Java核心技术讲解(1-7)

缺乏、安全感 2022-02-27 13:56 253阅读 0赞

1.Java是解释运行的？

我们开发的Java的源代码，首先通过Javac编译成字节码(bytecode),然后再运行时通过Java虚拟机(JVM)内嵌的解释器将字节码转换成为最终的机器码。但是常见的JVM，比如我们大多是情况使用的Oracle JDK提供的Hotspot JVM,都提供了JIT(Just-In-Time)编译器，也就是通常所说的动态编译器，JIT(Just-In-Time)能够在运行时将热点代码编译成机器码，这种情况下部分热点代码就属于编译执行，而不是解释执行了。所以这么说是不够正确的。

解释执行：将编译好的字节码一行一行地翻译为机器码执行。

编译执行：以方法为单位，将字节码一次性翻译为机器码后执行。

Java平台的理解思维导图

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2. 请对比Exception和Error，另外，运行时异常与一般异常有什么区别？

Exception和Error都是继承了Throwable类，在Java中只有Throwable类型的实例才可以被抛出（throw）或者捕获（catch），它是异常处理机制的基本组成类型。

Exception和Error体现了Java平台设计者对不同异常情况的分类。 Exception是程序正常运行中，可以预料的意外情况，可能并且应该被捕获，进行相应处理。

Error是指在正常情况下，不大可能出现的情况，绝大部分的Error都会导致程序（比如JVM自身）处于非正常的、不可恢复状态。既然是非正常情况，所以不便于也不需要捕获，常见的比如OutOfMemoryError之类，都是Error的子类。

Exception又分为可检查（checked）异常和不检查（unchecked）异常，可检查异常在源代码里必须显式地进行捕获处理，这是编译期检查的一部分。前面我介绍的不可查的Error，是Throwable不是Exception。

不检查异常就是所谓的运行时异常，类似 NullPointerException、 ArrayIndexOutOfBoundsException之类，通常是可以编码避免的逻辑错误，具体根据需要来判断是否需要捕获，并不会在编译期强制要求。

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3.谈谈final、 fnally、 fnalize有什么不同？

fnal可以用来修饰类、方法、变量，分别有不同的意义， fnal修饰的class代表不可以继承扩展， fnal的变量是不可以修改的，而fnal的方法也是不可以重写的（override）。

fnally则是Java保证重点代码一定要被执行的一种机制。我们可以使用try-fnally或者try-catch-fnally来进行类似关闭JDBC连接、保证unlock锁等动作。

fnalize是基础类java.lang.Object的一个方法，它的设计目的是保证对象在被垃圾收集前完成特定资源的回收。 fnalize机制现在已经不推荐使用，并且在JDK 9开始被标记为deprecated。如果你关注过Java核心类库的定义或源码， 有没有发现java.lang包下面的很多类，相当一部分都被声明成为fnal class？在第三方类库的一些基础类中同样如此，这可以有效避免API使用者更改基础功能，某种程度上，这是保证平台安全的必要手段。

4.强引用、软引用、弱引用、幻象引用有什么区别？具体使用场景是什么？

原始数据类型的变量：整数 浮点 字符 布尔类型

除了原始数据类型的变量，其他所有都是所谓的引用类型，指向各种不同的对象。

不同的引用类型，主要体现的是对象不同的可达性（reachable）状态和对垃圾收集的影响。  
所谓强引用（"Strong" Reference），就是我们最常见的普通对象引用，只要还有强引用指向一个对象，就能表明对象还“活着”，垃圾收集器不会碰这种对象。对于一个普通的对象，如果没有其他的引用关系，只要超过了引用的作用域或者显式地将相应（强）引用赋值为null，就是可以被垃圾收集的了，当然具体回收时机还是要看垃圾收集策略。  
软引用（SoftReference），是一种相对强引用弱化一些的引用，可以让对象豁免一些垃圾收集，只有当JVM认为内存不足时，才会去试图回收软引用指向的对象。 JVM会确保在抛出OutOfMemoryError之前，清理软引用指向的对象。软引用通常用来实现内存敏感的缓存，如果还有空闲内存，就可以暂时保留缓存，当内存不足时清理掉，这样就保证了使用缓存的同时，不会耗尽内存。  
弱引用（WeakReference）并不能使对象豁免垃圾收集，仅仅是提供一种访问在弱引用状态下对象的途径。这就可以用来构建一种没有特定约束的关系，比如，维护一种非强制性的映射关系，如果试图获取时对象还在，就使用它，否则重现实例化。它同样是很多缓存实现的选择。  
对于幻象引用，有时候也翻译成虚引用，你不能通过它访问对象。幻象引用仅仅是提供了一种确保对象被fnalize以后，做某些事情的机制，比如，通常用来做所谓的PostMortem清理机制，Java平台自身Cleaner机制等，也有人利用幻象引用监控对象的创建和销毁。  
5.理解Java的字符串， String、 StringBufer、 StringBuilder有什么区别？

String是Java语言非常基础和重要的类，提供了构造和管理字符串的各种基本逻辑。它是典型的Immutable类，被声明成为fnal class，所有属性也都是fnal的。也由于它的不可变性，类似拼接、裁剪字符串等动作，都会产生新的String对象。由于字符串操作的普遍性，所以相关操作的效率往往对应用性能有明显影响。

StringBufer是为解决上面提到拼接产生太多中间对象的问题而提供的一个类，我们可以用append或者add方法，把字符串添加到已有序列的末尾或者指定位置。 StringBufer本质是一个线程安全的可修改字符序列，它保证了线程安全，也随之带来了额外的性能开销，所以除非有线程安全的需要，不然还是推荐使用它的后继者，也就是StringBuilder。

StringBuilder是Java 1.5中新增的，在能力上和StringBufer没有本质区别，但是它去掉了线程安全的部分，有效减小了开销，是绝大部分情况下进行字符串拼接的首选。

我们再来看看StringBufer实现的一些细节，它的线程安全是通过把各种修改数据的方法都加上synchronized关键字实现的，非常直白。其实，这种简单粗暴的实现方式，非常适合我们常见的线程安全类实现，不必纠结于synchronized性能之类的，有人说“过早优化是万恶之源”，考虑可靠性、正确性和代码可读性才是大多数应用开发最重要的因素。

为了实现修改字符序列的目的， StringBufer和StringBuilder底层都是利用可修改的（char， JDK 9以后是byte）数组，二者都继承了AbstractStringBuilder，里面包含了基本操作，区别仅在于最终的方法是否加了synchronized。

如果你仔细观察过Java的字符串，在历史版本中，它是使用char数组来存数据的，这样非常直接。但是Java中的char是两个bytes大小，拉丁语系语言的字符，根本就不需要太宽的char，这样无区别的实现就造成了一定的浪费。密度是编程语言平台永恒的话题，因为归根结底绝大部分任务是要来操作数据的。

在Java 9中，我们引入了Compact Strings的设计，对字符串进行了大刀阔斧的改进。将数据存储方式从char数组，改变为一个byte数组加上一个标识编码的所谓coder，并且将相关字符串操作类都进行了修改。另外，所有相关的Intrinsic之类也都进行了重写，以保证没有任何性能损失。

6.谈谈Java反射机制，动态代理是基于什么原理？

反射机制是Java语言提供的一种基础功能，赋予程序在运行时自省（introspect，官方用语）的能力。通过反射我们可以直接操作类或者对象，比如获取某个对象的类定义，获取类声明的属性和方法，调用方法或者构造对象，甚至可以运行时修改类定义。  
动态代理是一种方便运行时动态构建代理、动态处理代理方法调用的机制，很多场景都是利用类似机制做到的，比如用来包装RPC调用、面向切面的编程（AOP）。  
实现动态代理的方式很多，比如JDK自身提供的动态代理，就是主要利用了上面提到的反射机制。还有其他的实现方式，比如利用传说中更高性能的字节码操作机制，类似ASM、 cglib（基于ASM）、 Javassist等。  
7.int和Integer有什么区别？谈谈Integer的值缓存范围。

int是我们常说的整形数字，是Java的8个原始数据类型（Primitive Types， boolean、 byte 、 short、 char、 int、 foat、 double、 long）之一。 Java语言虽然号称一切都是对象，但原始数据类型是例外。  
Integer是int对应的包装类，它有一个int类型的字段存储数据，并且提供了基本操作，比如数学运算、 int和字符串之间转换等。在Java 5中，引入了自动装箱和自动拆箱功能（boxing/unboxing，Java可以根据上下文，自动进行转换，极大地简化了相关编程。关于Integer的值缓存，这涉及Java 5中另一个改进。构建Integer对象的传统方式是直接调用构造器，直接new一个对象。但是根据实践，我们发现大部分数据操作都是集中在有限的、较小的数值范围，因而，在Java 5中新增了静态工厂方法valueOf，在调用它的时候会利用一个缓存机制，带来了明显的性能改进。按照Javadoc， 这个值默认缓存是-128到127之间。

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