Java的一些题目

摘要：需要注意的是对于方法或者代码块，当出现异常时，会自动释放当前线程占用的锁，因此不会由于异常导致出现死锁现象。用于实现线程间的通信，它是为了解决难以使用的问题。

速度StringBuilder>StringBuffer>String，StringBuffer线程安全

线程安全的集合有：Vector、Stack、HashTable、ConcurrentHashMap、

CopyOnWriteXXX(如CopyOnWriteArrayList)

ClassLoader

程序在启动的时候，并不会一次性加载程序所要用的所有class文件，而是根据程序的需要，通过Java的类加载机制（ClassLoader）来动态加载某个class文件到内存当中的，从而只有class文件被载入到了内存之后，才能被其它class所引用。所以ClassLoader就是用来动态加载class文件到内存当中用的。
Java默认提供的三个ClassLoader。BootStrap ClassLoader：称为启动类加载器，是Java类加载层次中最顶层的类加载器，负责加载JDK中的核心类库，如：rt.jar、resources.jar、charsets.jar等。
Extension ClassLoader：称为扩展类加载器，负责加载Java的扩展类库，默认加载JAVA_HOME/jre/lib/ext/目下的所有jar。
App ClassLoader：称为系统类加载器，负责加载应用程序classpath目录下的所有jar和class文件。
ClassLoader使用的是双亲委托模型来搜索类的，每个ClassLoader实例都有一个父类加载器的引用（不是继承的关系，是一个包含的关系），虚拟机内置的类加载器（Bootstrap ClassLoader）本身没有父类加载器，但可以用作其它ClassLoader实例的的父类加载器。
JVM在判定两个class是否相同时，不仅要判断两个类名是否相同，而且要判断是否由同一个类加载器实例加载的。只有两者同时满足的情况下，JVM才认为这两个class是相同的
Java ClassLoader原理

synchronized lock

浅谈Java并发编程系列（五）Java并发编程之线程同步

当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法，那么其他线程不能访问该对象的其他synchronized方法，因为一个对象只有一把锁，当一个线程获取了该对象的锁之后，其他线程无法获取该对象的锁，所有无法访问该对象的其他synchronized方法。
当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法，那么其他线程能访问该对象的非synchronized方法。因为非synchronized方法不需要获取该对象的锁。
如果一个线程A需要访问对象object1的synchronized方法fun1，另外一个线程B需要访问对象object2的synchronized方法fun1，即使object1和object2是同一类型，也不会产生线程安全问题，因为他们访问的是不同的对象，所以不存在互斥问题。
如果一个线程执行一个对象的非static synchronized方法，另一个线程执行这个对象所属类的static synchronized方法，此时不会发生互斥现象，因为访问static synchronized方法占用的是类锁，而访问非static synchronized方法占用的是对象锁，所以不存在互斥现象。
需要注意的是：对于synchronized方法或者synchronized代码块，当出现异常时，JVM会自动释放当前线程占用的锁，因此不会由于异常导致出现死锁现象。

显式锁ReentrantLock则可以将锁的获得和释放分开。同时显式锁可以提供轮训锁和定时锁，同时可以提供公平锁或者非公平锁。

ReentrantLock和Condition的关系

在ReentrantLock类中有一个重要的函数newCondition()，该函数用于获取lock上的一个条件，也就是说Condition是和Lock绑定的。Condition用于实现线程间的通信，它是为了解决Object.wait()、notify()、notifyAll()难以使用的问题。

public class MyArrayBlockingQueue {

    // 数据数组
    private final T[] items;
    // 锁
    private final Lock mLock = new ReentrantLock();
    // 数组满的条件
    private Condition notFull = mLock.newCondition();
    // 数组空的条件
    private Condition notEmpty = mLock.newCondition();

    // 头部
    private int head;
    // 尾部
    private int tail;
    // 数据数量
    private int count;

    public MyArrayBlockingQueue(int maxSize) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        items = (T[]) new Object[maxSize];
    }

    public MyArrayBlockingQueue() {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this(10);
    }

    public void put(T t) {

        mLock.lock();

        try {

            // 如果数据已满,等待
            while (count == getCapacity()) {
                System.out.println("数据已满，请等待");
                notFull.await();
            }

            System.out.println("存入数据");

            items[tail] = t;
            if (++tail == getCapacity()) {
                tail = 0;
            }

            ++count;
            // 唤醒等待数据的线程
            notEmpty.signalAll();

        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            mLock.unlock();
        }
    }

    public T take() {

        mLock.lock();

        try {

            // 如果数组数据为空，则阻塞
            while (count == 0) {
                System.out.println("还没有数据，等待");
                notEmpty.await();
            }

            System.out.println("取出数据");

            T t = items[head];
            items[head] = null;

            if (++head == getCapacity()) {
                head = 0;
            }

            --count;
            // 唤醒添加数据的线程
            notFull.signalAll();
            return t;

        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO: handle exception
        } finally {
            mLock.unlock();
        }

        return null;
    }

    public int getCapacity() {
        return items.length;
    }

    public int size() {
        mLock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            mLock.unlock();
        }
    }

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        final MyArrayBlockingQueue mQueue = new MyArrayBlockingQueue<>(
                5);

        new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                while (true) {

                    for(int i  = 0;i < 3;i++)
                    mQueue.put("just");
                    try {
                        Thread.sleep(50);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }

                }

            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                while (true) {
                    
                    mQueue.take();

                }
            }
        }).start();

    }

}

结果打印
存入数据
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还没有数据，等待
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还没有数据，等待

当时看到这段代码我就想到一个问题：如果一个线程lock()对象后被挂起还没有unlock，那么另外一个线程就拿不到锁了（lock()操作会挂起），那么就无法通知(notify)前一个线程，这样岂不是“死锁”了？
再回头看代码，不管take()还是put()，在进入lock.lock()后唯一可能释放锁的操作就是await()了。也就是说await()操作实际上就是释放锁，然后挂起线程，一旦条件满足就被唤醒，再次获取锁！

await源码如下

public final void await() throws InterruptedException {  
    if (Thread.interrupted())  
        throw new InterruptedException();  
    Node node = addConditionWaiter();  
    int savedState = fullyRelease(node);  
    int interruptMode = 0;  
    while (!isOnSyncQueue(node)) {  
        LockSupport.park(this);  
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)  
            break;  
    }  
    if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)  
        interruptMode = REINTERRUPT;  
    if (node.nextWaiter != null)  
        unlinkCancelledWaiters();  
    if (interruptMode != 0)  
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);  
}  

完整的await()操作是安装如下步骤进行的：

将当前线程加入Condition锁队列。特别说明的是，这里不同于AQS的队列，这里进入的是Condition的FIFO队列。后面会具体谈到此结构。进行2。
释放锁。这里可以看到将锁释放了，否则别的线程就无法拿到锁而发生死锁。进行3。
自旋(while)挂起，直到被唤醒或者超时或者CACELLED等。进行4。
获取锁(acquireQueued)。并将自己从Condition的FIFO队列中释放，表明自己不再需要锁（我已经拿到锁了）。

介绍Condition的数据结构。我们知道一个Condition可以在多个地方被await*()，那么就需要一个FIFO的结构将这些Condition串联起来，然后根据需要唤醒一个或者多个（通常是所有）。所以在Condition内部就需要一个FIFO的队列。

//conditon 的两个属性
private transient Node firstWaiter;  
private transient Node lastWaiter; 

这两个节点就是描述一个FIFO的队列。我们再结合前面提到的节点（Node）数据结构。我们就发现Node.nextWaiter就派上用场了！nextWaiter就是将一系列的Condition.await*串联起来组成一个FIFO的队列。

wait和sleep的区别