2024年java基础283讲

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1. 目录

1. 目录 ......................................................................................................................................................... 1

2. JVM ....................................................................................................................................................... 19

2.1. 线程 ...................................................................................................................................................... 20

2.2. JVM 内存区域 ..................................................................................................................................... 21

2.2.1.

程序计数器

(

线程私有

) ................................................................................................................ 22

2.2.2.

虚拟机栈

(

线程私有

) .................................................................................................................... 22

2.2.3.

本地方法区

(

线程私有

) ................................................................................................................ 23

2.2.4.

堆（

Heap-

线程共享）

运行时数据区

...................................................................................... 23

2.2.5.

方法区

永久代（线程共享）

..................................................................................................... 23

2.3. JVM 运行时内存 ................................................................................................................................. 24

2.3.1.

新生代

.......................................................................................................................................... 24

2.3.1.1. Eden 区 .................................................................................................................................................... 24

2.3.1.2. ServivorFrom ........................................................................................................................................... 24

2.3.1.3. ServivorTo .............................................................................................................................................. 24

2.3.1.4. MinorGC 的过程（复制-> 清空-> 互换） ....................................................................................... 24

1 ： eden 、servicorFrom 复制到 ServicorTo，年龄+1 ................................................................................... 25

2 ：清空 eden 、se rvicorFrom ............................................................................................................................. 25

3 ：ServicorTo 和 ServicorFrom 互换 ................................................................................................................ 25

2.3.2.

老年代

.......................................................................................................................................... 25

2.3.3.

永久代

.......................................................................................................................................... 25

2.3.3.1. JAVA8 与元数据 ................................................................................................................................. 25

2.4. 垃圾回收与算法 .................................................................................................................................. 26

2.4.1.

如何确定垃圾

.............................................................................................................................. 26

2.4.1.1. 引用计数法............................................................................................................................................... 26

2.4.1.2. 可达性分析............................................................................................................................................... 26

2.4.2.

标记清除算法（ Mark-Sweep）

.............................................................................................. 27

2.4.3.

复制算法（

copying

）

................................................................................................................. 27

2.4.4.

标记整理算法

(Mark -Compact) .................................................................................................. 28

2.4.5.

分代收集算法

.............................................................................................................................. 29

2.4.5.1. 新生代与复制算法 .............................................................................................................................. 29

2.4.5.2. 老年代与标记复制算法 ...................................................................................................................... 29

2.5. JAVA 四中引用类型 ........................................................................................................................... 30

2.5.1.

强引用

.......................................................................................................................................... 30

2.5.2.

软引用

.......................................................................................................................................... 30

2.5.3.

弱引用

.......................................................................................................................................... 30

2.5.4.

虚引用

.......................................................................................................................................... 30

2.6. GC 分代收集算法 VS 分区收集算法 ................................................................................................ 30

2.6.1.

分代收集算法

.............................................................................................................................. 30

2.6.1.1. 在新生代- 复制算法 ............................................................................................................................. 30

2.6.1.2. 在老年代- 标记整理算法 ..................................................................................................................... 30

2.6.2.

分区收集算法

.............................................................................................................................. 31

2.7. GC 垃圾收集器 ................................................................................................................................... 31

2.7.1. Serial

垃圾收集器（单线程、复制算法）

................................................................................ 31

2.7.2. ParNew

垃圾收集器（

Serial+

多线程）

................................................................................... 31

2.7.3. Parallel Scavenge

收集器（多线程复制算法、高效）

.......................................................... 32

2.7.4. Serial Old

收集器（单线程标记整理算法

）

........................................................................... 32

2.7.5. Parallel Old

收集器（多线程标记整理算法）

......................................................................... 33

2.7.6. CMS

收集器（多线程标记清除算法）

..................................................................................... 33

2.7.6.1. 初始标记 .............................................................................................................................................. 33

13/0 1/20 22

Page 2 of 283

2.7.6.2.

2.7.6.3.

并发标记 ..............................................................................................................................................34

重新标记 ..............................................................................................................................................34

并发清除 ..............................................................................................................................................34

2.7.6.4.

2.7.7. G1

收集器

.................................................................................................................................... 34

2.8.

JAVA IO/NIO ....................................................................................................................................... 34

2.8.1.

2.8.2.

2.8.3.

2.8.4.

2.8.5.

2.8.1.

2.8.2.

阻塞

模型

................................................................................................................................ 34

非阻塞

模型

............................................................................................................................ 35

多路复用

模型

........................................................................................................................ 35

信号驱动

模型

........................................................................................................................ 36

异步

模型

................................................................................................................................ 36

JAVA IO

包

.................................................................................................................................. 36

JAVA NIO .................................................................................................................................... 37

NIO 的缓冲区 .....................................................................................................................................38

NIO 的非阻塞 .....................................................................................................................................38

Channel ....................................................................................................................................... 40

Buffer ............................................................................................................................................ 40

Selector ........................................................................................................................................ 40

2.8.2.1.

2.8.2.2.

2.8.3.

2.8.4.

2.8.5.

2.9.

JVM 类加载机制 ................................................................................................................................. 41

2.9.1.1. 加载 ..........................................................................................................................................................41

2.9.1.2. 验证 ..........................................................................................................................................................41

2.9.1.3. 准备 ..........................................................................................................................................................41

2.9.1.4. 解析 ..........................................................................................................................................................41

2.9.1.5.

2.9.1.6.

符号引用 ..............................................................................................................................................42

直接引用 ..............................................................................................................................................42

2.9.1.7. 初始化 ......................................................................................................................................................42

2.9.1.8.

2.9.2.

类构造器 <client>..............................................................................................................................42

类加载器

...................................................................................................................................... 42

启动类加载器 (Bootstrap ClassLoader) .........................................................................................43

扩展类加载器 (Extension ClassLoader)..........................................................................................43

应用程序类加载器 (Application ClassLoader)： ..........................................................................43

双亲委派

...................................................................................................................................... 43

2.9.2.1.

2.9.2.2.

2.9.2.3.

2.9.3.

2.9.4. OSGI

（动态模型系统

）

............................................................................................................ 44

2.9.4.1.

2.9.4.2.

动态改变构造 ......................................................................................................................................44

模块化编程与热插拔 ..........................................................................................................................44

JAVA 集合 ............................................................................................................................................45

3.1.

3.2.

接口继承关系和实现 .......................................................................................................................... 45

L IST ....................................................................................................................................................... 47

3.2.1.

3.2.2.

3.2.3.

ArrayList

（数组）

....................................................................................................................... 47

Vector

（数组实现、线程同步）

............................................................................................... 47

LinkList

（链ŝjava基础283讲20;）

......................................................................................................................... 47

3.3. SET ....................................................................................................................................................... 48

3.3.1.1. HashSet （Hash 表） .............................................................................................................................48

3.3.1.2. TreeSet （二叉树） ................................................................................................................................49

3.3.1.3. LinkHashSet （HashSet+LinkedHashMap） ...................................................................................49

M AP ....................................................................................................................................................... 50

3.4.

3.4.1.

HashMap

（数组

链表

红黑树）

............................................................................................. 50

3.4.1.1. JAVA7 实现 .............................................................................................................................................50

3.4.1.2. JAVA8 实现 .............................................................................................................................................51

3.4.2.

ConcurrentHash Map .................................................................................................................. 51

3.4.2.1. Segment 段..............................................................................................................................................51

3.4.2.2. 线程安全（Segment 继承 ReentrantLock 加锁） ..............................................................................51

3.4.2.3. 并行度（默认 16 ） .................................................................................................................................52

3.4.2.4. Java8 实现（引入了红黑树） ..............................................................................................................52

13/01/2022

Page 3 of 283

3.4.3.

3.4.4.

3.4.5.

HashTable

（线程安全）

........................................................................................................... 53

TreeMap

（可排序）

.................................................................................................................. 53

LinkHashMap

（记录插入顺序）

.............................................................................................. 53

JAVA 多线程并发 .................................................................................................................................54

4.1.1.

4.1.2.

JAVA

并发知识库

....................................................................................................................... 54

JAVA

线程实现

创建方式

.......................................................................................................... 54

4.1.2.1. 继承 Thread 类 ........................................................................................................................................54

4.1.2.2. 实现 Runnable 接口。............................................................................................................................54

4.1.2.3. ExecutorService 、Callable<Class> 、Future 有返回值线程.............................................................55

4.1.2.4. 基于线程池的方式...................................................................................................................................56

4.1.3.

种线程池

................................................................................................................................... 56

newCachedThreadPool .........................................................................................................................57

newFixedThreadPool .............................................................................................................................57

4.1.3.1.

4.1.3.2.

4.1.3.3. newScheduledThreadPool ....................................................................................................................58

4.1.3.4. newSingleThreadExecutor .................................................................................................................58

4.1.4.

线程生命周期

(

状态

) .................................................................................................................... 58

4.1.4.1. 新建状态（NE W ） .................................................................................................................................58

4.1.4.2. 就绪状态（RUNNABLE ）： .................................................................................................................59

4.1.4.3. 运行状态（RUNNING ）： ....................................................................................................................59

4.1.4.4. 阻塞状态（BLOCKED ）：....................................................................................................................59

等待阻塞（ o.wait->等待对列）： ......................................................................................................................59

同步阻塞 (lock->锁池 ) ..........................................................................................................................................59

其他阻塞 (sleep/join) ............................................................................................................................................59

4.1.4.5. 线程死亡（DEAD ）................................................................................................................................ 59

正常结束 ................................................................................................................................................................59

异常结束 ................................................................................................................................................................59

调用 stop...............................................................................................................................................................59

4.1.5.

终止线程

种方式

...................................................................................................................... 60

4.1.5.1. 正常运行结束...........................................................................................................................................60

4.1.5.2. 使用退出标志退出线程...........................................................................................................................60

4.1.5.3. Interrupt 方法结束线程...........................................................................................................................60

4.1.5.4. stop 方法终止线程（线程不安全）.......................................................................................................61

4.1.6.

4.1.7.

4.1.8.

4.1.9.

sleep

与

wait

区别

....................................................................................................................... 61

start

与

run

区别

.......................................................................................................................... 62

JAVA

后台线程

........................................................................................................................... 62

JAVA

锁

....................................................................................................................................... 63

4.1.9.1. 乐观锁 ......................................................................................................................................................63

4.1.9.2. 悲观锁 ......................................................................................................................................................63

4.1.9.3. 自旋锁 ......................................................................................................................................................63

自旋锁的优缺点 ....................................................................................................................................................63

自旋锁时间阈值（ 1.6 引入了适应性自旋锁） ..................................................................................................63

自旋锁的开启 ........................................................................................................................................................64

4.1.9.4. Synchronized 同步锁..............................................................................................................................64

Synchronized 作用范围.......................................................................................................................................64

Synchronized 核心组件.......................................................................................................................................64

Synchronized 实现...............................................................................................................................................64

4.1.9.5. ReentrantLock .........................................................................................................................................66

Lock 接口的主要方法...........................................................................................................................................66

非公平锁 ................................................................................................................................................................66

公平锁 ....................................................................................................................................................................67

ReentrantLock 与 synchronized ........................................................................................................................67

ReentrantLock 实现 .............................................................................................................................................67

Condition 类和 Object 类锁方法区别区别 .........................................................................................................68

tryLock 和 lock 和 lockInterruptibly 的区别........................................................................................................68

4.1.9.6. Semaphore 信号量 .................................................................................................................................68

实现互斥锁（计数器为 1） .................................................................................................................................68

代码实现 ................................................................................................................................................................68

Semaphore 与 ReentrantLock ...........................................................................................................................69

4.1.9.7. AtomicInteger ..........................................................................................................................................69

13/01/2022

Page 4 of 283

4.1.9.8. 可重入锁（递归锁）...............................................................................................................................69

4.1.9.9. 公平锁与非公平锁...................................................................................................................................70

公平锁（ Fair） .....................................................................................................................................................70

非公平锁（ Nonfair） ...........................................................................................................................................70

4.1.9.10. ReadWriteLock 读写锁 ......................................................................................................................70

读锁........................................................................................................................................................................70

写锁 ........................................................................................................................................................................70

4.1.9.11. 共享锁和独占锁 ..................................................................................................................................70

独占锁....................................................................................................................................................................70

共享锁....................................................................................................................................................................70

4.1.9.12.

4.1.9.13.

重量级锁（ Mutex Lock） ................................................................................................................71

轻量级锁 ..............................................................................................................................................71

锁升级 ....................................................................................................................................................................71

4.1.9.14.

4.1.9.15.

4.1.9.16.

偏向锁 ..................................................................................................................................................71

分段锁 ..................................................................................................................................................71

锁优化 ..................................................................................................................................................71

减少锁持有时间....................................................................................................................................................72

减小锁粒度............................................................................................................................................................72

锁分离....................................................................................................................................................................72

锁粗化....................................................................................................................................................................72

锁消除 ....................................................................................................................................................................72

4.1.10.

线程基本方法

.............................................................................................................................. 72

4.1.10.1.

4.1.10.2.

4.1.10.3.

4.1.10.4.

4.1.10.5.

4.1.10.6.

4.1.10.7.

4.1.10.8.

线程等待（ wait） ............................................................................................................................... 73

线程睡眠（ sleep） .............................................................................................................................73

线程让步（ yield） ..............................................................................................................................73

线程中断（ interrupt） ........................................................................................................................73

Join 等待其他线程终止 ......................................................................................................................74

为什么要用 join()方法？ ....................................................................................................................74

线程唤醒（ notify） .............................................................................................................................74

其他方法： ..........................................................................................................................................74

4.1.11.

线程上下文切换

.......................................................................................................................... 75

4.1.11.1.

4.1.11.2.

4.1.11.3.

4.1.11.4.

4.1.11.5.

4.1.11.6.

4.1.11.7.

进程 ......................................................................................................................................................75

上下文 ..................................................................................................................................................75

寄存器 ..................................................................................................................................................75

程序计数器 ..........................................................................................................................................75

PCB- “切换桢”.................................................................................................................................75

上下文切换的活动： ..........................................................................................................................76

引起线程上下文切换的原因 ..............................................................................................................76

4.1.12.

同步锁与死锁

.............................................................................................................................. 76

4.1.12.1.

4.1.12.2.

同步锁 ..................................................................................................................................................76

死锁 ......................................................................................................................................................76

4.1.13.

线程池原理

.................................................................................................................................. 76

4.1.13.1. 线程复用..............................................................................................................................................76

4.1.13.2. 线程池的组成......................................................................................................................................76

4.1.13.3. 拒绝策略..............................................................................................................................................78

4.1.13.4.

Java 线程池工作过程 .........................................................................................................................78

4.1.14. JAVA

阻塞队列原理

.................................................................................................................... 79

4.1.14.1. 阻塞队列的主要方法 ..........................................................................................................................80

插入操作：............................................................................................................................................................80

获取数据操作：....................................................................................................................................................81

4.1.14.2. Java 中的阻塞队列 .............................................................................................................................81

4.1.14.3. ArrayBlockingQueue（公平、非公平） .......................................................................................82

4.1.14.4. LinkedBlockingQueue（两个独立锁提高并发） .........................................................................82

4.1.14.5. PriorityBlockingQueue（compareTo 排序实现优先）..............................................................82

4.1.14.6. DelayQueue（缓存失效、定时任务）..........................................................................................82

4.1.14.7. SynchronousQueue（不存储数据、可用于传递数据）..............................................................83

4.1.14.8. LinkedTransferQueue......................................................................................................................83

13/01/2022

Page 5 of 283

4.1.14.9. LinkedBlockingDeque .....................................................................................................................83

4.1.15. CyclicBarri er

、

CountDownLatch

、

Semaphore

的用法

........................................................ 84

4.1.15.1. CountDownLatch（线程计数器） ................................................................................................84

4.1.15.2. CyclicBarrier（回环栅栏-等待至 barrier 状态再全部同时执行） ...............................................84

4.1.15.3. Semaphore （信号量- 控制同时访问的线程个数） .......................................................................85

4.1.16. volatile

关键字的作用（变量可见性、禁止重排序）

............................................................. 87

变量可见性 ............................................................................................................................................................87

禁止重排序 ............................................................................................................................................................87

比 sychronized 更轻量级的同步锁 .....................................................................................................................87

适用场景 ................................................................................................................................................................87

4.1.17.

如何在两个线程之间共享数据

................................................................................................... 88

将数据抽象成一个类，并将数据的操作作为这个类的方法 .............................................................................88

Runnable 对象作为一个类的内部类 ..................................................................................................................89

4.1.18. ThreadLoca l

作用（线程本地存储）

........................................................................................ 90

ThreadLocalMap （线程的一个属性） ..............................................................................................................90

使用场景 ................................................................................................................................................................91

4.1.19. synchroni zed

和

Reentrant Lock

的区别

.................................................................................. 91

4.1.19.1. 两者的共同点： ..................................................................................................................................91

4.1.19.2. 两者的不同点： ..................................................................................................................................92

4.1.20. ConcurrentH ashMap

并发

......................................................................................................... 92

4.1.20.1. 减小锁粒度..........................................................................................................................................92

4.1.20.2. ConcurrentHashMap 分段锁..........................................................................................................92

ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成.................................................93

4.1.21. Java

中用到的线程调度

............................................................................................................. 93

4.1.21.1. 抢占式调度：......................................................................................................................................93

4.1.21.2. 协同式调度：......................................................................................................................................93

4.1.21.3. JVM 的线程调度实现（抢占式调度） .............................................................................................94

4.1.21.4. 线程让出 cpu 的情况： .....................................................................................................................94

4.1.22.

进程调度算法

.............................................................................................................................. 94

4.1.22.1. 优先调度算法......................................................................................................................................94

4.1.22.2. 高优先权优先调度算法 ......................................................................................................................95

4.1.22.3. 基于时间片的轮转调度算法 ..............................................................................................................96

4.1.23.

什么是

CAS

（比较并交换-乐观锁机制-锁自旋）

.................................................................. 96

4.1.23.1. 概念及特性..........................................................................................................................................96

4.1.23.2. 原子包 java.util.concurrent.atomic（锁自旋） ...........................................................................97

4.1.23.3. ABA 问题.............................................................................................................................................98

4.1.24.

什么是

AQS

（抽象的队列同步器

）

......................................................................................... 98

Exclusive 独占资源-Ree ntrantLock ...................................................................................................................99

Share 共享资源-Semaphore/C ountDownLatch ...............................................................................................99

同步器的实现是 ABS 核心（ state 资源状态计数） .......................................................................................100

ReentrantReadWriteLock 实现独占和共享两种方式.....................................................................................100

JAVA 基础 ..........................................................................................................................................101

5.1.1. JAVA

异常分类及处理

.............................................................................................................. 101

5.1.1.1. 概念....................................................................................................................................................101

5.1.1.2. 异常分类............................................................................................................................................101

Error .....................................................................................................................................................................101

Exception（RuntimeException、CheckedException） ...........................................................................101

5.1.1.3. 异常的处理方式 ................................................................................................................................102

遇到问题不进行具体处理，而是继续抛给调用者（ throw,throws） ......................................................... 102

try catch 捕获异常针对性处理方式 ..................................................................................................................102

5.1.1.4. Throw 和 throws 的区别： ............................................................................................................102

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