JAVA那點破事！併發、IO模型、集合、執行緒池、死鎖、非阻塞、AQS....

接下來，我們逐條來看看每個問題及答案

JDK、JRE、JVM 三者有什麼關係？

答案：

• JDK（全稱 Java Development Kit），Java開發工具包，能獨立建立、編譯、執行程式。

JDK = JRE + java開發工具（javac.exe/java.exe/jar.exe)

• JRE（全稱 Java Runtime Environment），能執行已編譯好的程式，但不能建立程式

JRE = JVM + java核心類庫

• JVM （全稱 Java Virtual Machine），java虛擬機器。

java建立物件有哪些方式？

答案：

• 1、new 建立物件

• 2、反射機制建立物件

• 3、通過clone方法

• 4、序列化機制

== 和 equals 有什麼區別？

答案：

• == ，如果是基本資料型別，比較兩個值是否相等；如果是物件，比較兩個物件的引用是否相等，指向同一塊記憶體區域

• equals，用於物件之間，比較兩個物件的值是否相等。

hashCode()的作用？

答案：生成雜湊碼，int型別，用於確定該物件在雜湊表中的索引位置。每個類中都包含這個方法。

String、StringBuffer、StringBuilder 有什麼區別？

答案

• 1、String。採用 final 修飾，物件不可變，執行緒安全。如果對一個已經存在的String物件修改，會重新建立一個新物件，並把值放進去。
• 2、StringBuffer，採用 synchronized 關鍵字修飾，執行緒安全

• 3、StringBuilder，非執行緒安全，但效率會更高些，適用於單執行緒。

try-catch-finally，如catch中return了，還會執行finally嗎？

答案：當然啦，會在return之前執行。

程序和執行緒的區別？

答案：

• 程序：是一個程式的執行流程，是系統進行資源分配和排程的基本單位，作用是程式能夠併發執行提高資源利用率。因為程序的建立、銷燬、切換產生大量的時間和空間的開銷，所以程序的數量不能太多

• 執行緒：是比程序更小的能獨立執行的基本單位，他是程序的一個實體，可以減少程式併發執行時的時間和空間開銷，使得作業系統具有更好的併發性。多個執行緒可以共享程序的系統資源。執行緒基本不擁有系統資源，只有一些執行時必不可少的資源，比如程式計數器、暫存器和棧，程序則佔有堆。

synchronized 的內部原理？

答案：java提供的原子性內建鎖，也被稱為監視器鎖。使用 synchronized 之後，會在編譯之後在同步的程式碼塊前後加上 monitorenter 和 monitorexit 位元組碼指令，依賴作業系統底層互斥鎖實現。實現原子性操作和解決共享變數的記憶體可⻅性問題。

內部處理過程（內部有兩個佇列waitSet和entryList。）：

• 1、當多個執行緒進入同步程式碼塊時，首先進入 entryList

• 2、有一個執行緒獲取到monitor鎖後，就賦值給當前執行緒，並且計數器+1

• 3、如果執行緒呼叫wait方法，將釋放鎖，當前執行緒置為null，計數器-1，同時進入 waitSet 等待被喚醒，呼叫notify或者notifyAll之後又會進入entryList競爭鎖

• 4、如果執行緒執行完畢，同樣釋放鎖，計數器-1，當前執行緒置為null

synchronized 和 ReentrantLock 的區別？

答案：

• ReentrantLock 實現了Lock介面。synchronized是系統關鍵字

• ReentrantLock需要手動指定鎖範圍。synchronized 支援同步塊、同步方法

• 都具有可重入性

• 預設都是非公平鎖。但 ReentrantLock 還支援公平模式，但效能會急劇下降

• ReentrantLock 需要顯示的獲取鎖、釋放鎖

• ReentrantLock 支援多種方式獲取鎖。

• lock()：阻塞模式來獲取鎖

• lockInterruptibly：阻塞式獲取鎖，支援中斷

• tryLock()：非阻塞模式嘗試獲取鎖

• tryLock(long timeout, TimeUnit unit)：同上，支援時間設定

• ReentrantLock 可以同時繫結多個Condition條件物件。

AQS （AbstractQueuedSynchronizer 抽象佇列同步器 ）的原理？

答案：AQS內部維護一個 state狀態位 ，嘗試加鎖的時候通過 CAS(CompareAndSwap) 修改值，如果成功設定為 1，並且把當前執行緒ID賦值，則代表加鎖成功。

一旦獲取到鎖，其他的執行緒將會被阻塞進入阻塞佇列自旋，獲得鎖的執行緒釋放鎖的時候將會喚醒阻塞佇列中的執行緒，釋放鎖的時候則會把 state 重新置為0，同時 當前執行緒ID 置為空。

CAS 有什麼缺點？

答案：在多執行緒場景下，更新變數值被其他執行緒跑了個對衝，CAS會出現ABA問題。解決方式有很多，

• 可以通過，自增版本號方式，永遠不會回退

• Java中提供了 AtomicStampedReference ，增加了標誌欄位，更新時不光檢查值，還要檢查當前的標誌是否等於預期標誌，全部滿足條件才會更新

• 更多內容， CAS原理分析，解決銀行轉賬ABA難題

Java 都用過哪些鎖？

答案：

• 樂觀鎖、悲觀鎖

• 分散式鎖

• 獨佔鎖、共享鎖

• 互斥鎖

• 讀寫鎖

• 公平鎖、非公平鎖

• 可重入鎖

• 自旋鎖

• 分段鎖

• 鎖升級（無鎖|偏向鎖|輕量級鎖|重量級鎖）

• 鎖優化技術（鎖粗化、鎖消除）

• 更多詳細內容， 一文全面梳理各種鎖機制

HashMap原理？

答案：內部由陣列和連結串列組成，非執行緒安全。JDK1.7和1.8的主要區別在於頭插和尾插方式的修改，頭插容易導致HashMap連結串列死迴圈，並且1.8之後加入 紅黑樹 對效能有提升。

• put插入：key 計算hash值，取模，找到陣列位置，如果陣列中沒有元素直接存入，反之，則判斷key是否相同，key相同就覆蓋，否則就會插入到連結串列的尾部。如果連結串列的⻓度超過8且資料總量超過64，則會轉換成 紅黑樹 。最後判斷元素個數是否超過預設的⻓度（16）*負載因子（0.75），也就是12，超過則進行擴容。

• get查詢：計算出hash值，然後去陣列查詢，是紅黑樹就去紅黑樹查，連結串列就遍歷連結串列查詢就可以了。

紅黑樹的時間複雜度 O(logn)；連結串列的時間複雜度 O(n)，當連結串列過長時，紅黑樹能大大提高查詢效能。

ConcurrentHashMap 如何能保證執行緒安全的？

答案：ConcurrentHashmap在JDK1.7和1.8的版本改動比較大。

• 1.7 使用Segment + HashEntry 分段鎖的方式實現， Segment 繼承於 ReentrantLock ， HashEntry 儲存鍵值對資料。

• 1.8 採用陣列+ 連結串列 + 紅黑樹。鎖設計上拋棄了Segment分段鎖，採用 CAS + synchronized 實現。

ArrayList 和 LinkedList 有什麼區別？

答案：

1、Arraylist

• 非執行緒安全

• 底層採用陣列儲存

• 插入、刪除元素，時間複雜度受位置影響。預設是新增在列表的末尾，如果在位置 k 插入或刪除一個元素，需要將k後面的元素後移或前移一位。

• 支援隨機訪問，根據索引下標序號，可以快速定位元素

• 需要連續的記憶體空間，中間不能有碎片

2、LinkedList

• 非執行緒安全

• 底層採用雙向迴圈連結串列儲存

• 插入、刪除元素，時間複雜度不受位置影響，只需要更改位置 k的前後指標地址，時間複雜度為 O(1)

• 不支援高效的隨機訪問

• 不需要連續的記憶體空間

volatile 原理?

答案：volatile宣告的變數，值被更新後對其他執行緒立即可⻅。

CPU會根據快取一致性協議，強制執行緒重新從主記憶體載入最新的值到自己的工作記憶體中，而不是直接用cpu快取中的值。

ThreadLocal 原理?

答案：ThreadLocal有一個靜態內部類 ThreadLocalMap ， ThreadLocalMap 又包含了一個Entry陣列，Entry本身是一個弱引用，他的key是指向ThreadLocal的弱引用，Entry具備儲存key -- value鍵值對的能力。

在使用完之後呼叫 remove方法 刪除Entry物件，避免出現記憶體洩露。

什麼是工作記憶體、主記憶體？

答案：

• 工作記憶體：暫存器、CPU快取（L1、L2、L3）

• 主記憶體：主要是指實體記憶體

JUC併發包用過哪些執行緒安全的類？

答案：

• ConcurrentHashMap

• CountDownLatch、CyclicBarrier

• Semaphore

• BlockingQueue

• ThreadPoolExecutor

• ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock

• CompletableFuture

ThreadPoolExecutor 有哪些構造引數？

答案：核心執行緒數、最大執行緒數、最大空閒時間、時間單位、任務佇列、執行緒工廠、拒絕策略

• 更多內容，參考 史上最全ThreadPoolExecutor梳理（上篇）

• 更多內容，參考 史上最全ThreadPoolExecutor梳理（下篇）

ThreadPoolExecutor 的拒絕策略有哪些？

答案：

• 1、AbortPolicy：直接丟棄任務，丟擲異常，這是預設策略

• 2、CallerRunsPolicy：只用呼叫者所在的執行緒來處理任務

• 3、DiscardOldestPolicy：丟棄等待佇列中最舊的任務，並執行當前任務

• 4、DiscardPolicy：直接丟棄任務，也不丟擲異常

• 5、使用 RejectedExecutionHandler 介面，自定義實現

執行緒有哪些狀態？是如何轉換？

答案：New、Runnable、Running、Blocked、Waiting、Timed Waiting、Terminated