面试题整理

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2021-05-18（面试吉利）

问1：什么是内存可见性，你是怎么理解的？
问2：你是怎么理解线程安全的？synchronized可以解决线程安全？怎么解决的？
问3：动态代理和静态代理怎么理解？有什么区别？

什么是内存可见性，你是怎么理解的？

volatile保证可见性的原理是在每次访问变量时都会进行一次刷新，因此每次访问都是主内存中最新的版本。所以
volatile关键字的作用之一就是保证变量修改的实时可见性。

你是怎么理解线程安全的？

《Java并发编程实践》

当多个线程访问一个对象时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或
者在调用方进行任何其他的协调操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那这个对象就是线程安全的。

当多个线程访问某个方法时，不管你通过怎样的调用方式或者说这些线程如何交替的执行，我们在主程序中不需要去做
任何的同步，这个类的结果行为都是我们设想的正确行为，那么我们就可以说这个类时线程安全的。

如果一段代码可以保证多个线程访问的时候正确操作共享数据，那么它是线程安全的。

如何解决线程安全？

第一种 : 互斥同步

在多线程编程中，同步就是一个线程进入监视器（可以认为是一个只允许一个线程进入的盒子），其他线程必须等待，
直到那个线程退出监视器为止。

在实现互斥同步的方式中，最常使用的就是Synchronized 关键字。

synchronized实现同步的基础就是：Java中的每一个对象都可以作为锁。

具体表现为：1.普通同步方法，锁是当前实例对象
           2.静态同步方法，锁是当前类的Class对象
           3.同步方法块，锁是Synchronized括号里匹配的对象

如何实现？

synchronized经过编译之后，会在同步块的前后生成 monitorenter 和 monitorexit这两个字节码指令。这两个字
节码指令之后有一个reference类型（存在于java虚拟机栈的局部变量表中，可以根据reference数据，来操作堆上的
具体对象）的参数来指明要锁定和解锁的对象。根据虚拟机规范，在执行monitorenter 指令时，首先会尝试获取对象
的锁，如果该对象没有被锁定，或者当前线程已经拥有了那个对象的锁，把锁的计数器加一。若获取对象失败，那当前
线程就要阻塞等待，知道对象锁被另一个线程释放。

synchronized用的锁是存放在对象头里面的，在jdk1.6之后，锁一共有四种状态：无锁状态，偏向锁状态（在对象头
和栈帧中的锁记录里存储偏向锁的线程id），轻量级锁状态（将对象头的mark word复制到当前线程的栈帧的锁记录
中，使用CAS操作将对象头中的markWord指向栈帧中的锁记录，如果成功，则线程就拥有了对象的锁。如果两个以上的
线程争用一把锁的话，则膨胀为重量级锁），重量级锁状态。

因为之前我一直都很迷惑，所以我接下来讲一讲这一方面 ：

大家应该都知道，java 在虚拟机中除了线程计数器，java虚拟机栈 是线程私有的，其余的java堆，方法区，和运行
时常量池都是线程共享的内存区域。java堆是存储对象和数组的，但是对象在内存中的存储布局可以分为三块区域：对
象头，实例数据（对象真正存储的有效信息，程序代码中所定义的各个类型的字段内容），对齐填充。

为什么说synchronized的锁是存放在对象头里面呢？因为对象头里面也存储了两部分信息：第一部分呢，存储对象自
身的运行时数据，包括哈希码，GC分代年龄，锁状态标识位，线程持有的锁，偏向锁Id，偏向时间戳等数据。第二部分
是类型指针，虚拟机通过这个来确定该对象是哪个类的实例。

如何判断该对象有没有被锁？对象头里面锁状态的标志位会发生变化，当其他线程查看synchronized 锁定的对象时，
会查看该对象的对象头的标志位有没有发生变化，若标志位为01，则表示未锁定，为00时，则表示轻量级锁定，为10
时，则为重量级锁定状态。为01时，则为偏向锁，为11时，则为GC标记状态。

第二种方法就是：非阻塞同步

因为使用synchronized的时候，只能有一个线程可以获取对象的锁，其他线程就会进入阻塞状态，阻塞状态就会引起
线程的挂起和唤醒，会带来很大的性能问题，所以就出现了非阻塞同步的实现方法。

先进行操作，如果没有其他线程争用共享数据，那么操作就成功了，如果共享数据有争用，就采取补偿措施（不断地重
试）。
  
我们想想哈，互斥同步里实现了 操作的原子性(这个操作没有被中断) 和 可见性（对数据进行更改后，会立马写入到
内存中，其他线程在使用到这个数据时，会获取到最新的数据），那怎么才能不用同步来实现原子性和可见性呢？ 
  
CAS是实现非阻塞同步的计算机指令，它有三个操作数：内存位置，旧的预期值，新值，在执行CAS操作时，当且仅当内
存地址的值符合旧的预期值的时候，才会用新值来更新内存地址的值，否则就不执行更新。  
     使用方法：使用JUC包下的整数原子类decompareAndSet（）和getAndIncrement（）方法
  
 缺点 ：ABA 问题  版本号来解决
  
只能保证一个变量的原子操作，解决办法：使用AtomicReference类来保证对象之间的原子性。可以把多个变量放在一
个对象里。

第三种：无同步方案

线程本地存储：将共享数据的可见范围限制在一个线程中。这样无需同步也能保证线程之间不出现数据争用问题。

经常使用的就是ThreadLocal类

ThreadLocal类 最常见的ThreadLocal使用场景为 用来解决数据库连接、Session管理等。

  public T get() { }  
  public void set(T value) { }  
  public void remove() { }  
  protected T initialValue() { }  

get()方法是用来获取ThreadLocal在当前线程中保存的变量副本，set()用来设置当前线程中变量的副本，remove()
用来移除当前线程中变量的副本，initialValue()是一个protected方法，一般是用来在使用时进行重写的，它是一
个延迟加载方法

其实引起线程不安全最根本的原因 就是 ：线程对于共享数据的更改会引起程序结果错误。
线程安全的解决策略就是：
	保护共享数据在多线程的情况下，保持正确的取值。

动态代理和静态代理怎么理解？有什么区别？

AOP（Aspect Orient Programming），我们一般称为面向方面（切面）编程，作为面向对象的一种补充，用于处理系
统中分布于各个模块的横切关注点，比如事务管理、日志、缓存等等。

AOP实现主要分为 静态代理 和 动态代理 。
	静态代理 主要是 AspectJ；
	动态代理 主要是 Spring AOP；

静态代理

AspectJ 的底层技术是 静态代理 ，即用一种 AspectJ 支持的特定语言编写切面，通过一个命令来编译，生成一个新
的 代理类，该代理类增强了业务类，这是在编译时增强，相对于下面说的运行时增强，编译时增强的性能更好。

它会在编译阶段将Aspect织入Java字节码中， 运行的时候就是经过增强之后的AOP对象。

动态代理

Spring AOP使用的动态代理，动态代理就是说AOP框架不会去修改字节码，而是在内存中临时为方法生成一个AOP对
象，这个AOP对象包含了目标对象的全部方法，并且在特定的切点做了增强处理，并回调原对象的方法。

Spring AOP中的动态代理主要有两种方式：
	JDK动态代理；
	CGLIB动态代理；

JDK 动态代理
	JDK动态代理通过反射来接收被代理的类，
	并且要求被代理的类必须实现一个接口。

核心类：
	InvocationHandler 接口
	Proxy.newProxyInstance()

CGLIB 动态代理
	如果目标类没有实现接口，那么Spring AOP会选择使用 CGLIB 来动态代理目标类。

CGLIB（Code Generation Library），是一个代码生成的类库，可以在运行时动态的生成某个类的子类。
CGLIB是通过继承 的方式做 动态代理，因此如果某个类被标记为 final，那么它是无法使用CGLIB做动态代理的。

核心类：
	MethodInterceptor 接口；
	Enhancer 类；

AspectJ在编译时就增强了目标对象，
Spring AOP的动态代理则是在每次运行时动态的增强，生成AOP代理对象。

区别在于生成AOP代理对象的时机不同，
相对来说AspectJ的静态代理方式具有更好的性能，但是AspectJ需要特定的编译器进行处理，
而Spring AOP则无需特定的编译器处理。

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