jav面试(十五)--(1)请谈一谈ClassLoader(类加载器), 以及对双亲委派模型理解(2)JVM内存(3)JAVA锁(4)ThreadLocal

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1.请谈一谈ClassLoader(类加载器), 以及对双亲委派模型理解

从java虚拟机的角度讲,只有两种不同的类加载器:一种是启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),这个类加载器使用的是c++实现的,是虚拟机的一部分,另一类就是所有其他类加载器,这些类加载器都由java语言实现,独立于虚拟机外部,并且全都继承自抽象类。
从开发人员的角度看,类加载器还可以划分为3种系统类加载器:
启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),负责加载存放在<JAVA_HOME>/lib目录中的,或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的,并且是虚拟机识别的(仅按照文件名识别,如rt.jar,名字不符的类库即使放在lib目录中也不会被加载)类库加载到虚拟机中内存中。启动类加载器无法被java程序直接引用,用户在编写自定义类加载器是,如果需要把加载请求委派给引导类加载器,那直接使用null代替即可。

扩展类加载器(Extension ClassLoader):这个类加载器有sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现,负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext目录中的,或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库,开发者可以直接使用扩展类加载器。

应用类加载器(Application ClassLoader):这个类加载器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现。由于这个类加载器是ClassLoader中的getSystemClassLoader()方法的返回值,所以也称它为系统类加载器(System ClassLoader)。他负责加载用户类路径(ClassPath)上所指定的类库,开发者可以直接使用这个类加载器,如果应用程序中没有自定义过自己的类加载器,一般情况下这个就是程序中默认的类加载器。对此,如果有必要开发者可以加入自己定义的类加载器。

双亲委派模型简单理解:
一般对于我们java程序员来说,类的加载使用的是双亲委派模型,即当一个类需要加载时,会将类传给Application ClassLoader,但是Application ClassLoader并不会加载,不管它是否能加载,而是传给它的"父类" Extension ClassLoader,Extension ClassLoader同样不会加载,同样传给 Bootstrap ClassLoader(注意不是我们常说的那种父类,但是可以这样理解),这时Bootstrap ClassLoader会判断它是否能加载,能加载就直接加载了,不能加载就传给Extension ClassLoader,Extension ClassLoader同样的判断是否能加载,能加载就直接加载,不能加载就传给Application ClassLoader,然后Application ClassLoader也判断能否加载,如果还是不能加载应该就是报ClassNotFoundException了。这就是双亲委托模型的简单理解了。

2.请简单的谈谈JVM内存

运行时数据区包括:虚拟机栈区,堆区,方法区,本地方法栈,程序计数器
虚拟机栈区 :也就是我们常说的栈区,线程私有,存放基本类型,对象的引用和 returnAddress ,在编译期间完成分配。
堆区 , JAVA 堆,也称 GC 堆,所有线程共享,存放对象的实例和数组, JAVA 堆是垃圾收集器管理的主要区域。
方法区 :所有线程共享,存储已被虚拟机加载的类信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码等数据。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的对象的回收和对类型的卸载。
程序计数器线程私有,每个线程都有自己独立的程序计数器,用来指示下一条指令的地址。

3.JAVA锁的种类

1、自旋锁 ,自旋,jvm默认是10次吧,由jvm自己控制。for去争取锁
2、阻塞锁 被阻塞的线程,不会争夺锁。
3、可重入锁 多次进入改锁的域
4、读写锁
5、互斥锁 锁本身就是互斥的
6、悲观锁 不相信,这里会是安全的,必须全部上锁
7、乐观锁 相信,这里是安全的。
8、公平锁 有优先级的锁
9、非公平锁 无优先级的锁
10、偏向锁 无竞争不锁,有竞争挂起,转为轻量锁
11、对象锁 锁住对象
12、线程锁
13、锁粗化 多锁变成一个,自己处理
14、轻量级锁 CAS 实现
15、锁消除 偏向锁就是锁消除的一种
16、锁膨胀 jvm实现,锁粗化
17、信号量 使用阻塞锁 实现的一种策略
18、排它锁:X锁,若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T读取和修改A,其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁,直到T释放A上的锁。这就保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。

4.ThreadLocal

ThreadLocal类用来提供线程内部的局部变量。
这种变量在多线程环境下访问(通过get或set方法访问)时能保证各个线程里的变量相对独立于其他线程内的变量。ThreadLocal实例通常来说都是private static类型的,用于关联线程和线程的上下文。
可以总结为一句话:ThreadLocal的作用是提供线程内的局部变量,这种变量在线程的生命周期内起作用,减少同一个线程内多个函数或者组件之间一些公共变量的传递的复杂度。
举个例子,我出门需要先坐公交再做地铁,这里的坐公交和坐地铁就好比是同一个线程内的两个函数,我就是一个线程,我要完成这两个函数都需要同一个东西:公交卡(北京公交和地铁都使用公交卡),那么我为了不向这两个函数都传递公交卡这个变量(相当于不是一直带着公交卡上路),我可以这么做:将公交卡事先交给一个机构,当我需要刷卡的时候再向这个机构要公交卡(当然每次拿的都是同一张公交卡)。这样就能达到只要是我(同一个线程)需要公交卡,何时何地都能向这个机构要的目的。 有人要说了:你可以将公交卡设置为全局变量啊,这样不是也能何时何地都能取公交卡吗?但是如果有很多个人(很多个线程)呢?大家可不能都使用同一张公交卡吧(我们假设公交卡是实名认证的),这样不就乱套了嘛。现在明白了吧?
这就是ThreadLocal设计的初衷:提供线程内部的局部变量,在本线程内随时随地可取,隔离其他线程。
补充:
1.ThreadLocal存放的值是线程封闭,线程间互斥的,主要用于线程内共享一些数据,避免通过参数来传递
2.线程的角度看,每个线程都保持一个对其线程局部变量副本的隐式引用,只要线程是活动的并且 ThreadLocal 实例是可访问的;在线程消失之后,其线程局部实例的所有副本都会被垃圾回收
3.在Thread类中有一个Map,用于存储每一个线程的变量的副本。
4.对于多线程资源共享的问题,同步机制采用了“以时间换空间”的方式,而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式

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