java常见面试题（2）

java反射机制，动态代理是基于什么原理？

JAVA反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。反射机制是java提供的一种基础功能，赋予程序在运行时自省的能力。通过反射我们可以直接操作类或者对象，比如获取某个对象的类定义，获取声明的属性和方法，调用方法或者构造对象，甚至可以运行时修改类定义。

动态代理是一种方便运行时动态构建代理、动态处理代理方法调用的机制，很多场景都是利用类似机制做到的，比如用来包装RPC调用、面向切面的编程（AOP）。动态代理的方式很多，比如JDK自身提供的动态代理，主要利用的是反射机制。还有利用字节码操作机制，类似ASM、cglib、javassist等。

动态代理例子：
首先我们定义了一个Subject类型的接口，为其声明了两个方法：

public interface Subject
{
    public void rent();

    public void hello(String str);
}

接着，定义了一个类来实现这个接口，这个类就是我们的真实对象，RealSubject类：

public class RealSubject implements Subject
{
    @Override
    public void rent()
    {
        System.out.println("I want to rent my house");
    }

    @Override
    public void hello(String str)
    {
        System.out.println("hello: " + str);
    }
}

下一步，我们就要定义一个动态代理类了，前面说个，每一个动态代理类都必须要实现 InvocationHandler 这个接口，因此我们这个动态代理类也不例外：

public class DynamicProxy implements InvocationHandler
{
    //　这个就是我们要代理的真实对象
    private Object subject;

    //    构造方法，给我们要代理的真实对象赋初值
    public DynamicProxy(Object subject)
    {
        this.subject = subject;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object object, Method method, Object[] args)
            throws Throwable
    {
        //　　在代理真实对象前我们可以添加一些自己的操作
        System.out.println("before rent house");

        System.out.println("Method:" + method);

        //    当代理对象调用真实对象的方法时，其会自动的跳转到代理对象关联的handler对象的invoke方法来进行调用
        method.invoke(subject, args);

        //　　在代理真实对象后我们也可以添加一些自己的操作
        System.out.println("after rent house");

        return null;
    }

}

最后，来看看我们的Client类：

public class Client
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //    我们要代理的真实对象
        Subject realSubject = new RealSubject();

        //    我们要代理哪个真实对象，就将该对象传进去，最后是通过该真实对象来调用其方法的
        InvocationHandler handler = new DynamicProxy(realSubject);

        /*
         * 通过Proxy的newProxyInstance方法来创建我们的代理对象，我们来看看其三个参数
         * 第一个参数 handler.getClass().getClassLoader() ，我们这里使用handler这个类的ClassLoader对象来加载我们的代理对象
         * 第二个参数realSubject.getClass().getInterfaces()，我们这里为代理对象提供的接口是真实对象所实行的接口，表示我要代理的是该真实对象，这样我就能调用这组接口中的方法了
         * 第三个参数handler， 我们这里将这个代理对象关联到了上方的 InvocationHandler 这个对象上
         */
        Subject subject = (Subject)Proxy.newProxyInstance(handler.getClass().getClassLoader(), realSubject
                .getClass().getInterfaces(), handler);

        System.out.println(subject.getClass().getName());
        subject.rent();
        subject.hello("world");
    }
}

我们先来看看控制台的输出：

$Proxy0

before rent house
Method:public abstract void com.xiaoluo.dynamicproxy.Subject.rent()
I want to rent my house
after rent house

before rent house
Method:public abstract void com.xiaoluo.dynamicproxy.Subject.hello(java.lang.String)
hello: world
after rent house

我们首先来看看 $Proxy0 这东西，我们看到，这个东西是由 System.out.println(subject.getClass().getName()); 这条语句打印出来的，那么为什么我们返回的这个代理对象的类名是这样的呢？

Subject subject = (Subject)Proxy.newProxyInstance(handler.getClass().getClassLoader(), realSubject
                .getClass().getInterfaces(), handler);

可能我以为返回的这个代理对象会是Subject类型的对象，或者是InvocationHandler的对象，结果却不是，首先我们解释一下为什么我们这里可以将其转化为Subject类型的对象？原因就是在newProxyInstance这个方法的第二个参数上，我们给这个代理对象提供了一组什么接口，那么我这个代理对象就会实现了这组接口，这个时候我们当然可以将这个代理对象强制类型转化为这组接口中的任意一个，因为这里的接口是Subject类型，所以就可以将其转化为Subject类型了。

同时我们一定要记住，通过 Proxy.newProxyInstance 创建的代理对象是在jvm运行时动态生成的一个对象，它并不是我们的InvocationHandler类型，也不是我们定义的那组接口的类型，而是在运行是动态生成的一个对象，并且命名方式都是这样的形式，以$开头，proxy为中，最后一个数字表示对象的标号。

如何保证容器室线程安全的？ConcurrentHashMap如何实现高效的线程安全？

java提供了不同层面的线程安全支持。在传统集合内部，除了Hashtable等同步容器，还提供了所谓的同步包装器（Synchronized Wrapper），我们可以调用Collections工具类提供的包装方法，来获取一个同步包装容器（如Collections.synchronizedMap），但是它们都是利用粗粒度的同步方式，在高并发情况下，性能比较低下。另外，更加普遍的选择是利用并发包提供的线程安全容器类，它提供了

各种并发容器，如：CurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList。
各种线程安全队列，如：ArrayBlockingQueue、SynchronizedQueue。
各种有序容器的线程安全版本等。

具体保证线程安全的方式，包括有最简单的synchronized方式，到基于更加精细化的，如基于分离锁实现的ConcurrentHashMap等并发实现。

1.为什么需要ConcurrentHashMap？

Hashtable本身比较低效，因为它的实现是基于就是将put、get等方法加上“synchronized”。这就导致所有并发操作都需要竞争同一把锁，一个线程在进行同步操作时，其他线程只能等待，大大降低了并发操作的效率。

2.ConcurrentHashMap分析

早期的ConcurrentHashMap，其实现是基于：

分离锁，也就是将内部进行分段（Segment），里面则是HashEntry的数组，和HashMap类似，哈希相同的条目也是以链表的形式存放。
HashEntry内部使用volatile的value字段来保证可见性，也利用了不可变对象的机制以改进利用Unsafe提供的底层能力，比如volatile access，去直接完成部分操作，以最优化性能，毕竟Unsafe中的很多操作都是JVM intrinsic优化过的。

ConcurrentHashMap内部结构的示意图，其核心是利用分段设计，在进行并发操作的时候，只需要锁定相应段，这样就有效的避免了类似HashTable整体同步的问题，大大提高了性能。在构造的时候，Segment的数量由所谓的concurrentcyLevel决定，默认是16，也可以在相应的构造函数直接指定。

java 8 和之后版本中的ConcurrentHashMap

总体结构上，它的内部存储变的跟HashMap结构非常相似，同样是大的桶数组，内部是一个个链表结构，同步的粒度更加细致一些。
其内部仍然有Segment定义，但仅仅是为了保证序列化时的兼容性而已，不在有任何结构上的用处。
因为不在使用Segment，初始化操作大大简化，修改为lazy-load形式，这样可以有效避免初始开销。
数据存储利用volatile来保证可见性。