其然乐衣

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编程语言

1. 请你说说多线程

**得分点 ** 线程和进程的关系、为什么使用多线程

标准回答

​ 线程是操作系统调度的最小单元,它可以让一个进程并发地处理多个任务,也叫轻量级进程。所以,在一个进程里可以创建多个线程,这些线程都拥有各自的计数器、堆栈、局部变量,并且能够共享进程内的资源。由于共享资源,处理器便可以在这些线程之间快速切换,从而让使用者感觉这些线程在同时执行。 总的来说,操作系统可以同时执行多个任务,每个任务就是一个进程。进程可以同时执行多个任务,每个任务就是一个线程。一个程序运行之后至少有一个进程,而一个进程可以包含多个线程,但至少要包含一个线程。 使用多线程会给开发人员带来显著的好处,而使用多线程的原因主要有以下几点：

  1. 更多的CPU核心 现代计算机处理器性能的提升方式,已经从追求更高的主频向追求更多的核心发展,所以处理器的核心数量会越来越多,充分地利用处理器的核心则会显著地提高程序的性能。**而程序使用多线程技术,就可以将计算逻辑分配到多个处理器核心上,显著减少程序的处理时间,**从而随着更多处理器核心的加入而变得更有效率。

  2. 更快的响应时间 我们经常要针对复杂的业务编写出复杂的代码,如果使用多线程技术,就可以将数据一致性不强的操作派发给其他线程处理（也可以是消息队列）,如上传图片、发送邮件、生成订单等。这样响应用户请求的线程就能够尽快地完成处理,大大地缩短了响应时间,从而提升了用户体验。

  3. 更好的编程模型 Java为多线程编程提供了良好且一致的编程模型,使开发人员能够更加专注于问题的解决,开发者只需为此问题建立合适的业务模型,而无需绞尽脑汁地考虑如何实现多线程。一旦开发人员建立好了业务模型,稍作修改就可以将其方便地映射到Java提供的多线程编程模型上。

2. 请你说说HashMap和Hashtable的区别

得分点： 线程安全、null

标准回答

HashMap和Hashtable都是典型的Map实现,它们的区别在于是否线程安全,是否可以存入null值。

  1. Hashtable在实现Map接口时保证了线程安全性,而HashMap则是非线程安全的。所以,Hashtable的性能不如HashMap,因为为了保证线程安全它牺牲了一些性能。

  2. Hashtable不允许存入null,无论是以null作为key或value,都会引发异常。而HashMap是允许存入null的,无论是以null作为key或value,都是可以的。

加分回答

虽然Hashtable是线程安全的,但仍然不建议在多线程环境下使用Hashtable。因为它是一个古老的API,从Java 1.0开始就出现了,它的同步方案还不成熟,性能不好。如果要在多线程环下使用HashMap,建议使用ConcurrentHashMap。它不但保证了线程安全,也通过降低锁的粒度提高了并发访问时的性能。

3. 请说说你对反射的了解

得分点 ： 反射概念, 通过反射机制可以实现什么

标准回答

Java程序中,许多对象在运行时都会有编译时异常和运行时异常两种,例如多态情况下Car c = new Audi(); 这行代码运行时会生成一个c变量,在编译时该变量的类型是Car,运行时该变量类型为Audi；另外还有更极端的情况,例如程序在运行时接收到了外部传入的一个对象,这个对象的编译时类型是Object,但程序又需要调用这个对象运行时类型的方法,这种情况下,有两种解决方法：第一种做法是假设在编译时和运行时都完全知道类型的具体信息,在这种情况下,可以先使用instanceof运算符进行判断,再利用强制类型转换将其转换成其运行时类型的变量。第二种做法是编译时根本无法预知该对象和类可能属于哪些类,程序只依靠运行时信息来发现该对象和类的真实信息,这就必须使用反射。 具体来说,通过反射机制,我们可以实现如下的操作：

  • 程序运行时,可以通过反射获得任意一个类的Class对象,并通过这个对象查看这个类的信息；
  • 程序运行时,可以通过反射创建任意一个类的实例,并访问该实例的成员；
  • 程序运行时,可以通过反射机制生成一个类的动态代理类或动态代理对象。

加分回答

Java的反射机制在实际项目中应用广泛,常见的应用场景有：

  • 使用JDBC时,如果要创建数据库的连接,则需要先通过反射机制加载数据库的驱动程序；
  • 多数框架都支持注解/XML配置,从配置中解析出来的类是字符串,需要利用反射机制实例化；
  • 面向切面编程（AOP）的实现方案,是在程序运行时创建目标对象的代理类,这必须由反射机制来实现。

4. 请你说说ArrayList和LinkedList的区别

得分点 ：数据结构、访问效率

标准回答

  1. ArrayList的实现是基于数组, LinkedList的实现是基于双向链表。
  2. 对于随机访问ArrayList要优于LinkedList,ArrayList可以根据下标以O(1)时间复杂度对元素进行随机访问,而LinkedList的每一个元素都依靠地址指针和它后一个元素连接在一起,查找某个元素的时间复杂度是O(N)。
  3. 对于插入和删除操作,LinkedList要优于ArrayList,因为当元素被添加到LinkedList任意位置的时候,不需要像ArrayList那样重新计算大小或者是更新索引。
  4. LinkedList比ArrayList更占内存,因为LinkedList的节点除了存储数据,还存储了两个引用,一个指向前一个元素,一个指向后一个元素。

5. 你知道哪些线程安全的集合？

得分点： Collections、java.util.concurrent (JUC)

标准回答

java.util包下的集合类中,大部分都是非线程安全的,但也有少数的线程安全的集合类, 例如Vector、Hashtable,它们都是非常古老的API。虽然它们是线程安全的,但是性能很差,已经不推荐使用了。对于这个包下非线程安全的集合,可以利用Collections工具类,该工具类提供的synchronizedXxx()方法,可以将这些集合类包装成线程安全的集合类（如：List list = Collections.synchronizedList( new ArrayList<>() );），查看源码可知，其在所有的方法上加了synchronized修饰，从而达到同步的效果。

从JDK 1.5开始,并发包下新增了大量高效的并发的容器,这些容器按照实现机制可以分为三类。

  • 第一类是以降低锁粒度来提高并发性能的容器,它们的类名以Concurrent开头,如ConcurrentHashMap。
  • 第二类是采用写时复制技术实现的并发容器, 它们的类名以CopyOnWrite开头,如CopyOnWriteArrayList。
  • 第三类是采用Lock实现的阻塞队列,内部创建两个Condition分别用于生产者和消费者的等待,这些类都实现了BlockingQueue接口,如ArrayBlockingQueue。

加分回答

Collections还提供了如下三类方法来返回一个不可变的集合,这三类方法的参数是原有的集合对象,返回值是该集合的“只读”版本。通过Collections提供的三类方法,可以生成“只读”的Collection或Map。 emptyXxx()：返回一个空的不可变的集合对象 singletonXxx()：返回一个只包含指定对象的不可变的集合对象 unmodifiableXxx()：返回指定集合对象的不可变视图

减少锁粒度，就是指缩小锁定对象的范围，从而减少锁冲突的可能性，进而提高系统的并发能力。 举例：ConcurentHashmap 中使用分段锁提高 put () 操作的并发能力，默认情况下 ConcurentHashmap 有16个段，理想情况下，它可以同时接受16个线程同时插入。

6. 请你说说ConcurrentHashMap

得分点 ：数组+链表+红黑树、锁的粒度

标准回答

在JDK8中,ConcurrentHashMap的底层数据结构与HashMap一样,也是采用“数组+链表+红黑树”的形式。同时,它又采用锁定头节点的方式降低了锁粒度, 以较低的性能代价实现了线程安全。

底层数据结构的逻辑可以参考HashMap的实现,下面我重点介绍它的线程安全的实现机制。

  1. 初始化数组或头节点时,ConcurrentHashMap并没有加锁,而是CAS的方式进行原子替换（原子操作,基于Unsafe类的原子操作API）
  2. 插入数据时会进行加锁处理,但锁定的不是整个数组,而是槽中的头节点。所以,ConcurrentHashMap中锁的粒度是槽,而不是整个数组,并发的性能很好。
  3. 扩容时会进行加锁处理,锁定的仍然是头节点。并且,支持多个线程同时对数组扩容,提高并发能力。每个线程需先以CAS操作抢任务,争抢一段连续槽位的数据转移权。抢到任务后,该线程会锁定槽内的头节点,然后将链表或树中的数据迁移到新的数组里。
  4. **查找数据时并不会加锁,所以性能很好。**另外,在扩容的过程中,依然可以支持查找操作。如果某个槽还未进行迁移,则直接可以从旧数组里找到数据。如果某个槽已经迁移完毕,但是整个扩容还没结束,则扩容线程会创建一个转发节点存入旧数组,届时查找线程根据转发节点的提示,从新数组中找到目标数据。

加分回答

ConcurrentHashMap实现线程安全的难点在于多线程并发扩容,即当一个线程在插入数据时,若发现数组正在扩容,那么它就会立即参与扩容操作,完成扩容后再插入数据到新数组。在扩容的时候,多个线程共同分担数据迁移任务,每个线程负责的迁移数量是 (数组长度 >>> 3) / CPU核心数。 也就是说,为线程分配的迁移任务,是充分考虑了硬件的处理能力的。多个线程依据硬件的处理能力,平均分摊一部分槽的迁移工作。另外,如果计算出来的迁移数量小于16,则强制将其改为16,这是考虑到目前服务器领域主流的CPU运行速度,每次处理的任务过少,对于CPU的算力也是一种浪费。

7. 为啥要有包装类？

参考答案：
Java语言是面向对象的语言，其设计理念是”一切皆对象“。但8种基本数据类型却出现了例外，它们不具备对象的特征。正是为了解决这个问题，Java为每个基本数据类型都定义了一个对应的应用类型，这就是包装类。

扩展阅读：

Java之所以提供8种基本数据类型，主要是为了照顾程序员的传统习惯。这8种基本数据类型的确带来了一定的方便性，但在某些时候也会受到一些制约。比如，所有的引用类型的变量都继承于Object类，都可以当做Object类型的变量使用，但基本数据类型却不可以。如果某个方法需要Object类型的参数，但实际传入的值确实数字的话，就需要做特殊的处理了。有了包装类，这种问题就可以得以简化了。