JAVA简答（一）

1. 为什么Java被称作是“平台无关的编程语言”？
   java源程序先经过javac编译器编译成二进制的.class字节码文件，.class文件再运行在jvm上，java解释器（jvm的一部分）会将其解释成对应平台的机器码执行。所以java所谓的跨平台就是在不同平台上安装了不同的jvm，而在不同平台上生成的.class文件都是一样的。

2. 是否可以在static环境中访问非static变量？
   Static表示静态的意思，可用于修饰成员变量和成员函数。因为静态的成员属于类，随着类的加载而加载到静态方法区内存，当类加载时，此时不一定有实例创建，没有实例，就不可以访问非静态的成员。同理，Java中static方法不能被覆盖，因为方法覆盖是基于运行时动态绑定的。

3. Java支持的数据类型有哪些？什么是自动拆装箱？
   Java支持的数据类型包括两种

• 基本数据类型：包含byte，char,short, boolean ,int , long, float,double
• 引用类型：如String等，JVM中虚拟栈中存的是对象的地址，创建的对象实质在堆中，通过地址来找到堆中的对象的过程，即为引用类型。

自动装箱就是Java编译器在基本数据类型和对应的对象包装类型间的转化，即int转化为Integer,自动拆箱是Integer调用其方法将其转化为int的过程。

4. Java中的方法重写和方法重载是什么意思？
   方法重写的原则：

• 重写方法的方法名称、参数列表必须与原方法的相同，返回类型可以相同也可以是原类型的子类型(从Java SE5开始支持)。
• 重写方法不能比原方法访问性差（即访问权限不允许缩小）。
• 重写方法不能比原方法抛出更多的异常。
• 被重写的方法不能是final、private和static。
• 重写是发生在运行时的，因为编译期编译器不知道并且没办法确定该去调用哪个方法，JVM会在代码运行的时候作出决定。

方法重载的原则：

• 方法名称必须相同。
• 参数列表必须不同（个数不同、或类型不同、参数类型排列顺序不同等）。
• 方法的返回类型可以相同也可以不相同，仅仅返回类型不同不足以成为方法的重载。
• 重载是发生在编译时的，因为编译器可以根据参数的类型来选择使用哪个方法。

重写和重载的不同：

• 方法重写要求参数列表必须一致，而方法重载要求参数列表必须不一致。
• 方法重写要求返回类型必须一致(或为其子类型)，方法重载对此没有要求。
• 方法重写只能用于子类重写父类的方法，方法重载用于同一个类中的所有方法。
• 方法重写对方法的访问权限和抛出的异常有特殊的要求，而方法重载在这方面没有任何限制。
• 父类的一个方法只能被子类重写一次，而一个方法可以在所有的类中可以被重载多次。

5. 接口和抽象类的区别是什么？
   不同点在于：

• 接口中所有的方法隐含的都是抽象的。而抽象类则可以同时包含抽象和非抽象的方法。
• 类可以实现很多个接口，但是只能继承一个抽象类
• 类可以不实现抽象类和接口声明的所有方法，当然，在这种情况下，类也必须得声明成是抽象的。
• 抽象类可以在不提供接口方法实现的情况下实现接口。
• Java接口中声明的变量默认都是final的。抽象类可以包含非final的变量。
• Java接口中的成员函数默认是public的。抽象类的成员函数可以是private，protected或者是public。

从设计层面来说，抽象是对类的抽象，是一种模板设计，接口是行为的抽象，是一种行为的规范。

6. 值传递和引用传递？
   参见《Head first JAVA》的杯子和遥控器模型。

7. 进程和线程的区别是什么？

• 进程是运行中的程序，线程是进程的内部的一个执行序列
• 进程是资源分配的单元，线程是执行行单元
• 进程间切换代价大，线程间切换代价小
• 进程拥有资源多，线程拥有资源少
• 多个线程共享进程的资源，进程间地址和资源独立

守护线程：服务线程，是指在程序运行的时候在后台提供一种通用服务的线程，比如垃圾回收线程，并且这种线程并不属于程序中不可或缺的部分。当所有的非守护线程结束时，程序也就终止了，同时会杀死进程中的所有守护线程。

8. 创建线程有几种不同的方式？
   创建方式：

• 继承Thread类（真正意义上的线程类），是Runnable接口的实现。
• 实现Runnable接口，并重写里面的run方法。
• 使用Executor框架创建线程池。Executor框架是juc里提供的线程池的实现。

Thread类的常见方法参见：创建线程有几种不同的方式？

9. 线程的几种可用状态

• 新建( new )：新创建了一个线程对象。
• 就绪状态( runnable )：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的 start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中获 取 cpu 的使用权。
• 运行( running )：已就绪的线程获得了 cpu 时间片（ timeslice ），执行程序代码。
• 阻塞( block )：阻塞状态是指线程因为某种原因放弃了 cpu 使用权，暂时停止运行。阻塞的情况分三种：
  (一). 等待阻塞：运行的线程执行 o.wait ()方法， JVM 会把该线程放 入等待队列中。
  (二). 同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入锁池中。
  (三). 其他阻塞: 运行的线程执行 Thread.sleep ( long ms )或 t.join ()方法，或者发出了 I / O 请求时， JVM 会把该线程置为阻塞状态。
• 死亡( dead )：线程 run ()、 main () 方法执行结束，或者因异常退出了 run ()方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。

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10. 如何确保N个线程可以访问N个资源同时又不导致死锁？
    死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进程都将无法向前推进。多线程产生死锁的四个必要条件：

• 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
• 保持和请求条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得资源保持不放。
• 不可剥夺：进程已获得资源，在未使用完成前，不能被剥夺。
• 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。

只要破坏其中任意一个条件，就可以避免死锁，其中最简单的就是破环循环等待条件。按同一顺序访问对象，加载锁，释放锁。

11. 线程池是什么？

• 创建线程池的方式
  ①newFixedThreadPool(int nThreads)：创建固定长度线程池，每当提交一个任务就创建一个线程，直到达到线程池的最大数量。
  ②newCachedThreadPool()：创建一个可缓存的线程池，线程池的规模不存在任何限制。如果线程池的规模超过了处理需求，将自动回收空闲线程，而当需求增加时，则可以自动添加新线程。
  ③newSingleThreadExecutor()：创建单个工作线程来执行任务，特点是能依照任务在队列中的顺序来串行执行。
  ④newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建固定长度线程池，而且以延迟或定时的方式来执行任务，类似于Timer。

• 线程池状态
  线程池的5种状态：RUNNING、SHUTDOWN、STOP、TIDYING、TERMINATED。
  ①RUNNING：线程池一旦被创建，就处于 RUNNING 状态，任务数为 0，能够接收新任务，对已排队的任务进行处理。
  ②SHUTDOWN：不接收新任务，但能处理已排队的任务。
  ③STOP：不接收新任务，不处理已排队的任务，并且会中断正在处理的任务。
  ④TIDYING：SHUTDOWN 或STOP状态下，任务数为 0， 其他所有任务已终止，线程池会变为 TIDYING 状态。
  ⑤TERMINATED：线程池在 TIDYING 状态执行完 terminated() 方法就会彻底终止。
  

  状态转换图

• 线程池中 submit()和 execute()
  二者都是用于提交任务，区别在于
  ①接收参数：execute()方法只能接收实现Runnable接口类型的任务；submit()方法则既可以接收Runnable和Callable类型的任务。
  ②返回值：execute()的返回值是void；submit()的返回值是Future，通过.get()方法可以获取到线程执行的返回值。
  ③异常的处理：execute()执行Runnable的任务时，run()方法有显式的抛出异常。

12. 同步方法和同步代码块的区别是什么？

• 同步的意义
  java允许多线程并发控制，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（增删改查），将会导致数据的不准确，相互之间产生冲突。因此加入了同步锁，以避免在该线程没有结束前，调用其他线程。从而保证了变量的唯一性，准确性。

• 同步的实现：在 java 虚拟机中, 每个监视器和一个对象引用相关联, 每个对象都关联着一把锁。如果使用关键字synchronized修饰方法的方法或者代码块，那么这个部分将获取内置锁，放入了监视器的监视区域, 确保只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。

• 注意：
  (一). 同步方法默认用this或者当前类class对象作为锁。
  (二). 若同步静态方法，调用过程，将锁住整个类。
  (三). 同步代码块可以选择以什么来加锁，比同步方法要更颗粒化

13. 怎么保证多线程的运行安全

• 线程安全在三个方面体现
  ① 原子性：提供互斥访问，同一时刻只能有一个线程对数据进行操作（atomic, synchronized）；
  ② 可见性：一个线程对主内存的修改可以及时地被其他线程看到（synchronized, volatile）；
  ③ 有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序，该观察结果一般杂乱无序（happens-before原则）。
• ThreadLocal实现线程安全
  ThreadLocal类来支持线程局部变量，线程局部变量是局限于线程内部的变量，属于线程自身所有，不在多个线程间共享。任何线程局部变量一旦在工作完成后没有释放，Java 应用就存在内存泄露的风险。

14. synchronized、volatile、Lock、ReentrantLock、atomic

• synchronized 和 volatile区别
  ① volatile仅有可见性，不能保证原子性；synchronized具有可见性和原子性
  ② volatile仅能使用在变量级别；synchronized则可以使用在变量、方法、和类。
  ③ volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。
  ④ volatile标记的变量不会被编译器优化；synchronized标记的可以被优化
• synchronized 和 Lock 区别
  ① synchronized是java内置关键字，在jvm层面，Lock是个java类；
  ② synchronized无法判断是否获取锁的状态，Lock可以判断是否获取到锁；
  ③ synchronized会自动释放锁，Lock需在finally中手工释放锁；
  ④ synchronized如果阻塞会一直保持等待，而Lock如果尝试获取不到锁，线程可以不用一直等待就结束；
  ⑤ synchronized的锁可重入、不可中断、非公平，而Lock锁可重入、可判断、可公平（两者皆可）；
  ⑥ Lock锁适合大量同步的代码，synchronized锁适合代码少量的同步问题。
• synchronized 和 ReentrantLock 区别
  二者的本质区别在于synchronized是关键字，ReentrantLock是类，因此ReentrantLock提供了更多更灵活的特性，可以被继承、可以有方法、可以有各种各样的类变量。