Java·JVM·JUC(二)

实现单例设计模式（懒汉，饿汉）

单例模式的三大特性

• 单例类只有一个实例。
• 单例类必须自己实例化自己。
• 单例类需要向外提供实例。

饿汉模式(立即加载)

立即加载就是使用类的时候已经将对象创建完毕

public class Singleton {

    // 将自身实例化对象设置为一个属性，并用static、final修饰
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    // 构造方法私有化
    private Singleton() {}
    
    // 静态方法返回该实例
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

懒汉模式(延迟加载)

public class Singleton {

    // 将自身实例化对象设置为一个属性，并用static修饰
    private static Singleton instance;
    
    // 构造方法私有化
    private Singleton() {}
    
    // 静态方法返回该实例
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉模式-线程安全

public class Singleton {

    // 将自身实例化对象设置为一个属性，并用static修饰
    private static Singleton instance;
    
    // 构造方法私有化
    private Singleton() {}
    
    // 静态方法返回该实例，加synchronized关键字实现同步
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

DCL双检查锁机制

需要用到关键字volatile，防止指令重排。如果不用volatile关键字，就会和线程不安全情形一样，在if判断那会有并发。

class Singleton { //双重检查
	private static volatile Singleton instance;
	private Singleton() {}
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if(instance == null) { //判断是否实例化
			synchronized (Singleton.class) {
				if(instance == null) {
					instance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return instance; //否则直接return
	}
}

静态内部类

class Singleton {
	private static volatile Singleton instance;
	private Singleton() {}
	//静态内部类,包含一个静态属性：Singleton
	private static class SingletonInstance {
		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
	}
	//对外公有的静态方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		return SingletonInstance.INSTANCE;
	}
}

枚举

enum Singleton {
	INSTANCE; //属性
	public void say() {
		System.out.println("记得三连~");
	}
}

== 和 equals() 的区别？

== : 它的作用是判断两个对象的地址是不是相等。即，判断两个对象是不是同一个对象。(基本数据类型 == 比较的是值，引用数据类型 == 比较的是内存地址)

equals() : 它的作用也是判断两个对象是否相等。但它一般有两种使用情况：

• 情况1：类没有覆盖 equals() 方法。则通过 equals() 比较该类的两个对象时，等价于通过“==”比较这两个对象。

• 情况2：类覆盖了 equals() 方法。一般，我们都覆盖 equals() 方法来两个对象的内容相等；若它们的内容相等，则返回 true (即，认为这两个对象相等)。

public class test1 {
    public static void main(String[] args) {
        String a = new String("ab"); // a 为一个引用
        String b = new String("ab"); // b为另一个引用,对象的内容一样
        String aa = "ab"; // 放在常量池中
        String bb = "ab"; // 从常量池中查找
        if (aa == bb) // true
            System.out.println("aa==bb");
        if (a == b) // false，非同一对象
            System.out.println("a==b");
        if (a.equals(b)) // true
            System.out.println("aEQb");
        if (42 == 42.0) { // true
            System.out.println("true");
        }
    }
}

线程池是如何实现的？简述线程池的任务策略

线程池如何实现

假设一个服务器完成一项任务所需时间为：T1 创建线程时间，T2 在线程中执行任务的时间，T3 销毁线程时间。

如果：T1 + T3 远大于 T2，则可以采用线程池，以提高服务器性能。
一个线程池包括以下四个基本组成部分：

1. 线程池管理器（ThreadPool）：用于创建并管理线程池，包括 创建线程池，销毁线程池，添加新任务；

2. 工作线程（PoolWorker）：线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；

3. 任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等；

4. 任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。任务队列的实现可以是一个简单的ArrayDeque 双端队列，其核心方法是对任务的取出与暂存操作，当需要取出一个任务时，必须进行非空判断，可以通过添加锁机制，例如Reetrantlock来实现锁空队列，当任务被暂存时，通过Condition条件唤醒需要取出任务的线程继续执行任务，从而实现类似生产者与消费者之间的平衡关系。

任务调度

任务暂存

阻塞队列(BlockingQueue)是一个支持两个附加操作的队列。这两个附加的操作是：在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。阻塞队列常用于生产者和消费者的场景，生产者是往队列里添加元素的线程，消费者是从队列里拿元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者也只从容器里拿元素。

任务拒绝

任务拒绝模块是线程池的保护部分，线程池有一个最大的容量，当线程池的任务缓存队列已满，并且线程池中的线程数目达到maximumPoolSize时，就需要拒绝掉该任务，采取任务拒绝策略，保护线程池。

public interface RejectedExecutionHandler {
    void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor);
}

worker工作线程

线程池的工作线程worker实现了Runnable类

简述 Java 的反射机制及其应用场景

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法；这种动态获取的以及动态调用对象的方法的功能称为Java的反射机制。

应用场景

①我们在使用JDBC连接数据库时使用Class.forName()通过反射加载数据库的驱动程序；

②Spring框架也用到很多反射机制，最经典的就是xml的配置模式。Spring 通过 XML 配置模式装载 Bean 的过程：

1. 将程序内所有 XML 或 Properties 配置文件加载入内存中;

2. Java类里面解析xml或properties里面的内容，得到对应实体类的字节码字符串以及相关的属性信息;

3. 使用反射机制，根据这个字符串获得某个类的Class实例;

4. 动态配置实例的属性

简述 Spring AOP 的原理

AOP（Aspect Oriented Programming）是基于切面编程的，可无侵入的在原本功能的切面层添加自定义代码，一般用于日志收集、权限认证等场景。减少系统的重复代码，降低模块间的耦合度，并有利于未来的可操作性和可维护性。

• Jointpoint（连接点）：具体的切面点点抽象概念，可以是在字段、方法上，Spring中具体表现形式是PointCut（切入点），仅作用在方法上。
• Advice（通知）: 在连接点进行的具体操作，如何进行增强处理的，分为前置、后置、异常、最终、环绕五种情况。
• 目标对象：被AOP框架进行增强处理的对象，也被称为被增强的对象。
• AOP代理：AOP框架创建的对象，简单的说，代理就是对目标对象的加强。Spring中的AOP代理可以是JDK动态代理，也可以是CGLIB代理。
• Weaving（织入）：将增强处理添加到目标对象中，创建一个被增强的对象的过程

总结为一句话就是：在目标对象（target object）的某些方法（jointpoint）添加不同种类的操作（通知、增强操处理），最后通过某些方法（weaving、织入操作）实现一个新的代理目标对象。

JVM 内存是如何对应到操作系统内存的？

原来jvm的设计的模型其实就是操作系统的模型，基于操作系统的角度，jvm就是个该死的java.exe/javaw.exe，也就是一个应用，而基于class文件来说，jvm就是个操作系统，而jvm的方法区，也就相当于操作系统的硬盘区，所以你知道我为什么喜欢叫他permanent区吗，因为这个单词是永久的意思，也就是永久区，我们的磁盘就是不断电的永久区嘛，是一样的意思啊，多好对应啊。而java栈和操作系统栈是一致的，无论是生长方向还是管理的方式，至于堆嘛，虽然概念上一致目标也一致，分配内存的方式也一直(new,或者malloc等等)，但是由于他们的管理方式不同，jvm是gc回收，而操作系统是程序员手动释放

简述 Spring bean 的生命周期

Java 中接口和抽象类的区别

相同点

• 接口和抽象类都不能被实例化，主要用于被其他类实现和继承。
• 接口和抽象类都可以包含抽象方法，实现接口或继承抽象类的普通子类都必须实现这些抽象方法。

不同点

String，StringBuffer，StringBuilder 之间有什么区别？

1. 可变性

String类中使用字符数组保存字符串，private　final　char　value[]，所以string对象是不可变的。StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串，char[] value，这两种对象都是可变的。

2. 线程安全性

String中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，线程安全。AbstractStringBuilder是StringBuilder与StringBuffer的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity、append、insert、indexOf等公共方法。StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。StringBuilder并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

• 以下源码中也可以看出就是多了一个synchronized 的区别

public final class StringBuffer
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, Appendable, CharSequence
{
    /**
     * Constructs a string buffer with no characters in it and an
     * initial capacity of 16 characters.
     */
    public StringBuffer() {
        super(16);
    }
    public synchronized StringBuffer append(int i) {
        super.append(i);
        return this;
    }
    public synchronized StringBuffer delete(int start, int end) {
        super.delete(start, end);
        return this;
    }
}

public final class StringBuilder extends AbstractStringBuilder implements java.io.Serializable, Appendable, CharSequence {
   public StringBuilder() {
        super(16);
   }
   public StringBuilder append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }
    public StringBuilder delete(int start, int end) {
        super.delete(start, end);
        return this;
    }
}

3. 性能

每次对String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的String对象，然后将指针指向新的String 对象。StringBuffer每次都会对StringBuffer对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用StirngBuilder 相比使用StringBuffer 仅能获得10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

使用范围

如果要操作少量的数据用 ————————-String

单线程操作字符串缓冲区 下操作大量数据—StringBuilder

多线程操作字符串缓冲区 下操作大量数据—StringBuffer

题目答案均为转载，题目先后顺序按各大厂总出题次数排列！