Java知识框架 - Java

基础

• Java泛型 - 编译时类型安全检测 - 引用型类型 - public static < E > void printArray( E[] inputArray)

• HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap、TreeMap

  • HashMap - 非同步、key&value可以为null
  • HashTable - 同步、key&value不能为null
  • ConcurrentHashMap - 锁分离技术、段内扩容
  • TreeMap - 红黑树、get或put时间复杂度O(log(n))

• ArrayList、LinkedList、Vector

  • ArrayList - 动态数组
  • LinkedList - 链表
  • Vector - 向量类、类似动态数组

• NIO、AIO、BIO

  • NIO - 同步非阻塞 IO
  • AIO - 异步非阻塞 IO
  • BIO - 同步阻塞IO

• volatile - 共享内存中重新读取、保证可见性、禁止指令重排序

• synchronized - 保证原子性、monitorenter&monitorexit

  • wait/notify等方法也依赖于monitor对象，这就是为什么只有在同步的块或者方法中才能调用wait/notify等方法

• Java对象 - 对象头（Mark Word）、实例数据、对齐填充

• 锁优化 - 锁消除、锁粗化

• ReentrantLock - 可重入、可中断、可限时、公平锁

• Exception

  • 内存溢出 - 过多数据、未清空对象、死循环
  • 死锁 - 一次性分配所有资源、线程资源未分配，其他资源也不给其分配、线程获得部分资源，但不能获得其他资源，释放已获资源
  • 线程运行异常 - Thread.UncaughtExceptionHandler

• Thread、Callable、Runnable

  • Thread - implements Runnable

  • Callable - 可以抛出异常

    
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  • Runnable - 异常内部消化

    
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• 反射 - 类装载器装载后、描述Class结构的元信息对象、动态编译、动态实例化Bean，FactoryBean

• Object - hashCode()、equals()、clone()、wait()、notify()、notifyAll()

• 抽象类和接口 - 不能创建实例、单继承&多继承

• HashMap的rehash&resize

  • rehash - key的hashcode、数组的长度 - 1与运算
  • resize - 原数据重新计算其在新数组中的位置，并放进去

• 自动装箱&自动拆箱

  • 包装类 - 更多方法、泛型参数

Servlet

• 生命周期 - init()、service()、destroy()

JUC包结构

• automic
• locks显式锁
• CompletionService
• CountdownLatch
• BlockQueue
• ThreadLocal

多线程

• 线程间通信 - 共享内存
• 进程、线程、协程
  • 进程 - 系统资源分配、调度的基本单位。
  • 线程 - 轻量级进程(Lightweight Process，LWP）
  • 协程 - 不带返回值的函数调用。
• 线程阻塞
  • 线程睡眠：Thread.sleep (long millis)方法
  • 线程等待：Object类中的wait()方法
  • 线程礼让：Thread.yield()方法
  • 线程自闭：join()方法
  • suspend() 和 resume() 方法
• wait、notify、suspend、resume
  • sleep - 不释放资源
  • wait - 释放已获取的锁资源
  • notify - JVM确定唤醒哪个线程；
  • notifyAll - 唤醒所有，让它们竞争。
• ThreadLocal - 独立的变量副本、Map、没有锁机制
• 线程调度算法 - 协同式、抢占式
• CAS算法 - 无锁算法、Compare And Swap
• 原子性、可见性、有序性
  • 原子性(Atomicity) - 对象只能由一个线程操作
  • 可见性(Visibility) - 修改共享变量，其他线程得知通知。
  • 有序性(Ordering) - 线程内观察，操作有序；线程间观察，操作无序。

• 线程的生命周期

  
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线程池

• 池化技术 - 减少线程创建和销毁的开销、锁(lock,cas)、阻塞队列、HashSet(资源池)
• ThreadPoolExecutor - 明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险
  • newFixedThreadPool - 固定数量线程池
  • newSingleThreadExecutor - 单例线程池
  • newCachedThreadPool - 缓存线程池
  • newScheduledThreadPool - 定时线程池
• Executors各个方法的弊端
  • newFixedThreadPool和newSingleThreadExecutor - 主要问题是堆积的请求处理队列可能会耗费非常大的内存，甚至OOM。
  • newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool - 主要问题是线程数最大数是Integer.MAX_VALUE，可能会创建数量非常多的线程，甚至OOM。

JVM

• 方法区 - 类信息、常量、静态变量

• 堆 - 类的实例（字符常量池&运行时常量池）

  • 新生区 - 新生区是类的诞生、成长、消亡的区域 - 伊甸区、幸存0区、幸存1区
  • 养老区
  • 永久存储区 - 存放JDK的 Class,Interface 的元数据 - JDK8之后改为元数据区

• 栈 - 线程私有，每执行一个方法压栈帧（局部变量区、操作数栈、帧数据区）

• 本地方法栈 - Native方法

• 程序计数器 - 虚拟机字节码指令的地址、行号指示器

• ClassLoader&原理

  • 加载 - class文件->二进制流、java堆中生成对象
  • 验证 - class文件合法性
  • 准备 - 分配内存
  • 解析 - 符号引用->直接引用
  • 初始化 - 执行类构造方法、static变量赋值语句，stasic{}语句块
  • 使用
  • 卸载

• 符号引用&直接引用

  • 符号引用 - 一组符号来描述所引用的目标
  • 直接引用 - 载入内存中、指向目标的指针、相对偏移量、定位到目标的句柄

• 为什么要使用双亲委托模式

  • 避免重复加载
  • 安全因素，自定义加载器未知异常

• JVM优化

  
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  • 设置合理的eden区，survivor区及使用率
    • 将年轻对象保存在年轻代
    • 避免full GC
    • -Xmn设置年轻代的大小
  • 大对象在老年代分配内存：-XX:PetenureSizeThreshold=1000000
  • 设置合理的年龄阈值：-XX:MaxTenuringThreshold
  • 设置最小堆（-Xms）和最大堆（-Xmx）为相等值：获得一个稳定的堆、减少GC次数、增加GC时间
  • 设置最小堆（-Xms）和最大堆（-Xmx）为不相等值：获得一个不稳定的堆、加快单次GC

锁

• 自旋锁 - 如果该锁已被其他线程占用，就一直循环检测锁是否被释放，而不是进入线程挂起或睡眠状态。
• 偏向锁 - 它会偏向于第一个访问锁的线程，如果在运行过程中，同步锁只有一个线程访问，不存在多线程争用的情况，则线程是不需要触发同步的，这种情况下，就会给线程加一个偏向锁。
• 轻量锁 - 偏向锁运行在一个线程进入同步块的情况下，当第二个线程加入锁争用的时候，偏向锁就会升级为轻量级锁
• 重量锁 - 轻量级锁所适应的场景是线程交替执行同步块的情况，如果存在同一时间访问同一锁的情况，必然就会导致轻量级锁膨胀为重量级锁。
• 锁优劣
  • 单线程使用 - 偏向锁 - 内存中比较下对象头；
  • 线程竞争 - 轻量级锁；
  • 线程CAS多次尝试 - 重量级锁；

JDK8新特性

• Lambda表达式 - 将一个函数（也称为"行为"）作为一个参数进行传递
  • Consumer<T>：消费型接口 - 有入参，无返回值
  • Supplier<T>：供给型接口 - 无入参，有返回值
  • Function<T, R>：函数型接口 - 有入参，有返回值
  • Predicate<T>：断言型接口 - 有入参，有返回值，返回值类型确定是boolean
• 集合框架 - 流Stream、map和filter
• 接口&日期&其他 - default关键字、Base64加解密API、java.time，LocalDateTime、try-with-resources
• 新内存空间 - 元数据空间

Netty

• 核心链路EventLoop&EventLoopGroup - 服务多个Channel、默认线程池数量：CPU数量 * 2

• 编解码Encoder&Decoder

• 启动引导Bootstrap

• Channel连接通道

  • 一个Channel包含一个ChannelPipeline（自动创建）
  • ChannelHandler顺序加入到ChannelPipeline
  • 状态
    • channelRegistered：注册状态 - channel注册到一个EventLoop
    • channelActive：活跃状态 - 连接到了远程主机，可以接受和发送数据
    • channelInactive：非活跃状态 - 没有连接到远程主机
    • channelUnregistered：未注册状态 - channel已经创建，未注册到一个EventLoop里面，没有和Selector绑定

• Channel的逻辑处理ChannelHandler

• 管理ChannelHandler有序容器ChannelPipeline

  
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• 通道处理上下文ChannelHandlerContext

  
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• 异步操作ChannelFuture - Netty中任何IO调用都会立即返回，而ChannelFuture会提供有关的结果&状态信息

• Reactor模式 - 反应器设计模式、事件驱动、适合处理海量的I/O事件，属于同步非阻塞IO（NIO）

• 为什么Netty使用NIO而不是AIO，是同步非阻塞还是异步非阻塞

  • Linux系统，AIO与NIO底层实现使用epoll，性能上没有区别
  • Netty整体架构是reactor模式，epoll机制，IO多路复用
  • AIO缺点是接收数据需预先分配缓存，NIO需要接收时才分配缓存
  • 对用户（通讯）来说是异步，但实际NIO只是同步非阻塞。