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【算法】五分钟算法小知识:Linux的进程、线程、文件描述符是什么?

游客ih62co2qqq5ww 2020-05-09 11:28:57 0 浏览量 回答数 0

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在校生要找到好工作,主要靠几个光环,学校光环、竞赛光环、项目光环、实习光环。其中项目经验尤为重要。有些同学就有疑问了: “我校招没offer,没有项目经验,是不是要报个培训班?” “我转行计算机,是不是应该报个班?” “我也想自学,可怎么学啊,选哪个方向啊?” 对于有些同学,当我还在想办法劝他自学时,给我贴出了培训班的广告词,真可谓,人有多大胆,口号就有多不要脸: “0基础入学,三个月包就业” “毕业月入不过万,不收学费” “从前是你找工作,接下来是工作找你” 当我推荐某些同学去培训时,又给咔咔咔亮出了几个帖子,说培训出来的受歧视啊、有些同学培训出来还是找不到工作啊,等等。 其实,选择自学还是培训是看自身情况而定,无论选择自学还是培训,都只是入门的一种手段,各有优劣势,本文就详细说说自学/培训怎么选,选择以后怎么办,记得帮我点赞哦。   目录: 自学还是培训,怎么选? 自学怎么学? 培训班到底在培训什么? 有些企业歧视培训班学员,培训班的问题到底出在哪? 一些建议 一、自学还是培训,怎么选? 无论你是什么学历、有没有计算机基础,这些都不是决定你适合自学的条件,具备如下三个条件的人都可以选择自学: (1)、时间充足 如果说从零基础靠自学达到找工作的水平,需要多久呢?我觉得至少一年,有的人可能需要两年。所以,如果你是大一、大二、大三的学生,你还有时间,可以选择自学。如果你是已经工作的,想转行计算机,可以边工作边学习,这个过程会比较辛苦,但也不是绝对不可行。 对于大四的同学,以就业为导向,建议你去培训。不可否认,培训是最快入门的方式,对于时间不足的同学而言,培训是最优解。同样地,如果你是已工作的,不存在财务压力,我同样建议你去培训,工作后的时间很珍贵,比不上在校期间有大把时间可以浪费,如果做好了必转的决心,以最快速度转行才是最优解。 (2)、自控力强 能管得住自己,自己定的目标能想尽一切办法实现的同学,真不多,能占人群中1/4已经不错了。 有些人学了半小时就会累,休息一会,就成这样: 我见过太多的半途而废的同学,也见过太多自己安慰自己式的学习方式,但就业就是一个试金石,你这段时间的努力有没有回报,去找工作的时候,就水落石出。 如果在自律这方面不太行的话,可以看下这篇文章,《启舰:你是怎么变自律的?》,找到自已的驱动器,完成自己的梦想。 (3)、具备高中以上学历 计算机本身是数学家发明的,或多或少会用到一些基本的数学知识、经常用到的很多算法都是数学知识的延伸,没有基本的数学功底,自学确实很难。 至于英语阅读能力还好说,只要会用有道词典,不会的去搜去看,总会读懂的,而且入门级的文献和视频中文版的资料已足够你入门,英语应该不是太大的问题。 如果你这三点都满足,恭喜你,你具有了自学的基础,可以选择自学。 二、自学怎么学? 1、选定一个方向 首先,我们选择方向的目的是什么?不就是为了找份工作吗?那直接到招聘类网站去搜下相关的岗位数量及要求不就好了,哪个数量多,自己也喜欢,那就选这个即可。 其次,如果是大三、大四即将毕业的同学,想知道最近哪个岗位好找工作的话。还可以看看很多培训机构的培训内容,现在很多培训机构都声称保就业,真的以为,培训几个月能培训出朵花来吗?不可能的,编程是个需要长期训练的活,几个月的培训,仅是入门而已,入门的水平能保证找份工作,就靠的是这个岗位门槛低,需求大,好找工作。 如果实在不知道选什么,我帮你找几个方向:python、java后端、Html5就业岗位都挺多,就业门槛低,相对好就业,如果也有其它方向推荐,大家可以留言。 2、找到几套视频教材 在入门时强烈不建议跟着书学 第一,不一定能看得懂 第二,书本的知识不成体系,入门有入门的书,进阶有进阶的书,实战有实战的书,需要自己去选择,本身就不是一件易事。 第三,视频可以看到老师的操作,而书本全靠自己摸 现在某某培训班的入门、进阶、实战的系列视频不要太好找,找到这么两套视频,对比着看,或者跟着一套视频深入看,来得更容易。人家培训班安排好的路线跟着学,不懂的自己搜,就已经排除了自已给自己安排路线的难点,况且人家本身就是面向就业的,培训出来的同学能保就业,只要你能跟着学通学会,自然找到工作也不是问题。 我精心整理了计算机各个方向的从入门、进阶、实战的视频课程和电子书,都是技术学习路上必备的经验,跟着视频学习是进步最快的,而且所有课程都有源码,直接跟着去学!!! 只要关注微信公众号【启舰杂谈】后回复你所需方向的关键字即可,比如『Android』、『java』、『ReactNative』、『H5』、『javaweb』、『面试』、『机器学习』、『web前端』、『设计模式』等关键字获取对应资料。(所有资料免费送,转发宣传靠大家自愿) 视频内容非常多,总共2184G、一千六百多册电子书,九百多套视频教程,涉及43个方向。我整理了很长时间,有些资料是靠买的,希望大家能最快的提升自己。帮我点个赞吧。 启舰:全网2184G计算机各方向视频教程/电子书汇总(持续更新中)​   3、自学,除了知识,你还能学到什么? 自学的缺点很明显: 第一:速度慢,所有进度完全靠自己把控,没有氛围 第二:遇到问题需要自己解决,无人请教 那优点恰恰是从这些缺点中磨练出来的,进度靠自己把握,完全磨练了你的意志力。而所有问题靠自己解决,恰恰培养了你的解决问题的能力。 而这些能力都是培训班教不出来的、无法速成的。而这些能力却是真正的开发高手所必备的 问题定义、分析与设计阶段,这是最需要智商、创造力和经验的阶段,真正的开发高手,就是在这一阶段体现出远超普通人的水平,而在这一阶段所需要的能力,对不起,培训班教不出来,也无法速成,只能靠人自己的努力,慢慢地培养和增强。 4、自学建议 (1)、多做笔记、多复习 刚开始学习时,很难,真的很难。很多东西听不懂,很多东西需要自己搜,自己定的进度很可能完不成。 没关系,坚持下去,都是这么过来的。我刚开始自学的时候,也是无数次想死的冲动…… 学会做笔记,把自己学到的东西及时记下来,形成目录,在后面用到的时候,根据笔记再去看一遍,刚开始经常会出现,听得懂,跟着学会,自己弄就不会的现象。这都是正常的,技术本就是个熟能生巧的过程。 多动手,多总结,就慢慢熟练了。 (2)、多写代码!听得懂、看得懂,并没什么用 入门级知识,本就是语法和框架的熟悉过程,说到底就是工具的使用方法熟悉的过程。既然是工具,那就必然要多用。熟能生巧,指的是用的熟。很多同学看的懂,听的会,自己一下手就问题百出,就是练的少! (3)、听不懂,搜一下,再不懂就放过 刚学的时候很多概念听不懂,没关系,自己搜一下,能理解了就理解,理解不了就算。听一遍就行,学到后面的时候,你就懂些了回头,再看看那些知识,基本上你都懂了。 (4)、多写注释 刚开始的时候,很多逻辑弄不懂,没关系,自己把代码拆解,并对其加以注释,这样,你在反过来再看这些代码时,能很快弄懂它的逻辑。你要知道,你后面学习时还是会碰到这些知识的,而在只看一遍的情况下是不可能记得住的,到时候,你还是会返回来复习这些知识的。 增加注释,看起来浪费时间,其实是整理代码逻辑的过程。浑浑噩噩敲出来的代码,自己都不明白什么意思的话,其实相当于没有真正学会。 三、培训班到底在培训什么? 去培训的主要原因,说到底还是因为自己啥都不会。但不会与不会间是有区别的。 对于科班出身的,上学又好好学了的同学,虽然他们没有系统的编程知识,没有项目经验,但他们有计算机基础,他懂得操作系统原理、数据结构与算法等原理性知识。 而对于跨专业和在玩了四年的同学而言,那才是真正的零基础。 而对于培训机构而言,它的责任就是让你实现从0到1的入门过程,而有经验的老鸟都知道,编程入门仅仅是知识的堆积,并没有什么技巧性可言。所有的语法和框架运用,简单来说,就是学会编程套路,学习工具使用。 而培训机构的责任,就是把这些套路教给你。只要你不太笨,经过几个月的强化训练,大部分人都能学得会。 所以,培训班教你的就是工具的使用,目的,就是以最快的速度塞给你,助你找到工作。 四、有些企业歧视培训班学员,培训班的问题到底出在哪? 培训机构有着熟练的授课体系,老师手把手答疑,让你在学习路上没有一丁点的思考时间,为的就是以最快的速度让你达标,好结课,开始下一波培训。 1、问题就出在速度上。 认知科学的研究成果表明,知识的消化与吸收,职业技能的学习与精通,本质上是在大脑神经元之间建立连接,重塑大脑结构的过程,这个过程的时间可以缩短,但不能无限地缩短。另外,不同的人,拥有不同的背景和基础,在学习与掌握相同的知识与职业技能时,所花的时间是不一样的。 而培训机构才不管这些,他的目的就是挣钱,以最快的速度挣钱,能在三天内把所有内容塞给你绝不用四天,只要最终能糊弄住面试官,让学员找到一份工作就可以了。 所以,必然会出现下面的现象: 对于原来有一些基础的,学习能力较强的同学,在学习之前已经有较扎实的基础,所以在培训期间能够自己构建成技术体系,知识吸收相对较好: 而另一些学员,则会出现消化不良的情况: 2、培训后遗症 对于软件开发而言,所有的软件开发都大致分为两个阶段: 1、分析、定义、设计阶段。这个阶段是需要有解决问题、分析问题的能力。而这个能力培训班培训不出来,只能是慢慢增强。 2、语法、工具的使用,将设计的内容实现出来。这一块就比较机械了,工具嘛,学一学都能会,培训班在这一块的效率是很高效的,它们多半能在较短的时间内,教会学员特定编程语言(比如Python)特定工具(比如Git)与特定技术的使用(比如Spring MVC),并且传授给他们一些开发的“套路”(比如分层架构与设计模式),从而将学员成功地培养成为一个能够“搬砖”的软件工人,即初级程序员。 培训班一般都会选择门槛低、就业岗位多的方向进行培训,对于这类岗位,人才缺口大,只要能直接上手写代码的初级程序员,都很容易找到一份工作。这也就是为什么培训班多半会收学生五位数的学费,而学生也愿意支付的根本原因。 (1)、解决问题能力差,动不动就得人教 经过几个月饭来张口、衣来伸手的填鸭式集训,有些人在工作后,却依然认为,当他遇到问题时,从来不想着自己搜搜资料解决,而是依赖同事帮他答疑! 自学能力差、解决问题能力差,是很多人找到了工作,过不了试用期的根本原因。 (2)、培训效果立竿见影,却又很快遗忘 任何的知识都是一样,短时间内填鸭式学到的知识,在一段时间不用后,就会遗忘。这就是有些同学刚从培训班出来时,能找到份工作,当学到的东西在工作中几个月用不到时,就很快忘记,总觉得自己还是啥都不会的原因。 永远要记住:学历不行靠实力,实力不行靠态度!!! 当我们初入职场,尽心尽责地把自己的工作做完做好的同时,千万不要忘记像海绵一样,以最快的速度给自己充水。 像培训完的同学,在校期间已经做了很多的笔记,工作之余,多复习,重新练,利用时间将它理解,真正内化为自己的本领。 对于自学的同学,多找进阶性书籍和视频去看,以最快的速度提升自己。 文末我整理了计算机各个方向的从入门、进阶、实战的视频课程和电子书,都是技术学习路上必备的经验,跟着视频学习是进步最快的,而且所有课程都有源码,直接跟着去学!!! 五、一些建议 1、非科班同学建议 对于非科班转行计算机的同学,有太多的知识需要补足,如果你靠的是自学,需要强有力的自律能力,只要时间还够,是可以靠自学的,在跟着视频学的时候,哪里听不懂及时去搜相关的资料去补足。 刚开始自学时,即便是科班出身也是有想死的冲动的,大家都一样。我也是靠自学过来的,很多的东西不会,很多的东西听不懂。没关系,多做笔试,多搜资料,把不会的弄会,你会发现,学习起来越来越容易。 所有的困难只不过是纸老虎,坚持过去就成功了。 如果你是通过培训找到了一份工作,你需要比别人更努力补充计算机知识,基础知识的缺乏,会使你很难在这条路上走很远,所有的大神,都是自学能力很强的人,你想,你也可以。 2、所有开发方向都必须从C++开始? 经常会有要校生问我:我要做H5开发,是不是要先学C++? 其实,各个语言之间是没有任何关联的,完全都是有各自的语法体系和开发工具的,简单来讲,他们都是不同类型的工具。 你学会一种工具,只会对另一种类似的工具更容易上手,而不是完全不用学。所以,想学哪个方向,直接去学就行了,没必须先从C++入手迂回一下,纯属浪费时间。 但,如果你还在上学,现在正在学C++,那我还是建议你好好学,必须C语言语法更接近低层编译器原理,学会了它,对理解低层分配、释放、编译机制都是很有用的,但就以工作为导向而言,如果你不从事C++相关工作,是没必要学的。 3、培训出来人人工资过万? 有个男生非常沮丧的找我,自己是专科毕业,培训完,小公司不想进,大点的公司进不去,给的工资也不高,问我怎么办? 上面我们已经讲到,对于不同程度的同学,在培训出来的结果是不一样的,你要分清,你培训完的情况是属于这种: 还是这种? 对于没有名校光环的同学,建议以先就业为主。 别看培训班招你的时候给你洗脑,培训完人人过万,但能不能过万,最终靠的是自己,而不是培训班。 认请自己的情况,可以先就业,再优化自己履历,而进步步高升。 4、建议不要暴露自己的培训经历 你百度、知乎搜一下,遍地的培训歧视,很多公司根本不要培训出来的同学. 业界对培训有偏见,因为写代码是一个逐渐学习、熟练的过程,经过几个月集中的培训,虽然看起来什么都接触到了,但真正能内化为自己知识的部分其实不多。在工作中并不能熟练运用,仅是入门水平而已。 而且大家普遍认为参加培训的主要原因是因为,大学中没好好学,临近毕业了,催熟一把。不然,谁会花这几万块钱呢?对普通家庭而言,其实也并不是个小数目了。 有一个外包公司的朋友,技术总监,招人时培训公司出来都不要,原因就是干活能力不行。当然这仅代表个例,但大家需要注意的是,业界并不认为培训是一件光彩的事,千万不要搞错了!!! 5、培训班防骗三十六计 现在太多的培训机构,一个个把自己吹的天花乱坠,我也建议过小伙伴去培训,但小孩子交完钱培训一个月就退费了,深感自己好心做了坏事,这里建议大家培训市场,鱼龙混杂,一定要提前做好防骗准备。 谎言之所以真实是因为年青的心太不甘寂寞,太急于求成! 从网上找了,培训班防骗三十六计,供大家参考: “借刀杀人”:培训班间竞争激烈,彼此勾心斗角,正好为我所用。去培训班甲问乙如何,到培训班乙打听甲。Ha.Ha..,狗咬狗开始了,一时间内幕迭报:乙设备不全,很多实验不能做;甲的那个号称CCIE的老师只过了笔试,没过实验室,假的! “声东击西”:与甲约好星期六考察学校,结果星期X跑去(1=< X <= 5)。   “你怎么来了?”   “我星期六有事,所以提前来看看……” “抛砖引玉”:有时候,拿不定注意或者培训班在外地,实地考察有难度,何不到论坛发个帖子征求意见,要是能得到已经培训过的前辈的释疑,那你绝对是不虚此帖了! “假痴不癫”:有时候你可能偶然拥有一些内幕消息,不如试试他们的诚实度。   “听说你们的教师是CCIE!”   “那当然,技术首屈一指,……”   此时此刻,看着乙那得意样样的小样,不知是好笑,还是可气。不过记住:一个没有诚信的公司是什么都干的出来的! “反间计”:一个卑鄙的培训班后面一般都有一个卑鄙的流氓大亨,他不仅千方百计的从学员那里榨取钱财,对自己的手下也不会心慈手软,本着人们内部矛盾的原则发展一个或多个间谍。 “走为上计”:经过一番打探,知道他们都不是东西,还犹豫什么?宁缺毋滥,走人! 最后,如论怎么选,自终也只是入门阶段,为了找到一份工作。对于初入职场的你们,给一条最终建议:学校不行靠实力,实力不行靠态度。记得帮我点赞哦。 ———————————————— 版权声明:本文为CSDN博主「启舰」的原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接:https://blog.csdn.net/harvic880925/article/details/103413853

问问小秘 2020-01-07 10:55:15 0 浏览量 回答数 0

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HashMap HashMap 底层是基于 数组 + 链表 组成的,不过在 jdk1.7 和 1.8 中具体实现稍有 不同 其实1.7一个很明显需要优化的地方就是: 当 Hash 冲突严重时,在桶上形成的链表会变的越来越长,这样在查询时的效 率就会越来越低;时间复杂度为 O(N)。 因此 1.8 中重点优化了这个查询效率。 1.8 HashMap 结构图 JDK 1.8 对 HashMap 进行了修改: 最大的不同就是利用了红黑树,其由数组+链表+红黑树组成。 JDK 1.7 中,查找元素时,根据 hash 值能够快速定位到数组的具体下标, 但之后需要顺着链表依次比较才能查找到需要的元素,时间复杂度取决于链 表的长度,为 O(N)。 为了降低这部分的开销,在 JDK 1.8 中,当链表中的元素超过 8 个以后,会 将链表转换为红黑树,在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为 O(logN)。 JDK 1.8 使用 Node(1.7 为 Entry) 作为链表的数据结点,仍然包含 key, value,hash 和 next 四个属性。 红黑树的情况使用的是 TreeNode。 根据数组元素中,第一个结点数据类型是 Node 还是 TreeNode 可以判断该位 置下是链表还是红黑树。 核心成员变量于 1.7 类似,增加了核心变量,如下表。 属性说明TREEIFY_THRESHOLD用于判断是否需要将链表转换为红黑树的阈值,默认 为 8。 put步骤: 判断当前桶是否为空,空的就需要初始化(resize 中会判断是否进行初始 化)。 根据当前 key 的 hashcode 定位到具体的桶中并判断是否为空,为空表明没有 Hash 冲突就直接在当前位置创建一个新桶即可。 如果当前桶有值( Hash 冲突),那么就要比较当前桶中的 key、key 的 hashcode 与写入的 key 是否相等,相等就赋值给 e,在第 8 步的时候会统一进 行赋值及返回。 如果当前桶为红黑树,那就要按照红黑树的方式写入数据。 如果是个链表,就需要将当前的 key、value 封装成一个新节点写入到当前桶的 后面(形成链表)。 接着判断当前链表的大小是否大于预设的阈值,大于时就要转换为红黑树。 如果在遍历过程中找到 key 相同时直接退出遍历。 如果 e != null 就相当于存在相同的 key,那就需要将值覆盖。 后判断是否需要进行扩容. get 方法看起来就要简单许多了。 首先将 key hash 之后取得所定位的桶。 如果桶为空则直接返回 null 。 否则判断桶的第一个位置(有可能是链表、红黑树)的 key 是否为查询的 key,是 就直接返回 value。 如果第一个不匹配,则判断它的下一个是红黑树还是链表。 红黑树就按照树的查找方式返回值。 不然就按照链表的方式遍历匹配返回值。 从这两个核心方法(get/put)可以看出 1.8 中对大链表做了优化,修改为红黑树之 后查询效率直接提高到了 O(logn)。 但是 HashMap 原有的问题也都存在,比如在并发场景下使用时容易出现死循环。 但是为什么呢?简单分析下。 看过上文的还记得在 HashMap 扩容的时候会调用 resize() 方法,就是这里的并 发操作容易在一个桶上形成环形链表;这样当获取一个不存在的 key 时,计算出的 index 正好是环形链表的下标就会出现死循环。 如下图: HashTable HashTable 容器使用 synchronized来保证线程安全,但在线程竞争激烈的情况下 HashTable 的效 率非常低下。 当一个线程访问 HashTable 的同步方法时,其他线程访问 HashTable 的同步方 法可能会进入阻塞或轮询状态。 HashTable 容器在竞争激烈的并发环境下表现出效率低下的原因,是因为所有 访问它的线程都必须竞争同一把锁,假如容器里有多把锁,每一把锁用于锁容 器其中一部分数据,那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时,线程间就 不会存在锁竞争,从而可以有效的提高并发访问效率,这就是 ConcurrentHashMap(JDK 1.7) 使用的 锁分段技术。 ConcurrentHashMap 将数据分成一段一段的存储,然后给每一段数据配一把 锁,当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候,其他段的数据也能被其他 线程访问。 有些方法需要跨段,比如 size() 和 containsValue(),它们可能需要锁定整个表 而不仅仅是某个段,这需要按顺序锁定所有段,操作完毕后,又按顺序释放所 有段的锁。 按顺序 很重要,否则极有可能出现死锁,在 ConcurrentHashMap 内部,段数 组是 final 的,并且其成员变量实际也是 final 的,但是,仅仅是将数组声明为 final 的并不保证数组成员也是 final 的,需要实现上的保证。这可以确保不会 出现死锁,因为获得锁的顺序是固定的。 HashTable 的迭代器是强一致性的,而 ConcurrentHashMap 是弱一致的。 ConcurrentHashMap 的 get,clear,iterator 方法都是弱一致性的。 初识ConcurrentHashMap Concurrent翻译过来是并发的意思,字面理解它的作用是处理并发情况的 HashMap。 通过前面的学习,我们知道多线程并发下 HashMap 是不安全的(如死循环),更普遍 的是多线程并发下,由于堆内存对于各个线程是共享的,而 HashMap 的 put 方法 不是原子操作,假设Thread1先 put 值,然后 sleep 2秒(也可以是系统时间片切换失 去执行权),在这2秒内值被Thread2改了,Thread1“醒来”再 get 的时候发现已经不 是原来的值了,这就容易出问题。 那么如何避免这种多线程出错的情况呢? 常规思路就是给 HashMap 的 put 方法加锁(synchronized),保证同一个时刻只允 许一个线程拥有对 hashmap 有写的操作权限即可。然而假如线程1中操作耗时,其 他需要操作该 hashmap 的线程就需要在门口排队半天,严重影响用户体验, HashTable 就是这样子做的。 举个生活中的例子,很多银行除了存取钱,还支持存取贵重物品,贵重物品都放在 保险箱里,把 HashMap 和 HashTable 比作银行,结构: 把线程比作人,对应的情况如下: 多线程下用 HashMap 不确定性太高,有破产的风险,不能选;用 HashTable 不会 破产,但是用户体验不太好,那么怎样才能做到多人存取既不影响他人存值,又不 用排队呢? 有人提议搞个「银行者联盟」,多开几个像HashTable 这种「带锁」的银行就好 了,有多少人办理业务,就开多少个银行,一对一服务,这个区都是大老板,开银 行的成本都是小钱,于是「银行者联盟」成立了。 接下来的情况是这样的:比如用户A和用户B一起去银行存各自的项链,这个「银行 者联盟」操作后,然后对用户A说,1号银行现在没人你可以去那存,不用排队,然 后用户A就去1号银行存项链,1号银行把用户A接进门,马上拉闸,然后把用户A的 项链放在第x行第x个保险箱,等用户A办妥离开后,再开闸;对于用户B同理。此时 不管用户A和用户B在各自银行里面待多久都不会影响到彼此,不用担心自己的项链 被人偷换了。这就是ConcurrentHashMap的设计思路,用一个图来理解 从上图可以看出,此时锁的是对应的单个银行,而不是整个「银行者联盟」。分析 下这种设计的特点: 多个银行组成的「银行者联盟」 当有人来办理业务时,「银行者联盟」需要确定这个人去哪个银行 当此人去到指定银行办理业务后,该银行上锁,其他人不能同时执行修改操作,直 到此人离开后解锁. ConcurrentHashMap源码解析 ConcurrentHashMap 同样也分为 1.7 、1.8 版,两者在实现上略有不同。 先来看看 1.7 的实现,下面是结构图: 如图所示,是由 Segment 数组、HashEntry 组成,和 HashMap 一样,仍然是数组 加链表。主要是通过分段锁实现的。 关于分段锁 段Segment继承了重入锁ReentrantLock,有了锁的功能,每个锁控制的是一段, 当每个Segment越来越大时,锁的粒度就变得有些大了。 分段锁的优势在于保证在操作不同段 map 的时候可以并发执行,操作同段 map 的时候,进行锁的竞争和等待。这相对于直接对整个map同步 synchronized是有优势的。 缺点在于分成很多段时会比较浪费内存空间(不连续,碎片化); 操作map时竞争 同一个分段锁的概率非常小时,分段锁反而会造成更新等操作的长时间等待; 当 某个段很大时,分段锁的性能会下降。 1.7 已经解决了并发问题,并且能支持 N 个 Segment 这么多次数的并发,但依然存 在 HashMap 在 1.7 版本中的问题。 那就是查询遍历链表效率太低。 因此 1.8 做了一些数据结构上的调整。 首先来看下底层的组成结构: 其实和 1.8 HashMap 结构类似,当链表节点数超过指定阈值的话,也是会转换成红 黑树的,大体结构也是一样的。 那么 JDK 1.8 ConcurrentHashMap 到底是如何实现线程安全的? 答案:其中抛弃了原有的Segment 分段锁,而采用了 CAS + synchronized 来保证 并发安全性。(cas:比较并替换) **① 基本组成 ** 抛弃了 JDK 1.7 中原有的 Segment 分段锁,而采用了 CAS + synchronized 来 保证并发安全性。 将JDK 1.7 中存放数据的 HashEntry 改为 Node,但作用是相同的。、 我们来看看 ConcurrentHashMap 的几个重要属性. 重要组成元素 Node:链表中的元素为 Node 对象。他是链表上的一个节点,内部存储了 key、 value 值,以及他的下一 个节点的引用。这样一系列的 Node 就串成一串,组成一 个链表。 ForwardingNode:当进行扩容时,要把链表迁移到新的哈希表,在做这个操作 时,会在把数组中的头节点替换为 ForwardingNode 对象。ForwardingNode 中不 保存 key 和 value,只保存了扩容后哈希表 (nextTable)的引用。此时查找相应 node 时,需要去 nextTable 中查找。 TreeBin:当链表转为红黑树后,数组中保存的引用为 TreeBin,TreeBin 内部不保 存 key/value,他保存了 TreeNode 的 list 以及红黑树 root。 TreeNode:红黑树的节点。 **② put 方法过程 ** 存储结构定义了容器的 “形状”,那容器内的东西按照什么规则来放呢?换句话讲, 某个 key 是按 照什么逻辑放入容器的对应位置呢? 我们假设要存入的 key 为对象 x,这个过程如下 : 1、通过对象 x 的 hashCode () 方法获取其 hashCode; 2、将 hashCode 映射到数组的某个位置上; 3、把该元素存储到该位置的链表中。 put 方法用来把一个键值对存储到 map 中。代码如下: 实际调用的是 putVal 方 法,第三个参数传入 false,控制 key 存在时覆盖原来的值。 请先看完代码注释,有个大致的了解,然后我们更加详细的学习一下: 判断存储的 key、value 是否为空,若为空,则抛出异常,否则,进入步骤 2。 计算 key 的 hash 值,随后进入自旋,该自旋可以确保成功插入数据,若 table 表为空或者长度为 0,则初始化 table 表,否则,进入步骤 3。 根据 key 的 hash 值取出 table 表中的结点元素,若取出的结点为空(该桶为 空),则使用 CAS 将 key、value、hash 值生成的结点放入桶中。否则,进入 步骤 4。 若该结点的的 hash 值为 MOVED(-1),则对该桶中的结点进行转移,否则, 进入步骤 5。 5 . 对桶中的第一个结点(即 table 表中的结点)进行加锁,对该桶进行遍历,桶中 的结点的 hash 值与 key 值与给定的 hash 值和 key 值相等,则根据标识选择是 否进行更新操作(用给定的 value 值替换该结点的 value 值),若遍历完桶仍 没有找到 hash 值与 key 值和指定的 hash 值与 key 值相等的结点,则直接新生 一个结点并赋值为之前后一个结点的下一个结点。进入步骤 6。 若 binCount 值达到红黑树转化的阈值,则将桶中的结构转化为红黑树存储, 后,增加 binCount 的值。 如果桶中的第一个元素的 hash 值大于 0,说明是链表结构,则对链表插入或者 更新。 如果桶中的第一个元素是 TreeBin,说明是红黑树结构,则按照红黑树的方式进 行插入或者更新。 在锁的保护下,插入或者更新完毕后,如果是链表结构,需要判断链表中元素 的数量是否超过 8(默认),一旦超过,就需要考虑进行数组扩容,或者是链表 转红黑树。 扩容 什么时候会扩容? 使用put()添加元素时会调用addCount(),内部检查sizeCtl看是否需要扩容。 tryPresize()被调用,此方法被调用有两个调用点: 链表转红黑树(put()时检查)时如果table容量小于64(MIN_TREEIFY_CAPACITY),则会 触发扩容。 调用putAll()之类一次性加入大量元素,会触发扩容。 addCount() addCount()与tryPresize()实现很相似,我们先以addCount()分析下扩容逻辑: **1.链表转红黑树 ** 首先我们要理解为什么 Map 需要扩容,这是因为我们采用哈希表存储数据,当固定 大小的哈希表存 储数据越来越多时,链表长度会越来越长,这会造成 put 和 get 的 性能下降。此时我们希望哈希表中多一些桶位,预防链表继续堆积的更长。 ConcurrentHashMap 有链表转红黑树的操作,以提高查找的速度,红黑树时间复 杂度为 O (logn),而链表是 O (n/2),因此只在 O (logn)<O (n/2) 时才会进行转换, 也就是以 8 作为分界点。 接下来我们分析 treeifyBin 方法代码,这个代码中会选择是把此时保存数据所在的 链表转为红黑树,还是对整个哈希表扩容。 treeifyBin 不一定就会进行红黑树转换,也可能是仅仅做数组扩容。 构造完TreeBin这个空节点之后,就开始构造红黑树,首先是第一个节点,左右 子节点设置为空,作为红黑树的root节点,设置为黑色,父节点为空。 然后在每次添加完一个节点之后,都会调用balanceInsertion方法来维持这是一 个红黑树的属性和平衡性。红黑树所有操作的复杂度都是O(logn),所以当元素量比 较大的时候,效率也很高。 **数组扩容 ** 我们大致了解了 ConcurrentHashMap 的存储结构,那么我们思考一个问题,当数 组中保存的链表越来越多,那么再存储进来的元素大概率会插入到现有的链表中, 而不是使用数组中剩下的空位。 这样会造成数组中保存的链表越来越长,由此导致 哈希表查找速度下降,从 O (1) 慢慢趋近于链表 的时间复杂度 O (n/2),这显然违背 了哈希表的初衷。 所以 ConcurrentHashMap 会做一个操作, 称为扩容。也就是把数组长度变大,增 加更多的空位出来,终目的就是预防链表过长,这样查找的时间复杂度才会趋向于 O (1)。扩容的操作并不会在数组没有空位时才进行,因为在桶位快满时, 新保存元 素更大的概率会命中已经使用的位置,那么可能后几个桶位很难被使用,而链表却 越来 越长了。ConcurrentHashMap 会在更合适的时机进行扩容,通常是在数组中 75% 的位置被使用 时。 其实以上内容和 HashMap 类似,ConcurrentHashMap 此外提供了线程安全的保 证,它主要是通 过 CAS 和 Synchronized 关键字来实现,我们在源码分析中再详细 来看。 我们做一下总结: 1、ConcurrentHashMap 采用数组 + 链表 + 红黑树的存储结构; 2、存入的 Key 值通过自己的 hashCode 映射到数组的相应位置; 3、ConcurrentHashMap 为保障查询效率,在特定的时候会对数据增加长度,这个 操作叫做扩容; 4、当链表长度增加到 8 时,可能会触发链表转为红黑树(数组长度如果小于 64, 优先扩容,具体 看后面源码分析)。 接下来,我们的源码分析就从 ConcurrentHashMap 的构成、保存元素、哈希算 法、扩容、查找数 据这几个方面来进行 扩容后数组容量为原来的 2 倍。 **数据迁移( 扩容时的线程安全) ** ConcurrentHashMap 的扩容时机和 HashMap 相同,都是在 put 方法的后一步 检查是否需要扩容,如果需要则进行扩容,但两者扩容的过程完全不同, ConcurrentHashMap 扩容的方法叫做 transfer,从 put 方法的 addCount 方法进 去,就能找到 transfer 方法,transfer 方法的主要思路是: 首先需要把老数组的值全部拷贝到扩容之后的新数组上,先从数组的队尾开始 拷贝; 拷贝数组的槽点时,先把原数组槽点锁住,保证原数组槽点不能操作,成功拷 贝到新数组时,把 原数组槽点赋值为转移节点; 这时如果有新数据正好需要 put 到此槽点时,发现槽点为转移节点,就会一直 等待,所以在扩容完成之前,该槽点对应的数据是不会发生变化的; 从数组的尾部拷贝到头部,每拷贝成功一次,就把原数组中的节点设置成转移 节点; 直到所有数组数据都拷贝到新数组时,直接把新数组整个赋值给数组容器,拷 贝完成 putTreeVal()与此方法遍历方式类似不再介绍。  ④ get 方法过程 ConcurrentHashMap 读的话,就比较简单,先获取数组的下标,然后通过判断数 组下标的 key 是 否和我们的 key 相等,相等的话直接返回,如果下标的槽点是链表 或红黑树的话,分别调用相应的 查找数据的方法,整体思路和 HashMap 很像,源 码如下: 计算 hash 值。 根据 hash 值找到数组对应位置: (n – 1) & h。 根据该位置处结点性质进行相应查找。 如果该位置为 null,那么直接返回 null。 如果该位置处的结点刚好就是需要的,返回该结点的值即可。 如果该位置结点的 hash 值小于 0,说明正在扩容,或者是红黑树。 如果以上 3 条都不满足,那就是链表,进行遍历比对即可。 ** 初始化数组 ** 数组初始化时,首先通过自旋来保证一定可以初始化成功,然后通过 CAS 设置 SIZECTL 变量的值,来保证同一时刻只能有一个线程对数组进行初始化,CAS 成功 之后,还会再次判断当前数组是否已经初始化完成,如果已经初始化完成,就不会 再次初始化,通过自旋 + CAS + 双重 check 等 手段保证了数组初始化时的线程安 全,源码如下: 里面有个关键的值 sizeCtl,这个值有多个含义。 1、-1 代表有线程正在创建 table; 2、-N 代表有 N-1 个线程正在复制 table; 3、在 table 被初始化前,代表 根据构造函数传入的值计算出的应被初始化的大小; 4、在 table 被初始化后,则被 设置为 table 大小 的 75%,代表 table 的容量(数组容量)。 initTable 中使用到 1 和 4,2 和 3 在其它方法中会有使用。下面我们可以先看下 ConcurrentHashMap 的构造方法,里面会使用上面的 3 最后来回顾总结下HashMap和ConcurrentHashMap对比 ConcurrentHashMap 和 HashMap 两者的相同之处: 1.数组、链表结构几乎相同,所以底层对数据结构的操作思路是相同的(只是思路 相同,底层实现 不同); 2.都实现了 Map 接口,继承了 AbstractMap 抽象类,所以大多数的方法也都是相 同的, HashMap 有的方法,ConcurrentHashMap 几乎都有,所以当我们需要从 HashMap 切换到 ConcurrentHashMap 时,无需关心两者之间的兼容问题 不同点: 1.红黑树结构略有不同,HashMap 的红黑树中的节点叫做 TreeNode,TreeNode 不仅仅有属 性,还维护着红黑树的结构,比如说查找,新增等等; ConcurrentHashMap 中红黑树被拆分成 两块,TreeNode 仅仅维护的属性和查找 功能,新增了 TreeBin,来维护红黑树结构,并负责根 节点的加锁和解锁; 2.新增 ForwardingNode (转移)节点,扩容的时候会使用到,通过使用该节点, 来保证扩容时的线程安全。

剑曼红尘 2020-03-25 11:21:44 0 浏览量 回答数 0

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对于初学者来说,要想把这个问题回答正确,最初思考这个问题的时候,我发现我竟然无法通过简单的语言把这个事情描述的很容易理解,遗憾的是,我也没有在网上找到哪篇文章可以把这个事情讲解的通俗易懂。所以,就有了我写这篇文章的初衷。 辟谣时间 关于这个问题,在StackOverflow上也引发过广泛的讨论,看来很多程序员对于这个问题的理解都不尽相同,甚至很多人理解的是错误的。还有的人可能知道Java中的参数传递是值传递,但是说不出来为什么。 在开始深入讲解之前,有必要纠正一下大家以前的那些错误看法了。如果你有以下想法,那么你有必要好好阅读本文。 错误理解一:值传递和引用传递,区分的条件是传递的内容,如果是个值,就是值传递。如果是个引用,就是引用传递。 错误理解二:Java是引用传递。 错误理解三:传递的参数如果是普通类型,那就是值传递,如果是对象,那就是引用传递。 实参与形参 我们都知道,在Java中定义方法的时候是可以定义参数的。比如Java中的main方法,public static void main(String[] args),这里面的args就是参数。参数在程序语言中分为形式参数和实际参数。 形式参数:是在定义函数名和函数体的时候使用的参数,目的是用来接收调用该函数时传入的参数。 实际参数:在调用有参函数时,主调函数和被调函数之间有数据传递关系。在主调函数中调用一个函数时,函数名后面括号中的参数称为“实际参数”。 简单举个例子: public static void main(String[] args) { ParamTest pt = new ParamTest(); pt.sout("Hollis");//实际参数为 Hollis } public void sout(String name) { //形式参数为 name System.out.println(name); } 实际参数是调用有参方法的时候真正传递的内容,而形式参数是用于接收实参内容的参数。 求值策略 我们说当进行方法调用的时候,需要把实际参数传递给形式参数,那么传递的过程中到底传递的是什么东西呢? 这其实是程序设计中**求值策略(Evaluation strategies)**的概念。 在计算机科学中,求值策略是确定编程语言中表达式的求值的一组(通常确定性的)规则。求值策略定义何时和以何种顺序求值给函数的实际参数、什么时候把它们代换入函数、和代换以何种形式发生。 求值策略分为两大基本类,基于如何处理给函数的实际参数,分位严格的和非严格的。 严格求值 在“严格求值”中,函数调用过程中,给函数的实际参数总是在应用这个函数之前求值。多数现存编程语言对函数都使用严格求值。所以,我们本文只关注严格求值。 在严格求值中有几个关键的求值策略是我们比较关心的,那就是传值调用(Call by value)、传引用调用(Call by reference)以及传共享对象调用(Call by sharing)。 传值调用(值传递) 在传值调用中,实际参数先被求值,然后其值通过复制,被传递给被调函数的形式参数。因为形式参数拿到的只是一个"局部拷贝",所以如果在被调函数中改变了形式参数的值,并不会改变实际参数的值。 传引用调用(应用传递) 在传引用调用中,传递给函数的是它的实际参数的隐式引用而不是实参的拷贝。因为传递的是引用,所以,如果在被调函数中改变了形式参数的值,改变对于调用者来说是可见的。 传共享对象调用(共享对象传递) 传共享对象调用中,先获取到实际参数的地址,然后将其复制,并把该地址的拷贝传递给被调函数的形式参数。因为参数的地址都指向同一个对象,所以我们称也之为"传共享对象",所以,如果在被调函数中改变了形式参数的值,调用者是可以看到这种变化的。 不知道大家有没有发现,其实传共享对象调用和传值调用的过程几乎是一样的,都是进行"求值"、"拷贝"、"传递"。你品,你细品。  但是,传共享对象调用和内传引用调用的结果又是一样的,都是在被调函数中如果改变参数的内容,那么这种改变也会对调用者有影响。你再品,你再细品。 那么,共享对象传递和值传递以及引用传递之间到底有很么关系呢? 对于这个问题,我们应该关注过程,而不是结果,因为传共享对象调用的过程和传值调用的过程是一样的,而且都有一步关键的操作,那就是"复制",所以,通常我们认为传共享对象调用是传值调用的特例 我们先把传共享对象调用放在一边,我们再来回顾下传值调用和传引用调用的主要区别: 传值调用是指在调用函数时将实际参数复制一份传递到函数中,传引用调用是指在调用函数时将实际参数的引用直接传递到函数中。  所以,两者的最主要区别就是是直接传递的,还是传递的是一个副本。 这里我们来举一个形象的例子。再来深入理解一下传值调用和传引用调用: 你有一把钥匙,当你的朋友想要去你家的时候,如果你直接把你的钥匙给他了,这就是引用传递。 这种情况下,如果他对这把钥匙做了什么事情,比如他在钥匙上刻下了自己名字,那么这把钥匙还给你的时候,你自己的钥匙上也会多出他刻的名字。 你有一把钥匙,当你的朋友想要去你家的时候,你复刻了一把新钥匙给他,自己的还在自己手里,这就是值传递。 这种情况下,他对这把钥匙做什么都不会影响你手里的这把钥匙。 Java的求值策略 前面我们介绍过了传值调用、传引用调用以及传值调用的特例传共享对象调用,那么,Java中是采用的哪种求值策略呢? 很多人说Java中的基本数据类型是值传递的,这个基本没有什么可以讨论的,普遍都是这样认为的。 但是,有很多人却误认为Java中的对象传递是引用传递。之所以会有这个误区,主要是因为Java中的变量和对象之间是有引用关系的。Java语言中是通过对象的引用来操纵对象的。所以,很多人会认为对象的传递是引用的传递。 而且很多人还可以举出以下的代码示例: public static void main(String[] args) { Test pt = new Test(); User hollis = new User(); hollis.setName("Hollis"); hollis.setGender("Male"); pt.pass(hollis); System.out.println("print in main , user is " + hollis); } public void pass(User user) { user.setName("hollischuang"); System.out.println("print in pass , user is " + user); } 输出结果: print in pass , user is User{name='hollischuang', gender='Male'} print in main , user is User{name='hollischuang', gender='Male'} 可以看到,对象类型在被传递到pass方法后,在方法内改变了其内容,最终调用方main方法中的对象也变了。 所以,很多人说,这和引用传递的现象是一样的,就是在方法内改变参数的值,会影响到调用方。 但是,其实这是走进了一个误区。 Java中的对象传递 很多人通过代码示例的现象说明Java对象是引用传递,那么我们就从现象入手,先来反驳下这个观点。 我们前面说过,无论是值传递,还是引用传递,只不过是求值策略的一种,那求值策略还有很多,比如前面提到的共享对象传递的现象和引用传递也是一样的。那凭什么就说Java中的参数传递就一定是引用传递而不是共享对象传递呢? 那么,Java中的对象传递,到底是哪种形式呢?其实,还真的就是共享对象传递。 其实在 《The Java™ Tutorials》中,是有关于这部分内容的说明的。首先是关于基本类型描述如下: Primitive arguments, such as an int or a double, are passed into methods by value. This means that any changes to the values of the parameters exist only within the scope of the method. When the method returns, the parameters are gone and any changes to them are lost. 即,原始参数通过值传递给方法。这意味着对参数值的任何更改都只存在于方法的范围内。当方法返回时,参数将消失,对它们的任何更改都将丢失。 关于对象传递的描述如下: Reference data type parameters, such as objects, are also passed into methods by value. This means that when the method returns, the passed-in reference still references the same object as before. However, the values of the object’s fields can be changed in the method, if they have the proper access level. 也就是说,引用数据类型参数(如对象)也按值传递给方法。这意味着,当方法返回时,传入的引用仍然引用与以前相同的对象。但是,如果对象字段具有适当的访问级别,则可以在方法中更改这些字段的值。 这一点官方文档已经很明确的指出了,Java就是值传递,只不过是把对象的引用当做值传递给方法。你细品,这不就是共享对象传递么? **其实Java中使用的求值策略就是传共享对象调用,也就是说,Java会将对象的地址的拷贝传递给被调函数的形式参数。**只不过"传共享对象调用"这个词并不常用,所以Java社区的人通常说"Java是传值调用",这么说也没错,因为传共享对象调用其实是传值调用的一个特例。 值传递和共享对象传递的现象冲突吗? 看到这里很多人可能会有一个疑问,既然共享对象传递是值传递的一个特例,那么为什么他们的现象是完全不同的呢? 难道值传递过程中,如果在被调方法中改变了值,也有可能会对调用者有影响吗?那到底什么时候会影响什么时候不会影响呢? 其实是不冲突的,之所以会有这种疑惑,是因为大家对于到底是什么是"改变值"有误解。 我们先回到上面的例子中来,看一下调用过程中实际上发生了什么? 在参数传递的过程中,实际参数的地址0X1213456被拷贝给了形参。这个过程其实就是值传递,只不过传递的值得内容是对象的应用。 那为什么我们改了user中的属性的值,却对原来的user产生了影响呢? 其实,这个过程就好像是:你复制了一把你家里的钥匙给到你的朋友,他拿到钥匙以后,并没有在这把钥匙上做任何改动,而是通过钥匙打开了你家里的房门,进到屋里,把你家的电视给砸了。 这个过程,对你手里的钥匙来说,是没有影响的,但是你的钥匙对应的房子里面的内容却是被人改动了。 也就是说,Java对象的传递,是通过复制的方式把引用关系传递了,如果我们没有改引用关系,而是找到引用的地址,把里面的内容改了,是会对调用方有影响的,因为大家指向的是同一个共享对象。 那么,如果我们改动一下pass方法的内容: public void pass(User user) { user = new User(); user.setName("hollischuang"); System.out.println("print in pass , user is " + user); } 上面的代码中,我们在pass方法中,重新new了一个user对象,并改变了他的值,输出结果如下: print in pass , user is User{name='hollischuang', gender='Male'} print in main , user is User{name='Hollis', gender='Male'} 再看一下整个过程中发生了什么: 这个过程,就好像你复制了一把钥匙给到你的朋友,你的朋友拿到你给他的钥匙之后,找个锁匠把他修改了一下,他手里的那把钥匙变成了开他家锁的钥匙。这时候,他打开自己家,就算是把房子点了,对你手里的钥匙,和你家的房子来说都是没有任何影响的。 所以,Java中的对象传递,如果是修改引用,是不会对原来的对象有任何影响的,但是如果直接修改共享对象的属性的值,是会对原来的对象有影响的。 总结 我们知道,编程语言中需要进行方法间的参数传递,这个传递的策略叫做求值策略。 在程序设计中,求值策略有很多种,比较常见的就是值传递和引用传递。还有一种值传递的特例——共享对象传递。 值传递和引用传递最大的区别是传递的过程中有没有复制出一个副本来,如果是传递副本,那就是值传递,否则就是引用传递。 在Java中,其实是通过值传递实现的参数传递,只不过对于Java对象的传递,传递的内容是对象的引用。 我们可以总结说,Java中的求值策略是共享对象传递,这是完全正确的。 但是,为了让大家都能理解你说的,我们说Java中只有值传递,只不过传递的内容是对象的引用。这也是没毛病的。 但是,绝对不能认为Java中有引用传递。 OK,以上就是本文的全部内容,不知道本文是否帮助你解开了你心中一直以来的疑惑。欢迎留言说一下你的想法。 参考资料 The Java™ Tutorials Evaluation strategy Is Java “pass-by-reference” or “pass-by-value”? Passing by Value vs. by Reference Visual Explanation

montos 2020-06-01 15:58:44 0 浏览量 回答数 0

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本文主要介绍Java中的自动拆箱与自动装箱的有关知识。 基本数据类型 基本类型,或者叫做内置类型,是Java中不同于类(Class)的特殊类型。它们是我们编程中使用最频繁的类型。 Java是一种强类型语言,第一次申明变量必须说明数据类型,第一次变量赋值称为变量的初始化。 Java基本类型共有八种,基本类型可以分为三类: 字符类型char 布尔类型boolean 数值类型byte、short、int、long、float、double。 数值类型又可以分为整数类型byte、short、int、long和浮点数类型float、double。 Java中的数值类型不存在无符号的,它们的取值范围是固定的,不会随着机器硬件环境或者操作系统的改变而改变。 实际上,Java中还存在另外一种基本类型void,它也有对应的包装类 java.lang.Void,不过我们无法直接对它们进行操作。 基本数据类型有什么好处 我们都知道在Java语言中,new一个对象是存储在堆里的,我们通过栈中的引用来使用这些对象;所以,对象本身来说是比较消耗资源的。 对于经常用到的类型,如int等,如果我们每次使用这种变量的时候都需要new一个Java对象的话,就会比较笨重。所以,和C++一样,Java提供了基本数据类型,这种数据的变量不需要使用new创建,他们不会在堆上创建,而是直接在栈内存中存储,因此会更加高效。 整型的取值范围 Java中的整型主要包含byte、short、int和long这四种,表示的数字范围也是从小到大的,之所以表示范围不同主要和他们存储数据时所占的字节数有关。 先来个简答的科普,1字节=8位(bit)。java中的整型属于有符号数。 先来看计算中8bit可以表示的数字: 最小值:10000000 (-128)(-2^7) 最大值:01111111(127)(2^7-1) 整型的这几个类型中, byte:byte用1个字节来存储,范围为-128(-2^7)到127(2^7-1),在变量初始化的时候,byte类型的默认值为0。 short:short用2个字节存储,范围为-32,768 (-2^15)到32,767 (2^15-1),在变量初始化的时候,short类型的默认值为0,一般情况下,因为Java本身转型的原因,可以直接写为0。 int:int用4个字节存储,范围为-2,147,483,648 (-2^31)到2,147,483,647 (2^31-1),在变量初始化的时候,int类型的默认值为0。 long:long用8个字节存储,范围为-9,223,372,036,854,775,808 (-2^63)到9,223,372,036, 854,775,807 (2^63-1),在变量初始化的时候,long类型的默认值为0L或0l,也可直接写为0。 超出范围怎么办 上面说过了,整型中,每个类型都有一定的表示范围,但是,在程序中有些计算会导致超出表示范围,即溢出。如以下代码: int i = Integer.MAX_VALUE; int j = Integer.MAX_VALUE; int k = i + j; System.out.println("i (" + i + ") + j (" + j + ") = k (" + k + ")"); 输出结果:i (2147483647) + j (2147483647) = k (-2) **这就是发生了溢出,溢出的时候并不会抛异常,也没有任何提示。**所以,在程序中,使用同类型的数据进行运算的时候,一定要注意数据溢出的问题。 包装类型 Java语言是一个面向对象的语言,但是Java中的基本数据类型却是不面向对象的,这在实际使用时存在很多的不便,为了解决这个不足,在设计类时为每个基本数据类型设计了一个对应的类进行代表,这样八个和基本数据类型对应的类统称为包装类(Wrapper Class)。 包装类均位于java.lang包,包装类和基本数据类型的对应关系如下表所示 基本数据类型包装类byteBytebooleanBooleanshortShortcharCharacterintIntegerlongLongfloatFloatdoubleDouble 在这八个类名中,除了Integer和Character类以后,其它六个类的类名和基本数据类型一致,只是类名的第一个字母大写即可。 为什么需要包装类 很多人会有疑问,既然Java中为了提高效率,提供了八种基本数据类型,为什么还要提供包装类呢? 这个问题,其实前面已经有了答案,因为Java是一种面向对象语言,很多地方都需要使用对象而不是基本数据类型。比如,在集合类中,我们是无法将int 、double等类型放进去的。因为集合的容器要求元素是Object类型。 为了让基本类型也具有对象的特征,就出现了包装类型,它相当于将基本类型“包装起来”,使得它具有了对象的性质,并且为其添加了属性和方法,丰富了基本类型的操作。 拆箱与装箱 那么,有了基本数据类型和包装类,肯定有些时候要在他们之间进行转换。比如把一个基本数据类型的int转换成一个包装类型的Integer对象。 我们认为包装类是对基本类型的包装,所以,把基本数据类型转换成包装类的过程就是打包装,英文对应于boxing,中文翻译为装箱。 反之,把包装类转换成基本数据类型的过程就是拆包装,英文对应于unboxing,中文翻译为拆箱。 在Java SE5之前,要进行装箱,可以通过以下代码: Integer i = new Integer(10); 自动拆箱与自动装箱 在Java SE5中,为了减少开发人员的工作,Java提供了自动拆箱与自动装箱功能。 自动装箱: 就是将基本数据类型自动转换成对应的包装类。 自动拆箱:就是将包装类自动转换成对应的基本数据类型。 Integer i =10; //自动装箱 int b= i; //自动拆箱 Integer i=10 可以替代 Integer i = new Integer(10);,这就是因为Java帮我们提供了自动装箱的功能,不需要开发者手动去new一个Integer对象。 自动装箱与自动拆箱的实现原理 既然Java提供了自动拆装箱的能力,那么,我们就来看一下,到底是什么原理,Java是如何实现的自动拆装箱功能。 我们有以下自动拆装箱的代码: public static void main(String[]args){ Integer integer=1; //装箱 int i=integer; //拆箱 } 对以上代码进行反编译后可以得到以下代码: public static void main(String[]args){ Integer integer=Integer.valueOf(1); int i=integer.intValue(); } 从上面反编译后的代码可以看出,int的自动装箱都是通过Integer.valueOf()方法来实现的,Integer的自动拆箱都是通过integer.intValue来实现的。如果读者感兴趣,可以试着将八种类型都反编译一遍 ,你会发现以下规律: 自动装箱都是通过包装类的valueOf()方法来实现的.自动拆箱都是通过包装类对象的xxxValue()来实现的。 哪些地方会自动拆装箱 我们了解过原理之后,在来看一下,什么情况下,Java会帮我们进行自动拆装箱。前面提到的变量的初始化和赋值的场景就不介绍了,那是最简单的也最容易理解的。 我们主要来看一下,那些可能被忽略的场景。 场景一、将基本数据类型放入集合类 我们知道,Java中的集合类只能接收对象类型,那么以下代码为什么会不报错呢? List<Integer> li = new ArrayList<>(); for (int i = 1; i < 50; i ++){ li.add(i); } 将上面代码进行反编译,可以得到以下代码: List<Integer> li = new ArrayList<>(); for (int i = 1; i < 50; i += 2){ li.add(Integer.valueOf(i)); } 以上,我们可以得出结论,当我们把基本数据类型放入集合类中的时候,会进行自动装箱。 场景二、包装类型和基本类型的大小比较 有没有人想过,当我们对Integer对象与基本类型进行大小比较的时候,实际上比较的是什么内容呢?看以下代码: Integer a=1; System.out.println(a==1?"等于":"不等于"); Boolean bool=false; System.out.println(bool?"真":"假"); 对以上代码进行反编译,得到以下代码: Integer a=1; System.out.println(a.intValue()==1?"等于":"不等于"); Boolean bool=false; System.out.println(bool.booleanValue?"真":"假"); 可以看到,包装类与基本数据类型进行比较运算,是先将包装类进行拆箱成基本数据类型,然后进行比较的。 场景三、包装类型的运算 有没有人想过,当我们对Integer对象进行四则运算的时候,是如何进行的呢?看以下代码: Integer i = 10; Integer j = 20; System.out.println(i+j); 反编译后代码如下: Integer i = Integer.valueOf(10); Integer j = Integer.valueOf(20); System.out.println(i.intValue() + j.intValue()); 我们发现,两个包装类型之间的运算,会被自动拆箱成基本类型进行。 场景四、三目运算符的使用 这是很多人不知道的一个场景,作者也是一次线上的血淋淋的Bug发生后才了解到的一种案例。看一个简单的三目运算符的代码: boolean flag = true; Integer i = 0; int j = 1; int k = flag ? i : j; 很多人不知道,其实在int k = flag ? i : j;这一行,会发生自动拆箱。反编译后代码如下: boolean flag = true; Integer i = Integer.valueOf(0); int j = 1; int k = flag ? i.intValue() : j; System.out.println(k); 这其实是三目运算符的语法规范。当第二,第三位操作数分别为基本类型和对象时,其中的对象就会拆箱为基本类型进行操作。 因为例子中,flag ? i : j;片段中,第二段的i是一个包装类型的对象,而第三段的j是一个基本类型,所以会对包装类进行自动拆箱。如果这个时候i的值为null,那么就会发生NPE。(自动拆箱导致空指针异常) 场景五、函数参数与返回值 这个比较容易理解,直接上代码了: //自动拆箱 public int getNum1(Integer num) { return num; } //自动装箱 public Integer getNum2(int num) { return num; } 自动拆装箱与缓存 Java SE的自动拆装箱还提供了一个和缓存有关的功能,我们先来看以下代码,猜测一下输出结果: public static void main(String... strings) { Integer integer1 = 3; Integer integer2 = 3; if (integer1 == integer2) System.out.println("integer1 == integer2"); else System.out.println("integer1 != integer2"); Integer integer3 = 300; Integer integer4 = 300; if (integer3 == integer4) System.out.println("integer3 == integer4"); else System.out.println("integer3 != integer4"); } 我们普遍认为上面的两个判断的结果都是false。虽然比较的值是相等的,但是由于比较的是对象,而对象的引用不一样,所以会认为两个if判断都是false的。在Java中,==比较的是对象应用,而equals比较的是值。所以,在这个例子中,不同的对象有不同的引用,所以在进行比较的时候都将返回false。奇怪的是,这里两个类似的if条件判断返回不同的布尔值。 上面这段代码真正的输出结果: integer1 == integer2 integer3 != integer4 原因就和Integer中的缓存机制有关。在Java 5中,在Integer的操作上引入了一个新功能来节省内存和提高性能。整型对象通过使用相同的对象引用实现了缓存和重用。 适用于整数值区间-128 至 +127。 只适用于自动装箱。使用构造函数创建对象不适用。 具体的代码实现可以阅读Java中整型的缓存机制一文,这里不再阐述。 我们只需要知道,当需要进行自动装箱时,如果数字在-128至127之间时,会直接使用缓存中的对象,而不是重新创建一个对象。 其中的javadoc详细的说明了缓存支持-128到127之间的自动装箱过程。最大值127可以通过-XX:AutoBoxCacheMax=size修改。 实际上这个功能在Java 5中引入的时候,范围是固定的-128 至 +127。后来在Java 6中,可以通过java.lang.Integer.IntegerCache.high设置最大值。 这使我们可以根据应用程序的实际情况灵活地调整来提高性能。到底是什么原因选择这个-128到127范围呢?因为这个范围的数字是最被广泛使用的。 在程序中,第一次使用Integer的时候也需要一定的额外时间来初始化这个缓存。 在Boxing Conversion部分的Java语言规范(JLS)规定如下: 如果一个变量p的值是: -128至127之间的整数(§3.10.1) true 和 false的布尔值 (§3.10.3) ‘\u0000’至 ‘\u007f’之间的字符(§3.10.4) 范围内的时,将p包装成a和b两个对象时,可以直接使用a==b判断a和b的值是否相等。 自动拆装箱带来的问题 当然,自动拆装箱是一个很好的功能,大大节省了开发人员的精力,不再需要关心到底什么时候需要拆装箱。但是,他也会引入一些问题。 包装对象的数值比较,不能简单的使用==,虽然-128到127之间的数字可以,但是这个范围之外还是需要使用equals比较。 前面提到,有些场景会进行自动拆装箱,同时也说过,由于自动拆箱,如果包装类对象为null,那么自动拆箱时就有可能抛出NPE。 如果一个for循环中有大量拆装箱操作,会浪费很多资源。 参考资料 Java的自动拆装箱

montos 2020-06-01 21:24:01 0 浏览量 回答数 0
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