JDK《JDK+集合+IO学习》重点

JDK 重点
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  1. JDK
  2. 集合
    1. ArrayList
    2. LinkedList
    3. HashMap
  3. I/O
    1. 五大 I/O 模型比较

JDK

八大基本数据类型？byte，short，int，long，float，double，char，boolean(1个字节)

array[1][2]是第几行几列？1行2列

String类？字符串不可变。实现原理：内部的private final char[]字段，以及没有任何修改char[]的方法。

StringBuffer？StringBuild？

Object类？getClass()，equals()、toString()、hashCode()、clone()，wait()、notify()、notifyAll()，finalize()。

异常继承体系？

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反射用法？通过Class实例获取class信息的方法称为反射（Reflection）。String.class。obj.getClass()。Class.forName(“java.lang.String”); 或者Class对象，该类有getFeilds等方法。

动态代理用法？Proxy.newProxyInstance(ClassLoader， Interface，InvocationHandler)

元注解？4个。Java提供的使用反射API读取Annotation的方法。class.isAnnotationPresent(Class class)。

集合

ArrayList

源码：

  • 数据结构：使用一个数组名为elementData来存数据。
  • 构造时不传初始数量则数组取{}。传了数量则默认改数量长度。
  • 扩容时，每次扩容1.5倍：capcity + (capacity >> 1)。小于10则一次性扩容到10，否则扩容1.5倍。扩容时考虑Integer.max限制。扩容时机是，发现不够用的时候才会扩容。
  • 扩容调用Arrays.copyOf()，进一步调用System.arraycopy，底层是调用native方法，效率较高。
  • 扩容是老数组复制到新数组，操作代价很高。所以尽量赋初值，避免扩容。
  • 也可根据实际需求，通过调用ensureCapacity()方法来手动增加ArrayList实例的容量。
  • 缩容：需要注意的一个点是，remove缩容后，需要对elementData的最后的值赋full，避免内层泄露。因为缩容是后面的元素整体向前Copy。

Fail-Fast机制：ArrayList也采用了快速失败的机制，通过记录modCount参数来实现。在面对并发的修改时，迭代器很快就会完全失败，而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险。

LinkedList

源码：

  • 数据结构：底层通过双向链表实现。
  • 双向链表的每个节点用内部类Node表示。
  • LinkedList通过first和last引用分别指向链表的第一个和最后一个元素。
  • getFirst(), getLast()：直接拿。已经缓存在变量first和last上了。为空时报错。
  • removeFirst()：注意手动赋值first.next为null，以帮助GC。
  • removeLast()：注意手动赋值last.prev为null，以帮助GC。
  • remove(e)：删除第一次出现的这个元素，没有则返回false。判断的依据是equals。由于LinkedList可存放null元素，也可以删除null。
  • remove(index)：判断改下标有无元素，有的话直接unlink()即可。
  • **add(E e)**：直接加到末尾。
  • add(int index, E element)，该方法是在指定下表处插入元素，需要先通过线性查找找到具体位置，然后修改相关引用完成插入操作。
  • addAll(index, c)：考虑到效率问题，不是一个一个加。而是直接在最后面继续构造链表。
  • clear()：为了让GC更快可以回收放置的元素，需要将node之间的引用关系赋空。

HashMap

HashSet里面有一个HashMap(适配器模式)，所以底层是HashMap实现。key是元素，value全部用一个final object填充。

HashMap的key和value都可以放null。

初始容量(inital capacity，默认16)和负载系数(load factor，决定什么时候扩容，默认0.75)。

如果要将自定义的对象放入到HashMap或HashSet中，需要**@Override** hashCode()和equals()方法。

table.length必须是2的指数：是为了hash(k)&(table.length-1)等价于hash(k)%table.length。提升性能。原因是HashMap要求table.length必须是2的指数，因此table.length-1就是二进制低位全是1，跟hash(k)相与会将哈希值的高位全抹掉，剩下的就是余数了。

源码：

  • 数据结构：数组 + 链表 + 红黑树。元素用Node内部类，有 key，value，hash 和 next 四个属性。红黑树时转为TreeNode。可根据第一个节点数据类型是 Node 还是 TreeNode 来判断该位置下是链表还是红黑树。
  • get()方法：
    1. 找到buckets。（用当N是2的倍数时， M & (N-1) 等价 M % N ，简化了运算）。
    2. 判断是链表还是红黑树，遍历找到元素，根据equals判断相等，返回。
  • put()方法：
    1. 查找有没有该元素，有则直接返回。
    2. 如果还没有，则使用头插法，将元素插入头部。
    3. 插入前，会考虑是否需要扩容并重新Hash。
  • 扩容方法：
  • remove()方法：
    1. 先找到key值对应的entry
    2. 删除该entry(修改链表的相应引用)。

put()方法详解：

  1. 数组为空？扩容，默认扩容到16。
  2. 第一个元素相等？先标记，最后根据入参，决定是否覆盖。返回倒是都是返回旧值。
  3. 第一个元素为TreeNode？调用红黑树遍历
  4. 插入链表最后面。插入的是第8个？链表转为红黑树。
  5. 链表中找到相等的Node？先标记，最后根据入参，决定是否覆盖。返回倒是都是返回旧值。
  6. 最后整体判断Size，看是否超过阈值threshold需要扩容。

resize()扩容方法详解：

  1. 获取容量
    1. new HashMap() 后的第一次put()：取默认容量、默认阈值。
    2. new HashMap(int x) 后的第一次put()：将阈值直接赋值给容量，此时二者相等。阈值是构造方法设置的，取第一个大于x的2的指数。
    3. 普通扩容：容量、阈值各 * 2。
  2. 扩容
    1. 桶内只有1个元素：直接copy。
    2. 桶内为红黑树：调用红黑树的split()方法分裂到新数组。
    3. 桶内为链表：依次重新计算桶位置，分裂为2个链表。假设老容器桶位置为j，则两个链表依次存入 j 和 capacity + j 位置。

红黑树算法？后续补充。

1.7 HashMap 使用纯链表，没有引入红黑树。在扩容时，如果多线程操作，可能造成环形链表，导致CPU飙升。

I/O

五大 I/O 模型比较

  • 阻塞
  • 非阻塞
  • I/O多路复用
  • 信号驱动
  • 异步

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同步、异步、阻塞：

  • 同步 I/O: 应用进程在调用 recvfrom 操作时会阻塞。
  • 异步 I/O: 不会阻塞。

阻塞式 I/O、非阻塞式 I/O、I/O 复用和信号驱动 I/O 都是同步 I/O，虽然非阻塞式 I/O 和信号驱动 I/O 在等待数据阶段不会阻塞，但是在之后的将数据从内核复制到应用进程这个操作会阻塞。

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