2020-09-15HTXX一面

一、Java基础

1、集合

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• HashMap底层实现
  数组+链表（JDK1.8引入红黑树，当链表长度超过8时，会将链表转为红黑树）
• HashMap扩容
  当HashMap中的元素个数超过数组大小*负载因子时，会进行扩容，负载因子默认为0.75。也就是说，默认情况下，数组大小为16，当HashMap中的元素个数超过16*0.75=12时，就会进行扩容，把数组大小扩展为16*2，即原来的2倍。
• 红黑树性质
  （1）每个节点要么是红色，要么是黑色；
  （2）根节点必须是黑色；
  （3）红色节点不能连续；
  （4）对于每个节点，从该点至叶子节点的任何路径，都含有相同个数的黑色节点；
  在插入和删除时，往往会破坏上述条件（3）和（4），需要通过调整使得树重新满足红黑树的条件。调整可以分为两类：一类是颜色调整，即改变某个节点的颜色；另一类是结构调整，即改变树的结构，结构调整包含两个基本操作：左旋和右旋。
• TreeMap
  （1）TreeMap底层通过红黑树实现，这意味这containsKey()，get()，put()，remove()都有着log(n)的时间复杂度。
  （2）TreeMap是非同步的，可以通过SortedMap m= Collections.synchronizedSortedMap(new TreeMap<>());包装成同步的。
  （3）TreeMap实现了SortedMap接口，也就是说会按照key的大小顺序对Map中的元素进行排序，key大小的评判可以通过其本身的自然顺序，也可以通过构造时传入的比较器。
• HashSet
  HashSet底层是HashMap
• ArrayList和LinkedList的区别
  （1）ArrayList的底层是数组，LinkedList底层是双向链表；
  （2）对于随机访问，ArrayList优于LinkedList；
  （3）对于插入和删除操作，LinkedList优于ArrayList；
  （4）LinkedList比ArrayList更占内存，因为LinkedList的节点除了存储数据，还存储了两个引用，一个指向前一个元素，一个指向后一个元素。

2、线程池

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• Executor，ExecutorService以及Executors的区别
  （1）Executor和ExecutorService是接口，Executors是类；
  （2）ExecutorService接口继承了Executor接口，是Executor的子接口；
  （3）Executor接口定义了execute()方法用来接收一个实现 了runnable接口的对象，而ExecutorService接口中的submit()方法可以接收实现了Runnable和Callable接口的对象；Executor中的execute的方法不返回任何结果，ExecutorService中的submit方法可以通过一个future对象返回运算结果。
  （4）ExecutorService还提供了用来控制线程池的方法，比如调用shutdown方法终止线程。
  （5）Excutors类提供工厂方法用来创建不同类型的线程池，返回类型为ExecutorService。Executors提供四种线程池：newCachedThreadPool，创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则创建新线程；newFixedThreadPool，创建一个定长线程池，可控制线程的最大并发数，超出的线程会在队列中等待；newScheduledThreadPool，创建一个定长线程池，支持周期性任务执行；newSingleThreadExecutor，创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序（FIFO，LIFO，优先级）执行。
• 线程池生命周期
  
  绘图1.png
  
  RUNNING：接收新的任务并处理队列中的任务；
  SHUTDOWN：不接收新任务，但是处理队列中的任务；
  STOP：不接收新任务，不处理队列中的任务，同时中断处理中的任务；
  TIDYING：所有的任务处理完成，有效线程数是0；
  TERMINATED：terminated()方法执行完毕。
• 自定义线程池

    public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                              int maximumPoolSize,
                              long keepAliveTime,
                              TimeUnit unit,
                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,
                              ThreadFactory threadFactory,
                              RejectedExecutionHandler handler);

corePoolSize：核心线程数量。
maximumPoolSize：最大线程数量。
keepAliveTime：空闲线程存活时间。当一个线程处于空闲状态，且当前线程数量大于核心线程数量，那么在keepAliveTime时间后，这个线程将被销毁。
unit：线程存活时间单位。
workQueue：等待队列。ArrayBlockingQueue：基于数组的有界阻塞队列，按FIFO排序；LinkedBlockingQueue：基于链表的无界阻塞

• 线程池工作流程
  
  绘图6.png

• 创建线程的三种方式
  （1）继承Thread类创建线程：a.继承Thread类并重写run方法；b.创建线程对象；c.调用该线程对象的start()方法来启动线程。

class ThreadTest extends Thread{
  @Override
  public void run(){
    //TODO:
  }
};

new ThreadTest().start();

（2）实现Runnable接口创建线程：a.定义一个类实现Runnable接口，并重写该接口的run()方法；b.创建Runnable实现类的对象，作为创建Thread对象的target参数，此Thread对象才是真正的线程对象；c.调用线程对象的start()方法来启动线程。

class RunnableTest implements Runnable{
  @Override
  public void run(){
    //TODO:
  }
}

RunnableTest runnableTest=new RunnableTest();
new Thread(runnableTest,"线程1").start();

（3）使用Callable和Future创建线程：a.定义一个类实现Callable接口，并重写call()方法，该call()方法将作为线程的执行体，并且有返回值；b.创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象；c.使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动线程；d.调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值。

class CallableTest implements Callable{
  @Override
  public Integer call() throws Exception{
    //TODO:
  }
}

CallableTest callableTest=new CallableTest();
FutureTask<Integer> futureTask=new FutureTask<>(callableTest);
new Thread(futureTask).start();
futureTask.get();

3、JVM

• JVM内存结构
  JVM内存结构可分为：方法区、堆、栈、本地方法栈、程序计数器。方法区和堆是所有线程共享的，栈、本地方法栈和程序计数器是线程私有的。
  
  image.png
  
  堆
  几乎所有的对象实例都是在堆上分配内存，分为新生代和老年代，新生代又分为Eden区，from区和to区。
  方法区
  用于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。
  栈
  虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
  本地方法栈
  本地方法栈和虚拟机栈的作用类似，其区别在于虚拟机栈是为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则是为使用到的Native方法服务。
  程序计数器
  程序计数器是一个记录着当前线程所执行的字节码的行号指示器。
• 如何判断对象是否存活
  引用计数法
  给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器的值就加1，如果引用失效，计数器的值减1。当计数器的值为0时，表示该对象可以被回收。但存在两个对象相互循环引用的问题。
  可达性分析算法
  将“GC ROOTS”作为起始点，从这些GC ROOTS开始向下搜索，当GC ROOTS到这个对象不可达时，说明这个对象已经不再使用了，可以被回收。
• 垃圾回收算法
  标记-清理算法
  首先标记出需要清理的对象，然后进行清理。存在内存碎片的问题。
  标记-整理算法
  首先标记出需要清理的对象，然后清除的时候会把所有存活的对象向一端移动，然后清除掉端边界以外的内存。
  复制算法
  把内存分为两部分，每次只使用其中的一部分，当这一部分的内存空间用完了，就把这部分还存活的对象复制到另一部分内存中，然后把之前那一部分的内存空间一次性清理掉。
• 垃圾回收器
  CMS垃圾回收器
  a. 初次标记：标记GC ROOTS直接引用的对象
  b. 并发标记：标记所有old对象，不会STW
  c. 重新标记：修正第二步的并发标记，会STW
  d. 并发清理：采用标记-清理算法，不会STW
  G1垃圾回收器
  a. 初次标记：标记 GC ROOTS直接引用的对象，会STW
  b. 并发标记：扫描old区，标记不可达对象，不会STW
  c. 重新标记：修正第二步的并发标记，会STW
  d. 标记整理：对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划。