java 笔记

后台开发的过程中积累的关于java的杂记

架构

SSH框架

为什么要分层？

因为分层使代码变得清晰，容易写也容易阅读，更重要的是让代码扩展性更好，层与层之间的改动不会互相影响

各层的分工

1. dao——与数据库交互
2. service——处理业务逻辑，调用dao层方法
3. action——用来控制转发，接到请求交给service处理

dao是用于操作数据用的，service是为页面功能服务的，在service中对数据进行处理计算，然后返回数据结果到ACTION,而action则再对数据进一步处理，比如把list转成json,把两个service数据进行合并等，并发送到jsp页面显示。

并发相关

ReentrantLock

参考Java多线程11：ReentrantLock的使用和Condition

1. lock之后要自己unlock
2. lock相比synchronized更加灵活，可以通过trylock判断锁是不是被占用了，在被占用的情况下可以忙其他事，而不是直接就阻塞了
3. lock持有的是对象监视器，也就是类似于syncronized(this){} ，但是需要注意这两者持有的对象监视器是不同的
4. lock配置Condition的signal和await可以实现syncronized的wait和notify来实现等待/通知模型，相比之下Condition更灵活：一个lock实例可以创建多个Condition实例，实现多路通知和有选择性的通知，而不是像notify一样是由jvm随机选择的

BlockingQueue

概念

阻塞队列是一种支持当获取元素时会阻塞直到队列不为空，当插入元素时阻塞直到队列有空间。

方法

操作阻塞队列有四种形式的方法，add/remove/element抛出异常，offer/poll/peek返回具体值，put/take阻塞，offer(e, time, unit)、poll(time, unit)指定等待的最长时间

不同实现

1. ArrayBlockingQueue 只有一个锁，通过两个condition来实现阻塞、通知，添加和删除数据时只允许一个被执行
2. LinkedBlockingQueue 有两个锁，putLock和takeLock，各自维护一个condition，添加和删除数据可以允许并行，当然删除和添加最多各自有一个线程在执行。
3. LinkedBlockingQueue 不仅在消费数据的时候进行唤醒插入阻塞的线程，而且在插入如果容量还没满，也会唤醒插入阻塞的线程

jvm原理

垃圾回收

参考深入理解java垃圾回收机制
垃圾回收就是java中的一个亮点（有利有弊），通过一定的算法自动管理对象的生命周期，防止内存泄漏（内存对象的生命周期超过了程序需要它的时长）

垃圾回收的算法有：

1. 引用计数：早期的算法，通过给堆中的每个对象内置一个引用计数器来实现（缺点是：无法检测循环引用）
2. 标志、清洗算法
3. 分代收集：频繁收集新生代，比较少的收集老生代，基本不收集持久代（分代回收的GC分为 minor gc 和 full/major gc，以下为两种gc的日志格式）

• GC：
• FULL GC：
• 新的对象都在eden区上创建，当eden区的大小达到阈值就会发生GC，eden区中存活的对象会复制到survivor区，并清除eden中无效的对象，如果survivor区中的对象达到年龄限制或者大小达到阈值，就会将存活的对象复制到old区，如果这时old区空间不足就会发生full gc，full gc之后old区的空间仍然无法承载young区要晋升的对象大小，就会发生OOM

内存分配

参考Java里的堆(heap)栈(stack)和方法区(method)、深入探究JVM | 探秘Metaspace

内存分为 heap、stack、method
heap：

1. 堆存放的都是对象，空间大但是访问慢（时空守恒）
2. 为所有线程所共享
3. java heap主要分成三种：

• young：主要用来存放新生的对象
• old: 主要用来存放生命周期长的内存对象
• permanent：主要用来存放类和方法的元数据信息和常量池 ，类被加载后就放入这个区域。GC不会对持久层进行清理，
• metaspace：在java8中持久代已经被移除了，因为持久代的大小是固定的，所以在类加载很多的情况下，容易出现OOM:PermGen space错误，类和方法的元数据被移入元数据区。（存在于本地内存中，所以大小只受物理内存的影响）元数据区是自动增长的，通过-XX:MaxMetaSpaceSize来限制Metaspace的大小，以前的Perm参数失效，超过最大值将会在metaspace发生full gc收集dead class或者classloader

stack：

1. 栈区放的都是基础数据类型和对象的引用
2. 保存函数调用的现场

method：

1. 方法区也为所有线程所共享（另一种说法也就是permanent区）
2. 方法区存放的都是在整个程序中永远唯一的元素，包括class、static变量
3. 常量池也是方法区的一部分，存放程序中的字面量如”hello“ 以及常量

java 集合框架

哈希结构

哈希表的数组长度为什么总是习惯用2^n？

hash 的时候总是需要对对象的hashCode取哈希表长度的模，对于2^n 取模，可以简化为 hash & (2^n - 1)，提高效率

jdk1.8中的hashmap中的 hash算法是什么？有什么优点？

hash算法是(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16) ，通过这样hash，高位的变化反映到低位里，这样我们取模的时候hash & (length - 1) 就不会只取低位相关，防止有些hashCode只和高位相关造成的冲突过多

hashtable、hashmap、concurrenthashmap 哈希家族的异同点

1. 都是继承于map接口，用于存储键值对。hashtable是同步的，如果不需要线程安全，推荐使用hashmap代替hashtable，如果需要高并发线程安全的实现，使用ConcurrentHashMap代替hashtable
2. 集合方法返回的iterators是“fail-fast”的，也就是说当hash结果被修改，除了通过iterator的remove方法外的改动，都会造成iterator抛出ConcurrentModificationException异常。因此，在并发修改的情况下，iterator很快失败并清除，而不是冒险在未来不确定的时间做不确定的事。hashtable的方法返回的emurations却不是fail-fast的
3. hashmap可以接受null值，hashtable则不行
4. HashMap可以通过下面的语句进行同步：Map m = Collections.synchronizeMap(hashMap);

ConcurrentHashMap（面试必考）

concurrentHashMap是一个并发的hash表的实现，它支持完全的并发读取，支持大数量的并发更新操作。

高性能的原因：

1. 用分离锁实现多个线程间的更深层次的共享访问，不再是只有一个线程能同时持有容器的锁了。
2. 利用hashEntry的不变性(final hash,key,next)来降低读操作对加锁的需求
3. 用volatile变量协调读写线程间的内存可见性

缺点

1. 返回的迭代器是弱一致性的，fail-safe并且不会抛出ConcurrentModificationException异常

源码分析（基于jdk1.7）

concurrentHashMap是由segment数组和hashEntry数组组成的，segment是一种可重入锁ReentranLock，在CHM中扮演锁的角色，HashEntry用于存储键值对数据。一个CHM中包含一个segment数组，segment的结构和hashmap类似，一个segment中包含一个hashEntry数组，每个HashEntry都是一个链表的结构，每个segment守护着自己的hashEntry数组，要往这一段hashEntry数组中修改，必须先获得相应的锁

arrayList、linklist、vector

1. arrayList 内部用数组实现，随机访问和遍历快，插入删除慢
2. linklist 内部用链表实现，适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历慢
3. vector 跟 arraylist差不多，除了以下几点
   • vector是线程安全的，因此访问速度也较慢
   • arraylist在内存不够时扩展50% + 1个，vector默认扩展一倍

java 代码执行顺序

JAVA类首次装入时，会对静态成员变量或方法进行一次初始化,但方法不被调用是不会执行的，静态成员变量和静态初始化块级别相同，非静态成员变量和非静态初始化块级别相同。

初始化顺序：先初始化父类的静态代码--->初始化子类的静态代码-->(创建实例时,如果不创建实例,则后面的不执行)初始化父类的非静态代码（变量定义等）--->初始化父类构造函数--->初始化子类非静态代码（变量定义等）--->初始化子类构造函数

tips:
若子类没有显示调用父类的构造函数，则默认调用父类的无参构造函数，如果父类没有则编译错误

java 命令行参数

1. -classpath
   java 通过指定-classpath 来指定虚拟机搜索的你要运行的类的目录、jar文件名、zip文件名，之间用；(linux 用：)隔开。否则java查不到你的class文件就会报java.lang.NoClassDefFoundError异常，在运行时可以通过System.getProperty(“java.class.path”)得到jvm查找类的路径
   也可以通过CLASSPATH环境变量来指定类搜索路径，建议用-cp

2. -DpropertyName=value
   系统属性，可以通过System.getProperty(propertyName)获取value的值，用来设置全局变量值，如配置文件路径

3. -Xms -Xmx 堆的最大最小值

4. -Xss 线程堆的最大值

5. --XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
   当JVM不断地抛出OutOfMemory错误的时候，该命令会通知JVM拍摄一个“堆转储快照”， 并通过-XX:HeapDumpPath 指定该文件的保存路径，可以方便调试问题

6. -XX:+UseParNewGC 使用多线程并发处理新生代GC

7. -XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS并发处理GC

8. -Djava.awt.headless=true 无头模式，系统的配置模式，在该模式下，系统缺少了显示、键盘或鼠标。据说

在Java服务器程序需要进行部分图像处理功能时，建议将程序运行模式设置为headless，这样有助于服务器端有效控制程序运行状态和内存使用（可防止在处理大图片时发生内存溢出）

泛型

• 上界：表示对泛型的限制，传进来的对象必须是class 或者 class 的子类
• 通配符
  • java5之后添加了通配符 和 泛型（泛型我们是了解的），通配符的基本用法

		GenericType<?>
		GenericType<? extends upperBoundType> // 设置上界
		GenericType<? super lowerBoundType> // 设置下界

- 看了下 在 [Java 的泛型类型中使用通配符 - 博客频道 - CSDN.NET](https://app.yinxiang.com/shard/s15/nl/2659954/653fb6e2-ea9d-48f2-b4cf-5d5f749923fb/)，觉得通配符主要是方便了**泛型对象作为方法参数可以引用泛型子类**，代码如下：

	List<? extends Number> nums = new ArrayList<>();
    List<Integer> ints = Arrays.asList(1, 2);
    List<Double> doubles = Arrays.asList(1.1, 2.2);
	nums.addAll(ints); 
	nums.addAll(dbls); // addAll 方法使用了通配符作为参数
  }

 // print all Number 或 Number 子类的list, 如果没有通配符的话, 估计得一个一个子类都去实现以下。。。
  public void print(List<? extends Number> list) {
    list.forEach(x -> System.out.println(x));
  }

- 通配符的限制：
	- 不能用来直接创建变量对象
	- 不能进行修改操作，例如下面的代码，编译器可能觉得，鬼知道你引用了哪个子类呢

	List<? extends Number> nums = new ArrayList<Integer>();
	nums.add(1); // 编译错误

java 基础概念

• 守护线程： 只要当前JVM实例中尚存在任何一个非守护线程没有结束，守护线程就全部工作。当最后一个守护线程结束时，守护线程随同JVM一起结束工作。最典型的例子就是GC
• volatile：
  • 用在多线程中，同步变量。一般情况下线程为了提高效率，会缓存主内存中的变量在自己的线程栈中，volatile声明的变量则不能缓存，保证了线程之间的变量一致性[虽然自己测不出这个效果。。。]
  • 不能保证线程安全。引用例子如下

假如线程1，线程2 在进行read,load 操作中，发现主内存中count的值都是5，那么都会加载这个最新的值，在线程1堆count进行修改之后，会write到主内存中，主内存中的count变量就会变为6；线程2由于已经进行read,load操作，在进行运算之后，也会更新主内存count的变量值为6；导致两个线程及时用volatile关键字修改之后，还是会存在并发的情况。

• 创建对象：

创建对象有哪些方法？

• 最普通的new（给对象分配空间，调用构造函数初始化，返回引用）

• 调用对象的clone方法

  • clone给对象分配空间后，直接在内存上对已有对象影印，不需要构造函数
  • 需要实现CloneAble接口才能调用对象的clone方法，clone是一种浅复制，例如对象中包含一个String，那么新的对象中的String 跟原来的指向同一个字符串。
  • 要实现深复制，需要实现clone方法，不仅clone本身，还需要包含的引用对象

• 运用反序列化手段，调用java.io.ObjectInputStream对象的 readObject()方法。【没玩过】

• 访问修饰符： 只有private在同一个包内不能访问，其他包的只能public能访问

日志操作

log4j

log4j 使用写日志变得很简单，支持多个输出和格式化

log4j 主要由三个部分组成 logger 、appender、 layout

• logger 负责日志的收集，主要由rootlogger 和 其他各个类的logger组成，通过logger.info等方法来记录消息，子logger中可以自定义各种配置，如果没有设置就会向上级的logger查找相应的配置，最上层为rootlogger
• appender负责日志的输出，可以输出到文件、控制台、数据库、kafka等等
• layout绑定到相应的的appender来格式化它的日志输出格式，丰满多姿