jvm性能调优

jvm结构

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方法区(元空间)

存放常量final、静态变量static、类信息；

栈

每运行一个线程，都会为这个线程分配一个栈空间（栈空间数据结构就是栈），这个线程中的各个方法以及变量都会获得一块栈帧内存空间，如下：
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栈帧由四块结构组成：**局部变量表**，**操作数栈**，动态链接，**方法出口**；

  • **局部变量表**，**操作数栈**：例如一个赋值代码：int a=1;在jvm中进行执行，会先将一个int类型的常量1压入操作数栈，然后将这个int类型的值存入局部变量1(这个局部变量1就相当于局部变量表里面数据的下标索引，其中局部变量0就是调用这个方法的对象他本身)，操作数栈就是在对变量值操作时临时提供的一块空间；
  • **动态链接**：将一些符号引用转变为直接引用存放到此；
    • 符号引用：就比如那些方法名，变量名，类名之类的统称为java语言的符号；
    • 直接引用：这个符号被加载到方法区的内存地址称为直接引用，直接引用会放在动态链接里；

  • 方法出口：被调用方法结束后返回结果到调用方法的那个位置；

    程序计数器

    程序计数器是每个线程在运行时，jvm都会分配的一块空间，用来记录线程马上或者正在运行的那一行代码的位置(这行代码在方法区里面的内存地址)：
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    假如，我们的的代码正在运行中被更高优先级的线程抢去cpu资源，等这个更高级别线程运行完毕后，cpu就可根据程序计数器记录的位置继续运行我们线程的代码，不必从新开始；
    程序计数器记录的地址是动态变化的，它记录的地址值是由字节码执行引擎进行修改的；

    堆

    存放对象；声明一个对象，栈帧内的局部变量表存放的就是这个对象在堆内存中的地址(相当于指针)；
    Java的基本数据类型不一定存放在栈中，局部变量的基本类型存放在栈中，引用类型的变量名存放在栈中，但是变量名所指向的对象（基本数据类型）存放在堆中。而成员变量，不管是基本类型还是引用类型，变量名和对象都放在堆中。
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    对象分配到堆里面都是优先分配到Eden区的；如果Eden区满了的话，字节码执行引擎的垃圾收集线程就会执行minor gc;

  • minor gc(是回收整个年轻代的)：将非垃圾对象赋值到survivor区里面，而将非垃圾对象直接干掉；

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  • 每经历一次minor gc，非垃圾对象都会转移到空的survivor区中(s1/s0)，且分代年龄+1，当这个非垃圾对象的分代年龄达到15时会直接转移到老年代里面；
  • 当老年代里面满了之后，就会触发full gc(回收整个堆里的垃圾对象)，但当full gc回收不了垃圾对象，而老年代中还在不停的填加非垃圾对象时，JVM就会发生OOM内存已足；
  • 挪到老年代有多种情况，一是分代年龄达到15，二是survivor区中放不下了才放到老年代中，其他：
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JVM调优减少的就是gc,因为gc会stop the world（例如minor gc``stop the world的区域是整个年轻代，而full gc``stop the world的区域则是整个堆，所以full gc时间要更长）,即当执行gc时会停掉所有用户线程的执行(用户会卡一会)；

本地方法栈

本地方法：用native修饰的方法，如下：
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本地方法在运行的过程中需要用到的内存空间就从本地方法栈分配；

jdk、jre、jvm三者区别

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==和equals

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final

1、简述**final**作用
最终的；

  • 修饰类：表示类不可被继承；
  • 修饰方法：表示方法不可被子类覆盖，但是可以重载；
  • 修饰变量：表示变量一旦被赋值就不可以更改它的值。

（1）修饰成员变量：

  • 如果final修饰的是类变量(即静态变量)，只能在静态初始化块中指定初始值或者声明该类变量时指定初始值。
    • 成员变量随着对象的创建而存在，随着对象的回收而释放。
    • 静态变量随着类的加载而存在，随着类的消失而消失。
  • 如果final修饰的是成员变量，可以在非静态初始化块、声明该变量或者构造器中执行初始值。

（2）修饰局部变量：

  • 系统不会为局部变量进行初始化，局部变量必须由程序员显示初始化。因此使用final修饰局部变量时，即可以在定义时指定默认值（后面的代码不能对变量再赋值），也可以不指定默认值，而在后面的代码中对final变量赋初值仅一次）

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（3）修饰基本类型数据和引用类型数据：

  • 如果是基本数据类型的变量，则其数值一旦在初始化之后便不能更改;
  • 如果是引用类型的变量，则在对其初始化之后便不能再让其指向另一个对象。但是引用的值是可变的。

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2、为什么局部变量和匿名内部类访问局部变量只能访问局部**final**变量
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含有内部类的类编译后会有两个calss文件；
首先需要知道的一点是：内部类和外部类是处于同一个级别的，内部类不会因为定义在方法中就会随着方法的执行完毕就被销毁。
这里就会产生问题当外部类的方法结束时，局部变量就会被销毁了，但是内部类对象可能还存在（只有没有人再引用它时，才会死亡）。这里就出现了一个矛盾：内部类对象访问了一个不存在的变量。为了解决这个问题，就将局部变量复制了一份作为内部类的成员变量，这样当局部变量死亡后，内部类仍可以访问它，实际访问的是局部变量的”copy”。这样就好像延长了局部变量的生命周期；
将局部变量复制为内部类的成员变量时，必须保证这两个变量是一样的，也就是如果我们在内部类中修改了成员变量，方法中的局部变量也得跟着改变，怎么解决问题呢?
就将局部变量设置为final，对它初始化后，我就不让你再去修改这个变量，就保证了内部类的成员变量和方法的局部变量的一致性。这实际上也是一种妥协。使得局部变量与内部类内建立的拷贝保持一致。

String/StringBuffer/StringBuilder区别和使用场景

  • String是final修饰的，不可变，每次操作都会产生新的String对象；
  • StringBuffer和StringBuilder都是在原对象上操作；
  • StringBuffer是线程安全的，StringBuilder线程不安全的；
  • StringBuffer中的方法都自动加synchronized修饰的(synchronized线程排队执行，保证线程同步)；

性能∶StringBuilder>StringBuffer>String；
场景：经常需要改变字符串内容时使用后面两个；
优先使用StringBuilder，多线程使用共享变量时使用StringBuffer

重载和重写的区别

重载：发生在同一个类中，方法名必须相同，参数类型不同、个数不同、顺序不同，方法返回值和访问修饰符可以不同，发生在编译时。【只有返回值类型不同不是重载，并且编译器还会报错】：

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重写：发生在父子类中，方法名、参数列表必须相同，返回值范围小于等于父类，抛出的异常范围小于等于父类，访问修饰符范围大于等于父类；如果父类方法访问修饰符为private则子类就不能重写该方法。

接口和抽象类的区别

  • 抽象类可以存在普通成员函数，而接口中只能存在public abstract方法。
  • 抽象类中的成员变量可以是各种类型的，而接口中的成员变量只能是public static final类型的。
  • 对于子类/实现类来说抽象类只能继承一个，接口可以实现多个。

接口的设计目的，是对类的行为进行约束（更准确的说是一种有约束，因为接口不能规定类不可以有什么行为），也就是提供一种机制，可以强制要求不同的类具有相同的行为。它只约束了行为的有，但不对如何实现行为进行限制。
而抽象类的设计目的，是代码复用。当不同的类具有某些相同的行为（记为行为集合A），且其中一部分行为的实现方式一致时（A的非真子集，记为B），可以让这些类都派生于一个抽象类。在这个抽象类中实现了B，避免让所有的子类来实现B，这就达到了代码复用的目的。而A减B的部分，留给各个子类自己实现。正是因为A-B在这里没有实现，所以抽象类不允许实例化出来（否则当调用到A-B时，无法执行）。

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抽象类是对类本质的抽象，表达的是is a的关系，比如∶BaoMa is a Car。抽象类包含并实现子类的通用特性，将子类存在差异化的特性进行抽象，交由子类去实现。
而接口是对行为的抽象，表达的是like a的关系。比如∶Bird like a Aircraft（像飞行器一样可以飞），但其本质上is a Bird。接口的核心以是定义行为，即实现类可以做什么。至于实现类主题是谁，是如何实现的，接口并不关心。
使用场景：

  • 当你关注一个事物的本质的时候，用抽象类；
  • 当你关注一个操作的时候。用接口。

抽象类的功能要远超过接口，但是，定义抽象类的代价高。因为高级语言来说（从实际设计上来说也是）每个类只能继承一个类。在这个类中，你必须继承或编写出其所有子类的所有共性。虽然接口在功能上会弱化许多。但是它只是针对一个动作的描述。而且你可以在一个类中同时实现多个接口。在设计阶段会降低难度；

List和Set的区别

**List**：有序，按对象进入的顺序保存对象，可重复，允许多个null元素对象，可以使用Iterator(迭代器)取出所有元素，在逐一遍历，还可以使用get(int index)获取指定下表的元素；
**Set**：无序，不可重复，最多允许有一个null元素对象，取元素时只能用Iterator接口取得所有元素，在逐一遍历各个元素；

hashCode与equals

hashCode介绍

hashCode()的作用是获取哈希码，也称为散列码；它实际上是返回一个int整数。这个哈希码的作用是确定该对象在哈希表中的索引位置。hashCode()定义在JDK的Object.java中，Java中的任何类都包含有hashCode()函数。散列表存储的是键值对(key-value)，它的特点是：能根据键快速的检索出对应的值。这其中就利用到了散列码(可以快速找到所需要的对象)

为什么要有hashCode

以“HashSet如何检查重复”为例来说明为什么要有hashCode∶
对象加入HashSet时，HashSet会先计算对象的hashcode值来判断对象加入的位置，看该位置是否有值，如果没有、HashSet会假设对象没有重复出现。但是如果发现有值，这时会调用equals()【如果放的是自定义对象的话就需要自己重写**equals()**了】方法来检查两个对象是否真的相同。如果两者相同，HashSet就不会让其加入操作成功。如果不同的话，就会重新散列到其他位置。这样就大大减少了equals()的次数，相应就大大提高了执行速度。

  • 两个相等的对象hashcode值一定也是相同的；
  • 两个hashcode值相同的对象，不一定相等；
  • equals()方法被覆盖过，则hashcode方法也必须被覆盖；

  • hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode()，则该class的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）；

    ArrayList与LinkedList

    **ArrayList**：基于动态数组，连续内存存储，适合下标访问（随机访问）。

  • 扩容机制：因为数组长度固定，超出长度存数据时需要新建数组，然后将老数组的数据拷贝到新数组，如果不是尾部插入数据还会涉及到元素的移动（往后复制一份，插入新元素），使用属插法并指定初始容量可以极大提升性能、甚至超过linkedList（linkedList可能需要创建大量的node对象）

**LinkedList**：基于链表，可以存储在分散的内存中，适合做数据插入及删除操作，不适合查询；需要逐—遍历，
遍历LinkedList必须使用iterator，不能使用for循环，因为每次for循环体内通过get(i)取得某一元素时都需要对list重新进行遍历，性能消耗极大。另外不要试图使用indexOf等返回元素索引，并利用其进行遍历，使用indexlOf对list进行了遍历，当结果为空时会遍历整个列表。

ConcurrentHashMap原理

jdk7：

  • 数据结构∶ReentrantLock+Segment+HashEntry，一个Segment中包含一个HashEntry数组，每个HashEntry又是一个链表结构；
  • 元素查询：二次hash，第一次Hash定位到Segment，第二次Hash定位到元素所在的链表的头部；
  • 锁： Segment分段锁，Segment继承了ReentrantLock，锁定操作的Segment，其他的Segment不受影响，并发度为segment个数，可以通过构造函数指定，数组扩容不会影响其他的segmentget方法无需加锁（volatile保证不会读到脏数据）；

jdk8：

  • 数据结构∶synchronized+CAS(即乐观锁check-and-set)+Node+红黑树，Node的val和next都用volatile修饰，保证可见性查找，替换，赋值操作都使用CAS；
  • 锁∶ 锁链表的head节点，不影响其他元素的读写，锁粒度更细，效率更高，扩容时，阻塞所有的读写操作、并发扩容
  • 读操作无锁：Node的val和next使用volatile修饰，读写线程对该变量互相可见数组用volatile修饰，保证扩容时被读线程感知；

    如何实现一个IOC容器

  1. 配置文件配置包扫描路径；
  2. 递归包扫描获取.class文件；
  3. 反射、确定需要交给IOC管理的类；
  4. 对需要注入的类进行依赖注入；
  • 配置文件中指定需要扫描的包路径；
  • 定义一些注解，分别表示访问控制层、业务服务层、数据持久层、依赖注入注解、获取配置文件注解；
  • 从配置文件中获取需要扫描的包路径，获取到当前路径下的文件信息及文件夹信息，我们将当前路径下所有以.class结尾的文件添加到一个**Set**集合中进行存储；
  • 遍历这个**set**集合，获取在类上有指定注解的类，并将其交给IOC容器，定义一个安全的Map用来存储这些对象；

  • 遍历这个IOC容器，获取到每一个类的实例，判断里面是有有依赖其他的类的实例，然后进行递归注入；

    java类加载器有哪些

    JDK自带有三个类加载器：bootstrap ClassLoader、IExtClassLoader、AppClassLoader。

  • BootStrapClassLoader是ExtClassLoader的父类加载器，默认负责加载%JAVA_HOME%``lib下的jar包和class文件。

  • ExtClassLoader是AppClassLoader的父类加载器，负责加载%JAVA_HOME%/lib/ext文件夹下的jar包和class类。
  • AppClassLoader(系统类加载器，线程上下文加载器)是自定义类加载器的父类，负责加载classpath下的类文件。实现自定义类加载器需要继承ClassLoader；

其余内容wps中保存有**《210道面试题》**；