Spring相关知识点

Java 基础知识

装箱与拆箱

    Integer a = 1;  // 调用的是Integer.valueOf(int i)方法
    int m = a;      // 调用的是Integer.intValue()方法

    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }



    /**********************************/
    Integer a = new Integer(1);

    System.out.println(a == b);
    // false

• Byte, Short, Integer, Long类型的缓冲池值的范围均为-128 ~ 127
• Character类型的缓冲池为0 ~ 127
• Boolean缓冲池为TRUE/FALSE
• Double, Float没有缓冲池

为什么重写equals()时，一定要重写hashCode()

hashCode()方法一般在HashMap中使用
hashCode()是和equals()配对使用的

Java泛型机制

Java泛型其实是伪泛型，在编译过程中会进行类型擦除。
而我们在使用一些泛型类时，IDE会出现错误提示。这是因为Java编译器通过先检查代码中泛型的类型，然后进行类型擦除，再进行编译。
Java编译器的泛型类型检查针对泛型的引用。类型检查就是针对引用的，谁是一个引用，用这个引用调用泛型方法，就会对这个引用调用的方法进行类型检测，而无关它真正引用的对象。
由于类型擦除的存在，泛型类型不可实例化，泛型数组也不可初始化（泛型数组可通过通配符?初始化，不过需要强制转换）；泛型数组可通过反射初始化，java.lang.reflect.Array.newInstance(Class<T> componentType, int length)。
泛型类中的静态方法和静态变量*不可以使用泛型类所声明的泛型类型参数;
如何获取泛型：可以通过反射（java.lang.reflect.Type）获取泛型。
异常中泛型的使用：不能抛出或者捕获泛型类的对象；不能在*catch语句中使用泛型；但是在异常声明中可以使用泛型。例子如下：

public static<T extends Throwable> void doWork(T t) throws T {
    try{
        ...
    } catch(Throwable realCause) {
        t.initCause(realCause);
        throw t; 
    }
}

泛型擦除会导致继承出现问题？

继承会重写方法，但是Java泛型在编译期会将泛型擦除，那么继承泛型的子类重写的方法和父类方法的参数类型不一致，这还是重写吗？
解决方法：JVM会在内部生成一个桥方法（桥方法的参数类型是擦除后的类型）来调用我们重写的方法，这样就另类实现了重写。Methon类中的isBridge()方法就是判断该方式是否为桥方法。

Java注解机制

不能使用关键字extends来继承某个@interface，但注解在编译后，编译器会自动继承java.lang.annotation.Annotation接口.

内置注解

• @Override
• @Deprecated
• @SupressWarnings

元注解

Java的注解由原注解组合得到的。

• @Target
• @Retention & @RetetionTarget
• @Documented
• @Inherited
• @Repeatable(Java8)
• @Native(Java8)

注解与反射

注解可以通过反射获得，也是通过反射对注解进行拦截，从而实现各种各样的功能。

注解的原理

注解是一个接口，继承自Annotation接口。
如何实例化接口？通过jdk动态代理，AnnotationInvocationHandler和Proxy实现动态代理。

Java异常机制

try-catch-finally执行顺序

当try没有捕获到异常时：try语句块中的语句逐一被执行，程序将跳过catch语句块，执行finally语句块和其后的语句；
当try捕获到异常，catch语句块里没有处理此异常的情况：当try语句块里的某条语句出现异常时，而没有处理此异常的catch语句块时，此异常将会抛给JVM处理，finally语句块里的语句还是会被执行，但finally语句块后的语句不会被执行；
当try捕获到异常，catch语句块里有处理此异常的情况：在try语句块中是按照顺序来执行的，当执行到某一条语句出现异常时，程序将跳到catch语句块，并与catch语句块逐一匹配，找到与之对应的处理程序，其他的catch语句块将不会被执行，而try语句块中，出现异常之后的语句也不会被执行，catch语句块执行完后，执行finally语句块里的语句，最后执行finally语句块后的语句

Java SPI(Service Provider Interface) 服务提供发现机制

Java容器

String的底层

String的底层是一个final char[]数组，String支持运算符+是因为jvm内部将String转化为StringBuilder。

Java并发

volatile关键字

• 保证变量的可见性
  • 并不能保证并发情况下volatile变量操作后的一致性
  • volatile变量在各个线程内可以看作是一致的（物理存储上可能会存在不一致，但是volatile变量在使用时会询问主存并更新状态，跟更新后也回以及写回主存）
• 禁止指令重排序（线程内指令串行化执行）

无锁状态、偏向锁、轻量级锁、重量级锁

• 无锁
  • 标识位01
• 偏向锁
  • Mark Word中hashcode位记为线程id，标识位01
    • 如果hashcode位已经有值，则升级为重量级锁
    • 偏向锁过程中，使用了hasCode()，则升级为重量级锁
• 轻量级锁
  • 标志位00
  • 原Mark Word中的值，存储至线程栈帧中
  • Mark Word中存储 指向调用栈中的指针地址
• 重量级锁

AQS

• 作用：Java锁和同步器的框架。ReentrantLock等都是基于该

JVM相关知识

Class文件

• 魔数（4个字节 0xCAFEBABE）：很多文件使用魔数来验证文件格式，而不是扩展名，这样更安全
• 版本号（4个字节）：前两个字节次版本号，后两个字节主版本号
• 常量池入口
  • 常量池容量计数值（u2）
  • 字面量：文本字符串、被声明为final的值
  • 符号引用
    • 被模块导出或者开放的包
    • 类和接口的全限定名
    • 字段的名称和描述符
    • 方法的名称和描述符
    • 方法句柄和方法类型（Method Handle, Method type, Invoke Dynamic）
    • 动态调用点和动态常量
• 访问标识（2个字节）：标注是类还是接口，虚类以及访问权限
• 类索引、父类索引、接口索引
• 字段表集合：声明的变量
• 方法表集合：声明的方法
• 属性表集合

JVM的组成

• 类加载器
• 执行引擎（解释器）
• 本地接口库
  • 让其他语言的接口可以为Java所用
• 运行时数据区：（Java内存模型）
  • 堆
    • 线程共享
    • 存放对象实例
    • 线程本地分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer， TLAB）
  • 方法区
    • Class实例（类加载）、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存
    • 运行时常量池
      • 类的版本、字段、方法、接口等描述信息
      • 常量池表（编译期间生成的字面量和符号引用，有时候直接引用也会存储在常量池表）
  • 虚拟机栈
    • 局部变量表
      • 基本变量、引用、ReturnAdress类型
      • 使用slot（槽）存储数据
      • 运行时大小不会改变
    • 操作数栈
    • 动态链接
    • 方法出口
  • 本地方法栈
    • 调用本地（native）方法，基本结构同虚拟机栈相似
    • 在HotSpot虚拟机中，将虚拟机栈和本地方法栈合二为一了
  • 程序计数器

对象创建过程

• 类加载检查：检查指令的参数能否在常量池中定位到该类的符号引用， 并检查这个符号引用代表的类是否被加载过、解析和初始化过。如果没有，执行类加载过程。
• 分配内存：对象所需空间在类加载时已经确定，分配内存有两种方法：①指针碰撞和②空闲列表。需要与GC收集器（GC算法）配合使用。
  • 同步问题（多线程同时申请分配内存）：①同步措施：CAS + 失败重试 ② 使用TLAB（本地线程分配缓冲），当TLAB使用后，分配新的缓冲区使用同步措施。
• 初始化零值：将除对象头外的所有值设为0。如果使用了TLAB，则这一步在分配TLAB时顺便完成。
• 设置对象头
• 执行init方法

并不是所有对象都在堆上分配

• 逃逸分析
  • 类型：不逃逸、方法逃逸、线程逃逸
  • 分配在栈上
  • 分离对象或标量替换：将对象分解为多个局部变量
  • 同步锁消除

对象的内存布局

• 对象头
  • MarkWord：包含hash code、锁标识位、GC年龄、线程持有的锁、偏向线程的ID、偏向时间戳等。
  • 类型指针：指向元数据的指针，表明该对象是哪个类的实例
• 实例数据
• 对齐填充

类加载机制

• 类加载过程
  • 加载
  • 连接
    • 验证：文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证
    • 准备：将类成员变量初始化为0；final修饰的成员变量在编译期间已经分配。
    • 解析：将符号引用转化为直接引用
      • 符号引用：符号引用就是一组符号来描述目标，可以是任何字面量
      • 直接引用：直接指向目标的指针、相对偏移量或一个间接定位到目标的句柄。
  • 初始化
    • 若有超类，先初始化超类
    • 执行静态初始化器和静态初始化成员变量（赋值）
• 类加载器
  • 启动类加载器
    • C++编写，是JVM的一部分；从JVM看来，类加载器只有两种：1）启动类加载器；2）其他加载器
    • 加载{JAVA_HOME}/lib目录下的类 或 -Xbootclasspath参数所指定存放路径中的类
    • Java程序无法直接引用，使用null来指代
  • 扩展类加载器
    • Sun公司实现，负责加载{JAVA_HOME}/lib/ext目录 或 java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库
  • 应用类加载器
    • ClassLoader.getSystemClassLoader()实现，又称 系统类加载器
    • 负责加载ClassPath上的所有类库

GC垃圾回收

• 判断一个对象是否存活
  • 引用计数法
    • 难以解决循环引用问题
  • 可达性分析算法
    • 从GC Roots向下搜索，在引用链上的对象都是存活对象
      • GC Roots对象包括：虚拟机栈中引用的对象、方法区中类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象、本地方法栈中JNI引用的对象、同步锁持有的对象等。
• 回收方法区
  • 废弃常量
  • 不再使用的类型
    • 该类的所有实例已经被回收
    • 该类的加载器已经被回收
    • 该类的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用
• 垃圾收集算法
  • 标记清除算法
  • 复制算法
  • 标记整理算法
  • 分代收集算法
• HotSpot执行细节
  • 根节点枚举
    • 所有的收集器需要在根节点枚举时暂停用户线程
    • 借助OopMap结构
  • 安全点
    • 不能因为每一条指令，而更新OopMap，只会在特定的位置记录这些信息，这些位置被成为安全点。
  • 安全区域
    • 确保在某一段代码片段之中，引用关系不会发生变化
  • 记忆集和卡表
    • 记忆集：用于记录从非收集区域指向收集区域的指针集合的抽象数据结构。
      • 包含三种记录精度：字长精度、对象精度、卡精度
    • 卡表：记忆集卡精度实现的方式。也是最常用的记忆集形式。
  • 写屏障
    • 作用：动态维护卡表状态
    • 理解：类似于“引用类型字段赋值”的AOP操作
• 垃圾收集器
  • Serial
    • 最基础、历史最悠久的收集器
    • 单线程收集器、工作时必须暂停所有工作线程
    • 简单高效
    • 新生代采用复制算法，老年代使用标记-整理算法
  • ParNew
    • Serial收集器的多线程版本
    • 与CMS配合使用
  • Parallel Scavenge
    • 更关注吞吐量（高效率利用cpu），CMS等收集器更关注的是用户线程的停顿时间（提高用户体验）
    • JDK1.8默认收集器
  • Serial Old收集器
    • Serial收集器的老年代版本
    • ①搭配Parallel Scavenge使用 ②作为CMS收集器的后备方案
  • Parallel Old
    • Parallel Scavenge的老年代版本
  • CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）
    • 以获取最短回收停顿时间为目标的收集器
    • HotSpot第一款并发收集器；并发收集、低停顿
    • 步骤：
      • 初始标记：stop the world
      • 并发标记
      • 重新标记：stop the world
      • 并发清除
    • 缺点：
      • 对cpu资源敏感
      • 无法处理浮动垃圾
      • 标记清除算法会产生大量的空间碎片，当碎片过多的时候，会合并空间，该过程是无法并发的，会浪费大量的时间。
  • Garbage First收集器
    • “全功能的垃圾收集器”
    • 面向服务器端应用的垃圾收集器，主要针对配备多颗处理器及⼤容量内存的机器. 以极⾼概率满⾜ GC 停顿时间要求的同时,还具备⾼吞吐量性能特征
    • 收集器面向局部的设计思路——基于Region的内存布局形式
      • 将Java堆分为许多大小相等的独立区域（Region），每一个Region可以根据需要，扮演Eden区、Survivor区和老年代。
      • Region中有一类特殊的Humongous区域，专门存储大对象（超过Region一半的空间都是大对象）
      • Region的大小必须是2的N次幂
    • 特点：
      • 并行与并发：充分利用多cpu、多核的优势
      • 分代收集：不需要其他收集器配合使用，但仍保留分代的概念
      • 空间整合：从整体上看是“标记-整理”，从部分上看是“标记-复制”
      • 可预测的停顿：低停顿，并能建立可预测的停顿时间模型
    • 步骤：
      • 初始标记（stop the world）
      • 并发标记
      • 最终标记（stop the world）
      • 筛选回收（stop the world）
        • G1收集器在后台维护了一个优先队列，每次根据允许的收集时间，有限选择回收价值最大的Region

JVM调优及出错查找

• Java8新特性

• 接口的默认方法（虚拟扩展方法）

  • Java7及之前的版本不支持接口实现方法。

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