurrentMap接口
        • ConcurrentHashMap 只锁表项
    • 闭锁 CountDownLatch
    • 原子性数据类型
• Executor
  • execute
• ExecutorService
  • submit
  • invokeAll
  • invokeAny
  • shutDown
• AbstractExecutorService