Java性能問(wèn)題一直困擾著廣大程序員，由于平臺(tái)復(fù)雜性，要定位問(wèn)題，找出其根源確實(shí)很難。隨著10多年Java平臺(tái)的改進(jìn)以及新出現(xiàn)的多核多處理器，Java軟件的性能和擴(kuò)展性已經(jīng)今非昔比了?，F(xiàn)代JVM持續(xù)演進(jìn)，內(nèi)建了更為成熟的優(yōu)化技術(shù)、運(yùn)行時(shí)技術(shù)和垃圾收集器。與此同時(shí)，底層的硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)也在演化。

目錄：

一、Java性能優(yōu)化系列之一--設(shè)計(jì)優(yōu)化

二、Java性能優(yōu)化系列之二--程序優(yōu)化

三、Java性能優(yōu)化系列之三--并發(fā)程序設(shè)計(jì)詳解

四、Java性能優(yōu)化系列之四--Java內(nèi)存管理與垃圾回收機(jī)制詳解

五、Java性能優(yōu)化系列之五--JavaIO

現(xiàn)代大規(guī)模關(guān)鍵性系統(tǒng)中的Java性能調(diào)優(yōu)，是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)的任務(wù)。你需要關(guān)注各種問(wèn)題，包括算法結(jié)構(gòu)、內(nèi)存分配模式以及磁盤和文件I/O的使用方式。性能調(diào)優(yōu)最困難的通常是找到問(wèn)題所在，即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的人也會(huì)被他們的直覺(jué)所誤導(dǎo)。性能殺手總是隱藏在最意想不到的地方。

這一次，我將在本文中著重介紹Java性能優(yōu)化的一系列舉措，希望能夠?qū)ΜF(xiàn)在的你有所幫助。覺(jué)得有幫助的朋友也可以轉(zhuǎn)發(fā)、收藏一下。

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一、Java性能優(yōu)化系列之一--設(shè)計(jì)優(yōu)化

1、善于利用 Java 中的設(shè)計(jì)模式：享元模式、代理模式、裝飾器模式等。詳見(jiàn)我的博客文章“大話”設(shè)計(jì)模式

文章鏈接：https://blog.csdn.net/person_limit/article/details/79806639

2、Java 中的緩沖區(qū)：

（1）緩沖最常用的場(chǎng)景就是提高 IO 速度：比如 BufferedWriter 可以用來(lái)裝飾 FileWriter ，為 FileWriter 加上緩沖。 BufferedOutputStream 可以用來(lái)裝飾 FileOutputStream 。使用這兩個(gè)裝飾器時(shí)候可以指定緩沖區(qū)大小，默認(rèn)的 size 為 8K 。

（2）JavaNIO 中的各種 Buffer 類族，有更加強(qiáng)大的緩沖區(qū)控制功能。

（3）除了性能上的優(yōu)化，緩沖區(qū)也可以作為上層組件和下層組件的一種通信工具，將上層組件好下層組件進(jìn)行解耦。比如生產(chǎn)者消費(fèi)者模式中的緩沖區(qū)。

2、緩存：

（1）比如 Hibernate 采用的兩級(jí)緩存：一級(jí)緩存和二級(jí)緩存。二級(jí)緩存指的是 sessionFactory層面上的緩存， Hibernate 采用的是 EHCache 。一級(jí)緩存指的是 session 層面上的緩存。

3、對(duì)象復(fù)用技術(shù) -- 池的使用

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)連接池：較常使用的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池組件是 C3P0 和 Proxool 。其中 C3P0 是伴隨 Hibernate 一起發(fā)布的， Hibernate 默認(rèn)采用的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池。

（2）線程池：自定義線程池以及 jdk1.5 提供的線程池組件。

4、并行代替串行。

5、時(shí)間換空間：不引入中間變量實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)字的交換。代價(jià)是增加 CPU 運(yùn)算。

6、空間換時(shí)間：使用下標(biāo)數(shù)組排序。

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二、Java性能優(yōu)化系列之二--程序優(yōu)化

常用的程序設(shè)計(jì)優(yōu)化技巧：

1、字符串優(yōu)化處理

（1）String 類的特點(diǎn)：不變性、針對(duì)常量池的優(yōu)化（ String.intern() 方法的意義）

（2）subString 方法的內(nèi)存泄漏 :

（3）字符串分割和查找不要使用 split 函數(shù)，效率低，而是使用 StringTokenizer 或者 indexOf結(jié)合 subString() 函數(shù)完成分割。

（4）用 charAt （）方法代替 startWith （）方法。

（5）對(duì)于靜態(tài)字符串或者變量字符串的連接操作， Java 在編譯的時(shí)候會(huì)進(jìn)行徹底的優(yōu)化，將多個(gè)連接操作的字符串在編譯時(shí)合成一個(gè)單獨(dú)的字符串，而不是生成大量的 String 實(shí)例。只生成一個(gè)對(duì)象。

（6）在無(wú)需考慮線程安全情況下盡量使用 StringBuilder 。

（7）StringBuffer 和 StringBuilder 初始化的時(shí)候都可以設(shè)置一個(gè)初始值，默認(rèn)是 16B 。如果字符串的長(zhǎng)度大于 16B 的時(shí)候，則需要進(jìn)行擴(kuò)容。擴(kuò)容策略是將原有的容量大小翻倍，以新的容量申請(qǐng)內(nèi)存空間，建立 char 數(shù)組，然后將數(shù)組中的內(nèi)容復(fù)制到這個(gè)新的數(shù)組中，使用 Arrays.copyOf() 函數(shù)。因此，如果能預(yù)先評(píng)估 StringBuilder 的大小，則可以節(jié)省這些復(fù)制操作，從而提高系統(tǒng)的性能。

2、List 接口

（ 1 ） ArrayList 和 Vector 的區(qū)別：它們幾乎使用了相同的算法，它們的唯一區(qū)別是對(duì)多線程的支持。 ArrayList 是不安全的，而 Vector 是線程安全的。

（ 2 ） LinkedList 和 ArrayList 的區(qū)別：

|---1 、 linkedList 采用鏈表實(shí)現(xiàn)，適合于數(shù)據(jù)刪除和插入非常頻繁的情況，不適合隨機(jī)訪問(wèn)。

|---2 、 ArrayList 采用數(shù)組實(shí)現(xiàn)，適用于隨機(jī)查找和順序讀的情況，不適合刪除和插 入數(shù)據(jù)非常頻繁的場(chǎng)景。

（3）基于數(shù)組的 List 都會(huì)有一個(gè)容量參數(shù)。當(dāng) ArrayList 所存儲(chǔ)的元素容量超過(guò)其已有大小的時(shí)候就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容，數(shù)組的擴(kuò)容會(huì)導(dǎo)致整個(gè)數(shù)組進(jìn)行一次內(nèi)存復(fù)制。因此合理的數(shù)組大小會(huì)減小數(shù)組擴(kuò)容的次數(shù)從而提高系統(tǒng)性能。

（4）遍歷列表的時(shí)候盡量使用迭代器，速度塊。

2、Map 接口：

（1）HashMap 的實(shí)現(xiàn)原理：簡(jiǎn)單的說(shuō)， HashMap 就是將 key 做 hash 算法，然后將 hash 值映射到內(nèi)存地址，直接取得 key 所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。在 HashMap 中，底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用的是數(shù)組，所謂的內(nèi)存地址指的是數(shù)組的下標(biāo)索引。

（2）容量參數(shù)與擴(kuò)容：默認(rèn)情況下， hashmap 的初始容量為 16 ，負(fù)載因子為 0.75 ，也就是說(shuō)當(dāng) hashmap 的實(shí)際容量達(dá)到了初始容量 * 負(fù)載因子（ hashmap 內(nèi)部維護(hù)的一個(gè) threshold 值）的時(shí)候， hashmap 就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容。在擴(kuò)容時(shí)，會(huì)遍歷整個(gè) hashmap ，因此應(yīng)該設(shè)置合理的初始大小和負(fù)載因子，可以減小 hashmap 擴(kuò)容的次數(shù)。

（3）LinkedHashMap-- 有序的 HashMap ： HashMap 的最大缺點(diǎn)是其無(wú)序性，被存入到 Hashmap 中的元素，在遍歷 HashMap 的時(shí)候，其輸出不一定按照輸入的順序，而是 HashMap 會(huì)根據(jù) hash 算法設(shè)定一個(gè)查找高效的順序。如果希望保存輸入順序，則需要使用 LinkedHashMap 。LinkedHashmap 在內(nèi)部又增加了一個(gè)鏈表，用于保存元素的順序。

（4）LinkedList 可以提供兩種類型的順序：一個(gè)是元素插入時(shí)候的順序，一個(gè)是最近訪問(wèn)的順序。注意： LinkedHashMap 在迭代過(guò)程中，如果設(shè)置為按照最后訪問(wèn)時(shí)間進(jìn)行排序，即：每當(dāng)使用 get() 方法訪問(wèn)某個(gè)元素時(shí)，該元素便會(huì)移動(dòng)到鏈表的尾端。但是這個(gè)時(shí)候會(huì)出現(xiàn)異常，因此， LinkedHashMap 工作在這種模式的時(shí)候，不能在迭代器中使用 get() 操作。

（5）關(guān)于 ConcurrentModificationException ：該異常一般會(huì)在集合迭代過(guò)程中被修改時(shí)拋出。因此，不要在迭代器模式中修改集合的結(jié)構(gòu)。這個(gè)特性適合于所有的集合類，包括 HashMap 、 Vector 、 ArrayList 等。

（6）TreeMap-- 如果要對(duì)元素進(jìn)行排序，則使用 TreeMap 對(duì) key 實(shí)現(xiàn)自定義排序，有兩種方式：在 TreeMap 的構(gòu)造函數(shù)中注入一個(gè) Comparator 或者使用一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Comparable 的 key 。

（7）如果需要將排序功能加入 HashMap ，最好是使用 Treemap 而不是在應(yīng)用程序自定義排序。

（8）HashMap 基于 Hash 表實(shí)現(xiàn)， TreeMap 基于紅黑樹(shù)實(shí)現(xiàn)。

3 、 Map 和 Set 的關(guān)系：

（ 1 ）所有 Set 的實(shí)現(xiàn)都只是對(duì)應(yīng)的 Map 的一種封裝，其內(nèi)部維護(hù)一個(gè) Map 對(duì)象。即： Set只是相應(yīng)的 Map 的 Value 是一種特殊的表現(xiàn)形式的一種特例。

（ 2 ） Set 主要有三種實(shí)現(xiàn)類： HashSet 、 LinkedHashSet 、 TreeSet 。其中 HashSet 是基于 Hash 的快速元素插入，元素之間無(wú)序。 LinkedHashSet 同時(shí)維護(hù)著元素插入順序，遍歷集合的時(shí)候，總是按照先進(jìn)先出的順序排序。 TreeSet 是基于紅黑樹(shù)的實(shí)現(xiàn)，有著高效的基于元素 Key 的排序算法。

4 、優(yōu)化集合訪問(wèn)代碼：

（ 1 ）、分離循環(huán)中被重復(fù)調(diào)用的代碼：例如， for 循環(huán)中使用集合的 size() 函數(shù)，則不應(yīng)該把這個(gè)函數(shù)的調(diào)用放到循環(huán)中，而是放到循環(huán)外邊、

（ 2 ）、省略相同的操作：

5 、 RandomAccess 接口：通過(guò) RandomAccess 可知道 List 是否支持隨機(jī)快速訪問(wèn)。同時(shí)，如果應(yīng)用程序需要通過(guò)索引下標(biāo)對(duì) List 做隨機(jī)訪問(wèn)，盡量 buyaoshiyongLinkedList ， ArrayList 或者 Vector 可以。

6 、 JavaNIO 的特性：

1 、為所有的原始類型提供 Buffer 支持。

2 、使用 Java.nio.charset.Charset 作為字符編碼解碼解決方案。

3 、增加通道抽象代替原有的 IO 流抽象。

4 、支持鎖和內(nèi)存映射文件的文件訪問(wèn)接口。

5 、提供基于 Selector 的異步網(wǎng)絡(luò) IO 。

7 、 Java 中 NIO 的使用。 Channel 是一個(gè)雙向通道，即可讀也可寫。應(yīng)用程序不能直接操作 Channel ，必須借助于 Buffer 。例如讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，必須把數(shù)據(jù)從通道讀入到緩沖區(qū)，然后在緩沖區(qū)中進(jìn)行讀取。以文件讀取為例，首先通過(guò)文件輸入流獲得文件通道，然后把文件通道的內(nèi)容讀入到緩沖區(qū)中，然后就可以對(duì)緩沖區(qū)操作。

8 、 Buffer 的基本原理：

1 、 Buffer 的創(chuàng)建： Buffer 的靜態(tài) allocate(int size) 方法或者 Buffer.wrap(byte[]src) 。

2 、 Buffer 的工作原理：三個(gè)變量： position ，代表當(dāng)前緩沖區(qū)的位置，寫緩沖區(qū)的時(shí)候，將從 position 的下一個(gè)位置寫數(shù)據(jù)。 Capacity ，代表緩沖區(qū)的總?cè)萘可舷蕖?Limit ，緩沖區(qū)的實(shí)際上限，也就是說(shuō)，讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，數(shù)據(jù)即是從 position 到 limit 之間的數(shù)據(jù)

3 、 flip 操作： limit=position,position=0, 一般是在讀寫切換的時(shí)候使用。寫完數(shù)據(jù)之后，需要限定下有效數(shù)據(jù)范圍，才能讀數(shù)據(jù)；

4 、 clear 操作： position-0 ， limit=capacity. 。為重新寫入緩沖區(qū)做準(zhǔn)備。

5 、 rewind 操作： position=0 ，為讀取緩沖區(qū)中有效數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備，一半 limit 已經(jīng)被合理設(shè)置。

9 、讀寫緩沖區(qū)：

1 、 public byte get() ：順序讀取緩沖區(qū)的一個(gè)字節(jié)， position 會(huì)加一

2 、 public Buffer get(byte[]dst): 將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀入到數(shù)組 dst 中，并適當(dāng)?shù)囊苿?dòng) position

3 、 public byte get(int index) ：得到第 index 個(gè)字節(jié)，但不移動(dòng) posoiion

4 、 public ByteBuffer put(byte b) ：將字節(jié) b 放入到緩沖區(qū)中，并移動(dòng) position

5 、 public ByteBuffer put(int index,byte b) ：將字節(jié) b 放到緩沖區(qū)的 index 位位置

6 、 pubglic final ByteBuffer(byte[]src) ：將字節(jié)數(shù)組 src 放到緩沖區(qū)中。

10 、標(biāo)志緩沖區(qū)：類似于一個(gè)書簽的功能，在數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，可隨時(shí)記錄當(dāng)前位置。然后在任意時(shí)刻，回到這個(gè)位置。 Mark 用于記錄當(dāng)前位置， reset 用于恢復(fù)到 mark 所在的位置、

11 、復(fù)制緩沖區(qū)：使用 Buffer 的 duplicate 方法可以復(fù)制一個(gè)緩沖區(qū)，副本緩沖區(qū)和原緩沖區(qū)共享一份空間但是有有著獨(dú)立的 position 、 capacity 和 limit 值。

20 、緩沖區(qū)分片：緩沖區(qū)分片使用 slice 方法實(shí)現(xiàn)。它將在現(xiàn)有的緩沖區(qū)中，創(chuàng)建的子緩沖區(qū)。子緩沖區(qū)和父緩沖區(qū)共享數(shù)據(jù)。這個(gè)方法有助于將系統(tǒng)模塊化。緩沖區(qū)切片可以將一個(gè)大緩沖區(qū)進(jìn)行分割處理，得到的子緩沖區(qū)都具有緩沖的緩沖區(qū)模型結(jié)構(gòu)；因此。這個(gè)操作有助于系統(tǒng)的模塊化。

12 、只讀緩沖區(qū)：只讀緩沖區(qū)可以保證核心數(shù)據(jù)的安全，如果不希望數(shù)據(jù)被隨意篡改，返回一個(gè)只讀緩沖區(qū)是很有幫助的。

13 、文件映射到內(nèi)存： NIO 提供了一種將文件映射到內(nèi)存的方法進(jìn)行 IO 操作，這種方法比基于流 IO 快很多。這個(gè)操作主要由 FileChanne.map() 操作。使用文件內(nèi)存的方式，將文本通過(guò) FileChannel 映射到內(nèi)存中。然后從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過(guò)修改 Buffer, 將對(duì)內(nèi)存中數(shù)據(jù)的修改寫到對(duì)應(yīng)的硬盤文件中。

14 、處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：散射和聚集。散射就是將數(shù)據(jù)讀入到一組 bytebuffer 中，而聚集正好相反。通過(guò) ScatteringByteChannel 和 GatheringByteChannel 可以簡(jiǎn)化對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的操作。

15 、直接內(nèi)存訪問(wèn)： DirectBuffer 直接分配在物理內(nèi)存中，并不占用對(duì)空間，因此也不受對(duì)空間限制。 DirectBuffer 的讀寫操作比普通 Buffer 塊，因?yàn)?DirectBuffer 直接操縱的就是內(nèi)核緩沖區(qū)。

16 、引用類型：強(qiáng)、軟、若、虛四種引用類型。

WeakHashMap ：是弱引用的一中典型應(yīng)用，它使用弱引用作為內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方案。可以作為簡(jiǎn)單的緩存表解決方案。

如果在系統(tǒng)中，需要一張很大的 Map 表， Map 中的表項(xiàng)作為緩存之用。這也意味著即使沒(méi)能從該 Map 中取得相應(yīng)地?cái)?shù)據(jù)，系統(tǒng)也可以通過(guò)選項(xiàng)方案獲取這些數(shù)據(jù)，雖然這樣會(huì)消耗更多的時(shí)間，但是不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這個(gè)時(shí)候，使用 WeakHashMap 是最合適的。因?yàn)?WeakHashMap 會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)存范圍內(nèi)，保存所有表項(xiàng)，而一旦內(nèi)存不夠，在 GC 時(shí)，沒(méi)有被引用的又會(huì)很快被清除掉，避免系統(tǒng)內(nèi)存溢出。

17 、有助于改善系統(tǒng)性能的技巧：

1 、慎用異常： for 循環(huán)中使用 try-catch 會(huì)大大降低系統(tǒng)性能

2 、使用局部變量：局部變量的訪問(wèn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于類的靜態(tài)變量的訪問(wèn)速度，因?yàn)轭惖?變量是存在在堆空間中的。

3 、位運(yùn)算代替乘除法：右移代表除以二、左移代表乘以二。

4 、有的時(shí)候考慮是否可以使用數(shù)組代替位運(yùn)算。

5 、一維數(shù)組代替二維數(shù)組。

6 、提取表達(dá)式：盡可能讓程序少做重復(fù)的計(jì)算，尤其要關(guān)注在循環(huán)體的代碼，從循環(huán)提中提取重復(fù)的代碼可以有效的提升系統(tǒng)性能。

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三、Java性能優(yōu)化系列之三--并發(fā)程序設(shè)計(jì)詳解

1、并發(fā)程序設(shè)計(jì)模式：

（ 1 ）、 Future-Callable 模式： FutureTask 類實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口，可以作為單獨(dú)的線程運(yùn)行，其 Run 方法中通過(guò) Sync 內(nèi)部類調(diào)用 Callable 接口，并維護(hù) Callable 接口的返回值。當(dāng)調(diào)用FutureTask.get() 的時(shí)候?qū)⒎祷?Callable 接口的返回對(duì)象。 Callable 接口是用戶自定義的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)實(shí)現(xiàn) Callable 接口的 call() 方法，指定 FutureTask 的實(shí)際工作內(nèi)容和返回對(duì)象。 Future 取得的結(jié)果類型和 Callable 返回的類型必須一致，這是由定義 FutureTask 的時(shí)候指定泛型保證的。 Callable 要采用 ExecutorSevice 的 submit 方法提交，返回的 future 對(duì)象可以取消任務(wù)。

（ 2 ）、 Master-Worker 格式：其核心思想是系統(tǒng)由兩類進(jìn)程協(xié)作工作： Master 進(jìn)程和 Worker 進(jìn)程。 Master 進(jìn)程負(fù)責(zé)接收和分配任務(wù)， Worker 負(fù)責(zé)處理子任務(wù)。當(dāng)各個(gè)子任務(wù)處理完成后，將結(jié)果返回給 Master 進(jìn)程。由 Master 進(jìn)程進(jìn)行歸納會(huì)匯總，從而得到系統(tǒng)的最終結(jié)果。

（ 3 ）、保護(hù)暫停模式：其核心思想是僅當(dāng)服務(wù)進(jìn)程準(zhǔn)備好時(shí)，才提供服務(wù)。設(shè)想一種場(chǎng)景，服務(wù)器會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)承受大量的客戶端請(qǐng)求，客戶端請(qǐng)求的數(shù)量可能超過(guò)服務(wù)器本身的即時(shí)處理能力。為了不丟棄任意一個(gè)請(qǐng)求，最好的方式就是將這個(gè)客戶端進(jìn)行排列，由服務(wù)器逐個(gè)處理。

（ 4 ）、不變模式：為了盡可能的去除這些由于線程安全而引發(fā)的同步操作，提高并行程序性能 ，可以使用一種不可變的對(duì)象，依靠對(duì)象的不變性，可以確保在沒(méi)有同步操作的多線程環(huán)境中依然保持內(nèi)部狀態(tài)的一致性和正確性。

（ 5 ）、 Java 實(shí)現(xiàn)不變模式的條件：

1) 、去除 setter 方法以及所有修改自身屬性的方法。

2 ）、將所有屬性設(shè)置為私有，并用 final 標(biāo)記，確保其不可修改。

3 ）、確保沒(méi)有子類可以重載修改它的行為。

4 ）、有一個(gè)可以創(chuàng)建完整對(duì)象的構(gòu)造函數(shù)。

Java 中，不變模式的使用有： java.lang.String 類。以及所有的元數(shù)據(jù)類包裝類。

（6）、生產(chǎn)者 - 消費(fèi)者模式：生產(chǎn)者進(jìn)程負(fù)責(zé)提交用戶請(qǐng)求，消費(fèi)者進(jìn)程負(fù)責(zé)具體處理生產(chǎn)者進(jìn)程提交的任務(wù)。生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間通過(guò)共享內(nèi)存緩沖區(qū)進(jìn)行通信。通過(guò) Java 提供和餓 BlockingQueue 可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者模式。

2、JDK 多任務(wù)執(zhí)行框架：

（ 1 ）、簡(jiǎn)單線程池實(shí)現(xiàn)：線程池的基本功能就是進(jìn)行線程的復(fù)用。當(dāng)系統(tǒng)接受一個(gè)提交的任務(wù)，需要一個(gè)線程時(shí)，并不著急立即去創(chuàng)建進(jìn)程，而是先去線程池查找是否有空余的進(jìn)程，若有則直接使用線程池中的線程工作。如果沒(méi)有，則再去創(chuàng)建新的進(jìn)程。待任務(wù)完成后，不是簡(jiǎn)單的銷毀進(jìn)程，而是將線程放入線程池的空閑隊(duì)列，等待下次使用。使用線程池之后，線程的創(chuàng)建和關(guān)閉通常由線程池維護(hù)，線程通常不會(huì)因?yàn)闀?huì)執(zhí)行晚一次任務(wù)而被關(guān)閉，線程池中的線程會(huì)被多個(gè)任務(wù)重復(fù)使用。

（ 2 ）、 Executor 框架： Executor 框架提供了創(chuàng)建一個(gè)固定線程數(shù)量的線程池、返回一個(gè)只有一個(gè)線程的線程池、創(chuàng)建一個(gè)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行線程數(shù)量調(diào)整的線程池、可調(diào)度的單線程池以及可變線程數(shù)量的可調(diào)度的線程池。

（ 3 ）、自定義線程池 : 使用 ThreadPoolExecutor 接口： ThreadPoolExecutor 的構(gòu)造函數(shù)參數(shù)如下：

corePoolSize ：指的是保留的線程池大小

maximumPoolSize ： 指的是線程池的最大大小

keepAliveTime ：指的是空閑線程結(jié)束的超時(shí)時(shí)間

Unit ： 是一個(gè)枚舉，表示 keepAliveTime 的單位

workQueue ： 表示存放任務(wù)的隊(duì)列。

ThreadFactory ：創(chuàng)建線程的時(shí)候，使用到的線程工廠

handler ： 當(dāng)線程達(dá)到最大限制，并且工作隊(duì)列里面也已近存放滿了任務(wù)的時(shí)候，決定如何處理提交到線程池的任務(wù)策略

上述的幾種線程池的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)均使用了 ThreadPoolExecutor 接口。我們可以自定義提交但是未被執(zhí)行的任務(wù)隊(duì)列被執(zhí)行的順序，常見(jiàn)的有直接提交的隊(duì)列、有界的任務(wù)隊(duì)列、無(wú)界的任務(wù)隊(duì)列、優(yōu)先任務(wù)隊(duì)列，這樣可以在系統(tǒng)繁忙的時(shí)候忽略任務(wù)的提交先后次序，總是讓優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)先執(zhí)行。使用優(yōu)先隊(duì)列時(shí)，必須讓 target 實(shí)現(xiàn) Comparable 接口。

（4）、優(yōu)化線程池大小： NThreads=Ncpi*Ucpu*(1+W/C) ， Java 中使用： Runtime.getRuntime().availableProcesses() 獲取可用的 CPU 數(shù)量。

3、JDK 并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

（ 1 ）并發(fā) List ： Vector 或者 CopyOnWriteArrayList 是兩個(gè)線程安全的 List 實(shí)現(xiàn)。

CopyOnWriteArrayList 很好的利用了對(duì)象的不變性，在沒(méi)有對(duì)對(duì)象進(jìn)行寫操作之前，由于對(duì)象未發(fā)生改變，因此不需要加鎖。而在試圖改變對(duì)象的時(shí)候，總是先獲得對(duì)象的一個(gè)副本，然后對(duì)副本進(jìn)行修改，最后將副本寫回。 CopyOnWriteArrayList 適合讀多寫少的高并發(fā)場(chǎng)合。而 Vector適合高并發(fā)寫的場(chǎng)合。

（ 2 ）并發(fā) Set ： synchronizedSet 適合高并發(fā)寫的情景、 CopyOnWriteSet 適合讀多寫少的高并發(fā)場(chǎng)合。

（ 3 ）并發(fā) Map ： ConcurrentHashMap 是專門為線程并發(fā)而設(shè)計(jì)的 HashMap ，它的 get 操作是無(wú)鎖的，其 put 操作的鎖粒度小于 SynchronizedHashMap ，因此其整體性能優(yōu)于 SynchronizedHashMap 。

（ 4 ）并發(fā) Queue ：在并發(fā)隊(duì)列上， JDK 提供了兩種實(shí)現(xiàn)，一個(gè)是以 ConcurrentLinkedQueue 為代表的高性能隊(duì)列，一個(gè)是以 BlockingQueue 接口為代表的阻塞隊(duì)列。如果需要一個(gè)能夠在高并發(fā)時(shí)，仍能保持良好性能的隊(duì)列，可以使用 ConcurrentLinkedQueue 對(duì)象。而 BlockingQueue的主要適用場(chǎng)景就是生產(chǎn)者消費(fèi)者模式中的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 BlockingQueue 接口主要有兩種實(shí)現(xiàn)： ArrayBlockingQueue 是一種基于數(shù)組的阻塞隊(duì)列實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)其內(nèi)部維護(hù)著一個(gè)定長(zhǎng)數(shù)組，用于緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)對(duì)象。 LinkedBlockingQueue 則使用一個(gè)鏈表構(gòu)成的數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列。

4 、并發(fā)控制方法：

（ 1 ）、 Java 中的內(nèi)存模型與 Volatile ：在 Java 中，每一個(gè)線程有一塊工作內(nèi)存區(qū)，其中存放著被所有線程共享的主內(nèi)存中的變量的值的拷貝。當(dāng)線程執(zhí)行時(shí)，它在自己的內(nèi)存中操作變量。為了存取一個(gè)共享的變量，一個(gè)線程通常要先獲取鎖定并且清除它的內(nèi)存緩沖區(qū)，這保證該共享變量從所有線程的共享內(nèi)存區(qū)正確地裝入到線程的工作內(nèi)存區(qū)；當(dāng)線程解鎖時(shí)保證該工作內(nèi)存區(qū)中變量的值寫回到共享內(nèi)存中。

（ 2 ）、 Volatile 關(guān)鍵字：聲明為 Volatile 的變量可以做以下保證：

1 ）、其他線程對(duì)變量的修改，可以隨即反應(yīng)在當(dāng)前進(jìn)程中。

2 ）、確保當(dāng)前線程對(duì) Volatile 變量的修改，能隨即寫回到共享主內(nèi)存中，并被其他線程所見(jiàn)

3 ）、使用 Volatile 聲明的變量，編譯器會(huì)保證其有序性。

4 ）、 double 和 long 類型的非原子處理：如果一個(gè) double 類型或者 long 類型的變量沒(méi)有被聲明為 volatile 類型，則變量在進(jìn)行 read 和 write 操作的時(shí)候，主內(nèi)存會(huì)把它當(dāng)成兩個(gè) 32 位的read 或者 write 操作。因此，在 32 為操作系統(tǒng)中，必須對(duì) double 或者 long 進(jìn)行同步

原因在于：使用 Volatile 標(biāo)志變量，將迫使所有線程均讀寫主內(nèi)存中的對(duì)應(yīng)變量，從而使得 Volatile 變量在多線程間可見(jiàn)。

（3）、同步關(guān)鍵字 -Synchronized ，其本質(zhì)是一把鎖： Synchronized 關(guān)鍵字可以作用在方法或者代碼塊中。當(dāng)作用的是成員方法時(shí)，默認(rèn)的鎖是該對(duì)象 this ，這個(gè)時(shí)候一般在共享資源上進(jìn)行Synchronized 操作。該關(guān)鍵字一般和 wait （）和 notify （）方法一起使用，調(diào)用這兩個(gè)方法的時(shí)候一般指的是資源本身。由于所有的對(duì)象都能當(dāng)成資源，因此這兩個(gè)方法是從 Object 繼承而來(lái)的，而不是 Thread 或者 Runnable 才具有的方法。

（4）、 ReentrantLock 鎖：比 Synchronized 的功能更強(qiáng)大，可中斷、可定時(shí)。所有使用內(nèi)部鎖實(shí)現(xiàn)的功能，都可以使用重入鎖實(shí)現(xiàn)。重入鎖必須放入 finally 塊中進(jìn)行釋放，而內(nèi)部鎖可以自動(dòng)釋放。 重入鎖有著更強(qiáng)大的功能，比如提供了鎖等待時(shí)間 (boolean tryLock(long time.TimeUnit unit)) 、支持鎖中斷 (lockInterruptibly()) 和快速鎖輪詢 (boolean tryLock()) 以及一套 Condition 機(jī)制，這個(gè)機(jī)制類似于內(nèi)部鎖的 wait() 和 notify() 方法。

（5）、 ReadWriteLock ：讀寫分列鎖。如果 系統(tǒng)中讀操作次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寫操作，而讀寫鎖就可以發(fā)揮巨大的作用。

（6）Condition 對(duì)象： await() 方法和 signal() 方法。 Condition 對(duì)象需要和重入鎖（ ReentrantLock ）配合工作以完成多線程協(xié)作的控制。

（7）Semaphore 信號(hào)量：信號(hào)量為多線程寫作提供了更為強(qiáng)大的控制方法。廣義上講，信號(hào)量是對(duì)鎖的擴(kuò)展。無(wú)論是內(nèi)部鎖（ Synchronized ）還是重入鎖（ ReentrantLock ），一次都只允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)一個(gè)資源。而信號(hào)量卻可以指定多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)某一個(gè)資源。

（8）ThreadLocal 線程局部變量： ThreadLocal 是一種多線程間并發(fā)訪問(wèn)變量的解決方案。與synchronized 等加鎖方式不同， ThreadLocal 完全不提供鎖，而使用以空間換時(shí)間的手段，為每個(gè)線程提供變量的獨(dú)立副本，以保障線程安全，因此并不是一種數(shù)據(jù)共享的解決方案。

5、同步工具類：

（ 1 ） CountDownLatch （閉鎖）：確保一個(gè)服務(wù)不會(huì)開(kāi)始，直到它依賴的其他服務(wù)都準(zhǔn)備就緒。 CountDownLatch 作用猶如倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，調(diào)用 CountDownLatch 對(duì)象的 countDown 方法就將計(jì)數(shù)器減 1 ，當(dāng)計(jì)數(shù)到達(dá) 0 時(shí)，則所有等待者或單個(gè)等待者開(kāi)始執(zhí)行。比如有 10 個(gè)運(yùn)動(dòng)員的田徑比賽 , ，有兩個(gè)裁判 A 和 B ， A 在起點(diǎn)吹哨起跑， B 在終點(diǎn)記錄記錄并公布每個(gè)運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)。剛開(kāi)始的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)員們都趴在跑道上（ A.await() ）等到裁判吹哨。 A 吹哨耗費(fèi)了 5 秒，此時(shí)調(diào)用 A.countDown() 方法將等待時(shí)間減為 4 秒。當(dāng)減為 0 的時(shí)候，所有的運(yùn)動(dòng)員開(kāi)始起跑。這個(gè)時(shí)候， B 裁判開(kāi)始工作。啟動(dòng)一個(gè)初始值為 10 的定時(shí)器，每當(dāng)有一個(gè)運(yùn)動(dòng)員跑到重點(diǎn)的時(shí)候，就將計(jì)數(shù)器減一，代表已經(jīng)有一個(gè)運(yùn)動(dòng)員跑到終點(diǎn)。當(dāng)計(jì)時(shí)器為 0 的時(shí)候，代表所有的運(yùn)動(dòng)員都跑到了終點(diǎn)。此時(shí)可以根據(jù)公布成績(jī)了。

（ 2 ） CylicBarrier （關(guān)卡）：

1 ）、類似于閉鎖，它們能夠阻塞一組線程直到某些事件發(fā)生

2 ）、與同步鎖的不同之處是一個(gè)可以重用，一個(gè)不可以重用

3 ）、所有線程必須同時(shí)到達(dá)關(guān)卡點(diǎn)，才能繼續(xù)處理。

類似組團(tuán)旅游，導(dǎo)游就是一個(gè)關(guān)卡。表示大家彼此等待，大家集合好后才開(kāi)始出發(fā)，分散活動(dòng)后又在指定地點(diǎn)集合碰面，這就好比整個(gè)公司的人員利用周末時(shí)間集體郊游一樣，先各自從家出發(fā)到公司集合后，再同時(shí)出發(fā)到公園游玩，在指定地點(diǎn)集合后再同時(shí)開(kāi)始就餐。

（ 3 ） Exchanger ：使用在兩個(gè)伙伴線程之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這個(gè)交換對(duì)于兩個(gè)線程來(lái)說(shuō)都是安全的。

講解 Exchanger 的比喻：好比兩個(gè)毒販要進(jìn)行交易，一手交錢、一手交貨，不管誰(shuí)先來(lái)到接頭地點(diǎn)后，就處于等待狀態(tài)了，當(dāng)另外一方也到達(dá)了接頭地點(diǎn)（所謂到達(dá)接頭地點(diǎn)，也就是到到達(dá)了準(zhǔn)備接頭的狀態(tài)）時(shí)，兩者的數(shù)據(jù)就立即交換了，然后就又可以各忙各的了。

exchange 方法就相當(dāng)于兩手高高舉著待交換物，等待人家前來(lái)交換，一旦人家到來(lái)（即人家也執(zhí)行到 exchange 方法），則兩者立馬完成數(shù)據(jù)的交換。

5、關(guān)于死鎖：

（1）死鎖的四個(gè)條件：

1) 、互斥條件：一個(gè)資源只能被一個(gè)線程使用：

2 ）、請(qǐng)求與保持條件：一個(gè)線程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已獲得則資源保持不放。

3 ）、不剝奪條件：進(jìn)程已經(jīng)獲得的資源，在未使用完之前，不能強(qiáng)行剝奪。

4 ）、循環(huán)等待條件：若干個(gè)線程已經(jīng)形成了一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。

（2）常見(jiàn)的死鎖：靜態(tài)順序死鎖、動(dòng)態(tài)順序死鎖、協(xié)作對(duì)象間的死鎖、線程饑餓死鎖。

（3）如何盡量避免死鎖：

1 ）、制定鎖的順序，來(lái)避免死鎖

2 ）、嘗試使用定時(shí)鎖（ lock.tryLock(timeout) ）

3 ）、在持有鎖的方法中進(jìn)行其他方法的調(diào)用，盡量使用開(kāi)放調(diào)用（當(dāng)調(diào)用方法不需要持有鎖時(shí)，叫做開(kāi)放調(diào)用）

4 ）、減少鎖的持有時(shí)間、減小鎖代碼塊的粒度。

5 ）、不要將功能互斥的 Task 放入到同一個(gè) Executor 中執(zhí)行。

6 、 代碼層面對(duì)鎖的優(yōu)化機(jī)制：

1 、避免死鎖

2 、減少鎖持有時(shí)間，代碼塊級(jí)別的鎖，而不是方法級(jí)別的鎖

3 、減小鎖粒度， ConcurrentHashMap 分段加鎖

4 、讀寫鎖代替獨(dú)占鎖

5 、鎖分離，例如 LinkedBlockingQueue 的尾插頭出的特點(diǎn)，用兩把鎖 (putLock takeLock) 分離兩種操作。

6 、重入鎖和內(nèi)部鎖

重入鎖（ ReentrantLock ）和內(nèi)部鎖（ Synchronized ）：所有使用內(nèi)部鎖實(shí)現(xiàn)的功能，都可以使用重入鎖實(shí)現(xiàn)。重入鎖必須放入 finally 塊中進(jìn)行釋放，而內(nèi)部鎖可以自動(dòng)釋放。

重入鎖有著更強(qiáng)大的功能，比如提供了鎖等待時(shí)間 (boolean tryLock(long time.TimeUnit unit))、支持鎖中斷 (lockInterruptibly()) 和快速鎖輪詢 (boolean tryLock()) 以及一套 Condition 機(jī)制，這個(gè)機(jī)制類似于內(nèi)部鎖的 wait() 和 notify() 方法。想要獲取多線程面試題的可以加群：650385180，面試題及答案在群的共享區(qū)。

7 、鎖粗化：虛擬機(jī)在遇到一連串連續(xù)的對(duì)同一個(gè)鎖不斷進(jìn)行請(qǐng)求和釋放從操作的時(shí)候，便會(huì)把所有的鎖操作整合成對(duì)鎖的一次請(qǐng)求，從而減少對(duì)鎖的請(qǐng)求同步次數(shù)。

7 、 Java 虛擬機(jī)層面對(duì)鎖的優(yōu)化機(jī)制：

1、自旋鎖：由于線程切換（線程的掛起和恢復(fù)）消耗的時(shí)間較大，則使線程在沒(méi)有獲得鎖時(shí)，不被掛起，而轉(zhuǎn)而執(zhí)行一個(gè)空循環(huán)。在若干空循環(huán)后，線程如果獲得了鎖，而繼續(xù)執(zhí)行，若線程依然不能獲得鎖，而才被掛起。

2、鎖消除： JVM 通過(guò)對(duì)上下文的掃描，去除不可能存在共享資源競(jìng)爭(zhēng)的鎖，這樣可以節(jié)省毫無(wú)意義的請(qǐng)求鎖時(shí)間。比如單線程中或者非共享資源的常使用的 StringBuffer 和 Vector 。

3、鎖偏向：若某一個(gè)鎖被線程獲取后，便進(jìn)入偏向模式，當(dāng)線程再次請(qǐng)求這個(gè)鎖時(shí)，無(wú)需進(jìn)行相關(guān)的同步操作，從而節(jié)省了操作時(shí)間。

8 、 Java 無(wú)鎖實(shí)現(xiàn)并發(fā)的機(jī)制：

（ 1 ）非阻塞的同步 / 無(wú)鎖： ThreadLocal ，讓每個(gè)進(jìn)程擁有各自獨(dú)立的變量副本，因此在并行計(jì)算時(shí)候，無(wú)須相互等待而造成阻塞。 CVS 算法的無(wú)鎖并發(fā)控制方法。

（ 2 ）原子操作： java.util.concurrent.atomic 包。

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四、Java性能優(yōu)化系列之四--Java內(nèi)存管理與垃圾回收機(jī)制詳解

1 、 JVM 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域。

（ 1 ）、程序計(jì)數(shù)器：每一個(gè) Java 線程都有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器來(lái)用于保存程序執(zhí)行到當(dāng)前方法的哪一個(gè)指令。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在 JVM Spec 中沒(méi)有規(guī)定任何 OutOfMemoryError 情況的區(qū)域。

（ 2 ）、 Java 虛擬機(jī)棧：該塊內(nèi)存描述的是 Java 方法調(diào)用的內(nèi)存模型，每個(gè)方法在被執(zhí)行的時(shí)候，都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)幀（ Frame ）用于存儲(chǔ)本地變量表、操作棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出入口等信息。

（ 3 ）、本地方法棧。本地方法調(diào)用的內(nèi)存模型。

（ 4 ）、 Java 堆。 Java 中的對(duì)象以及類的靜態(tài)變量的存放地方。

（ 5 ）、方法區(qū)：方法區(qū)中存放了每個(gè) Class 的結(jié)構(gòu)信息，包括常量池、字段描述、方法描述等等

（ 6 ）、運(yùn)行時(shí)常量池： Class 文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，還有一項(xiàng)信息是常量表 (constant_pool table) ，用于存放編譯期已可知的常量，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)（永久代）存放。但是 Java 語(yǔ)言并不要求常量一定只有編譯期預(yù)置入 Class 的常量表的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)常量池，運(yùn)行期間也可將新內(nèi)容放入常量池（最典型的 String.intern() 方法）。運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分，自然受到方法區(qū)內(nèi)存的限制，當(dāng)常量池?zé)o法在申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出 OutOfMemoryError 異常。

（ 7 ）、本機(jī)直接內(nèi)存（ Direct Memory ）

在 JDK1.4 中新加入了 NIO 類，引入一種基于渠道與緩沖區(qū)的 I/O 方式，它可以通過(guò)本機(jī) Native 函數(shù)庫(kù)直接分配本機(jī)內(nèi)存，然后通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ)在 Java 堆里面的 DirectByteBuffer 對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣能在一些場(chǎng)景中顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽?Java 對(duì)和本機(jī)堆中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)。

2、Java 類加載機(jī)制的特點(diǎn)：

（1）基于父類的委托機(jī)制：運(yùn)行一個(gè)程序時(shí)，總是由 AppClass Loader （系統(tǒng)類加載器）開(kāi)始加載指定的類，在加載類時(shí)，每個(gè)類加載器會(huì)將加載任務(wù)上交給其父，如果其父找不到，再由自己去加載， Bootstrap Loader （啟動(dòng)類加載器）是最頂級(jí)的類加載器了，其父加載器為 null 。如果父類加載器找不到給定的類名，則交由子加載器去加載，如果最低一層的子加載器也無(wú)法找到，則拋出異常。

（2）全盤負(fù)責(zé)機(jī)制：所謂全盤負(fù)責(zé)，就是當(dāng)一個(gè)類加載器負(fù)責(zé)加載某個(gè) Class 時(shí)，該 Class 鎖依賴的和引用的其他 Class 也將由該類加載器負(fù)責(zé)載入，除非顯式使用另外一個(gè)類加載器來(lái)載入。

（3）緩存機(jī)制：緩存機(jī)制將會(huì)保證所有加載過(guò)的 Class 對(duì)象都會(huì)被緩存，當(dāng)程序中需要使用某個(gè) Class 時(shí)，類加載器會(huì)先從緩沖區(qū)中搜尋該 Class ，只有當(dāng)緩存區(qū)中不存在該 Class 對(duì)象時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)讀取該類對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為 Class 對(duì)象，存入緩存區(qū)中。這就是為什么修改了 Class 后，必須重新啟動(dòng) JVM ，程序所做的修改才會(huì)生效的原因。同時(shí)，往們比較 A.getClass() 與 B.getClass() 是否相等時(shí)，直接使用 == 比較，因?yàn)榫彺鏅C(jī)制保證類的字節(jié)碼在內(nèi)存中只可能存在一份。

（4）類加載器的三種方法以及其區(qū)別：

1）、命令行啟動(dòng)應(yīng)用時(shí)候由 JVM 初始化加載

2）、通過(guò) Class.forName() 方法動(dòng)態(tài)加載

3）、通過(guò) ClassLoader.loadClass() 方法動(dòng)態(tài)加載 // 使用 Class.forName() 來(lái)加載類，默認(rèn)會(huì)執(zhí)行初始化塊 ， // 使用 Class.forName() 來(lái)加載類，并指定 ClassLoader ，初始化時(shí)不執(zhí)行靜態(tài)塊。

4）區(qū)別：使用 ClassLoader.loadClass() 來(lái)加載類，不會(huì)執(zhí)行初始化塊，

3 、類的主動(dòng)引用

什么情況下需要開(kāi)始類加載過(guò)程的第一個(gè)階段，也即類的初始化階段。 Java 虛擬機(jī)規(guī)定了有且只有 5 種情況下必須立即對(duì)類進(jìn)行初始化：

（1）、遇到 new 、 getstatic 、 putstatic 或 invokestatic 這四條字節(jié)碼指令時(shí)，如果類沒(méi)有進(jìn)行過(guò)初始化，則需要觸發(fā)其初始化。（而且初始化的時(shí)候按照先父后子的順序）。這四條指令最常見(jiàn)的 Java 代碼場(chǎng)景是：使用 new 關(guān)鍵字實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候、讀取或設(shè)置一個(gè)類的靜態(tài)字段（被 final 修飾，已在編譯時(shí)期把結(jié)果放入常量池的靜態(tài)字段除外）、調(diào)用一個(gè)類的靜態(tài)方法的的時(shí)候。

（2）使用 java.lang.reflect 包的方法對(duì)類進(jìn)行反射調(diào)用的時(shí)候，如果類沒(méi)有進(jìn)行過(guò)初始化，則需要先對(duì)其進(jìn)行初始化。

（3）當(dāng)初始化一個(gè)類的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)其父類還沒(méi)有進(jìn)行過(guò)初始化，則需要先觸發(fā)其父類的初始化。但是一個(gè)接口在初始化時(shí)，并不要求其父類接口全部都完成了初始化，只有在真正使用到父接口的時(shí)候（如引用接口中定義的常量）才會(huì)被初始化。

（4）當(dāng)虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)，用戶需要指定一個(gè)要執(zhí)行的主類（包含 main （）方法的那個(gè)類），虛擬機(jī)會(huì)先初始化這個(gè)主類。

（5）當(dāng)使用 jdk1.7 的動(dòng)態(tài)語(yǔ)言支持時(shí)，如果一個(gè) java.lang.invoke.MethodHandle 實(shí)例最后的解析結(jié)果 REF_getStatic 、 REF_putStatic 、 REF_invokeStatic 的方法句柄，并且這個(gè)方法句柄所對(duì)應(yīng)的類沒(méi)有初始化過(guò)，則需要先觸發(fā)其初始化。

4 、類的被動(dòng)引用

1、對(duì)于靜態(tài)字段，只有直接定義這個(gè)字段的類才會(huì)被初始化，因此通過(guò)其子類來(lái)引用父類中定義的靜態(tài)字段，只會(huì)觸發(fā)父類的初始化而不會(huì)觸發(fā)子類的初始化。

2、通過(guò)數(shù)組定義來(lái)引用類，不會(huì)觸發(fā)類的初始化 SuperClass[]sca=new SuperClass[10].

3、常量在編譯階段會(huì)存入調(diào)用類的常量池中，本質(zhì)上并沒(méi)有直接引用到定義常量的類，因此不會(huì)觸發(fā)常量的類的初始化。

5 、 Java 對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程以及如何保證對(duì)象創(chuàng)建的多線程的安全性：

虛擬機(jī)遇到一條 new 指令時(shí)，首先將去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個(gè)類的符號(hào)引用，并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類是否已經(jīng)被加載、解析和初始化過(guò)。如果沒(méi)有則進(jìn)行類加載過(guò)程。

在類加載通過(guò)后，接下來(lái)虛擬機(jī)將為新生對(duì)象分配內(nèi)存。對(duì)象所需的內(nèi)存的大小在類加載完成后便可完全確定。為對(duì)象分配空間的任務(wù)等價(jià)于把一塊確定大小的內(nèi)存從 Java 堆中劃分出來(lái)。

保證多線程的安全性。 有兩種方案，一種是對(duì)分配內(nèi)存的動(dòng)作進(jìn)行同步操作，實(shí)際上虛擬機(jī)采用 CAS 加上失敗重試的方式保證更新操作的原子性。另一種是把內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間中進(jìn)行。即為每個(gè)線程在 Java 堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，成為本地線程分配緩沖（ TLAB ）。哪個(gè)線程要分配內(nèi)存，就在哪個(gè) TLAB 上分配，只有 TLAB 用完并分配新的 TLAB時(shí)，才需要分配新的 TLAB 。

6、 什么時(shí)候判斷一個(gè)對(duì)象可以被回收？

用可達(dá)性分析算法。這個(gè)算法的基本思路就是通過(guò)一系列的成為“ GC roots ”的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向下搜索，如果一個(gè)對(duì)象到 GCroots 沒(méi)有任何引用鏈相連，則證明此對(duì)象是不可用的?？勺鳛?GCroots 的對(duì)象包括虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象、方法區(qū)中常量引用的對(duì)象、方法區(qū)中靜態(tài)屬性引用的對(duì)象或者本地方法棧中 JNI 引用的對(duì)象，這些對(duì)象的共同點(diǎn)都是生命周期與程序的生命周期一樣長(zhǎng)，一般不會(huì)被 GC 。判斷一個(gè)對(duì)象死亡，至少經(jīng)歷兩次標(biāo)記過(guò)程：如果對(duì)象在進(jìn)行可達(dá)性算法后，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有與 GC Roots 相連接的引用鏈，那他將會(huì)被第一次標(biāo)記，并在稍后執(zhí)行其 finalize （）方法。執(zhí)行是有機(jī)會(huì)，并不一定執(zhí)行。稍后 GC 進(jìn)行第二次標(biāo)記，如果第一次標(biāo)記的對(duì)象在 finalize （）方法中拯救自己，比如把自己賦值到某個(gè)引用上，則第二次標(biāo)記時(shí)它將被移除出“即將回收”的集合，如果這個(gè)時(shí)候?qū)ο筮€沒(méi)有逃脫，那基本上就會(huì)被 GC 了。

7 、 關(guān)于 finalize （）方法的作用的說(shuō)明：

finalize （）方法的工作原理理論上是這樣的：一旦垃圾回收器準(zhǔn)備好釋放占用的存儲(chǔ)空間，將首先調(diào)用其 finalize （）方法，并且在下一次垃圾回收動(dòng)作發(fā)生時(shí)，才會(huì)真正回收對(duì)象占用的內(nèi)存，所以使用 finalize （）的目的就是在垃圾回收時(shí)刻做一些重要的清理工作。我們知道，使用 GC 的唯一原因就是回收程序不再使用的內(nèi)存，所以對(duì)于與垃圾回收有關(guān)的任何行為來(lái)說(shuō)，包括 finalize() 方法，它們也必須同內(nèi)存及其回收有關(guān)。個(gè)人認(rèn)為 Java 對(duì)象的 finalize （）方法有兩個(gè)作用（ 1 ）回收通過(guò)創(chuàng)建對(duì)象方式以外的方式為對(duì)象分配了存儲(chǔ)空間。比如，比如在 Java 代碼中采用了 JNI 操作，即在內(nèi)存分配時(shí)，采用了類似 C 語(yǔ)言中的 malloc 函數(shù)來(lái)分配內(nèi)存，而且沒(méi)有調(diào)用free 函數(shù)進(jìn)行釋放。此時(shí)就需要在 finalize （）中用本地方法調(diào)用 free 函數(shù)以釋放內(nèi)存。（ 2 ）對(duì)象終結(jié)條件的驗(yàn)證，即用來(lái)判定對(duì)象是否符合被回收條件。比如，如果要回收一個(gè)對(duì)象，對(duì)象被清理時(shí)應(yīng)該處于某種狀態(tài)，比如說(shuō)是一個(gè)打開(kāi)的文件，在回收之前應(yīng)該關(guān)閉這個(gè)文件。只要對(duì)象中存在沒(méi)有被適當(dāng)清理的部分， finalize （）就可以用來(lái)最終法相這種情況。因?yàn)閷?duì)象在被清理的時(shí)候肯定處于生命周期的最后一個(gè)階段，如果此時(shí)還含有一些未釋放的資源，則有能力釋放這些資源。這個(gè)不是 C/C++ 里面的析構(gòu)函數(shù)，它運(yùn)行代價(jià)高昂，不確定性大，無(wú)法保證各個(gè)對(duì)象的調(diào)用順序。需要關(guān)閉外部資源之類的事情，基本上它能做的使用 try-finally 可以做的更好。

8 、 一個(gè)類被回收的條件。

（1）、該類所有的實(shí)例都已經(jīng)為 GC ，也就是說(shuō) JVM 中不存在該 Class 的任何實(shí)例。

（2）、加載該類的 ClassLoader 已經(jīng)被 GC 。

（3）該類對(duì)應(yīng)的 java.lang.Class 對(duì)象沒(méi)有在任何地方被引用，如不能在任何地方通過(guò)反射訪問(wèn)類的方法。

9、 垃圾回收算法 ：

（1）、標(biāo)記 - 清除算法：標(biāo)記階段根據(jù)根節(jié)點(diǎn)標(biāo)記所有從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始的可達(dá)對(duì)象。則未被標(biāo)記的對(duì)象就是未被引用的垃圾對(duì)象，然后在清除階段，清楚所有未被標(biāo)記的對(duì)象。其最大缺點(diǎn)是空間碎片。

（2）、復(fù)制算法：將原有的內(nèi)存空間分為兩塊，每次只使用其中一塊，在垃圾回收時(shí)，將正在使用的內(nèi)存中的存活對(duì)象復(fù)制到未使用的內(nèi)存塊中，之后清楚正在使用的內(nèi)存快中的所有對(duì)象，然后交換兩個(gè)內(nèi)存的角色。完成垃圾回收。這種算法比較適合新生代，因?yàn)樵谛律?#xff0c;垃圾對(duì)象通常會(huì)多于存活對(duì)象，復(fù)制算法效果較好。 Java 的新生代串行 GC 中，就使用了復(fù)制算法的思想。新生代分為 eden 空間、 from 空間和 to 空間三個(gè)部分。 From 和 to 空間可以視為用于復(fù)制的兩塊大小相同、地位相等、且可以進(jìn)行角色互換的空間塊。 From 和 to 空間也成為 survivor 空間，即幸存者空間，用于存放未被回收的對(duì)象。

（3）、標(biāo)記 - 壓縮算法：標(biāo)記過(guò)程與標(biāo)記清楚算法一樣，但后續(xù)不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象向一段移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存。適合老年代的回收。

（4）、分代收集算法。

10 、 垃圾回收器。

（ 1 ）、 Serial 收集器

單線程收集器，收集時(shí)會(huì)暫停所有工作線程（我們將這件事情稱之為 Stop The World ，下稱 STW ），使用復(fù)制收集算法，虛擬機(jī)運(yùn)行在 Client 模式時(shí)的默認(rèn)新生代收集器。

（2）、 ParNew 收集器就是 Serial 的多線程版本，除了使用多條收集線程外，其余行為包括算法、 STW 、對(duì)象分配規(guī)則、回收策略等都與 Serial 收集器一摸一樣。對(duì)應(yīng)的這種收集器是虛擬機(jī)運(yùn)行在 Server 模式的默認(rèn)新生代收集器，在單 CPU 的環(huán)境中， ParNew 收集器并不會(huì)比 Serial 收集器有更好的效果。

（3）Parallel Scavenge 收集器（下稱 PS 收集器）也是一個(gè)多線程收集器，也是使用復(fù)制算法，但它的對(duì)象分配規(guī)則與回收策略都與 ParNew 收集器有所不同，它是以吞吐量最大化（即 GC 時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間最小）為目標(biāo)的收集器實(shí)現(xiàn)，它允許較長(zhǎng)時(shí)間的 STW 換取總吞吐量最大化。

（4）4.Serial Old 收集器 Serial Old 是單線程收集器，使用標(biāo)記－整理算法，是老年代的收集器

（5） Parallel Old 收集器

老年代版本吞吐量?jī)?yōu)先收集器，使用多線程和標(biāo)記－整理算法， JVM 1.6 提供，在此之前，新生代使用了 PS 收集器的話，老年代除 Serial Old 外別無(wú)選擇，因?yàn)?PS 無(wú)法與 CMS 收集器配合工作。

（6）CMS （ Concurrent Mark Sweep ）收集器

CMS 是一種以最短停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器，使用 CMS 并不能達(dá)到 GC 效率最高（總體 GC時(shí)間最小），但它能盡可能降低 GC 時(shí)服務(wù)的停頓時(shí)間，這一點(diǎn)對(duì)于實(shí)時(shí)或者高交互性應(yīng)用（譬如證券交易）來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

（ 7 ）、 G1 收集器。

11 、內(nèi)存分配與回收策略：

（ 1 ）、規(guī)則一：通常情況下，對(duì)象在 eden 中分配。當(dāng) eden 無(wú)法分配時(shí)，觸發(fā)一次 Minor GC 。

（ 2 ）、規(guī)則二：配置了 PretenureSizeThreshold 的情況下，對(duì)象大于設(shè)置值將直接在老年代分配。

（ 3 ）、規(guī)則三：在 eden 經(jīng)過(guò) GC 后存活，并且 survivor 能容納的對(duì)象，將移動(dòng)到 survivor 空間內(nèi)，如果對(duì)象在 survivor 中繼續(xù)熬過(guò)若干次回收（默認(rèn)為 15 次）將會(huì)被移動(dòng)到老年代中?；厥沾螖?shù)由 MaxTenuringThreshold 設(shè)置。

（ 4 ）、規(guī)則四：如果在 survivor 空間中相同年齡所有對(duì)象大小的累計(jì)值大于 survivor 空間的一半，大于或等于該年齡的對(duì)象就可以直接進(jìn)入老年代，無(wú)需達(dá)到 MaxTenuringThreshold 中要求的年齡。

（ 5 ）、規(guī)則五：在 Minor GC 觸發(fā)時(shí)，會(huì)檢測(cè)之前每次晉升到老年代的平均大小是否大于老年代的剩余空間，如果大于，改為直接進(jìn)行一次 Full GC ，如果小于則查看 HandlePromotionFailure 設(shè)置看看是否允許擔(dān)保失敗，如果允許，那仍然進(jìn)行 Minor GC ，如果不允許，則也要改為進(jìn)行一次 Full GC 。

11、 關(guān)于 Minor GC 與 Full GC

Java 堆，分配對(duì)象實(shí)例所在空間，是 GC 的主要對(duì)象。分為新生代 (Young Generation/New)和老年代 (Tenured Generation/Old) 。新生代又劃分成 Eden Space 、 From Survivor/Survivor 0 、

To Survivor/Survivor 1 。

新生代要如此劃分是因?yàn)樾律褂玫?GC 算法是復(fù)制收集算法。新生代使用賦值收集算法，但是為了內(nèi)存利用率，只使用一個(gè) Survivor 空間來(lái)作為輪轉(zhuǎn)備份（之所以把該空間分為 FromSpace 和 ToSpace 兩部分是為了在 Minor GC 的時(shí)候把一些 age 大的對(duì)象從新生代空間中復(fù)制到老年代空間中）這種算法效率較高，而 GC 主要是發(fā)生在對(duì)象經(jīng)常消亡的新生代，因此新生代適合使用這種復(fù)制收集算法。由于有一個(gè)假設(shè)：在一次新生代的 GC(Minor GC) 后大部分的對(duì)象占用的內(nèi)存都會(huì)被回收，因此留存的放置 GC 后仍然活的對(duì)象的空間就比較小了。這個(gè)留存的空間就是 Survivor space ： From Survivor 或 To Survivor 。這兩個(gè) Survivor 空間是一樣大小的。例如，新生代大小是 10M(Xmn10M) ，那么缺省情況下 (-XX:SurvivorRatio=8) ， Eden Space 是 8M ， From 和 To 都是 1M 。

在 new 一個(gè)對(duì)象時(shí)，先在 Eden Space 上分配，如果 Eden Space 空間不夠就要做一次 Minor GC 。 Minor GC 后，要把 Eden 和 From 中仍然活著的對(duì)象們復(fù)制到 To 空間中去。如果 To 空間不能容納 Minor GC 后活著的某個(gè)對(duì)象，那么該對(duì)象就被 promote 到老年代空間。從 Eden 空間被復(fù)制到 To 空間的對(duì)象就有了 age=1 。此 age=1 的對(duì)象如果在下一次的 Minor GC 后仍然存活，它還會(huì)被復(fù)制到另一個(gè) Survivor 空間 ( 如果認(rèn)為 From 和 To 是固定的，就是又從 To 回到了From 空間 ) ，而它的 age=2 。如此反復(fù)，如果 age 大于某個(gè)閾值 (-XX:MaxTenuringThreshold=n)，那個(gè)該對(duì)象就也可以 promote 到老年代了。

如果 Survivor 空間中相同 age( 例如， age=5) 對(duì)象的總和大于等于 Survivor 空間的一半，那么 age>=5 的對(duì)象在下一次 Minor GC 后就可以直接 promote 到老年代，而不用等到 age 增長(zhǎng)到閾值。

在做 Minor GC 時(shí)，只對(duì)新生代做回收，不會(huì)回收老年代。即使老年代的對(duì)象無(wú)人索引也將仍然存活，直到下一次 Full GC 。

在發(fā)生 Minor GC 之前，虛擬機(jī)會(huì)先檢查老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于新生代所有對(duì)象總空間，如果這個(gè)條件成立，那么 Minor GC 可以確保是安全的。如果經(jīng)過(guò) Minor GC 后仍有大量對(duì)象存活的情況，則需要老年代進(jìn)行分配擔(dān)保，把 Survior 無(wú)法容納的對(duì)象直接進(jìn)入老年代。

13 、四種引用類型：

（ 1 ）、強(qiáng)引用：直接關(guān)聯(lián)，虛擬機(jī)永遠(yuǎn)不會(huì)回收。

（ 2 ）、軟引用：描述一些還有用但并非必須的對(duì)象，虛擬機(jī)會(huì)在拋出內(nèi)存溢出異常之前會(huì)對(duì) 這些對(duì)象進(jìn)行第二次回收。

（ 3 ）弱引用：虛擬機(jī)一定會(huì)回收的對(duì)象

（ 4 ）虛引用：為一個(gè)對(duì)象設(shè)置虛引用關(guān)聯(lián)的唯一目的就是能在這個(gè)對(duì)象被收集器回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)通知。

14 、關(guān)于 Java 中生成對(duì)象的 4 種方式與區(qū)別：

（ 1 ）、使用 new 操作符，這是最普遍的一種（會(huì)調(diào)用相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù)）：

如： String s=new String("abc");

（ 2 ）使用反射動(dòng)態(tài)生成（ 會(huì)調(diào)用相應(yīng)的構(gòu)造函數(shù) ）：

利用 Class ， ClassLoader ， Constructor 中的方法可以動(dòng)態(tài)的生成類實(shí)例

如： Object o=Class.forName("java.lang.String").newInstance();

Object o=String.class.getClassLoader.loadClass("java.lang.String").newInstance();

以上的方式需要目標(biāo)類擁有公有無(wú)參構(gòu)造函數(shù)

以下使用 Constructor 進(jìn)行動(dòng)態(tài)生成

class User{

public User(String user,Integer id){}

}

Constructor c=User.class.getConstructor(new Class[]{String.class,Integer.class});

User user=(User)c.newInstance(new Object[]{"zhang san",123});

（ 3 ）使用克隆生成對(duì)象（ 不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù) ）

例如使用一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Cloneable 接口的對(duì)象，調(diào)用其 clone() 方法獲得該對(duì)象的一份拷貝，使用 Java 序列化方式實(shí)現(xiàn)深拷貝。

（ 4 ）利用反序列化從流中生成對(duì)象（ 不會(huì)調(diào)用構(gòu)造函數(shù) ）：

利用 ObjectInptuStream 的 readObject() 方法生成對(duì)象

?

五、Java性能優(yōu)化系列之五--JavaIO

1 、關(guān)于 Java 序列化與反序列化：

（1）作用：

1、實(shí)現(xiàn)對(duì)象狀態(tài)的保存到本地，以便下一次啟動(dòng)虛擬機(jī)的時(shí)候直接讀取保存的序列化字節(jié)生成對(duì)象，而不是初始化對(duì)象； 2 、實(shí)現(xiàn)對(duì)象的網(wǎng)絡(luò)傳輸（ RMI 分布對(duì)象）； 3 、實(shí)現(xiàn)對(duì)象的深拷貝。

一：對(duì)象序列化可以實(shí)現(xiàn)分布式對(duì)象。主要應(yīng)用例如： RMI 要利用對(duì)象序列化運(yùn)行遠(yuǎn)程主機(jī)上的服務(wù)，就像在本地機(jī)上運(yùn)行對(duì)象時(shí)一樣。

二： java 對(duì)象序列化不僅保留一個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)，而且遞歸保存對(duì)象引用的每個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)?？梢詫⒄麄€(gè)對(duì)象層次寫入字節(jié)流中，可以保存在文件中或在網(wǎng)絡(luò)連接上傳遞。利用對(duì)象序列化可以進(jìn)行對(duì)象的 " 深復(fù)制 " ，即復(fù)制對(duì)象本身及引用的對(duì)象本身。序列化一個(gè)對(duì)象可能得到整個(gè)對(duì)象序列。

（2）基本方式：

ObjectOutputStream 只能對(duì) Serializable 接口的類的對(duì)象進(jìn)行序列化。默認(rèn)情況下， ObjectOutputStream 按照默認(rèn)方式序列化，這種序列化方式僅僅對(duì)對(duì)象的非 transient 的實(shí)例變量進(jìn)行序列化，而不會(huì)序列化對(duì)象的 transient 的實(shí)例變量，也不會(huì)序列化靜態(tài)變量。

當(dāng) ObjectOutputStream 按照默認(rèn)方式反序列化時(shí)，具有如下特點(diǎn)：

1 ） 如果在內(nèi)存中對(duì)象所屬的類還沒(méi)有被加載，那么會(huì)先加載并初始化這個(gè)類。如果在 classpath 中不存在相應(yīng)的類文件，那么會(huì)拋出 ClassNotFoundException ；

2 ） 在反序列化時(shí)不會(huì)調(diào)用類的任何構(gòu)造方法。

如果用戶希望控制類的序列化方式，可以在可序列化類中提供以下形式的 writeObject() 和 readObject() 方法。

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out) throws IOException

private void readObject(java.io.ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException;

當(dāng) ObjectOutputStream 對(duì)一個(gè) Customer 對(duì)象進(jìn)行序列化時(shí)，如果該對(duì)象具有 writeObject() 方法，那么就會(huì)執(zhí)行這一方法，否則就按默認(rèn)方式序列化。在該對(duì)象的 writeObjectt() 方法中，可以先調(diào)用 ObjectOutputStream 的 defaultWriteObject() 方法，使得對(duì)象輸出流先執(zhí)行默認(rèn)的序列化操作。同理可得出反序列化的情況，不過(guò)這次是 defaultReadObject() 方法。

有些對(duì)象中包含一些敏感信息，這些信息不宜對(duì)外公開(kāi)。如果按照默認(rèn)方式對(duì)它們序列化，那么它們的序列化數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，可能會(huì)被不法份子竊取。對(duì)于這類信息，可以對(duì)它們進(jìn)行加密后再序列化，在反序列化時(shí)則需要解密，再恢復(fù)為原來(lái)的信息。

默認(rèn)的序列化方式會(huì)序列化整個(gè)對(duì)象圖，這需要遞歸遍歷對(duì)象圖。如果對(duì)象圖很復(fù)雜，遞歸遍歷操作需要消耗很多的空間和時(shí)間，它的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為雙向列表。

在應(yīng)用時(shí)，如果對(duì)某些成員變量都改為 transient 類型，將節(jié)省空間和時(shí)間，提高序列化的性能。

|-1 、實(shí)體對(duì)象實(shí)現(xiàn) seriable 接口以及自定義 seriousid 。

|-2 、 ObjectOutputStream out= new ObjectOutputStream(baos);

out.writeObject(new PersonDemo("rollen", 20));

out.close();

|-3 、 ByteArrayInputStream bais=new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());

ObjectInputStream input=new ObjectInputStream(bais);

Object obj =input.readObject();

input.close();

（3）Java 自定義序列化反序列化：復(fù)寫實(shí)現(xiàn)了 seriliable 的實(shí)體類的 readObject() 和 writeObject() 的方法的原因：

有些對(duì)象中包含一些敏感信息，這些信息不宜對(duì)外公開(kāi)。如果按照默認(rèn)方式對(duì)它們序列化，那么它們的序列化數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，可能會(huì)被不法份子竊取。對(duì)于這類信息，可以對(duì)它們進(jìn)行加密后再序列化，在反序列化時(shí)則需要解密，再恢復(fù)為原來(lái)的信息。此時(shí)便不能使用默認(rèn)的 readObject 和 writeObject() 方法。

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream out) throws IOException{

out.defaultWriteObject();

out.writeUTF(name);

}

private void readObject(java.io.ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException{

in.defaultReadObject();

name=in.readUTF();

}

一般情況直接實(shí)現(xiàn) Serializable 接口就可以實(shí)現(xiàn)序列化的要求，但是有些情況需要對(duì)序列化做一些特殊的要求。

（4）Transits 關(guān)鍵字的作用：屏蔽一些不想進(jìn)行序列化的成員變量，解屏蔽的方法可以用（ 3）

（5）Externalize 的作用：

Externalizable 接口繼承自 Serializable 接口，如果一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了 Externalizable 接口，那么將完全由這個(gè)類控制自身的序列化行為。 Externalizable 接口聲明了兩個(gè)方法：

public void writeExternal(ObjectOutput out) throws IOException

public void readExternal(ObjectInput in) throws IOException , ClassNotFoundException

前者負(fù)責(zé)序列化操作，后者負(fù)責(zé)反序列化操作。

在對(duì)實(shí)現(xiàn)了 Externalizable 接口的類的對(duì)象進(jìn)行反序列化時(shí)， 會(huì)先調(diào)用類的不帶參數(shù)的構(gòu)造方法，這是有別于默認(rèn)反序列方式的。如果把類的不帶參數(shù)的構(gòu)造方法刪除 ，或者把該構(gòu)造方法的訪問(wèn)權(quán)限設(shè)置為 private 、默認(rèn)或 protected 級(jí)別，會(huì)拋出 java.io.InvalidException: no valid constructor 異常。

（6）與 Java 構(gòu)造函數(shù)的關(guān)系：

實(shí)現(xiàn)了 Externalizable 接口的類的對(duì)象進(jìn)行反序列化時(shí)，會(huì)先調(diào)用類的不帶參數(shù)的構(gòu)造方法；而實(shí)現(xiàn)了 Serializable 接口的類的對(duì)象進(jìn)行反序列化時(shí)，不會(huì)調(diào)用任何構(gòu)造方法。僅僅是根據(jù)所保存的對(duì)象的狀態(tài)信息，在內(nèi)存中重新構(gòu)建對(duì)象！

（7）注意事項(xiàng)：

1) 、序列化運(yùn)行時(shí)使用一個(gè)稱為 serialVersionUID 的版本號(hào)與每個(gè)可序列化類相關(guān)聯(lián)，該序列號(hào)在反序列化過(guò)程中用于驗(yàn)證序列化對(duì)象的發(fā)送者和接收者是否為該對(duì)象加載了與序列化兼容的類。為它賦予明確的值。顯式地定義 serialVersionUID 有兩種用途：

在某些場(chǎng)合，希望類的不同版本對(duì)序列化兼容，因此需要確保類的不同版本具有相同的 serialVersionUID ；

在某些場(chǎng)合，不希望類的不同版本對(duì)序列化兼容，因此需要確保類的不同版本具有不同的 serialVersionUID 。

2)、 java 有很多基礎(chǔ)類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 serializable 接口，比如 string,vector 等。但是比如 hashtable 就沒(méi)有實(shí)現(xiàn) serializable 接口。

3)、并不是所有的對(duì)象都可以被序列化。由于安全方面的原因一個(gè)對(duì)象擁有 private,public 等 field, 對(duì)于一個(gè)要傳輸?shù)膶?duì)象 , 比如寫到文件 , 或者進(jìn)行 rmi 傳輸?shù)鹊?, 在序列化進(jìn)行傳輸?shù)倪^(guò)程中 ,這個(gè)對(duì)象的 private 等域是不受保護(hù)的；資源分配方面的原因 , 比如 socket,thread 類 , 如果可以序列化 , 進(jìn)行傳輸或者保存 , 也無(wú)法對(duì)他們進(jìn)行重新的資源分配 , 而且 , 也是沒(méi)有必要這樣實(shí)現(xiàn) .

4)、反序列化對(duì)象時(shí)，并不會(huì)調(diào)用該對(duì)象的任何構(gòu)造方法，僅僅是根據(jù)所保存的對(duì)象的狀態(tài)信息，在內(nèi)存中重新構(gòu)建對(duì)象！

5)、當(dāng)一個(gè)對(duì)象被序列化時(shí)，只保存對(duì)象的非靜態(tài)成員變量，不能保存任何的成員方法和靜態(tài)的成員變量

6)、如果一個(gè)對(duì)象的成員變量是一個(gè)對(duì)象，那么這個(gè)對(duì)象的數(shù)據(jù)成員也會(huì)被保存！這是能用序列化解決深拷貝的重要原因。

（8）序列化與單例模式的沖突解決辦法：

另外還有兩個(gè)自定義序列化方法 writeReplace 和 readResolve ，分別用來(lái)在序列化之前替換序列化對(duì)象 和 在反序列化之后的對(duì)返回對(duì)象的處理。一般可以用來(lái)避免 singleTon 對(duì)象跨 jvm 序列化和反序列化時(shí)產(chǎn)生多個(gè)對(duì)象實(shí)例，事實(shí)上 singleTon 的對(duì)象一旦可序列化，它就不能保證 singleTon 了。 JVM 的 Enum 實(shí)現(xiàn)里就是重寫了 readResolve 方法，由 JVM 保證 Enum 的值都是 singleTon 的，所以建議多使用 Enum 代替使用 writeReplace 和 readResolve 方法。

Java 代碼

private Object readResolve()

{

return INSTANCE;

}

private Object writeReplace(){

return INSTANCE;

}

注： writeReplace 調(diào)用在 writeObject 前 ;readResolve 調(diào)用在 readObject 之后。

（9）序列化解決深拷貝的代碼：

public Object deepClone() throws IOException, OptionalDataException,

ClassNotFoundException {

// 將對(duì)象寫到流里

ByteArrayOutputStream bo = new ByteArrayOutputStream();

ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(bo);

oo.writeObject(this); // 從流里讀出來(lái)

ByteArrayInputStream bi = new ByteArrayInputStream(bo.toByteArray());

ObjectInputStream oi = new ObjectInputStream(bi);

return (oi.readObject());

}

對(duì)象所屬的類要實(shí)現(xiàn) Serializable 接口。同時(shí)將該方法寫入到對(duì)象所屬的類中。

深拷貝的時(shí)候，調(diào)用該方法即可。

2、JavaIO 中的裝飾模式：

Java 中使用的最廣泛的裝飾器模式就是 JavaIO 類的設(shè)計(jì)。比如， OutPutStream 是輸出流的基類，其子類有 FileOutputStream 和 FilterOutputStream, 而 FilterOutputStream 的子類有 BufferedOutputStream 和 DataOutputStream 兩個(gè)子類。其中， FileOutputStream 為系統(tǒng)的核心類，它實(shí)現(xiàn)了向文件寫數(shù)據(jù)的功能，使用 DataOutputStream 可以在 FileOutputStream 的基礎(chǔ)上增加多種數(shù)據(jù)類型的寫操作支持（ DataOutputStream 類中有 writeUTF 、 writeInt 等函數(shù)），而 BufferdOutputStream 裝飾器可以對(duì) FileOutputStream 增加緩沖功能，優(yōu)化 I/O 性能。

3、JavaIO 流的使用場(chǎng)景：

（1）IO 流：用于處理設(shè)備上的數(shù)據(jù)，這里的設(shè)備指的是：硬盤上的文件、內(nèi)存、鍵盤輸入、屏幕顯示。

（2）字節(jié)流和字符流：字節(jié)流好理解，因?yàn)樗懈袷降奈募际且宰止?jié)形式硬盤上存儲(chǔ)的，包括圖片、 MP3 、 avi 等，因此字節(jié)流可以處理所有類型的數(shù)據(jù)。字符流讀取的時(shí)候讀到一個(gè)或多個(gè)字節(jié)時(shí)（中文對(duì)應(yīng)的 字節(jié)數(shù)是兩個(gè)，在 UTF-8 碼表中是三個(gè)字節(jié)）時(shí)，先去查指定的編碼表，將查到的字符返回。字符流之所以出現(xiàn)，就是因?yàn)橛辛宋募幋a的不同，而有了對(duì)字符進(jìn)行高效操作的字符流對(duì)象。因此，只要是處理純文本數(shù)據(jù)，就要優(yōu)先考慮使用字符流，除此之外都使用字節(jié)流。

（3）流操作的基本規(guī)律：

1 ）、明確數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)匯，目的是明確使用輸入流還是輸出流。

2 ）、明確操作的數(shù)據(jù)是否是純文本數(shù)據(jù)。

3 ）、是否需要進(jìn)行字節(jié)流和字符流的轉(zhuǎn)換。

4 ）、是否需要使用緩存。

（4）實(shí)例說(shuō)明流操作的基本流程：把鍵盤上讀入的數(shù)據(jù)以指定的編碼存入到文件中。

1 ）、明白數(shù)據(jù)源：鍵盤輸入， System.in ，可用 InputStream 和 Reader

2 ）、發(fā)現(xiàn) System.in 對(duì)應(yīng)的流是字節(jié)讀入流，所以要將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將字節(jié)轉(zhuǎn)換為字符。

3 ）、所以要使用 InputStreamReader 轉(zhuǎn)換流

4 ）、如果想提高效率，要加入緩存機(jī)制，那么就要加入字符流的緩沖區(qū)。 BufferedReader，因此前四步構(gòu)造出的輸入流為：

BufferedReader bur = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

5 ）、明白數(shù)據(jù)匯：既然是數(shù)據(jù)匯，則一定是輸出流，可以用 OutputStream 或 Writer 。

6 ）、往文件中存儲(chǔ)的都是文本文件，因此選用 Writer 。

7 ）、因?yàn)橐付ň幋a表，所以使用 Writer 中的轉(zhuǎn)換流， OutputStreamWriter 。

注意：雖然最終是文件，但是不可以選擇 FileWriter ，因?yàn)樵搶?duì)象是使用默認(rèn)編碼表。

8 ）是否要提高效率，選擇 BufferedWriter 。

9 ）轉(zhuǎn)換輸出流需要接收一個(gè)字節(jié)輸出流進(jìn)來(lái)，所以要是用 OutputStream 體系，而最終輸出到一個(gè)文件中。那么就要使用 OutputStream 體系中可以操作的文件的字符流對(duì)象， FileOutputStream 。

10 ）、通過(guò)前面的分析，得到的輸出流對(duì)象如下：

//String charSet = System.getProperty("file.encoding");

String charSet = "utf-8";

BufferedWriter bufw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new

FileOutputStream("a.txt"),charSet);

4 、可以和流相關(guān)聯(lián)的集合對(duì)象 Properties 。

Map

|--HashTable

|--Properties

Properties ：該集合不需要泛型，因?yàn)樵摷现械逆I值都是 String 類型。

5、其他流對(duì)象：

（ 1 ）打印流：

PrintStream ：是一個(gè)字節(jié)打印流 System.out 對(duì)應(yīng)的就是 PrintStream 。它的構(gòu)造函數(shù)可以接收三種數(shù)據(jù)類型的值：字符串路徑、 File 對(duì)象、 OutputStream （當(dāng)為 System.out 的時(shí)候即把輸入顯示到屏幕上）

PrintWriter ：是一個(gè)字符打印流。構(gòu)造函數(shù)可以接收四種類型的值。字符串路徑、 File 對(duì)象（對(duì)于這兩中類型的數(shù)據(jù)，還可以指定編碼表。也即是是字符集）、 OutPutSream 、 Writer （對(duì)于三、四類型的數(shù)據(jù)，可以指定自動(dòng)刷新，注意：當(dāng)自動(dòng)刷新的值為 true 時(shí)，只有三個(gè)方法可以用： printlf 、 printf 、 format ）

（2）管道流： PipedOutputStream 和 PipedInputStream 。一般在多線程中通信的時(shí)候用。

（3）RandomAccessFile ：該對(duì)象不是流體系中的一員，但是該隊(duì)選中封裝了字節(jié)流，同時(shí)還封裝了一個(gè)緩沖區(qū)（字節(jié)數(shù)組），通過(guò)內(nèi)部的指針來(lái)操作數(shù)組中的數(shù)據(jù)。該對(duì)象特點(diǎn)：只能操作文件和對(duì)文件讀寫都可以。多用于多線程下載。、

（4）合并流：可以將多個(gè)讀取流合并成一個(gè)流。其實(shí)就是將每一個(gè)讀取流對(duì)象存儲(chǔ)到一個(gè)集合中，最后一個(gè)流對(duì)象結(jié)尾作為這個(gè)流的結(jié)尾。

（5）對(duì)象的序列化。 ObjectInputStream 和 ObjectInputStream 。

（6）操作基本數(shù)據(jù)類型的流對(duì)象： DataInputStream 和 DataOutputStream 。

（7）操縱內(nèi)存數(shù)組的流對(duì)象，這些對(duì)象的數(shù)據(jù)源是內(nèi)存，數(shù)據(jù)匯也是內(nèi)存： ByteArrayInputStream 和 ByteArrayOutputStream ， CharArrayReader 和 CharArrayWriter 。這些流并未調(diào)用系統(tǒng)資源，使用的是內(nèi)存中的數(shù)組，所以在使用的時(shí)候不用 close 。

（8）編碼轉(zhuǎn)換：

在 IO 中涉及到編碼轉(zhuǎn)換的流是轉(zhuǎn)換流和打印流，但是打印流只有輸出。轉(zhuǎn)換流是可以指定編碼表的，默認(rèn)情況下，都是本機(jī)默認(rèn)的編碼表， GBK ?？梢酝ㄟ^(guò)： Syetem.getProperty( “file.encoding”) 得到。字符串到字節(jié)數(shù)組成為編碼的過(guò)程，通過(guò) getBytes(charset) 完成，從字節(jié)數(shù)組到字符串的過(guò)程是解碼的過(guò)程，通過(guò) String 類的構(gòu)造函數(shù)完成 String （ byte[],charset ） .

（9）編碼實(shí)例與解析：

（10）JavaNIO 的 Charset 類專門用來(lái)編碼和解碼。

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總結(jié)

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