java面试题（十五道）

1、请你说说线程和协程的区别

1. 进程有独立的地址空间,线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间；
2. 进程和线程切换时,需要切换进程和线程的上下文,进程的上下文切换时间开销远远大于线程上下文切换时间,耗费资源较大,效率要差一些；
3. 进程的并发性较低,线程的并发性较高；
4. 每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口,但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制；
5. 系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间；而对线程而言,除了 CPU 外,系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源）,线程组之间只能共享资源；
6. 一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其他进程产生影响,但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。

2、请你说说多线程

线程是操作系统调度的最小单元,它可以让一个进程并发地处理多个任务,也叫轻量级进程。所以,在一个进程里可以创建多个线程,这些线程都拥有各自的计数器、堆栈、局部变量,并且能够共享进程内的资源。由于共享资源,处理器便可以在这些线程之间快速切换,从而让使用者感觉这些线程在同时执行。总的来说,操作系统可以同时执行多个任务,每个任务就是一个进程。进程可以同时执行多个任务,每个任务就是一个线程。一个程序运行之后至少有一个进程,而一个进程可以包含多个线程,但至少要包含一个线程。使用多线会给开发人员带来显著的好处,而使用多线程的原因主要有以下几点：
1. 更多的CPU核心现代计算机处理器性能的提升方式,已经从追求更高的主频向追求更多的核心发展,所以处理器的核心数量会越来越多,充分地利用处理器的核心则会显著地提高程序的性能。而程序使用多线程技术,就可以将计算逻辑分配到多个处理器核心上,显著减少程序的处理时间,从而随着更多处理器核心的加入而变得更有效率。
2. 更快的响应时间我们经常要针对复杂的业务编写出复杂的代码,如果使用多线程技术,就可以将数据一致性不强的操作派发给其他线程处理（也可以是消息队列）,如上传图片、发送邮件、生成订单等。这样响应用户请求的线程就能够尽快地完成处理,大大地缩短了响应时间,从而提升了用户体验。 3. 更好的编程模型 Java为多线程编程提供了良好且一致的编程模型,使开发人员能够更加专注于问题的解决,开发者只需为此问题建立合适的业务模型,而无需绞尽脑汁地考虑如何实现多线程。一旦开发人员建立好了业务模型,稍作修改就可以将其方便地映射到Java提供的多线程编程模型上。

3、说说怎么保证线程安全

Java保证线程安全的方式有很多,其中较为常用的有三种,按照资源占用情况由轻到重排列,这三种保证线程安全的方式分别是原子类、volatile、锁。 JDK从1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包,这个包中的原子操作类提供了一种用法简单、性能高效、线程安全地更新一个变量的方式。在atomic包里一共提供了17个类,按功能可以归纳为4种类型的原子更新方式,分别是原子更新基本类型、原子更新引用类型、原子更新属性、原子更新数组。无论原子更新哪种类型,都要遵循“比较和替换”规则,即比较要更新的值是否等于期望值,如果是则更新,如果不是则失败。 volatile是轻量级的synchronized,它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”,从而可以保证单个变量读写时的线程安全。可见性问题是由处理器核心的缓存导致的,每个核心均有各自的缓存,而这些缓存均要与内存进行同步。volatile具有如下的内存语义：当写一个volatile变量时,该线程本地内存中的共享变量的值会被立刻刷新到主内存；当读一个volatile变量时,该线程本地内存会被置为无效,迫使线程直接从主内存中读取共享变量。原子类和volatile只能保证单个共享变量的线程安全,锁则可以保证临界区内的多个共享变量的线程安全,Java中加锁的方式有两种,分别是synchronized关键字和Lock接口。synchronized是比较早期的API,在设计之初没有考虑到超时机制、非阻塞形式,以及多个条件变量。若想通过升级的方式让它支持这些相对复杂的功能,则需要大改它的语法结构,不利于兼容旧代码。因此,JDK的开发团队在1.5新增了Lock接口,并通过Lock支持了上述的功能,即：支持响应中断、支持超时机制、支持以非阻塞的方式获取锁、支持多个条件变量（阻塞队列）。
实现线程安全的方式有很多,除了上述三种方式之外,还有如下几种方式： 1. 无状态设计线程安全问题是由多线程并发修改共享变量引起的,如果在并发环境中没有设计共享变量,则自然就不会出现线程安全问题了。这种代码实现可以称作“无状态实现”,所谓状态就是指共享变量。 2. 不可变设计如果在并发环境中不得不设计共享变量,则应该优先考虑共享变量是否为只读的,如果是只读场景就可以将共享变量设计为不可变的,这样自然也不会出现线程安全问题了。具体来说,就是在变量前加final修饰符,使其不可被修改,如果变量是引用类型,则将其设计为不可变类型（参考String类）。 3. 并发工具 java.util.concurrent包提供了几个有用的并发工具类,一样可以保证线程安全： - Semaphore：就是信号量,可以控制同时访问特定资源的线程数量。 - CountDownLatch：允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。 - CyclicBarrier：让一组线程到达一个屏障时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障时,屏障才会打开,所有被屏障拦截的线程才会继续运行。 4. 本地存储我们也可以考虑使用ThreadLocal存储变量,ThreadLocal可以很方便地为每一个线程单独存一份数据,也就是将需要并发访问的资源复制成多份。这样一来,就可以避免多线程访问共享变量了,它们访问的是自己独占的资源,它从根本上隔离了多个线程之间的数据共享。

4、请你说说死锁定义及发生的条件

死锁两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺共享资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁。这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。 2. 产生死锁的必要条件虽然进程在运行过程中,可能发生死锁,但死锁的发生也必须具备一定的条件,死锁的发生必须具备以下四个必要条件： - 互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用,即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源,则请求者只能等待,直至占有资源的进程用毕释放； - 请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源,但又提出了新的资源请求,而该资源已被其它进程占有,此时请求进程阻塞,但又对自己已获得的其它资源保持不放； - 不剥夺条件：指进程已获得的资源,在未使用完之前,不能被剥夺,只能在使用完时由自己释放； - 环路等待条件：指在发生死锁时,必然存在一个进程——资源的环形链,即进程集合 {P0,P1,P2,···,Pn} 中的 P0 正在等待一个 P1 占用的资源；P1 正在等待 P2 占用的资源,……,Pn 正在等待已被 P0 占用的资源。

5、请你说说进程间的通信方式

进程间通信主要包括：管道、命名管道、信号、消息队列、共享内存、内存映射、信号量、Socket： 1. 管道管道也叫无名（匿名）管道,它是是 UNIX 系统 IPC（进程间通信）的最古老形式,所有的 UNIX 系统都支持这种通信机制。管道本质其实是内核中维护的一块内存缓冲区,Linux 系统中通过 pipe() 函数创建管道,会生成两个文件描述符,分别对应管道的读端和写端。无名管道只能用于具有亲缘关系的进程间的通信。
2. 命名管道匿名管道,由于没有名字,只能用于亲缘关系的进程间通信。为了克服这个缺点,提出了有名管道（FIFO）,也叫命名管道、FIFO文件。有名管道（FIFO）不同于匿名管道之处在于它提供了一个路径名与之关联,以 FIFO 的文件形式存在于文件系统中,并且其打开方式与打开一个普通文件是一样的,这样即使与 FIFO 的创建进程不存在亲缘关系的进程,只要可以访问该路径,就能够彼此通过 FIFO 相互通信,因此,通过 FIFO 不相关的进程也能交换数据。
3. 信号信号是 Linux 进程间通信的最古老的方式之一,是事件发生时对进程的通知机制,有时也称之为软件中断,它是在软件层次上对中断机制的一种模拟,是一种异步通信的方式。信号可以导致一个正在运行的进程被另一个正在运行的异步进程中断,转而处理某一个突发事件。
4. 消息队列消息队列就是一个消息的链表,可以把消息看作一个记录,具有特定的格式以及特定的优先级,对消息队列有写权限的进程可以向消息队列中按照一定的规则添加新消息,对消息队列有读权限的进程则可以从消息队列中读走消息,消息队列是随内核持续的。
5. 共享内存共享内存允许两个或者多个进程共享物理内存的同一块区域（通常被称为段）。由于一个共享内存段会称为一个进程用户空间的一部分,因此这种 IPC 机制无需内核介入。所有需要做的就是让一个进程将数据复制进共享内存中,并且这部分数据会对其他所有共享同一个段的进程可用。与管道等要求发送进程将数据从用户空间的缓冲区复制进内核内存和接收进程将数据从内核内存复制进用户空间的缓冲区的做法相比,这种 IPC 技术的速度更快。
6. 内存映射内存映射（Memory-mapped I/O）是将磁盘文件的数据映射到内存,用户通过修改内存就能修改磁盘文件。
7. 信号量信号量主要用来解决进程和线程间并发执行时的同步问题,进程同步是并发进程为了完成共同任务采用某个条件来协调它们的活动。对信号量的操作分为 P 操作和 V 操作,P 操作是将信号量的值减 1,V 操作是将信号量的值加 1。当信号量的值小于等于 0 之后,再进行 P 操作时,当前进程或线程会被阻塞,直到另一个进程或线程执行了 V 操作将信号量的值增加到大于 0 之时。
8. Socket 套接字（Socket）,就是对网络中不同主机上的应用进程之间进行双向通信的端点的抽象。一个套接字就是网络上进程通信的一端,提供了应用层进程利用网络协议交换数据的机制。Socket 一般用于网络中不同主机上的进程之间的通信。

6、请你说说乐观锁和悲观锁

乐观锁：乐观锁总是假设最好的情况,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁,但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据,可以使用版本号机制和CAS算法实现。乐观锁适用于多读的应用类型,这样可以提高吞吐量**,像数据库提供的类似于write_condition机制,其实都是提供的乐观锁。悲观锁：悲观锁总是假设最坏的情况,每次去拿数据的时候都认为别人会修改,所以每次在拿数据的时候都会上锁,这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁（共享资源每次只给一个线程使用,其它线程阻塞,用完后再把资源转让给其它线程）。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制,比如行锁,表锁等,读锁,写锁等,都是在做操作之前先上锁。加分回答两种锁的使用场景乐观锁： GIT,SVN,CVS等代码版本控制管理器,就是一个乐观锁使用很好的场景,例如：A、B程序员,同时从SVN服务器上下载了code.html文件,当A完成提交后,此时B再提交,那么会报版本冲突,此时需要B进行版本处理合并后,再提交到服务器。这其实就是乐观锁的实现全过程。如果此时使用的是悲观锁,那么意味者所有程序员都必须一个一个等待操作提交完,才能访问文件,这是难以接受的。悲观锁：悲观锁的好处在于可以减少并发,但是当并发量非常大的时候,由于锁消耗资源、锁定时间过长等原因,很容易导致系统性能下降,资源消耗严重。因此一般我们可以在并发量不是很大,并且出现并发情况导致的异常用户和系统都很难以接受的情况下,会选择悲观锁进行。

7、请你说说内存管理

Linux 操作系统是采用段页式内存管理方式：页式存储管理能有效地提高内存利用率（解决内存碎片）,而分段存储管理能反映程序的逻辑结构并有利于段的共享。将这两种存储管理方法结合起来,就形成了段页式存储管理方式。段页式存储管理方式即先将用户程序分成若干个段,再把每个段分成若干个页,并为每一个段赋予一个段名。在段页式系统中,为了实现从逻辑地址到物理地址的转换,系统中需要同时配置段表和页表,利用段表和页表进行从用户地址空间到物理内存空间的映射。系统为每一个进程建立一张段表,每个分段有一张页表。段表表项中至少包括段号、页表长度和页表始址,页表表项中至少包括页号和块号。在进行地址转换时,首先通过段表查到页表始址,然后通过页表找到页帧号,最终形成物理地址。

8、请你说说IO多路复用（select、poll、epoll）

I/O 多路复用是一种使得程序能同时监听多个文件描述符的技术,从而提高程序的性能。I/O 多路复用能够在单个线程中,通过监视多个 I/O 流的状态来同时管理多个 I/O 流,一旦检测到某个文件描述符上我们关心的事件发生（就绪）,能够通知程序进行相应的处理（读写操作）。 Linux 下实现 I/O 复用的系统调用主要有 select、poll 和 epoll。 1. select select 的主旨思想： - 首先要构造一个关于文件描述符的列表,将要监听的文件描述符添加到该列表中,这个文件描述符的列表数据类型为 fd_set,它是一个整型数组,总共是 1024 个比特位,每一个比特位代表一个文件描述符的状态。比如当需要 select 检测时,这一位为 0 就表示不检测对应的文件描述符的事件,为 1 表示检测对应的文件描述符的事件。 - 调用 select() 系统调用,监听该列表中的文件描述符的事件,这个函数是阻塞的,直到这些描述符中的一个或者多个进行 I/O 操作时,该函数才返回,并修改文件描述符的列表中对应的值,0 表示没有检测到该事件,1 表示检测到该事件。函数对文件描述符的检测的操作是由内核完成的。 - select() 返回时,会告诉进程有多少描述符要进行 I/O 操作,接下来遍历文件描述符的列表进行 I/O 操作。 select 的缺点： 1. 每次调用select,都需要把 fd 集合从用户态拷贝到内核态,这个开销在 fd 很多时会很大； 2. 同时每次调用 select 都需要在内核遍历传递进来的所有 fd,这个开销在 fd 很多时也很大； 3. select 支持的文件描述符数量太小了,默认是 1024（由 fd_set 决定）； 4. 文件描述符集合不能重用,因为内核每次检测到事件都会修改,所以每次都需要重置； 5. 每次 select 返回后,只能知道有几个 fd 发生了事件,但是具体哪几个还需要遍历文件描述符集合进一步判断。 2. poll poll 的原理和 select 类似,poll 支持的文件描述符没有限制。 3. epoll epoll 是一种更加高效的 IO 复用技术,epoll 的使用步骤及原理如下： - 调用 epoll_create() 会在内核中创建一个 eventpoll 结构体数据,称之为 epoll 对象,在这个结构体中有 2 个比较重要的数据成员,一个是需要检测的文件描述符的信息 struct_root rbr（红黑树）,还有一个是就绪列表struct list_head rdlist,存放检测到数据发送改变的文件描述符信息（双向链表）； - 调用 epoll_ctrl() 可以向 epoll 对象中添加、删除、修改要监听的文件描述符及事件； - 调用 epoll_wt() 可以让内核去检测就绪的事件,并将就绪的事件放到就绪列表中并返回,通过返回的事件数组做进一步的事件处理。 epoll 的两种工作模式： - LT 模式（水平触发） LT（Level - Triggered）是缺省的工作方式,并且同时支持 Block 和 Nonblock Socket。在这种做法中,内核检测到一个文件描述符就绪了,然后可以对这个就绪的 fd 进行 IO 操作,如果不作任何操作,内核还是会继续通知。 - ET 模式（边沿触发） ET（Edge - Triggered）是高速工作方式,只支持 Nonblock socket。在这种模式下,当描述符从未就绪变为就绪时,内核通过 epoll 检测到。然后它会假设你知道文件描述符已经就绪,并且不会再为那个文件描述符发送更多的就绪通知,直到你做了某些操作导致那个文件描述符不再为就绪状态了。但是请注意,如果一直不对这个 fd 进行 IO 操作（从而导致它再次变成未就绪）,内核不会发送更多的通知（only once）。 ET 模式在很大程度上减少了 epoll 事件被重复触发的次数,因此效率要比 LT 模式高。epoll 工作在 ET 模式的时候,必须使用非阻塞套接口,以避免由于一个文件描述符的阻塞读/阻塞写操作把处理多个文件描述符的任务饿死。

9、请你说说线程和协程的区别

1. 线程是操作系统的资源,线程的创建、切换、停止等都非常消耗资源,而创建协程不需要调用操作系统的功能,编程语言自身就能完成,所以协程也被称为用户态线程,协程比线程轻量很多；
2. 线程在多核环境下是能做到真正意义上的并行,而协程是为并发而产生的；
3. 一个具有多个线程的程序可以同时运行几个线程,而协同程序却需要彼此协作的运行；
4. 线程进程都是同步机制,而协程则是异步；
5. 线程是抢占式,而协程是非抢占式的,所以需要用户自己释放使用权来切换到其他协程,因此同一时间其实只有一个协程拥有运行权,相当于单线程的能力；
6. 操作系统对于线程开辟数量限制在千的级别,而协程可以达到上万的级别。

10、请说说你对反射的了解

Java程序中,许多对象在运行时都会有编译时异常和运行时异常两种,例如多态情况下Car c = new Audi(); 这行代码运行时会生成一个c变量,在编译时该变量的类型是Car,运行时该变量类型为Audi；另外还有更极端的情况,例如程序在运行时接收到了外部传入的一个对象,这个对象的编译时类型是Object,但程序又需要调用这个对象运行时类型的方法,这种情况下,有两种解决方法：第一种做法是假设在编译时和运行时都完全知道类型的具体信息,在这种情况下,可以先使用instanceof运算符进行判断,再利用强制类型转换将其转换成其运行时类型的变量。第二种做法是编译时根本无法预知该对象和类可能属于哪些类,程序只依靠运行时信息来发现该对象和类的真实信息,这就必须使用反射。具体来说,通过反射机制,我们可以实现如下的操作： - 程序运行时,可以通过反射获得任意一个类的Class对象,并通过这个对象查看这个类的信息； - 程序运行时,可以通过反射创建任意一个类的实例,并访问该实例的成员； - 程序运行时,可以通过反射机制生成一个类的动态代理类或动态代理对象。加分回答 Java的反射机制在实际项目中应用广泛,常见的应用场景有： - 使用JDBC时,如果要创建数据库的连接,则需要先通过反射机制加载数据库的驱动程序； - 多数框架都支持注解/XML配置,从配置中解析出来的类是字符串,需要利用反射机制实例化； - 面向切面编程（AOP）的实现方案,是在程序运行时创建目标对象的代理类,这必须由反射机制来实现。

11、你知道哪些线程安全的集合？

java.util包下的集合类中,大部分都是非线程安全的,但也有少数的线程安全的集合类,例如Vector、Hashtable,它们都是非常古老的API。虽然它们是线程安全的,但是性能很差,已经不推荐使用了。对于这个包下非线程安全的集合,可以利用Collections工具类,该工具类提供的synchronizedXxx()方法,可以将这些集合类包装成线程安全的集合类。从JDK 1.5开始,并发包下新增了大量高效的并发的容器,这些容器按照实现机制可以分为三类。第一类是以降低锁粒度来提高并发性能的容器,它们的类名以Concurrent开头,如ConcurrentHashMap。第二类是采用写时复制技术实现的并发容器,它们的类名以CopyOnWrite开头,如CopyOnWriteArrayList。第三类是采用Lock实现的阻塞队列,内部创建两个Condition分别用于生产者和消费者的等待,这些类都实现了BlockingQueue接口,如ArrayBlockingQueue。加分回答 Collections还提供了如下三类方法来返回一个不可变的集合,这三类方法的参数是原有的集合对象,返回值是该集合的“只读”版本。通过Collections提供的三类方法,可以生成“只读”的Collection或Map。 emptyXxx()：返回一个空的不可变的集合对象 singletonXxx()：返回一个只包含指定对象的不可变的集合对象 unmodifiableXxx()：返回指定集合对象的不可变视图

12、说说你了解的线程同步方式

Java主要通过加锁的方式实现线程同步,而锁有两类,分别是synchronized和Lock。 synchronized可以加在三个不同的位置,对应三种不同的使用方式,这三种方式的区别是锁对象不同： 1. 加在普通方法上,则锁是当前的实例（this）。 2. 加在静态方法上,则锁是当前类的Class对象。 3. 加在代码块上,则需要在关键字后面的小括号里,显式指定一个对象作为锁对象。不同的锁对象,意味着不同的锁粒度,所以我们不应该无脑地将它加在方法前了事,尽管通常这可以解决问题。而是应该根据要锁定的范围,准确的选择锁对象,从而准确地确定锁的粒度,降低锁带来的性能开销。 synchronized是比较早期的API,在设计之初没有考虑到超时机制、非阻塞形式,以及多个条件变量。若想通过升级的方式让synchronized支持这些相对复杂的功能,则需要大改它的语法结构,不利于兼容旧代码。因此,JDK的开发团队在1.5引入了Lock接口,并通过Lock支持了上述的功能。Lock支持的功能包括：支持响应中断、支持超时机制、支持以非阻塞的方式获取锁、支持多个条件变量（阻塞队列）。加分回答 synchronized采用“CAS+Mark Word”实现,为了性能的考虑,并通过锁升级机制降低锁的开销。在并发环境中,synchronized会随着多线程竞争的加剧,按照如下步骤逐步升级：无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁。 Lock则采用“CAS+volatile”实现,其实现的核心是AQS。AQS是线程同步器,是一个线程同步的基础框架,它基于模板方法模式。在具体的Lock实例中,锁的实现是通过继承AQS来实现的,并且可以根据锁的使用场景,派生出公平锁、不公平锁、读锁、写锁等具体的实现。

13、请你说说HashMap底层原理

数据结构在JDK8中,HashMap底层是采用“数组+链表+红黑树”来实现的。 HashMap是基于哈希算法来确定元素的位置（槽）的,当我们向集合中存入数据时,它会计算传入的Key的哈希值,并利用哈希值取余来确定槽的位置。如果元素发生碰撞,也就是这个槽已经存在其他的元素了,则HashMap会通过链表将这些元素组织起来。如果碰撞进一步加剧,某个链表的长度达到了8,则HashMap会创建红黑树来代替这个链表,从而提高对这个槽中数据的查找的速度。 HashMap中,数组的默认初始容量为16,这个容量会以2的指数进行扩容。具体来说,当数组中的元素达到一定比例的时候HashMap就会扩容,这个比例叫做负载因子,默认为0.75。自动扩容机制,是为了保证HashMap初始时不必占据太大的内存,而在使用期间又可以实时保证有足够大的空间。采用2的指数进行扩容,是为了利用位运算,提高扩容运算的效率。 put()流程 put()方法的执行过程中,主要包含四个步骤： 1. 判断数组,若发现数组为空,则进行首次扩容。 2. 判断头节点,若发现头节点为空,则新建链表节点,存入数组。 3. 判断头节点,若发现头节点非空,则将元素插入槽内。 4. 插入元素后,判断元素的个数,若发现超过阈值则再次扩容。其中,第3步又可以细分为如下三个小步骤： 1. 若元素的key与头节点一致,则直接覆盖头节点。 2. 若元素为树型节点,则将元素追加到树中。 3. 若元素为链表节点,则将元素追加到链表中。追加后,需要判断链表长度以决定是否转为红黑树。若链表长度达到8、数组容量未达到64,则扩容。若链表长度达到8、数组容量达到64,则转为红黑树。扩容机制向HashMap中添加数据时,有三个条件会触发它的扩容行为： 1. 如果数组为空,则进行首次扩容。 2. 将元素接入链表后,如果链表长度达到8,并且数组长度小于64,则扩容。 3. 添加后,如果数组中元素超过阈值,即比例超出限制（默认为0.75）,则扩容。并且,每次扩容时都是将容量翻倍,即创建一个2倍大的新数组,然后再将旧数组中的数组迁移到新数组里。由于HashMap中数组的容量为2^N,所以可以用位移运算计算新容量,效率很高。加分回答 HashMap是非线程安全的,在多线程环境下,多个线程同时触发HashMap的改变时,有可能会发生冲突。所以,在多线程环境下不建议使用HashMap,可以考虑使用Collections将HashMap转为线程安全的HashMap,更为推荐的方式则是使用ConcurrentHashMap。

14、说说你了解的JVM内存模型

JVM由三部分组成：类加载子系统、执行引擎、运行时数据区。 1. 类加载子系统,可以根据指定的全限定名来载入类或接口。 2. 执行引擎,负责执行那些包含在被载入类的方法中的指令。 3. 当程序运行时,JVM需要内存来存储许多内容,例如：字节码、对象、参数、返回值、局部变量、运算的中间结果,等等,JVM会把这些东西都存储到运行时数据区中,以便于管理。而运行时数据区又可以分为方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。加分回答运行时数据区是开发者重点要关注的部分,因为程序的运行与它密不可分,很多错误的排查也需要基于对运行时数据区的理解。在运行时数据区所包含的几块内存空间中,方法区和堆是线程之间共享的内存区域,而虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器则是线程私有的区域,就是说每个线程都有自己的这个区域。

15、请你说说IO多路复用

在I/O编程过程中,当需要同时处理多个客户端接入请求时,可以利用多线程或者I/O多路复用技术进行处理。I/O多路复用技术通过把多个I/O的阻塞复用到同一个select的阻塞上,从而使得系统在单线程的情况下可以同时处理多个客户端请求。与传统的多线程/多进程模型比,I/O多路复用的最大优势是系统开销小,系统不需要创建新的额外进程或者线程,也不需要维护这些进程和线程的运行,降低了系统的维护工作量,节省了系统资源。目前支持I/O多路复用的系统调用有select、pselect、poll、epoll,在Linux网络编程过程中,很长一段时间都使用select做轮询和网络事件通知,然而select的一些固有缺陷导致了它的应用受到了很大的限制,最终Linux不得不在新的内核版本中寻找select的替代方案,最终选择了epoll。加分回答 epoll与select的原理比较类似,为了克服select的缺点,epoll作了很多重大改进： 1. 支持一个进程打开的socket描述符（FD）不受限制 select最大的缺陷就是单个进程所打开的FD是有一定限制的,它由FD_SETSIZE设置,默认值是1024。对于那些需要支持上万个TCP连接的大型服务器来说显然太少了。可以选择修改这个宏然后重新编译内核,不过这会带来网络效率的下降。我们也可以通过选择多进程的方案（传统的Apache方案）解决这个问题,不过虽然在Linux上创建进程的代价比较小,但仍旧是不可忽视的,另外,进程间的数据交换非常麻烦,对于Java由于没有共享内存,需要通过Socket通信或者其他方式进行数据同步,这带来了额外的性能损耗,增加了程序复杂度,所以也不是一种完美的解决方案。值得庆幸的是,epoll并没有这个限制,它所支持的FD上限是操作系统的最大文件句柄数,这个数字远远大于1024。例如,在1GB内存的机器上大约是10万个句柄左右,具体的值可以通过cat /proc/sys/fs/file- max察看,通常情况下这个值跟系统的内存关系比较大。 2. I/O效率不会随着FD数目的增加而线性下降传统的select/poll另一个致命弱点就是当你拥有一个很大的socket集合,由于网络延时或者链路空闲,任一时刻只有少部分的socket是“活跃”的,但是select/poll每次调用都会线性扫描全部的集合,导致效率呈现线性下降。epoll不存在这个问题,它只会对“活跃”的socket进行操作-这是因为在内核实现中epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的,那么,只有“活跃”的socket才会主动的去调用callback函数,其他idle状态socket则不会。在这点上,epoll实现了一个伪O。针对epoll和select性能对比的benchmark测试表明：如果所有的socket都处于活跃态-例如一个高速LAN环境,epoll并不比select/poll效率高太多；相反,如果过多使用epoll_ctl,效率相比还有稍微的下降。但是一旦使用idle connections模拟WAN环境,epoll的效率就远在select/poll之上了。 3. 使用mmap加速内核与用户空间的消息传递无论是select,poll还是epoll都需要内核把FD消息通知给用户空间,如何避免不必要的内存复制就显得非常重要,epoll是通过内核和用户空间mmap同一块内存实现。 4. epoll的API更加简单包括创建一个epoll描述符、添加监听事件、阻塞等待所监听的事件发生,关闭epoll描述符等。

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