JAVA重要知识点整理_java基础知识点整理2023资源-CSDN文库

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JAVA重要知识点整理 Java 是一种广泛使用的高级编程语言，由 Sun Microsystems 公司开发，现在由 Oracle 公司维护。Java 的主要特点是平台独立性、对象oriented 和安全性。下面我们将从 JVM、线程、内存区域、垃圾回收机制等方面对 Java 的重要知识点进行整理。 1. JVM（Java Virtual Machine） JVM 是 Java 的核心组件，负责将 Java 字节码转换为特定平台的机器码，以便在不同的平台上运行 Java 程序。JVM 由类加载器、字节码验证器、解释器和垃圾回收器等组件组成。 2. 线程 Java 中的线程是指一个单独的执行路径，多个线程可以并发执行，从而提高程序的效率。Java 提供了两种创建线程的方式：继承 Thread 类和实现 Runnable 接口。 2.1 JVM 内存区域 JVM 的内存区域分为五部分：程序计数器、虚拟机栈、本地方法区、堆和方法区/永久代。 2.2.1 程序计数器程序计数器是线程私有的，用于存储当前线程执行的字节码指令地址。每个线程都有自己的程序计数器，互不干扰。 2.2.2 虚拟机栈虚拟机栈是线程私有的，用于存储当前线程执行的方法调用和返回结果。每个线程都有自己的虚拟机栈，互不干扰。 2.2.3 本地方法区本地方法区是线程私有的，用于存储 native 方法的 native 代码。每个线程都有自己的本地方法区，互不干扰。 2.2.4 堆堆是线程共享的，用于存储 Java 对象和数组。堆是垃圾回收机制的主要目标。 2.2.5 方法区/永久代方法区/永久代是线程共享的，用于存储类信息、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码。 2.3 JVM 运行时内存 JVM 运行时内存分为新生代和老年代两个部分。 2.3.1 新生代新生代是对象的诞生和死亡的地方，主要用于存储短期对象。新生代又分为 Eden 区、ServivorFrom 区和 ServivorTo 区三个区域。 2.3.1.1 Eden 区 Eden 区是对象的出生地，所有新建的对象都被分配在 Eden 区。 2.3.1.2 ServivorFrom 区 ServivorFrom 区是对象的存活区域，用于存储Survivor 区中的对象。 2.3.1.3 ServivorTo 区 ServivorTo 区是对象的存活区域，用于存储Survivor 区中的对象。 2.3.1.4 MinorGC MinorGC 是一种垃圾回收机制，用于清理新生代中的垃圾对象。 MinorGC 的过程可以分为三个步骤：复制、清空和互换。 MinorGC 的过程 1. 复制：eden、servicorFrom 复制到 ServicorTo，年龄+1。 2. 清空：清空 eden、servicorFrom。 3. 互换：ServicorFrom 和 ServicorTo 互换。通过对 Java 重要知识点的整理，我们可以更好地理解 Java 的运行机制和原理，从而提高编程效率和程序质量。

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资源详情

资源评论

1. 目录

1. 目录 ....................................................................................1

2. JVM ......................................................................................................................................................19

2.1. 线程 ...............................................................................2 0

2.2. JVM 内存区域 ......................................................................2 1

2.2.1.

程序计数器

(

线程私有

)...........................................................................................................22

2.2.2.

虚拟机栈

(

线程私有

)...............................................................................................................22

2.2.3.

本地方法区

(

线程私有

)...........................................................................................................2 3

2.2.4.

堆（

Heap-

线程共享）

运行时数据区

...........................................2 3

2.2.5.

方法区

永久代（线程共享）

..................................................23

2.3. JVM 运行时内存 ....................................................................2 4

2.3.1.

新生代

.....................................................................24

2.3.1.1. Eden 区 ..........................................................................24

2.3.1.2. ServivorFrom...............................................................................................................................24

2.3.1.3. ServivorTo .....................................................................................................................................................24

2.3.1.4. MinorGC 的过程（复制->清空->互换） ...........................................................................................24

1：eden、servicorFrom 复制到 ServicorTo，年龄+1.......................................................................................25

2：清空 eden、servicorFrom..................................................................................................................25

3：ServicorTo 和 ServicorFrom 互换 ........................................................25

2.3.2.

老年代

.....................................................................25

2.3.3.

永久代

.....................................................................25

2.3.3.1. JAVA8 与元数据........................................................................................................................................25

2.4. 垃圾回收与算法 ....................................................................2 6

2.4.1.

如何确定垃圾

...............................................................2 6

2.4.1.1. 引用计数法 ........................................................................26

2.4.1.2. 可达性分析 ........................................................................26

2.4.2.

标记清除算法（Mark-Sweep）

...............................................2 7

2.4.3.

复制算法（

copying

）

........................................................2 7

2.4.4.

标记整理算法

(Mark-Compact) .............................................................................................28

2.4.5.

分代收集算法

...............................................................2 9

2.4.5.1. 新生代与复制算法 ....................................................................................................................................29

2.4.5.2. 老年代与标记复制算法 ...........................................................................................................................29

2.5. JAVA 四中引用类型 .................................................................30

2.5.1.

强引用

.....................................................................30

2.5.2.

软引用

.....................................................................30

2.5.3.

弱引用

.....................................................................30

2.5.4.

虚引用

.....................................................................30

2.6. GC 分代收集算法 VS 分区收集算法 ...................................................3 0

2.6.1.

分代收集算法

...............................................................3 0

2.6.1.1. 在新生代-复制算法...................................................................................................................................30

2.6.1.2. 在老年代-标记整理算法...........................................................................................................................30

2.6.2.

分区收集算法

...............................................................3 1

2.7. GC 垃圾收集器 .....................................................................3 1

2.7.1. Serial

垃圾收集器（单线程、复制算法）

........................................31

2.7.2. ParNew

垃圾收集器（

Serial+

多线程）

.........................................31

2.7.3. Parallel Scavenge

收集器（多线程复制算法、高效）

.............................3 2

2.7.4. Serial Old

收集器（单线程标记整理算法）

.....................................32

2.7.5. Parallel

Old

收集器（多线程标记整理算法）

....................................33

2.7.6. CMS

收集器（多线程标记清除算法）

..........................................3 3

2.7.6.1. 初始标记 .....................................................................................................................................................33

Page 2 of 283

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2.7.6.2. 并发标记 .....................................................................................................................................................34

2.7.6.3. 重新标记 .....................................................................................................................................................34

2.7.6.4. 并发清除 .....................................................................................................................................................34

2.7.7. G1

收集器

..................................................................34

2.8. JAVA IO/NIO ................................................................................................................................34

2.8.1.

阻塞

模型

................................................................3 4

2.8.2.

非阻塞

模型

..............................................................3 5

2.8.3.

多路复用

模型

............................................................3 5

2.8.4.

信号驱动

模型

............................................................3 6

2.8.5.

异步

模型

................................................................3 6

2.8.1. JAVA IO

包

.................................................................3 6

2.8.2. JAVA

NIO .............................................................................................................................3 7

2.8.2.1. NIO 的缓冲区 ...........................................................................................................................................38

2.8.2.2. NIO 的非阻塞 ...........................................................................................................................................38

2.8.3. Channel ................................................................................................................................40

2.8.4. Buffer .....................................................................................................................................40

2.8.5. Selector .................................................................................................................................40

2.9. JVM 类加载机制 ....................................................................4 1

2.9.1.1. 加载 .............................................................................41

2.9.1.2. 验证 .............................................................................41

2.9.1.3. 准备 .............................................................................41

2.9.1.4. 解析 .............................................................................41

2.9.1.5. 符号引用 .....................................................................................................................................................42

2.9.1.6. 直接引用 .....................................................................................................................................................42

2.9.1.7. 初始化 ...........................................................................42

2.9.1.8. 类构造器<client>.....................................................................................................................................42

2.9.2.

类加载器

...................................................................42

2.9.2.1. 启动类加载器(Bootstrap

ClassLoader) .............................................................................................43

2.9.2.2. 扩展类加载器(Extension ClassLoader) ..............................................................................................43

2.9.2.3. 应用程序类加载器(Application ClassLoader)： .............................................................................43

2.9.3.

双亲委派

...................................................................43

2.9.4. OSGI

（动态模型系统）

......................................................44

2.9.4.1. 动态改变构造 ............................................................................................................................................44

2.9.4.2. 模块化编程与热插拔 ................................................................................................................................44

3. JAVA 集合 .............................................................................45

3.1. 接口继承关系和实现 ................................................................4 5

3.2. LIST ..........................................................................................................................................................................47

3.2.1. ArrayList

（数组）

...........................................................4 7

3.2.2. Vector

（数组实现、线程同步）

...............................................4 7

3.2.3. LinkList

（链表）

............................................................4 7

3.3. SET ..........................................................................................................................................................................48

3.3.1.1. HashSet（Hash 表） ...............................................................48

3.3.1.2. TreeSet（二叉树） ................................................................49

3.3.1.3. LinkHashSet（HashSet+LinkedHashMap） .........................................49

3.4. MAP...........................................................................................................................................................................5 0

3.4.1. HashMap

（数组

链表

红黑树）

..............................................5 0

3.4.1.1. JAVA7 实现 .......................................................................50

3.4.1.2. JAVA8 实现 .......................................................................51

3.4.2. ConcurrentHashMap ............................................................................................................51

3.4.2.1. Segment 段........................................................................51

3.4.2.2. 线程安全（Segment

继承 ReentrantLock 加锁） .......................................51

3.4.2.3. 并行度（默认 16） .................................................................52

3.4.2.4. Java8 实现（引入了红黑树） .......................................................52

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3.4.3. HashTable

（线程安全）

.....................................................53

3.4.4. TreeMap

（可排序）

.........................................................5 3

3.4.5. LinkHashMap

（记录插入顺序）

...............................................53

4. JAVA 多线程并发 .......................................................................54

4.1.1. JAVA

并发知识库

...........................................................54

4.1.2. JAVA

线程实现

创建方式

.....................................................5 4

4.1.2.1. 继承 Thread 类.....................................................................54

4.1.2.2. 实现 Runnable 接口。................................................................54

4.1.2.3. ExecutorService、Callable<Class>、Future 有返回值线程...............................55

4.1.2.4. 基于线程池的方式 ..................................................................56

4.1.3. 4

种线程池

.................................................................5 6

4.1.3.1. newCachedThreadPool ..............................................................................................................57

4.1.3.2. newFixedThreadPool .................................................................................................................57

4.1.3.3. newScheduledThreadPool..........................................................................................................58

4.1.3.4. newSingleThreadExecutor ......................................................................................................................58

4.1.4.

线程生命周期

(

状态

)...............................................................................................................58

4.1.4.1. 新建状态（NEW） .................................................................58

4.1.4.2. 就绪状态（RUNNABLE）： .........................................................59

4.1.4.3. 运行状态（RUNNING）： ..........................................................59

4.1.4.4. 阻塞状态（BLOCKED）： ..........................................................59

等待阻塞（o.wait->等待对列）： ...........................................................59

同步阻塞(lock->锁池) .............................................................................................................................59

其他阻塞(sleep/join) ...............................................................................................................................59

4.1.4.5. 线程死亡（DEAD） ................................................................59

正常结束.................................................................................59

异常结束.................................................................................59

调用 stop ................................................................................................................................................59

4.1.5.

终止线程

种方式

...........................................................6 0

4.1.5.1. 正常运行结束 ......................................................................60

4.1.5.2. 使用退出标志退出线程 ..............................................................60

4.1.5.3. Interrupt 方法结束线程 ..............................................................60

4.1.5.4. stop 方法终止线程（线程不安全） ....................................................61

4.1.6. sleep

与

wait

区别

...........................................................6 1

4.1.7. start

与

run

区别

.............................................................6 2

4.1.8. JAVA

后台线程

.............................................................6 2

4.1.9. JAVA

锁

...................................................................63

4.1.9.1. 乐观锁 ...........................................................................63

4.1.9.2. 悲观锁 ...........................................................................63

4.1.9.3. 自旋锁 ...........................................................................63

自旋锁的优缺点...........................................................................63

自旋锁时间阈值（1.6 引入了适应性自旋锁） .................................................63

自旋锁的开启.............................................................................64

4.1.9.4. Synchronized 同步锁 ...............................................................64

Synchronized 作用范围 ....................................................................64

Synchronized 核心组件 ....................................................................64

Synchronized 实现 ........................................................................64

4.1.9.5. ReentrantLock.............................................................................................................................66

Lock 接口的主要方法 ......................................................................66

非公平锁.................................................................................66

公平锁...................................................................................67

ReentrantLock 与 synchronized .............................................................................................................67

ReentrantLock 实现 .......................................................................67

Condition 类和 Object 类锁方法区别区别 .....................................................68

tryLock 和 lock 和 lockInterruptibly

的区别 ....................................................68

4.1.9.6. Semaphore 信号量 .................................................................68

实现互斥锁（计数器为 1） .................................................................68

代码实现.................................................................................68

Semaphore 与 ReentrantLock ...............................................................................................................69

4.1.9.7.

AtomicInteger..............................................................................................................................69

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4.1.9.8. 可重入锁（递归锁） ................................................................69

4.1.9.9. 公平锁与非公平锁 ..................................................................70

公平锁（Fair） ...........................................................................70

非公平锁（Nonfair） ......................................................................70

4.1.9.10. ReadWriteLock 读写锁 ...........................................................70

读锁.....................................................................................70

写锁.....................................................................................70

4.1.9.11. 共享锁和独占锁 .................................................................70

独占锁...................................................................................70

共享锁...................................................................................70

4.1.9.12. 重量级锁（Mutex

Lock） ........................................................71

4.1.9.13. 轻量级锁 .......................................................................71

锁升级...................................................................................71

4.1.9.14. 偏向锁 ..........................................................................71

4.1.9.15. 分段锁 ..........................................................................71

4.1.9.16. 锁优化 ..........................................................................71

减少锁持有时间...........................................................................72

减小锁粒度...............................................................................72

锁分离...................................................................................72

锁粗化...................................................................................72

锁消除...................................................................................72

4.1.10.

线程基本方法

...............................................................7 2

4.1.10.1. 线程等待（wait） ................................................................73

4.1.10.2. 线程睡眠（sleep） ...............................................................73

4.1.10.3. 线程让步（yield） ...............................................................73

4.1.10.4. 线程中断（interrupt） ............................................................73

4.1.10.5. Join 等待其他线程终止 ...........................................................74

4.1.10.6. 为什么要用 join()方法？ ..........................................................74

4.1.10.7. 线程唤醒（notify） ...............................................................74

4.1.10.8. 其他方法： .....................................................................74

4.1.11.

线程上下文切换

.............................................................7 5

4.1.11.1. 进程 ............................................................................75

4.1.11.2. 上下文 ..........................................................................75

4.1.11.3. 寄存器 ..........................................................................75

4.1.11.4. 程序计数器 .....................................................................75

4.1.11.5. PCB-“切换桢” .................................................................75

4.1.11.6. 上下文切换的活动： .............................................................76

4.1.11.7. 引起线程上下文切换的原因 .......................................................76

4.1.12.

同步锁与死锁

...............................................................7 6

4.1.12.1. 同步锁..........................................................................76

4.1.12.2. 死锁 ............................................................................76

4.1.13.

线程池原理

.................................................................7 6

4.1.13.1. 线程复用 .....................................................................................................................................................76

4.1.13.2. 线程池的组成 ............................................................................................................................................76

4.1.13.3. 拒绝策略 .....................................................................................................................................................78

4.1.13.4. Java 线程池工作过程 ...............................................................................................................................78

4.1.14. JAVA

阻塞队列原理

.........................................................79

4.1.14.1. 阻塞队列的主要方法 ................................................................................................................................80

插入操作：

..............................................................................80

获取数据操作： ..........................................................................81

4.1.14.2. Java 中的阻塞队列 ...................................................................................................................................81

4.1.14.3. ArrayBlockingQueue（公平、非公平） ...........................................................................................82

4.1.14.4. LinkedBlockingQueue（两个独立锁提高并发） ............................................................................82

4.1.14.5. PriorityBlockingQueue（compareTo 排序实现优先） ................................................................82

4.1.14.6. DelayQueue（缓存失效、定时任务） ..............................................................................................82

4.1.14.7. SynchronousQueue（不存储数据、可用于传递数据） ................................................................83

4.1.14.8. LinkedTransferQueue............................................................................................................................83

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4.1.14.9. LinkedBlockingDeque ...........................................................................................................................83

4.1. 15. CyclicBarrier

、

CountDownLatch

、

Semaphore

的用法

...........................8 4

4.1.15.1. CountDownLatch（线程计数器

） ....................................................................................................84

4.1.15.2. CyclicBarrier（回环栅栏-等待至 barrier 状态再全部同时执行） .................................................84

4.1.15.3. Semaphore（信号量-控制同时访问的线程个数） ..........................................................................85

4.1.16. volatile

关键字的作用（变量可见性、禁止重排序）

..............................8 7

变量可见性...............................................................................87

禁止重排序...............................................................................87

比 sychronized 更轻量级的同步锁 ...........................................................87

适用场景.................................................................................87

4.1.17.

如何在两个线程之间共享数据

.................................................88

将数据抽象成一个类，并将数据的操作作为这个类的方法 .......................................88

Runnable 对象作为一个类的内部类 .........................................................89

4.1.18. ThreadLocal

作用（线程本地存储）

............................................9 0

ThreadLocalMap（线程的一个属性） .......................................................90

使用场景.................................................................................91

4.1. 19. synchronized

和

ReentrantLock

的区别

.........................................91

4.1.19.1. 两者的共同点： ........................................................................................................................................91

4.1.19.2. 两者的不同点： ........................................................................................................................................92

4.1.20. ConcurrentHashMap

并发

....................................................92

4.1.20.1. 减小锁粒度 ................................................................................................................................................92

4.1.20.2. ConcurrentHashMap 分段锁 ...............................................................................................................92

ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成.........................93

4.1.21. Java

中用到的线程调度

......................................................93

4.1.21.1. 抢占式调度： ............................................................................................................................................93

4.1.21.2. 协同式调度： ............................................................................................................................................93

4.1.21.3. JVM 的线程调度实现（抢占式调度） .................................................................................................94

4.1.21.4. 线程让出 cpu 的情况： ..........................................................................................................................94

4.1.22.

进程调度算法

...............................................................9 4

4.1.22.1. 优先调度算法 ............................................................................................................................................94

4.1.22.2. 高优先权优先调度算法 ...........................................................................................................................95

4.1.22.3. 基于时间片的轮转调度算法 ...................................................................................................................96

4.1.23.

什么是

CAS

（比较并交换-乐观锁机制-锁自旋）

.................................9 6

4.1.23.1. 概念及特性 ................................................................................................................................................96

4.1.23.2. 原子包 java.util.concurrent.atomic（锁自旋） ..............................................................................97

4.1.23.3. ABA 问题 ....................................................................................................................................................98

4.1.24.

什么是

AQS

（抽象的队列同步器）

............................................9 8

Exclusive 独占资源-ReentrantLock ........................................................................................................99

Share 共享资源-Semaphore/CountDownLatch ......................................................................................99

同步器的实现是 ABS 核心（state 资源状态计数） ...........................................100

ReentrantReadWriteLock 实现独占和共享两种方式 ...........................................100

5. JAVA 基础 ............................................................................101

5.1.1. JAVA

异常分类及处理

......................................................101

5.1.1.1. 概念............................................................................................................................................................101

5.1.1.2. 异常分类 ...................................................................................................................................................101

Error ......................................................................................................................................................101

Exception（RuntimeException、CheckedException） .....................................101

5.1.1.3. 异常的处理方式 ......................................................................................................................................102

遇到问题不进行具体处理，而是继续抛给调用者（throw,throws） ............................102

try catch 捕获异常针对性处理方式..........................................................102