java核心知识点整理.pdf下载

1. 目录 1. 2. 目录 .........................................................................................................................................................1 JVM ...................................................................面试.................................................................................... 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. 2.3.1.2. 2.3.1.3. 2.3.1.4. Eden 区 .................................................................................................................................................... 24 ServivorFrom........................................................................................................................................... 24 ServivorTo .............................................................................................................................................. 24 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、servicorFrom............................................................................................................................. 25 3:ServicorTo 和 ServicorFrom 互换................................................................................................................25 2.3.3.1. 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 2.3.2. 2.3.3. 老年代 .......................................................................................................................................... 25 永久代 .......................................................................................................................................... 25 JAVA8 与元数据.................................................................................................................................25 2.4. 垃圾回收与算法 .................................................................................................................................. 26 2.4.2. 2.4.3. 2.4.4. 2.4.5. 2.4.5.1. 2.4.5.2. 2.6.1. 2.6.1.1. 2.6.1.2. 2.7.1. 2.7.2. 2.7.3. 2.7.4. 2.7.5. 2.7.6. 2.7.6.1. 标记清除算法(Mark-Sweep) .............................................................................................. 27 复制算法(copying)................................................................................................................. 27 标记整理算法(Mark-Compact).................................................................................................. 28 分代收集算法 .............................................................................................................................. 29 新生代与复制算法 .............................................................................................................................. 29 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 分代收集算法 .............................................................................................................................. 30 在新生代-复制算法............................................................................................................................. 30 在老年代-标记整理算法.....................................................................................................................30 分区收集算法 .............................................................................................................................. 31 2.7. GC 垃圾收集器 ................................................................................................................................... 31 2.6.2. Serial 垃圾收集器(单线程、复制算法)................................................................................ 31 ParNew 垃圾收集器(Serial+多线程) ................................................................................... 31 .......................................................... 32 ........................................................................... 32 ......................................................................... 33 ..................................................................................... 33 初始标记 .............................................................................................................................................. 33 Parallel Scavenge 收集器(多线程复制算法、高效) Serial Old 收集器(单线程标记整理算法 ) Parallel Old 收集器(多线程标记整理算法) CMS 收集器(多线程标记清除算法) 2.7.6.2. 2.7.6.3. 2.7.6.4. 2.8.1. 2.8.2. 2.8.3. 2.8.4. 2.8.5. 2.8.1. 2.8.2. 2.8.2.1. 2.8.2.2. 2.8.3. 2.8.4. 2.8.5. 并发标记 .............................................................................................................................................. 34 重新标记 .............................................................................................................................................. 34 并发清除 .............................................................................................................................................. 34 G1 收集器 .................................................................................................................................... 34 2.8. JAVA IO/NIO ....................................................................................................................................... 34 2.7.7. 2.9. 2.9.2. 2.9.2.1. 2.9.2.2. 2.9.2.3. 2.9.3. 2.9.4. 2.9.4.1. 2.9.4.2. 阻塞IO模型 ................................................................................................................................ 34 ............................................................................................................................ 35 ........................................................................................................................ 35 ........................................................................................................................ 36 ................................................................................................................................ 36 .................................................................................................................................. 36 .................................................................................................................................... 37 NIO 的缓冲区 .....................................................................................................................................38 NIO 的非阻塞 .....................................................................................................................................38 ....................................................................................................................................... 40 非阻塞 IO 模型 多路复用 IO 模型 信号驱动 IO 模型 ............................................................................................................................................ 40 ........................................................................................................................................ 40 JVM 类加载机制 ................................................................................................................................. 41 2.9.1.1. 2.9.1.2. 2.9.1.3. 2.9.1.4. 2.9.1.5. 2.9.1.6. 2.9.1.7. 2.9.1.8. 加载 .......................................................................................................................................................... 41 验证 .......................................................................................................................................................... 41 准备 .......................................................................................................................................................... 41 解析 .......................................................................................................................................................... 41 符号引用 .............................................................................................................................................. 42 直接引用 .............................................................................................................................................. 42 初始化 ...................................................................................................................................................... 42 类构造器 .............................................................................................................................. 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 OSGI(动态模型系统) ............................................................................................................ 44 动态改变构造 ...................................................................................................................................... 44 模块化编程与热插拔 .......................................................................................................................... 44 3. JAVA集合............................................................................................................................................45 3.1. 接口继承关系和实现 .......................................................................................................................... 45 3.2. LIST ....................................................................................................................................................... 47 3.2.1. ArrayList(数组)....................................................................................................................... 47 3.2.2. Vector(数组实现、线程同步) ............................................................................................... 47 3.2.3. LinkList(链表) ......................................................................................................................... 47 3.3. SET ....................................................................................................................................................... 48 3.3.1.1. 3.3.1.2. HashSet(Hash 表) ............................................................................................................................. 48 TreeSet(二叉树) ................................................................................................................................ 49 LinkHashSet(HashSet+LinkedHashMap) ................................................................................... 49 3.3.1.3. 3.4. MAP....................................................................................................................................................... 50 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. ConcurrentHashMap.................................................................................................................. 51 3.4.2.1. 3.4.2.2. 3.4.2.3. 3.4.2.4. Segment 段.............................................................................................................................................. 51 线程安全(Segment 继承 ReentrantLock 加锁) .............................................................................. 51 并行度(默认 16) ................................................................................................................................. 52 Java8 实现 (引入了红黑树) .............................................................................................................. 52 13/04/2018 Page 2 of 283 异步IO模型 JAVA IO 包 JAVA NIO Channel Buffer Selector 3.4.3. HashTable(线程安全) ........................................................................................................... 53 3.4.4. TreeMap(可排序) .................................................................................................................. 53 3.4.5. LinkHashMap(记录插入顺序) .............................................................................................. 53 4. JAVA 多线程并发.................................................................................................................................54 4.1.1. JAVA 并发知识库 ....................................................................................................................... 54 4.1.2. JAVA 线程实现/创建方式 .......................................................................................................... 54 4.1.2.1. 4.1.2.2. 4.1.2.3. 4.1.2.4. 继承 Thread 类 ........................................................................................................................................ 54 实现 Runnable 接口。............................................................................................................................ 54 ExecutorService、Callable、Future 有返回值线程.............................................................55 基于线程池的方式................................................................................................................................... 56 4.1.3. 4 种线程池 ................................................................................................................................... 56 4.1.3.1. 4.1.3.2. 4.1.3.3. newSingleThreadExecutor ................................................................................................................. 58 4.1.4. 线程生命周期(状态) .................................................................................................................... 58 4.1.3.4. 4.1.4.1. 4.1.4.2. 4.1.4.3. 4.1.4.4. 新建状态(NEW) ................................................................................................................................. 58 就绪状态(RUNNABLE): ................................................................................................................. 59 运行状态(RUNNING): .................................................................................................................... 59 阻塞状态(BLOCKED):....................................................................................................................59 4.1.9.5. 4.1.9.6. 4.1.9.7. 13/04/2018 Semaphore 信号量 ................................................................................................................................. 68 ................................................................................................................................. 68 ................................................................................................................................................................ 68 ........................................................................................................................... 69 AtomicInteger .......................................................................................................................................... 69 Page 3 of 283 newCachedThreadPool ......................................................................................................................... 57 ............................................................................................................................. 57 newScheduledThreadPool .................................................................................................................... 58 newFixedThreadPool 等待阻塞(o.wait->等待对列): ...................................................................................................................... 59 .......................................................................................................................................... 59 ............................................................................................................................................ 59 线程死亡(DEAD)................................................................................................................................ 59 ............................................................................................................................................................... 59 ............................................................................................................................................................... 59 ............................................................................................................................................................... 59 4.1.5. 终止线程 4 种方式 ...................................................................................................................... 60 同步阻塞(lock->锁池) 其他阻塞(sleep/join) 4.1.4.5. 4.1.5.1. 4.1.5.2. 4.1.5.3. 4.1.5.4. 正常运行结束........................................................................................................................................... 60 使用退出标志退出线程...........................................................................................................................60 Interrupt 方法结束线程 ........................................................................................................................... 60 stop 方法终止线程(线程不安全)....................................................................................................... 61 正常结束. 异常结束. 调用 stop 4.1.6. sleep 与 wait 区别....................................................................................................................... 61 4.1.7. start 与 run 区别 .......................................................................................................................... 62 4.1.8. JAVA 后台线程 ........................................................................................................................... 62 4.1.9. JAVA 锁 ....................................................................................................................................... 63 4.1.9.1. 4.1.9.2. 4.1.9.3. 乐观锁 ...................................................................................................................................................... 63 悲观锁 ...................................................................................................................................................... 63 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 ....................................................................................................................................... 64 ....................................................................................................................................... 64 Synchronized 作用范围 Synchronized 核心组件 Synchronized 实现 ............................................................................................................................................... 64 ReentrantLock......................................................................................................................................... 66 ........................................................................................................................................... 66 ................................................................................................................................................................ 66 .................................................................................................................................................................... 67 ........................................................................................................................ 67 ............................................................................................................................................. 67 ......................................................................................................... 68 tryLock 和 lock 和 lockInterruptibly 的区别........................................................................................................ 68 Lock 接口的主要方法 非公平锁 公平锁 ReentrantLock 与 synchronized ReentrantLock 实现 Condition 类和 Object 类锁方法区别区别 实现互斥锁(计数器为 1) 代码实现 Semaphore 与 ReentrantLock 4.1.9.8. 4.1.9.9. 4.1.9.10. 4.1.9.11. 4.1.9.12. 4.1.9.14. 4.1.9.15. 4.1.9.16. 可重入锁(递归锁)............................................................................................................................... 69 公平锁与非公平锁................................................................................................................................... 70 ..................................................................................................................................................... 70 ........................................................................................................................................... 70 ReadWriteLock 读写锁......................................................................................................................70 ........................................................................................................................................................................ 70 ........................................................................................................................................................................ 70 公平锁(Fair) 非公平锁(Nonfair) 读锁 写锁 共享锁和独占锁 .................................................................................................................................. 70 .................................................................................................................................................................... 70 .................................................................................................................................................................... 70 重量级锁(Mutex Lock)................................................................................................................71 轻量级锁 .............................................................................................................................................. 71 锁升级.................................................................................................................................................................... 71 独占锁 共享锁 4.1.9.13. 偏向锁 .................................................................................................................................................. 71 分段锁 .................................................................................................................................................. 71 锁优化 .................................................................................................................................................. 71 减少锁持有时间 .................................................................................................................................................... 72 ............................................................................................................................................................ 72 .................................................................................................................................................................... 72 .................................................................................................................................................................... 72 .................................................................................................................................................................... 72 4.1.10. 线程基本方法..............................................................................................................................72 减小锁粒度 锁分离 锁粗化 锁消除 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. 同步锁 .................................................................................................................................................. 76 4.1.12.2. 死锁 ...................................................................................................................................................... 76 4.1.13. 线程池原理..................................................................................................................................76 4.1.14.1. 4.1.14.2. 4.1.14.3. 4.1.14.4. 4.1.14.5. 4.1.14.6. 4.1.14.7. 4.1.14.8. 4.1.13.1. 4.1.13.2. 4.1.13.3. 4.1.13.4. 线程复用 .............................................................................................................................................. 76 ...................................................................................................................................... 76 .............................................................................................................................................. 78 ......................................................................................................................... 78 4.1.14. JAVA 阻塞队列原理.................................................................................................................... 79 线程池的组成 拒绝策略 Java 线程池工作过程 阻塞队列的主要方法 .......................................................................................................................... 80 ............................................................................................................................................................ 80 .................................................................................................................................................... 81 ............................................................................................................................. 81 ....................................................................................... 82 ......................................................................... 82 .............................................................. 82 .......................................................................................... 82 .............................................................. 83 ...................................................................................................................... 83 插入操作: 获取数据操作: Java 中的阻塞队列 ArrayBlockingQueue(公平、非公平) LinkedBlockingQueue(两个独立锁提高并发) PriorityBlockingQueue(compareTo 排序实现优先) DelayQueue(缓存失效、定时任务 ) SynchronousQueue(不存储数据、可用于传递数据) LinkedTransferQueue 13/04/2018 Page 4 of 283 4.1.14.9. LinkedBlockingDeque ..................................................................................................................... 83 4.1.15. CyclicBarrier、CountDownLatch、Semaphore 的用法 ........................................................ 84 4.1.15.1. 4.1.15.2. 4.1.15.3. ................................................................................................ 84 ............................................... 84 ....................................................................... 85 CountDownLatch(线程计数器 ) CyclicBarrier(回环栅栏-等待至 barrier 状态再全部同时执行) Semaphore(信号量-控制同时访问的线程个数) 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 ..................................................................................................................... 87 ................................................................................................................................................................ 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 .................................................................................................................. 89 4.1.18. ThreadLocal 作用( )........................................................................................ 90 .............................................................................................................. 90 ................................................................................................................................................................ 91 4.1.19. synchronized 和 ReentrantLock 的区别 .................................................................................. 91 4.1.19.1. .................................................................................................................................. 91 4.1.19.2. .................................................................................................................................. 92 4.1.20. ConcurrentHashMap 并发......................................................................................................... 92 4.1.20.1. .......................................................................................................................................... 92 4.1.20.2. .......................................................................................................... 92 ................................................. 93 4.1.21. Java 中用到的线程调度 ............................................................................................................. 93 比 sychronized 更轻量级的同步锁 适用场景 Runnable 对象作为一个类的内部类 ThreadLocalMap(线程的一个属性) 线程本地存储 使用场景 两者的共同点: 两者的不同点: 4.1.21.1. 4.1.21.2. 4.1.21.3. 4.1.21.4. 减小锁粒度 ...................................................................................................................................... 93 ...................................................................................................................................... 93 ............................................................................................. 94 ..................................................................................................................... 94 4.1.22. 进程调度算法..............................................................................................................................94 4.1.22.1. 4.1.22.2. 4.1.22.3. ...................................................................................................................................... 94 ...................................................................................................................... 95 .............................................................................................................. 96 )..................................................................96 .......................................................................................................................................... 96 ........................................................................... 97 ............................................................................................................................................. 98 4.1.24. 什么是AQS(抽象的队列同步器).........................................................................................98 Exclusive 独占资源-ReentrantLock ................................................................................................................... 99 Share 共享资源-Semaphore/CountDownLatch ............................................................................................... 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 5. JAVA基础..........................................................................................................................................101 4.1.23. 什么是CAS( 4.1.23.1. 4.1.23.2. 4.1.23.3. 5.1.1. 5.1.1.1. 5.1.1.2. 5.1.1.3. 5.1.1.4. JAVA 异常分类及处理.............................................................................................................. 101 .................................................................................................................................................... 101 ............................................................................................................................................ 101 ..................................................................................................................................................................... 101 ........................................................................... 101 ................................................................................................................................ 102 ......................................................... 102 .................................................................................................................. 102 ............................................................................................................ 102 13/04/2018 Page 5 of 283 ConcurrentHashMap 分段锁 ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成 抢占式调度: 协同式调度: JVM 的线程调度实现(抢占式调度) 线程让出 cpu 的情况: 优先调度算法 高优先权优先调度算法 基于时间片的轮转调度算法 比较并交换-乐观锁机制-锁自旋 概念及特性 原子包 java.util.concurrent.atomic(锁自旋) ABA 问题 概念 异常分类 Error Exception(RuntimeException、CheckedException) 异常的处理方式 遇到问题不进行具体处理，而是继续抛给调用者 (throw,throws) try catch 捕获异常针对性处理方式 Throw 和 throws 的区别: 位置不同 功能不同: 5.1.2. 5.1.2.1. 5.1.2.2. 5.1.2.3. 5.1.2.4. 5.1.2.5. 5.1.2.6. 5.1.2.7. 5.1.3. 5.1.4.1. 5.1.4.2. 5.1.4.3. 5.1.4.4. @Documented 描述-javadoc @Inherited 阐述了某个被标注的类型是被继承的 5.1.5.1. 5.1.5.2. 5.1.5.3. 5.1.5.4. 泛型方法() ............................................................................................................................. 112 泛型类 ............................................................................................................................................. 112 类型通配符? .......................................................................................................................................... 113 类型擦除