本文避免重复造轮子，也是从JavaGuider中提取出来方便日后查阅的手册
参考链接：
JavaGuider：https://javaguide.cn/java/basis/java-basic-questions-01/
JVM内存结构：https://blog.csdn.net/rongtaoup/article/details/89142396
1.基础概念与常识
1.1.Java语言特点
跨平台、面向对象（封装继承多态）、一次编写到处运行、多线程可靠安全、编译与解释并存
1.2字节码与编译和解释并存
被编译成.class后缀的文件就是字节码。而经过解释器JIT第一次解释后，后续热点代码（频繁使用的代码。消耗大部分系统资源的只有一小部分代码，这就是热点代码）的字节码对应的机器码就会被保存下来，然后每次代码执行的时候都会优化，这样就会越来越快
1.3 字符常量和字符串常量区别
字符常量是单引号，占一个字节（但java中char是2个字节）,字符串常量是双引号，占若干字节
1.4 Java关键字
| 分类 | 关键字 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 访问控制 | private | protected | public | ||||
| 类，方法和变量修饰符 | abstract | class | extends | final | implements | interface | native |
| new | static | strictfp | synchronized | transient | volatile | ||
| 程序控制 | break | continue | return | do | while | if | else |
| for | instanceof | switch | case | default | |||
| 错误处理 | try | catch | throw | throws | finally | ||
| 包相关 | import | package | |||||
| 基本类型 | boolean | byte | char | double | float | int | long |
| short | null | true | false | ||||
| 变量引用 | super | this | void | ||||
| 保留字 | goto | const |
1.5.泛型
Java泛型是伪泛型，即java运行期间所有类型擦除，数据类型被转换成一个参数。比如：
-
泛型类：public Class Study
{} 实例化方式 Study genericInteger = new Study (123456); -
泛型接口：public interface Study
{} 实例化方式 class StudyImpl implements Study {} -
泛型方法：public static
void printArray(){E[] inputArray}
项目哪里用到了泛型？
- 项目接口返回Result
参数的时候 - ExcelUtil
生成excel的时候 - 工具类Collections.sort这些地方
(注：个人觉得泛型适用性强，在和外部接口对接的时候，为防止外部参数类型经常变更，可以改成泛型。或者自己复用引用高的代码块的时候，也可以把代码块改成泛型。)
1.6. ==和equals()，HashCode()
==比较地址equals()比较对象,
HashCode是对堆上的对象产生独特值(不唯一，因为因hash算法也会产生不同对象相同hash值)，如果重写equals不重写hashcode，那两个相同对象也会有不同的hashcode
1.7 基本数据类型
这 8 种基本数据类型的默认值以及所占空间的大小如下：
| 基本类型 | 位数 | 字节 | 默认值 |
|---|---|---|---|
int |
32 | 4 | 0 |
short |
16 | 2 | 0 |
long |
64 | 8 | 0L |
byte |
8 | 1 | 0 |
char |
16 | 2 | 'u0000' |
float |
32 | 4 | 0f |
double |
64 | 8 | 0d |
boolean |
1 | false |
引用类型Byte,Short,IntegerLong创建了[-128,127]的缓存，Character创建了[0,127]的缓存
注：频繁拆箱装箱也非常影响系统性能
1.7 基本数据类型
序列化：数据结构或对象转成二进制字节流
反序列化：序列化生成的二进制转成数据结构或对象
1.8 I/O操作
分为InputStream/Reader：字节输入流与字符输入流
OutputStream/Writer：字节输出流与字符输出流
1.9 I/O操作
反射：程序在运行时分析类和执行类方法的能力。（比如@Value就能在运行时给某个对象赋值，相比正射的set,get方法更灵活）
1.10 Java值传递
1.11 静态代理与动态代理
静态代理是由代理对象和目标对象实现一样的接口
动态代理是利用反射机制在运行时创建代理类。
动态代理：JDK动态代理实现了接口的类或直接代理接口，而CGLIB可代理未实现任何接口的类。与基于Java字节码实现的Javassist
动态代理更灵活，不需要实现接口就可以代理实现类。静态代理是在编译时将接口、实现类、代理类生成.class文件
动态代理底层：反射
Proxy:生产代理实例
InvocationHandler：处理代理实例并返回结果
1.12 IO模型
同步阻塞IO：BIO
同步非阻塞IO：NIO
异步IO：AIO
2.容器
2.1.Java集合
Java集合：
1. Collection接口：list,queue,set
2. Map接口
2.2.==与 equals 的区别
对于基本类型来说，== 比较的是值是否相等；
对于引用类型来说，== 比较的是两个引用是否指向同一个对象地址（两者在内存中存放的地址（堆内存地址）是否指向同一个地方）；
对于引用类型（包括包装类型）来说，equals 如果没有被重写，对比它们的地址是否相等；如果 equals()方法被重写（例如 String），则比较的是字符串值是否相等。
2.3 HashMap底层实现(JDK1.8前后)
JDK1.8 之前 HashMap 底层是 数组和链表 结合在一起使用也就是 链表散列。
JDK1.8之后HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。
(put逻辑：如果定位到的数组位置没有元素 就直接插入。
如果定位到的数组位置有元素就和要插入的 key 比较，如果 key 相同就直接覆盖，如果 key 不相同，就判断 p 是否是一个树节点，如果是就调用e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value)将元素添加进入。如果不是就遍历链表插入(插入的是链表尾部)。)
相比于之前的版本， JDK1.8 之后在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）（将链表转换成红黑树前会判断，如果当前数组的长度小于 64，那么会选择先进行数组扩容，而不是转换为红黑树）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。
2.4 ConcurrentHashmap底层原理
JDK1.8之后ConcurrentHashMap 取消了 Segment 分段锁，采用 CAS 和 synchronized 来保证并发安全。数据结构跟 HashMap1.8 的结构类似，数组+链表/红黑二叉树。Java 8 在链表长度超过一定阈值（8）时将链表（寻址时间复杂度为 O(N)）转换为红黑树（寻址时间复杂度为 O(log(N))）
synchronized 只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要 hash 不冲突，就不会产生并发，效率又提升 N 倍
2.6 Synchronized的升降级
对象分为对象头(MarkWord)、实例变量、填充字节。
锁的4中状态：无锁状态、偏向锁状态(弄人开启)、轻量级锁状态、重量级锁状态（级别从低到高）
Java8 中的 ConcurrentHashMap 使用的 Synchronized 锁加 CAS 的机制。结构也由 Java7 中的 Segment 数组 + HashEntry 数组 + 链表 进化成了 Node 数组 + 链表 / 红黑树，Node 是类似于一个 HashEntry 的结构。它的冲突再达到一定大小时会转化成红黑树，在冲突小于一定数量时又退回链表。
3.并发编程
3.1.进程与线程
进程：启动一个程序（启动main函数就是启动了一个jvm进程），而main函数的的线程就是这个进程中的一部分
多个线程共享内存中的堆与方法区，但是各个线程又有自己的虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。
3.2.上下文切换
线程会有主动阻塞(Sleep,wait)让出CPU、时间片用完、IO阻塞等线程切换情况，这时需要保留现场方便后续CPU调用，同时加载下一次线程用CPU的上下文，这就叫上下文切换。
3.3 Sleep与wait区别
Sleep没有释放锁，会自动唤醒，而wait释放了锁，必须要notify/notifyall唤醒
3.4 start与run
start启动线程做了线程准备工作后调用run方法并让线程进入就绪状态，CPU分配了时间片后就可以开始执行，而run方法并不会在某个线程中执行，不属于多线程。
3.5 Synchronized关键字
挂起或唤醒一个线程，都需要OS操作用户态到核心态的转换，这个过程非常耗时。
Synchronized作用域
- 修饰实例方法：作用于对象实例
- 修饰静态方法，作用于类.class
- 修饰代码块，作用域对象的锁(this,OBject)或类的锁(类.calss)
3.6 其他参数
以下内容见《JUC并发编程》
volatile（非线程安全）
ThreadLocal(线程本地变量)
线程池(三大方法、七大参数，四种拒绝策略)
3.7 AQS
简介：是juc下具体类
核心原理：多线程情况下，空闲的共享资源加锁，非空闲的共享资源使用CLH队列锁（内部是虚拟的双向队列,FIFO）进行线程队列等待与唤醒的锁分配策略
定义资源的共享方式：
1. Exclusive（独占）：Reentranlock,synchronized
2. Share（共享）：Countdownlatch,semaphore,cyclicBarrier,readwriteLock
3.8 补充
this逃逸：构造函数返回之前其他线程就持有该对象引用，其他线程调用尚未构造完全的对象方法引发错误
4.JVM
4.1 JVM内存区域详解
4.1.0 JVM内存区域
1. PC程序计数器：线程中的信号指示器，用于用来读取下一条指令功能。、
2. Java虚拟机栈：包含一个个栈帧（局部变量表等等，局部变量表又包含8个基本数据类型()，对象应用）
3. 本地方法栈：虚拟机栈为java服务，本地方法栈为虚拟机用到的Native服务（也有本地方法的局部变量表等待）
4. 堆：存放分配几乎所有对象实例与数组内存、**字符串常量池、静态变量(jdk1.8之后)**
1. 字符串常量池：存放"asd" + "abc"（**常量折叠**）
5. 方法区：存储已被虚拟机加载的类信息（类如何放入方法区，reference如何指向就是这里）、常量。**方法区和永久代的关系很像 Java 中接口和类的关系**
1. 运行时常量池：类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有常量池表(类的相关信息)
2. **jdk1.8之后是把永久代实现方法区方式换成了元空间实现方式**
6. 直接内存（堆外内存）：NIO
4.1.1对象的创建
Java对象创建分如下5步：
- 类加载检查：遇到new 指令时，进行类的检查与加载。
- 分配内存：在堆中分配内存，有指针碰撞与空闲列表2种分配方式。Java堆是否规整由垃圾回收算法决定。
保证内存分配的线程安全：
CAS+失败重试： CAS 是乐观锁的一种实现方式。所谓乐观锁就是，每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为止。虚拟机采用 CAS 配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。
TLAB： 为每一个线程预先在 Eden 区分配一块儿内存，JVM 在给线程中的对象分配内存时，首先在 TLAB 分配，当对象大于 TLAB 中的剩余内存或 TLAB 的内存已用尽时，再采用上述的 CAS 进行内存分配
- 初始化零值：给每个new 对象有初始化值
- 设置对象头：markword
- 执行init方法：按照代码进行init，比如定义数组大小。上述可以说只是定义分配了内存位置，这里根据init定义具体大小。
new ArrayList<>(3);
4.1.2 对象访问
- 句柄访问：Java栈的本地变量表访问堆中的句柄池中的实例对象指针（类似于操作系统中的虚拟地址表），然后访问堆或者方法区中的实例对象。缺点就是多访问了一次指针定位实例数据的时间。
- 直接指针：Java栈的本地变量表存的就是直接访问堆中的实例对象的地址。访问方法区就是堆中存了实例对象地址。缺点就是后续垃圾回收移动对象地址的时候，需要改变栈中的本地变量表。
// 上面说了new ArrayList<3>，这里说的2种方法就是一整条语句了。
List<Integer> list = new ArrayList<>(3);
4.2 JVM垃圾回收详解
4.2.1 Jvm垃圾回收相关问题
注：JVM垃圾回收在于线程共享区域：即堆、方法区（已被虚拟机加载的静态变量、常量等代码与运行时常量池）
下面介绍JVM垃圾回收具体流程：
4.2.2 对象是否死亡
1.如何判断对象是否死亡：引用计数器与可达性算法
2.指向对象的引用：强引用，软引用，弱引用，幻想引用（虚引用）
目前尚有一个疑问？
目前垃圾回收器普遍都是分代回收算法，但是又说JDK1.8是默认采用Parallel scavenge+Serial Old收集器，但这2个收集器并不是GC算法，是否冲突？
答：相当于所有垃圾回收器都默认使用了分代回收算法
4.2.3. 垃圾回收（算法与工具）
垃圾回收算法：
1. Mark-sweep（标记-清除 MS算法）：标记全部堆中可回收资源进行回收
2. Copying（复制 CP算法）：堆内存分成2半，一半用完了复制并整理整齐到另一半上，然后把这一半清空。
3. Mark-Compact（标记-整理 MC算法）：MS与CP结合，将全部堆内容标记，然后整理整齐清空。
4. Generation Collection（分代收集 GC算法）：根据对象存活周期将内存分为新生代与老生代进行收集。垃圾收集器：
1. Serial Old收集器:MC算法
2. ParNew收集器：Serial的多线程版本,MC算法
3. Parallel Scavenge：Cp算法
4. Parallel Old:MC算法
5. CMS：MS算法
6. G1：MS算法
4.3 类文件结构、类加载过程（略）
4.4 JVM性能调优（待续）
能力有限，暂时用不到这些，后面用到了进一步了解。
学习链接：https://javaguide.cn/java/jvm/jvm-parameters-intro/#_3-2-gc记录
4.5 JVM排查命令
参考命令：https://javaguide.cn/java/jvm/jdk-monitoring-and-troubleshooting-tools/#jps-查看所有-java-进程
注：Jdk1.8默认采用Parallel Scavenge（新生代） + Serial Old（老年代）
5.新特性
5.1 Java8新特性实战、《Java8指南》、JDK9~15、小技巧（略）
权当手册查了。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。程序员不仅要懂代码，更要懂生活，关注我，一起进步。
