Java中级知识归纳（四）

十六、Java内存模型

　　特点：原子性、可见性、有序性。

　　原子性：read、load、use、store、write、synchronized关键字保证原子性

　　可见性：synchronized、volatile、final保证可见性

　　有序性：synchronized保证有序性

十七、设计模式

　　①分类：

　　　　创建型模式（5种）：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

　　　　结构型模式（7种）：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

　　　　行为型模式（11种）：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

　　　　other：并发型模式和线程池模式。

　　②设计模式6大原则：

　　　　开闭原则（Open Close Principle）：开闭原则就是说对扩展开放，对修改关闭。在程序需要进行拓展的时候，不能去修改原有的代码，实现一个热插拔的效果。所有一句话概括就是：为了使程序的扩展性好，易于维护和升级。想要达到这样的效果，我们需要使用接口和抽象类。

　　　　里氏代换原则（Liskov Substitution Principle，缩写为：LSP）：面向对象设计的基本原则之一。里氏代换原则中说，任何基类可以出现的地方，子类一定可以出现。LSP是继承复用的基石，只有当衍生类可以替换掉基类，软件单位的功能不受到影响时，基类才能真正被复用，而衍生类也能够在基类的基础上增加新的行为。里氏代换原则是对“开-闭”原则的补充。实现“开-闭”原则的关键步骤就是抽象化。而基类与子类的继承关系就是抽象化的具体实现，所以里氏代换原则是对实现抽象化的具体步骤的规范。

　　　　依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）：这个是开闭原则的基础，具体内容：针对接口编程，依赖于抽象而不依赖具体。

　　　　接口隔离原则（Interface Segregation Principle）：这个原则的意思是：使用多个隔离的接口，比使用单个接口要好。还是一个降低类之间的耦合度的意思，从这儿我们看出，其实设计模式就是一个软件的设计思想，从大型软件架构触发，为了升级和维护方便。所以上文中多次出现：降低依赖，降低耦合。

　　　　迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）：为什么叫最少知道原则，就是说：一个实体应当尽量少的与其他实体之间发生相互作用，使得系统功能模块相对独立。

　　　　合成复用原则（Composite Reuse Principle）：原则是尽量使用合成/聚合的方式，而不是使用继承。

十八、Java反射（重点）

　　反射机制指的是程序在运行时能够获取自身的信息。

　　为什么要用反射机制？直接创建对象不就可以了吗，这就涉及到了动态与静态的概念：

　　　　静态编译：在编译时确定类型，绑定对象,即通过。

　　　　动态编译：运行时确定类型，绑定对象。动态编译最大限度发挥了java的灵活性，体现了多态的应用，用以降低类之间的藕合性。

　　一句话，反射机制的优点就是可以实现动态创建对象和编译，体现出很大的灵活性，特别是在J2EE的开发中它的灵活性就表现得十分明显。

　　作用：①首先得根据传入的类的全名来创建Class对象。 ②获得类方法的方法。③  获得类中属性的方法。

　　缺点：①性能第一：反射包括了一些动态类型，所以JVM无法对这些代码进行优化。因此，反射操作的效率要比那些非反射操作低得多。我们应该避免在经常被 执行的代码或对性能要求很高的程序中使用反射。②安全限制：使用反射技术要求程序必须在一个没有安全限制的环境中运行。如果一个程序必须在有安全限制的环境中运行，如Applet。③内部暴露：由于反射允许代码执行一些在正常情况下不被允许的操作（比如访问私有的属性和方法），所以使用反射可能会导致意料之外的副作用－－代码有功能上的错误，降低可移植性。反射代码破坏了抽象性，因此当平台发生改变的时候，代码的行为就有可能也随着变化。

十九、Java引用

①假设我们在函数中写了如下这个简单的语句：

StringBuffer str= new StringBuffer（"Hello world"）；

别看这个语句简单，其实包含了如下三个步骤：

首先，new StringBuffer（"Hello world"）在堆里申请了一坨内存，把创建好的StringBuffer对象放进去。其次，StringBuffer str声明了一个指针。这个指针本身是存储在栈上的（因为语句写在函数中），可以用来指向某个StringBuffer类型的对象。或者换一种说法，这个指针可以用来保存某个StringBuffer对象的地址。最后，当中这个等于号（赋值符号）把两者关联起来，也就是把刚申请的那一坨内存的地址保存成str的值，完成引用。

②final常量的问题

针对引用类型变量的final修饰符也是很多人搞混淆的地方。实际上final只是修饰指针的值（也就是限定指针保存的地址不能变）。至于该指针指向的对象，内容是否能变，那就管不着了。所以，对于如下语句：

final StringBuffer strConst = new StringBuffer（）；

你可以修改它指向的对象的内容，比如：

strConst.append（" "）；

但是不能修改它的值，比如：

strConst = null；

③传参的问题：

例如：System.out.println（str）；这个语句又是什么意思捏？这时候就两说了。

第一种理解：可以认为传进函数的是str这个指针，指针说白了就是一个地址的值，说得再白一点，就是个整数。按照这种理解，就是传值的方式。也就是说，参数传递的是指针本身，所以是传值的。

第二种理解：可以认为传进去的是StringBuffer对象，按照这种理解，就是传引用方式了。因为我们确实是把对象的地址（也就是引用）给传了进去。

二十、线程、线程池

①创建线程有两种方式：继承Thread或实现Runnable。Thread实现了Runnable接口，提供了一个空的run()方法，所以不论是继承Thread还是实现Runnable，都要有自己的run()方法。一个线程创建后就存在，调用start()方法就开始运行（执行run()方法），调用wait进入等待或调用sleep进入休眠期，顺利运行完毕或休眠被中断或运行过程中出现异常而退出。

②wait和sleep比较：sleep方法有：sleep(long millis)，sleep(long millis, long nanos)，调用sleep方法后，当前线程进入休眠期，暂停执行，但该线程继续拥有监视资源的所有权。到达休眠时间后线程将继续执行，直到完成。若在休眠期另一线程中断该线程，则该线程退出。等待有其它的线程调用notify()或notifyAll()进入调度状态，与其它线程共同争夺监视。

③线程池：多线程技术主要解决处理器单元内多个线程执行的问题，它可以显著减少处理器单元的闲置时间，增加处理器单元的吞吐能力。一个线程池包括以下四个基本组成部分：

A、线程池管理器（ThreadPool）：用于创建并管理线程池，包括创建线程池，销毁线程池，添加新任务；

B、工作线程（PoolWorker）：线程池中线程，在没有任务时处于等待状态，可以循环的执行任务；

C、任务接口（Task）：每个任务必须实现的接口，以供工作线程调度任务的执行，它主要规定了任务的入口，任务执行完后的收尾工作，任务的执行状态等；

D、任务队列（taskQueue）：用于存放没有处理的任务。提供一种缓冲机制。

④线程池分类：

A、newFixedThreadPool  创建一个指定工作线程数量的线程池。

每当提交一个任务就创建一个工作线程，如果工作线程数量达到线程池初始的最大数，则将提交的任务存入到池队列中。

B、newCachedThreadPool创建一个可缓存的线程池。

这种类型的线程池特点是：

1).工作线程的创建数量几乎没有限制(其实也有限制的,数目为Interger.MAX_VALUE), 这样可灵活的往线程池中添加线程。

2).如果长时间没有往线程池中提交任务，即如果工作线程空闲了指定的时间(默认为1分钟)，则该工作线程将自动终止。终止后，如果你又提交了新的任务，则线程池重新创建一个工作线程。

C、newSingleThreadExecutor创建一个单线程化的Executor，即只创建唯一的工作者线程来执行任务，如果这个线程异常结束，会有另一个取代它，保证顺序执行(我觉得这点是它的特色)。

单工作线程最大的特点是可保证顺序地执行各个任务，并且在任意给定的时间不会有多个线程是活动的。

D、newScheduleThreadPool  创建一个定长的线程池，而且支持定时的以及周期性的任务执行，类似于Timer。

⑤Executors类，提供了一系列静态工厂方法用于创先线程池，返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

⑥线程池参数：

A、corePoolSize（线程池的基本大小）

B、runnableTaskQueue（任务队列）：用于保存等待执行的任务的阻塞队列。

1）LinkedBlockingQueue：一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按FIFO （先进先出） 排序元素，吞吐量通常要高于ArrayBlockingQueue。静态工厂方法Executors.newFixedThreadPool()使用了这个队列。

2）SynchronousQueue：一个不存储元素的阻塞队列。每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于LinkedBlockingQueue，静态工厂方法Executors.newCachedThreadPool使用了这个队列。

3）PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的无限阻塞队列。

C、maximumPoolSize（线程池最大大小）：线程池允许创建的最大线程数。

D、ThreadFactory：用于设置创建线程的工厂，可以通过线程工厂给每个创建出来的线程设置更有意义的名字。

E、RejectedExecutionHandler（饱和策略）：当队列和线程池都满了，说明线程池处于饱和状态，那么必须采取一种策略处理提交的新任务。这个策略默认情况下是AbortPolicy，表示无法处理新任务时抛出异常。以下是JDK1.5提供的四种策略：

1）AbortPolicy：直接抛出异常。

2）CallerRunsPolicy：只用调用者所在线程来运行任务。

3）DiscardOldestPolicy：丢弃队列里最近的一个任务，并执行当前任务。

4）DiscardPolicy：不处理，丢弃掉。

5）当然也可以根据应用场景需要来实现RejectedExecutionHandler接口自定义策略。如记录日志或持久化不能处理的任务。

F、keepAliveTime（线程活动保持时间）：线程池的工作线程空闲后，保持存活的时间。所以如果任务很多，并且每个任务执行的时间比较短，可以调大这个时间，提高线程的利用率。

G、TimeUnit（线程活动保持时间的单位）：可选的单位有天（DAYS），小时（HOURS），分钟（MINUTES），毫秒(MILLISECONDS)，微秒(MICROSECONDS, 千分之一毫秒)和毫微秒(NANOSECONDS, 千分之一微秒)。