JAVA 2021 年 9 月 20 日

JAVA知识

JAVA知识的汇总（持续更新）

JAVA知识

基础

基础数据类型

Java 中的基本数据类型只有8个：byte、short、int、long、float、double、char、boolean
基本数据类型：数据直接存储在栈上
引用数据类型区别：数据存储在堆上，栈上只存储引用地址

反射

反射是指在运行状态中，对于任意一个类都能够知道这个类所有的属性和方法；并且对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法
这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为反射机制

深拷贝和浅拷贝

浅拷贝：对于基础数据类型：直接复制数据值；对于引用数据类型：只是复制了对象的引用地址，新旧对象指向同一个内存地址，修改其中一个对象的值，另一个对象的值随之改变
深拷贝：对于基础数据类型：直接复制数据值；对于引用数据类型：开辟新的内存空间，在新的内存空间里复制一个一模一样的对象，新老对象不共享内存，修改其中一个对象的值，不会影响另一个对象

初始化

1）静态变量只会初始化（执行）一次
2）当有父类时，完整的初始化顺序为：父类静态变量（静态代码块）->子类静态变量（静态代码块）->父类非静态变量（非静态代码块）->父类构造器 ->子类非静态变量（非静态代码块）->子类构造器

final 关键字

修饰类：该类不能再派生出新的子类，不能作为父类被继承。因此，一个类不能同时被声明为abstract 和 final。
修饰方法：该方法不能被子类重写。
修饰变量：该变量必须在声明时给定初值，而在以后只能读取，不可修改。 如果变量是对象，则指的是引用不可修改，但是对象的属性还是可以修改的。

浮点数运算精度丢失

示例：
float a = 2.0f - 1.9f;
float b = 1.8f - 1.7f;
System.out.println(a);// 0.100000024
System.out.println(b);// 0.099999905
System.out.println(a == b);// false
为什么会出现这样的问题？
这个和计算机保存浮点数的机制有很大关系。我们知道计算机是二进制的，而且计算机在表示一个数字时，宽度是有限的，无限循环的小数存储在计算机时，只能被截断，所以就会导致小数精度发生损失的情况。这也就是解释了为什么浮点数没有办法用二进制精确表示。
如何解决？
BigDecimal 可以实现对浮点数的运算，不会造成精度丢失。

多线程实现方式

1）继承 Thread 类；2）实现 Runnable 接口；3）实现 Callable 接口。

synchronized 各种加锁场景的作用范围

1.作用于非静态方法，锁住的是对象实例（this），每一个对象实例有一个锁。
2.作用于静态方法，锁住的是类的Class对象
3.作用于 Lock.class，锁住的是 Lock 的Class对象，也是全局只有一个。
4.作用于 this，锁住的是对象实例，每一个对象实例有一个锁。
5.作用于静态成员变量，锁住的是该静态成员变量对象，由于是静态变量，因此全局只有一个。

线程池

降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程，降低线程创建和销毁造成的消耗。
提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
增加线程的可管理型。线程是稀缺资源，使用线程池可以进行统一分配，调优和监控。

CAS

CAS（Compare-and-Swap），即比较并替换，是一种实现并发算法时常用到的技术，主要是解决原子操作的问题
CAS虽然很高效的解决了原子操作问题，但是CAS仍然存在三大问题：
  1. 循环时间长开销很大。
  2. 只能保证一个共享变量的原子操作。
  3. ABA问题。

泛型

extends与super的本质

  1. List<？ extends Animal>并不是用来约束里面元素类型的，而是用来约束 List 本身的
  2. 类的继承关系都是表示 is-a 的关系，List和 List之间是不具有 is-a 关系
  3. List和 List之间不存在 is-a 关系，这就叫做不变(invariant)，假设规定 List is-a List，这种关系就叫做协变(covariant)，反之，如果规定 List is-a List，这种关系就叫做逆变(contravariant)。Java 就是用的 extends 和 super
  4. PECS 原则：上界生产，下界消费

乐观锁 VS 悲观锁

悲观锁：在使用数据的时候一定有别的线程来修改数据，因此在获取数据的时候会先加锁，确保数据不会被别的线程修改。
Java中，synchronized关键字和Lock的实现类都是悲观锁。
乐观锁：自己在使用数据时不会有别的线程修改数据，所以不会添加锁，只是在更新数据的时候去判断之前有没有别的线程更新了这个数据。如果这个数据没有被更新，当前线程将自己修改的数据成功写入。如果数据已经被其他线程更新，则根据不同的实现方式执行不同的操作
乐观锁在Java中是通过使用无锁编程来实现，最常采用的是CAS算法，Java原子类中的递增操作就通过CAS自旋实现的。

集合

HashMap

底层结构：数组+链表+红黑树
特点：
  1. 数组：查找容易；插入与删除困难
  2. 链表：查找困难；插入与删除容易
  3. 红黑树：解决链表过长时，查找慢的问题

链表的查找性能是 O(n)，而使用红黑树是 O(logn)

Hashtable 是怎么加锁的

Hashtable 通过 synchronized 修饰方法来加锁，从而实现线程安全。

LinkedHashMap 和 TreeMap 排序的区别

LinkedHashMap 和 TreeMap 都是提供了排序支持的 Map，区别在于支持的排序方式不同
LinkedHashMap：保存了数据的插入顺序，也可以通过参数设置，保存数据的访问顺序。
TreeMap：底层是红黑树实现。可以指定比较器（Comparator 比较器），通过重写 compare 方法来自定义排序；如果没有指定比较器，TreeMap 默认是按 Key 的升序排序（如果 key 没有实现 Comparable接口，则会抛异常）。

ArrayList 和 LinkedList 的区别

ArrayList 底层基于动态数组实现，LinkedList 底层基于双向链表实现。

CopyOnWriteArrayList

在读操作时不加锁，跟ArrayList类似；
在写操作时，复制出一个新的数组，在新数组上进行操作，操作完了，将底层数组指针指向新数组。适合使用在读多写少的场景。

Redis

单线程

redis 的核心操作是单线程的。
因为 redis 是完全基于内存操作的，通常情况下CPU不会是redis的瓶颈，redis 的瓶颈最有可能是机器内存的大小或者网络带宽。

快的原因

主要有以下几点：
  1. 基于内存的操作
  2. 使用了 I/O 多路复用模型，select、epoll 等，基于 reactor 模式开发了自己的网络事件处理器
  3. 单线程可以避免不必要的上下文切换和竞争条件，减少了这方面的性能消耗。
  4. 以上这三点是 redis 性能高的主要原因，其他的还有一些小优化，例如：对数据结构进行了优化，简单动态字符串、压缩列表等。

数据结构

基础的5种：
  • String：字符串，最基础的数据类型。
  • List：列表。
  • Hash：哈希对象。
  • Set：集合。
  • Sorted Set：有序集合，Set 的基础上加了个分值。

持久化

Redis 的持久化机制有：RDB、AOF、混合持久化
RDB：类似于快照。在某个时间点，将 Redis 在内存中的数据库状态（数据库的键值对等信息）保存到磁盘里面。RDB 持久化功能生成的 RDB 文件是经过压缩的二进制文件。
AOF：保存 Redis 服务器所执行的所有写操作命令来记录数据库状态，并在服务器启动时，通过重新执行这些命令来还原数据集。
混合持久化：混合持久化只发生于AOF重写过程。使用了混合持久化，重写后的新AOF文件前半段是RDB格式的全量数据，后半段是AOF格式的增量数据。

高可用

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作者： OnlyWaitY 发表日期：2021 年 9 月 20 日