Java基础面试重点-3

41. 简述线程生命周期(状态)

其它参考《多线程重点》中的说法。
三种阻塞：
- 等待阻塞：
  - 运行的线程执行o.wait()方法（该线程已经持有锁），JVM会把该线程放入等待队列中。
- 同步阻塞：
  - 运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，JVM会把该线程放入锁池中。
- 其他阻塞 -> 原地等待，不进入等待队列或者锁池：
  - 运行的线程执行Thread.sleep(long ms)或 t.join()方法，或者发出了 I/O 请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入可运行状态。

42. 终止线程4种方式：

程序运行结束，线程自动结束；
使用interrupt()与interruptted()/isinterrupted()结合+抛异常法/Return法；[推荐异常法，异常可以上抛，异常信息可以传播]。
使用volatile变量标识终止正常运行的线程 + 抛异常法/Return法。
stop()暴力停止线程；[不推荐使用，原因：i.可能使一些清理工作得不到完成；II.对锁定对象进行'解锁'，数据得不到同步处理，出现数据不一致]。

43. 线程与任务的区别（认知上重要概念）：

new Thread直接就是创建一个线程对象，重写run方法 -> 线程的任务和线程对象合并到一起。
new Runnable和new Callable创建一个任务对象，再将任务对象放到一个线程对象中执行 -> 它将任务和线程对象分开。

44. yield()和join()的区别?

yield()：放弃当前的CPU资源，将它让给其他的任务去占用CUP执行时间。表明该线程没有在做一些紧急的事情。
join()：等待线程对象销毁，然后才让其它线程执行；主要作用是同步，使线程之间的并行执行变为串行执行（排队运行）。

join(long)与sleep(long)的区别：*

join(long)内部使用wait(long)方法实现的，它具有释放锁的特点，但sleep(long)不会释放锁。

45. Condition类和Object类锁方法区别：

Condition.awiat() 与Object.wait() 等效。
Condition.signal() 与Object.notify() 等效。
Condition.signalAll() 与Object.notifyAll() 等效。
Tips：
- ReentrantLock类可以唤醒指定条件的线程，而Object的唤醒是随机的。

46. lock、tryLock、lockInterruptibly的区别：

lock ()：能获得锁返回 true，不能就等待获得锁。
tryLock()：能获得锁返回 true，不能就返回 false。
tryLock(long timeout,TimeUnit unit)：可以增加时间限制，如果超过该时间段还没获得锁，返回false。
lock()与lockInterruptibly()：如果两个线程分别执行这两个方法，此时中断这两个线程，lock()不会抛出异常，而 lockInterruptibly() 会抛出异常。（@&@）

47. Semaphore（信号量）与锁的区别？

Semaphore作用：

用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。
单值（信号量只有1个），相当于是一个互斥锁；
多值（信号量多余1个），主要用于控制并发数。

Semaphore与锁的区别：

它解决了锁一次只能让一个线程访问资源的问题，信号量可以指定多个线程，同时访问一个资源。

48. CountDownLatch和CyclicBarrier的区别？

CDL的作用：使一个线程等待其他线程完成各自的工作后再执行；
CB的作用：让一组线程到达一个屏障点的时候被阻塞，直到最后一个线程到达屏障点才开启，继续往下执行。
CDL与CB的区别：
CDL允许一个或多个线程等待一组事件的产生；CB用于等待其他线程运行到栅栏位置。
CDL的计数器只能使用一次，减计数方式；CB的计数器可以使用reset()方法重置，可以使用多次（它能够处理更为复杂的场景），减计数方式。
CB提供了更多的方法，getNumberWaiting()获得阻塞的线程数量，isBroken()了解阻塞的线程是否被中断。

49. 什么是ForkJoin框架？适用场景：

Fork/Join框架是JAVA7提供的一个用于并行执行任务的框架，是一个把大任务分割成若干小任务，最终汇总每个小任务结果得到大任务结果的框架。利用了现在CUP是多核的特点。

分而治之：

工作窃取算法（work-stealing）：

一个大任务拆分成多个小任务，为了减少线程间的竞争，把这些子任务分别放到不同的队列中，并且每个队列都有单独的线程来执行队列里的任务，线程和队列一一对应。

但是会出现：A线程处理完了自己队列的任务，B线程的队列里还有很多任务要处理。

A去帮忙B，但是如果两个线程访问同一个队列，会产生竞争。如果A从双端队列的尾部拿任务执行。B永远是从双端队列的头部拿任务执行，就可以减少竞争。

优点：利用了线程进行并行计算，减少了线程间的竞争。

缺点：任务争夺问题。

用法：

ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool(); CutTask cutTask = new CutTask(0, 200, ...); pool.execute(cutTask); public class CutTask extends RecursiveTask<T> { ... ... @Override protected T compute() { // 本批数据小于每批次数据数据量 if (end - start <= 20) { // 执行具体逻辑 } else { // 本批数据大于每批次数据数据量，二分一下 int middle = start + (end - start) / 2; CutTask task1 = new CutTask(start, middle); CutTask task2 = new CutTask(middle, end); task1.fork(); task2.fork(); } } }

50. JAVA的内存模型（JMM）：

主要目标：

定义程序中各个变量的访问规则，即在JVM中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节。

作用：

定义Java 内存模型（Java Memory Model）来屏蔽掉各层硬件和操作系统的内存访问差异。

模型图：

所有的变量都存储在主内存（Main Memory）中，位于物理硬件的内存中；
每条线程自己的工作内存（Working Memory），工作内存中保存了被该线程使用的变量（主内存拷贝的副本），线程对变量的所有操作（读取、赋值等）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量，存优先存储于寄存器和高速缓存中。
线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。

内存间交互操作：

主内存相关操作：lock（锁定）、unlock（解锁）、read（读取）、write（写入）。
工作内存相关操作：load（载入）、store（存储）、use（使用）、assign（赋值）。
举例：
- 变量从主内存复制到工作内存，要顺序地执行read和load操作，反之顺序地执行store和write操作。Java要求上述操作按顺序执行，但没有保证是连续执行。此外Java内存模型还规定一些规则（省略）。

51. Java中四种引用关系：

强引用：new一个对象，只要强引用还存在，GC永远不会回收掉被引用的对象。
软引用：使用SoftReference类来实现软引用。内存空间足够，GC就不会回收它；内存空间不足，GC就会回收这些对象的内存。
弱引用：使用WeakReference类来实现弱引用，它只能生存到下一次垃圾收集发生之前。
虚引用：使用PhantomReference类来实现虚引用，主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

52. 对象的内存布局：

组成：

对象头，实例数据和对齐填充。

Tips：对象的大小总是8字节的整数倍。

对象头：

对象在运行期间，对象头的Mard Word中存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。对象头（非数组类型对象，32位的JVM）的数据结构如下:

53. 为什么不把基本类型放堆中呢？

基本类型占用空间比较小（1~8个字节）。
长度固定不会出现动态增长的情况。

54. 堆中存什么？栈中存什么？

堆中存的是对象。栈中存的是基本数据类型和堆中对象的引用。

55. Tomcat为什么要重写类加载器？

首先简单解释一下双亲委派机制。
然后，说一下双亲委派机制的问题：
- 无法实现隔离性：使用默认的类加载器机制，无法加载两个相同类库的不同版本。但是一个web容器可能要部署多个应用程序，不同的应用程序，可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，因此要保证每一个应用程序的类库都是独立、相互隔离的。
- 无法实现热替换：类被加载之后，就无法被替换。
所以需要打破双亲委派机制，自定义类加载器。

Tomcat自己定义的类加载器：

CommonClassLoader：Tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class可以被Tomcat和各个webapp访问。
CatalinaClassLoader：Tomcat私有的类加载器，webapp不能访问其加载路径下的class，即对webapp不可见。
SharedClassLoader：各个webapp共享的类加载器，对Tomcat不可见。
WebappClassLoader：webapp私有的类加载器，只对当前webapp可见，即每个Web程序都对应一个WebappClassLoader。对应目录：/WEB-INF/*。

Tomcat自定类加载器的工作原理：

CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用，从而实现了公有类库的共用。
CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离。
WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类，但各个WebAppClassLoader实例之间相互隔离，多个WebAppClassLoader是同级关系。
JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件，它出现的目的就是为了被丢弃：当Web容器检测到JSP文件被修改时，会替换掉目前的JasperLoader的实例，并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的HotSwap功能。