java深入學習(一)

  1. 爲什麼接口要規定成員變量必須是public static final的呢?
    答:
    首先接口是一種高度抽象的”模版”,,而接口中的屬性也就是’模版’的成員,就應當是所有實現”模版”的實現類的共有特性,所以它是public static的 ,是所有實現類共有的 .假如可以是非static的話,因一個類可以繼承多個接口,出現重名的變量,如何區分呢?

其次,接口中如果可能定義非final的變量的話,而方法又都是abstract的,這就自相矛盾了,有可變成員變量但對應的方法卻無法操作這些變量,雖然可以直接修改這些靜態成員變量的值,但所有實現類對應的值都被修改了,這跟抽象類有何區別? 又接口是一種更高層面的抽象,是一種規範、功能定義的聲明,所有可變的東西都應該歸屬到實現類中,這樣接口才能起到標準化、規範化的作用。所以接口中的屬性必然是final的。

最後,接口只是對事物的屬性和行爲更高層次的抽象 。對修改關閉,對擴展(不同的實現implements)開放,接口是對開閉原則(Open-Closed Principle )的一種體現。

  • 接口的所有成員都應該公開,所以是 public(我覺得因爲接口必須被他類實現,所以必須爲public)
  • 接口不能實例化,所以只有靜態成員: static(非static成員變量必須通過對象進行操作,而接口不能實例化,所以只能爲static)
  • 接口的成員一定應該是常量,所以是 final。(這個正如上面所解釋的,如果接口的成員是變量,而一旦實現的類改變了該值,則所有實現類都被改變了,因爲static)

    interface 在設計角度上通俗的定義standard(標註),從面向對象來說我們可以把它看做一個USB接口,所以:

    • 既然是標準,那就應該向外開放,於是接口的所有成員都應該 public
    • 既然是標準,那就不能輕易改變,而且要滿足開放性,於是變量需要static (滿足開放性),final(滿足不可變性)

總而言之,接口是一種高級抽象的規範,它設計的宗旨就是 不可修改,只可擴展!

  1. Java集合類詳解:
    http://blog.csdn.net/softwave/article/details/4166598

  2. java中HashSet詳解
    http://alex09.iteye.com/blog/539549

  3. hashmap實現原理
    http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/05/14/2499339.html

  4. 字節流與字符流
    這裏寫圖片描述

這裏寫圖片描述

這裏寫圖片描述

這裏寫圖片描述

  1. volatile:

    • volatile關鍵字的兩層語義
        一旦一個共享變量(類的成員變量、類的靜態成員變量)被volatile修飾之後,那麼就具備了兩層語義:
        1)保證了不同線程對這個變量進行操作時的可見性,即一個線程修改了某個變量的值,這新值對其他線程來說是立即可見的。
        2)禁止進行指令重排序。
        先看一段代碼,假如線程1先執行,線程2後執行:

      //線程1
      boolean stop = false;
      while(!stop){
          doSomething();
      }
      
      //線程2
      stop = true;
      

    這段代碼是很典型的一段代碼,很多人在中斷線程時可能都會採用這種標記辦法。但是事實上,這段代碼會完全運行正確麼?即一定會將線程中斷麼?不一定,也許在大多數時候,這個代碼能夠把線程中斷,但是也有可能會導致無法中斷線程(雖然這個可能性很小,但是隻要一旦發生這種情況就會造成死循環了)。

      下面解釋一下這段代碼爲何有可能導致無法中斷線程。在前面已經解釋過,每個線程在運行過程中都有自己的工作內存,那麼線程1在運行的時候,會將stop變量的值拷貝一份放在自己的工作內存當中。

      那麼當線程2更改了stop變量的值之後,但是還沒來得及寫入主存當中,線程2轉去做其他事情了,那麼線程1由於不知道線程2對stop變量的更改,因此還會一直循環下去。

      但是用volatile修飾之後就變得不一樣了:
      第一:使用volatile關鍵字會強制將修改的值立即寫入主存;

      第二:使用volatile關鍵字的話,當線程2進行修改時,會導致線程1的工作內存中緩存變量stop的緩存行無效(反映到硬件層的話,就是CPU的L1或者L2緩存中對應的緩存行無效);

      第三:由於線程1的工作內存中緩存變量stop的緩存行無效,所以線程1再次讀取變量stop的值時會去主存讀取。

      那麼在線程2修改stop值時(當然這裏包括2個操作,修改線程2工作內存中的值,然後將修改後的值寫入內存),會使得線程1的工作內存中緩存變量stop的緩存行無效,然後線程1讀取時,發現自己的緩存行無效,它會等待緩存行對應的主存地址被更新之後,然後去對應的主存讀取最新的值。
      那麼線程1讀取到的就是最新的正確的值。

    • volatile保證原子性嗎?

        從上面知道volatile關鍵字保證了操作的可見性,但是volatile能保證對變量的操作是原子性嗎?

        下面看一個例子:

      public class Test {
          public volatile int inc = 0;
      
      public void increase() {
              inc++;
      }
      
      public static void main(String[] args) {
          final Test test = new Test();
          for(int i=0;i<10;i++){
              new Thread(){
                  public void run() {
                      for(int j=0;j<1000;j++)
                          test.increase();
                  };
              }.start();
          }
      
          while(Thread.activeCount()>1)  //保證前面的線程都執行完
              Thread.yield();
          System.out.println(test.inc);
      }
      

      }
        大家想一下這段程序的輸出結果是多少?也許有些朋友認爲是10000。但是事實上運行它會發現每次運行結果都不一致,都是一個小於10000的數字。

        可能有的朋友就會有疑問,不對啊,上面是對變量inc進行自增操作,由於volatile保證了可見性,那麼在每個線程中對inc自增完之後,在其他線程中都能看到修改後的值啊,所以有10個線程分別進行了1000次操作,那麼最終inc的值應該是1000*10=10000。

        這裏面就有一個誤區了,volatile關鍵字能保證可見性沒有錯,但是上面的程序錯在沒能保證原子性。可見性只能保證每次讀取的是最新的值,但是volatile沒辦法保證對變量的操作的原子性

        在前面已經提到過,自增操作是不具備原子性的,它包括讀取變量的原始值、進行加1操作、寫入工作內存。那麼就是說自增操作的三個子操作可能會分割開執行,就有可能導致下面這種情況出現:

        假如某個時刻變量inc的值爲10,

        線程1對變量進行自增操作,線程1先讀取了變量inc的原始值,然後線程1被阻塞了;

        然後線程2對變量進行自增操作,線程2也去讀取變量inc的原始值,由於線程1只是對變量inc進行讀取操作,而沒有對變量進行修改操作,所以不會導致線程2的工作內存中緩存變量inc的緩存行無效,所以線程2會直接去主存讀取inc的值,發現inc的值時10,然後進行加1操作,並把11寫入工作內存,最後寫入主存。

        然後線程1接着進行加1操作,由於已經讀取了inc的值,注意此時在線程1的工作內存中inc的值仍然爲10,所以線程1對inc進行加1操作後inc的值爲11,然後將11寫入工作內存,最後寫入主存。

        那麼兩個線程分別進行了一次自增操作後,inc只增加了1。

        解釋到這裏,可能有朋友會有疑問,不對啊,前面不是保證一個變量在修改volatile變量時,會讓緩存行無效嗎?然後其他線程去讀就會讀到新的值,對,這個沒錯。這個就是上面的happens-before規則中的volatile變量規則,但是要注意,線程1對變量進行讀取操作之後,被阻塞了的話,並沒有對inc值進行修改。然後雖然volatile能保證線程2對變量inc的值讀取是從內存中讀取的,但是線程1沒有進行修改,所以線程2根本就不會看到修改的值。

        根源就在這裏,自增操作不是原子性操作,而且volatile也無法保證對變量的任何操作都是原子性的

        把上面的代碼改成以下任何一種都可以達到效果:
        採用synchronized:

      public class Test {
      public  int inc = 0;
      
      public synchronized void increase() {
          inc++;
      }
      
      public static void main(String[] args) {
          final Test test = new Test();
          for(int i=0;i<10;i++){
              new Thread(){
                  public void run() {
                      for(int j=0;j<1000;j++)
                          test.increase();
                  };
              }.start();
          }
      
      while(Thread.activeCount()>1)  //保證前面的線程都執行完
              Thread.yield();
          System.out.println(test.inc);
      }
      }
      
    • volatile能保證有序性嗎?

        在前面提到volatile關鍵字能禁止指令重排序,所以volatile能在一定程度上保證有序性。

        volatile關鍵字禁止指令重排序有兩層意思:

        1)當程序執行到volatile變量的讀操作或者寫操作時,在其前面的操作的更改肯定全部已經進行,且結果已經對後面的操作可見;在其後面的操作肯定還沒有進行;

        2)在進行指令優化時,不能將在對volatile變量訪問的語句放在其後面執行,也不能把volatile變量後面的語句放到其前面執行。

        可能上面說的比較繞,舉個簡單的例子:
        //x、y爲非volatile變量
      //flag爲volatile變量

      x = 2;        //語句1
      y = 0;        //語句2
      flag = true;  //語句3
      x = 4;         //語句4
      y = -1;       //語句5
      

      由於flag變量爲volatile變量,那麼在進行指令重排序的過程的時候,不會將語句3放到語句1、語句2前面,也不會講語句3放到語句4、語句5後面。但是要注意語句1和語句2的順序、語句4和語句5的順序是不作任何保證的。

        並且volatile關鍵字能保證,執行到語句3時,語句1和語句2必定是執行完畢了的,且語句1和語句2的執行結果對語句3、語句4、語句5是可見的。

        那麼我們回到前面舉的一個例子:

      //線程1:
              context = loadContext();   //語句1
              inited = true;             //語句2
      
      //線程2:
      while(!inited ){
        sleep()
      }
      doSomethingwithconfig(context);
      

前面舉這個例子的時候,提到有可能語句2會在語句1之前執行,那麼久可能導致context還沒被初始化,而線程2中就使用未初始化的context去進行操作,導致程序出錯。

  這裏如果用volatile關鍵字對inited變量進行修飾,就不會出現這種問題了,因爲當執行到語句2時,必定能保證context已經初始化完畢。


下面這段話摘自《深入理解Java虛擬機》:

  “觀察加入volatile關鍵字和沒有加入volatile關鍵字時所生成的彙編代碼發現,加入volatile關鍵字時,會多出一個lock前綴指令”

  lock前綴指令實際上相當於一個內存屏障(也成內存柵欄),內存屏障會提供3個功能:

  1)它確保指令重排序時不會把其後面的指令排到內存屏障之前的位置,也不會把前面的指令排到內存屏障的後面;即在執行到內存屏障這句指令時,在它前面的操作已經全部完成;

  2)它會強制將對緩存的修改操作立即寫入主存;

  3)如果是寫操作,它會導致其他CPU中對應的緩存行無效。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章