java-基础总结(2)

1.Java中有哪些类加载器

JDK自带有三个类加载器：bootstrap ClassLoader、ExtClassLoader、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是自定义类加载器的父类，负责加载classpath下的类文件。

2.说说类加载器双亲委派模型
JVM中存在三个默认的类加载器：

1. BootstrapClassLoader
2. ExtClassLoader
3. AppClassLoader

AppClassLoader的父加载器是ExtClassLoader，ExtClassLoader的父加载器是BootstrapClassLoader。

JVM在加载一个类时，会调用AppClassLoader的loadClass方法来加载这个类，不过在这个方法中，会先使用ExtClassLoader的loadClass方法来加载类，同样ExtClassLoader的loadClass方法中会先使用BootstrapClassLoader来加载类，如果BootstrapClassLoader加载到了就直接成功，如果BootstrapClassLoader没有加载到，那么ExtClassLoader就会自己尝试加载该类，如果没有加载到，那么则会由AppClassLoader来加载这个类。

所以，双亲委派指得是，JVM在加载类时，会委派给Ext和Bootstrap进行加载，如果没加载到才由自己进行加载。

3.你们项目如何排查JVM问题

对于还在正常运行的系统：

1. 可以使用jmap来查看JVM中各个区域的使用情况
2. 可以通过jstack来查看线程的运行情况，比如哪些线程阻塞、是否出现了死锁
3. 可以通过jstat命令来查看垃圾回收的情况，特别是fullgc，如果发现fullgc比较频繁，那么就得进行调优了
4. 通过各个命令的结果，或者jvisualvm等工具来进行分析
5. 首先，初步猜测频繁发送fullgc的原因，如果频繁发生fullgc但是又一直没有出现内存溢出，那么表示fullgc实际上是回收了很多对象了，所以这些对象最好能在younggc过程中就直接回收掉，避免这些对象进入到老年代，对于这种情况，就要考虑这些存活时间不长的对象是不是比较大，导致年轻代放不下，直接进入到了老年代，尝试加大年轻代的大小，如果改完之后，fullgc减少，则证明修改有效
6. 同时，还可以找到占用CPU最多的线程，定位到具体的方法，优化这个方法的执行，看是否能避免某些对象的创建，从而节省内存

对于已经发生了OOM的系统：

1. 一般生产系统中都会设置当系统发生了OOM时，生成当时的dump文件（-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/usr/local/base）
2. 我们可以利用jsisualvm等工具来分析dump文件
3. 根据dump文件找到异常的实例对象，和异常的线程（占用CPU高），定位到具体的代码
4. 然后再进行详细的分析和调试

4.一个对象从加载到JVM，再到被GC清除，都经历了什么过程？

1. 首先把字节码文件内容加载到方法区
2. 然后再根据类信息在堆区创建对象
3. 对象首先会分配在堆区中年轻代的Eden区，经过一次Minor GC后，对象如果存活，就会进入Suvivor区。在后续的每次Minor GC中，如果对象一直存活，就会在Suvivor区来回拷贝，每移动一次，年龄加1
4. 当年龄超过15后，对象依然存活，对象就会进入老年代
5. 如果经过Full GC，被标记为垃圾对象，那么就会被GC线程清理掉

5.怎么确定一个对象到底是不是垃圾？

1. 引用计数算法： 这种方式是给堆内存当中的每个对象记录一个引用个数。引用个数为0的就认为是垃圾。这是早期JDK中使用的方式。引用计数无法解决循环引用的问题。
2. 可达性算法： 这种方式是在内存中，从根对象向下一直找引用，找到的对象就不是垃圾，没找到的对象就是垃圾。

6.JVM有哪些垃圾回收算法？

1. 标记清除算法：
   a. 标记阶段：把垃圾内存标记出来
   b. 清除阶段：直接将垃圾内存回收。
   c. 这种算法是比较简单的，但是有个很严重的问题，就是会产生大量的内存碎片。
2. 复制算法：为了解决标记清除算法的内存碎片问题，就产生了复制算法。复制算法将内存分为大小相等的两半，每次只使用其中一半。垃圾回收时，将当前这一块的存活对象全部拷贝到另一半，然后当前这一半内存就可以直接清除。这种算法没有内存碎片，但是他的问题就在于浪费空间。而且，他的效率跟存活对象的个数有关。
3. 标记压缩算法：为了解决复制算法的缺陷，就提出了标记压缩算法。这种算法在标记阶段跟标记清除算法是一样的，但是在完成标记之后，不是直接清理垃圾内存，而是将存活对象往一端移动，然后将边界以外的所有内存直接清除。

7.什么是STW？
STW: Stop-The-World，是在垃圾回收算法执行过程当中，需要将JVM内存冻结的一种状态。在STW状态下，JAVA的所有线程都是停止执行的-GC线程除外，native方法可以执行，但是，不能与JVM交互。GC各种算法优化的重点，就是减少STW，同时这也是JVM调优的重点。

8.JVM参数有哪些？
JVM参数大致可以分为三类：

1. 标注指令： -开头，这些是所有的HotSpot都支持的参数。可以用java -help 打印出来。
2. 非标准指令： -X开头，这些指令通常是跟特定的HotSpot版本对应的。可以用java -X 打印出来。
3. 不稳定参数： -XX 开头，这一类参数是跟特定HotSpot版本对应的，并且变化非常大。

9.说说对线程安全的理解

线程安全指的是，我们写的某段代码，在多个线程同时执行这段代码时，不会产生混乱，依然能够得到正常的结果，比如i++，i初始化值为0，那么两个线程来同时执行这行代码，如果代码是线程安全的，那么最终的结果应该就是一个线程的结果为1，一个线程的结果为2，如果出现了两个线程的结果都为1，则表示这段代码是线程不安全的。

所以线程安全，主要指的是一段代码在多个线程同时执行的情况下，能否得到正确的结果。

10.对守护线程的理解

线程分为用户线程和守护线程，用户线程就是普通线程，守护线程就是JVM的后台线程，比如垃圾回收线程就是一个守护线程，守护线程会在其他普通线程都停止运行之后自动关闭。我们可以通过设置thread.setDaemon(true)来把一个线程设置为守护线程。

11.ThreadLocal的底层原理

1. ThreadLocal是Java中所提供的线程本地存储机制，可以利用该机制将数据缓存在某个线程内部，该线程可以在任意时刻、任意方法中获取缓存的数据
2. ThreadLocal底层是通过ThreadLocalMap来实现的，每个Thread对象（注意不是ThreadLocal对象）中都存在一个ThreadLocalMap，Map的key为ThreadLocal对象，Map的value为需要缓存的值
3. 如果在线程池中使用ThreadLocal会造成内存泄漏，因为当ThreadLocal对象使用完之后，应该要把设置的key，value，也就是Entry对象进行回收，但线程池中的线程不会回收，而线程对象是通过强引用指向ThreadLocalMap，ThreadLocalMap也是通过强引用指向Entry对象，线程不被回收，Entry对象也就不会被回收，从而出现内存泄漏，解决办法是，在使用了ThreadLocal对象之后，手动调用ThreadLocal的remove方法，手动清楚Entry对象
4. ThreadLocal经典的应用场景就是连接管理（一个线程持有一个连接，该连接对象可以在不同的方法之间进行传递，线程之间不共享同一个连接）

12.并发、并行、串行之间的区别

1. 串行：一个任务执行完，才能执行下一个任务
2. 并行(Parallelism)：两个任务同时执行
3. 并发(Concurrency)：两个任务整体看上去是同时执行，在底层，两个任务被拆成了很多份，然后一个一个执行，站在更高的角度看来两个任务是同时在执行的

13.Java死锁如何避免？
造成死锁的几个原因：

1. 一个资源每次只能被一个线程使用
2. 一个线程在阻塞等待某个资源时，不释放已占有资源
3. 一个线程已经获得的资源，在未使用完之前，不能被强行剥夺
4. 若干线程形成头尾相接的循环等待资源关系

这是造成死锁必须要达到的4个条件，如果要避免死锁，只需要不满足其中某一个条件即可。而其中前3个条件是作为锁要符合的条件，所以要避免死锁就需要打破第4个条件，不出现循环等待锁的关系。

在开发过程中：

1. 要注意加锁顺序，保证每个线程按同样的顺序进行加锁
2. 要注意加锁时限，可以针对锁设置一个超时时间
3. 要注意死锁检查，这是一种预防机制，确保在第一时间发现死锁并进行解决

14.线程池的底层工作原理
线程池内部是通过队列+线程实现的，当我们利用线程池执行任务时：

1. 如果此时线程池中的线程数量小于corePoolSize，即使线程池中的线程都处于空闲状态，也要创建新的线程来处理被添加的任务。
2. 如果此时线程池中的线程数量等于corePoolSize，但是缓冲队列workQueue未满，那么任务被放入缓冲队列。
3. 如果此时线程池中的线程数量大于等于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量小于maximumPoolSize，建新的线程来处理被添加的任务。
4. 如果此时线程池中的线程数量大于corePoolSize，缓冲队列workQueue满，并且线程池中的数量等于maximumPoolSize，那么通过 handler所指定的策略来处理此任务。
5. 当线程池中的线程数量大于 corePoolSize时，如果某线程空闲时间超过keepAliveTime，线程将被终止。这样，线程池可以动态的调整池中的线程数

15.线程池为什么是先添加列队而不是先创建最大线程？
当线程池中的核心线程都在忙时，如果继续往线程池中添加任务，那么任务会先放入队列，队列满了之后，才会新开线程。这就相当于，一个公司本来有10个程序员，本来这10个程序员能正常的处理各种需求，但是随着公司的发展，需求在慢慢的增加，但是一开始这些需求只会增加在待开发列表中，然后这10个程序员加班加点的从待开发列表中获取需求并进行处理，但是某一天待开发列表满了，公司发现现有的10个程序员是真的处理不过来了，所以就开始新招员工了。