Java核心技术讲解(8-14)

心已赠人 2022-02-26 01:49 153阅读 0赞

8.对比Vector、 ArrayList、 LinkedList有何区别？

这三者都是实现集合框架中的List，也就是所谓的有序集合，因此具体功能也比较近似，比如都提供按照位置进行定位、添加或者删除的操作，都提供迭代器以遍历其内容等。但因为具体的设计区别，在行为、性能、线程安全等方面，表现又有很大不同。  
Vector是Java早期提供的线程安全的动态数组，如果不需要线程安全，并不建议选择，毕竟同步是有额外开销的。 Vector内部是使用对象数组来保存数据，可以根据需要自动的增加容量，当数组已满时，会创建新的数组，并拷贝原有数组数据。  
ArrayList是应用更加广泛的动态数组实现，它本身不是线程安全的，所以性能要好很多。与Vector近似， ArrayList也是可以根据需要调整容量，不过两者的调整逻辑有所区别， Vector在扩容时会提高1倍，而ArrayList则是增加50%。LinkedList顾名思义是Java提供的双向链表，所以它不需要像上面两种那样调整容量，它也不是线程安全的。  
9.对比Hashtable、 HashMap、 TreeMap有什么不同？ 谈谈你对HashMap的掌握。

Hashtable、 HashMap、 TreeMap都是最常见的一些Map实现，是以键值对的形式存储和操作数据的容器类型。  
Hashtable是早期Java类库提供的一个哈希表实现，本身是同步的，不支持null键和值，由于同步导致的性能开销，所以已经很少被推荐使用。  
HashMap是应用更加广泛的哈希表实现，行为上大致上与HashTable一致，主要区别在于HashMap不是同步的，支持null键和值等。通常情况下， HashMap进行put或者get操作，可以达到常数时间的性能，所以它是绝大部分利用键值对存取场景的首选，比如，实现一个用户ID和用户信息对应的运行时存储结构。  
TreeMap则是基于红黑树的一种提供顺序访问的Map，和HashMap不同，它的get、 put、 remove之类操作都是O（log(n)）的时间复杂度，具体顺序可以由指定的Comparator来决定，或者根据键的自然顺序来判断。

10.如何保证容器是线程安全的？ ConcurrentHashMap如何实现高效地线程安全？  
Java提供了不同层面的线程安全支持。在传统集合框架内部，除了Hashtable等同步容器，还提供了所谓的同步包装器（Synchronized Wrapper），我们可以调用Collections工具类提供的包装方法，来获取一个同步的包装容器（如Collections.synchronizedMap），但是它们都是利用非常粗粒度的同步方式，在高并发情况下，性能比较低下。  
另外，更加普遍的选择是利用并发包提供的线程安全容器类，它提供了：各种并发容器，比如ConcurrentHashMap、 CopyOnWriteArrayList。各种线程安全队列（Queue/Deque），如ArrayBlockingQueue、 SynchronousQueue。  
各种有序容器的线程安全版本等。具体保证线程安全的方式，包括有从简单的synchronize方式，到基于更加精细化的，比如基于分离锁实现的ConcurrentHashMap等并发实现等。具体选择要看开发的场景需求，总体来说，并发包内提供的容器通用场景，远优于早期的简单同步实现。  
11.Java提供了哪些IO方式？ NIO如何实现多路复用？

Java IO方式有很多种，基于不同的IO抽象模型和交互方式，可以进行简单区分。  
首先，传统的java.io包，它基于流模型实现，提供了我们最熟知的一些IO功能，比如File抽象、输入输出流等。交互方式是同步、阻塞的方式，也就是说，在读取输入流或者写入输  
出流时，在读、写动作完成之前，线程会一直阻塞在那里，它们之间的调用是可靠的线性顺序。  
java.io包的好处是代码比较简单、直观，缺点则是IO效率和扩展性存在局限性，容易成为应用性能的瓶颈。  
很多时候，人们也把java.net下面提供的部分网络API，比如Socket、 ServerSocket、 HttpURLConnection也归类到同步阻塞IO类库，因为网络通信同样是IO行为。  
第二，在Java 1.4中引入了NIO框架（java.nio包），提供了Channel、 Selector、 Bufer等新的抽象，可以构建多路复用的、同步非阻塞IO程序，同时提供了更接近操作系统底层  
的高性能数据操作方式。  
第三，在Java 7中， NIO有了进一步的改进，也就是NIO 2，引入了异步非阻塞IO方式，也有很多人叫它AIO（Asynchronous IO）。异步IO操作基于事件和回调机制，可以简单  
理解为，应用操作直接返回，而不会阻塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应线程进行后续工作。  
12.Java有几种文件拷贝方式？哪一种最高效？

答  
Java有多种比较典型的文件拷贝实现方式，比如：  
利用java.io类库，直接为源文件构建一个FileInputStream读取，然后再为目标文件构建一个FileOutputStream，完成写入工作。

public satic void copyFileByStream(File source, File des) throws
    IOException {
    try (InputStream is = new FileInputStream(source);
    OutputStream os = new FileOutputStream(des);){
    byte[] bufer = new byte[1024];
    int length;
    while ((length = is.read(bufer)) > 0) {
    os.write(bufer, 0, length);
    }
    }
    }

或者，利用java.nio类库提供的transferTo或transferFrom方法实现。

public satic void copyFileByChannel(File source, File des) throws
    IOException {
    try (FileChannel sourceChannel = new FileInputStream(source)
    .getChannel();
    FileChannel targetChannel = new FileOutputStream(des).getChannel
    ();){
    for (long count = sourceChannel.size() ;count>0 ;) {
    long transferred = sourceChannel.transferTo(
    sourceChannel.position(), count, targetChannel); sourceChannel.position(sourceChannel.position() + transferred);
    count -= transferred;
    }
    }
    }

当然， Java标准类库本身已经提供了几种Files.copy的实现。  
对于Copy的效率，这个其实与操作系统和配置等情况相关，总体上来说， NIO transferTo/From的方式可能更快，因为它更能利用现代操作系统底层机制，避免不必要拷贝和上下文切换。

13.谈谈接口和抽象类有什么区别？  
接口是对行为的抽象，它是抽象方法的集合，利用接口可以达到API定义和实现分离的目的。接口，不能实例化；不能包含任何非常量成员，任何feld都是隐含着public staticfnal的意义；同时，没有非静态方法实现，也就是说要么是抽象方法，要么是静态方法。 Java标准类库中，定义了非常多的接口，比如java.util.List。  
抽象类是不能实例化的类，用abstract关键字修饰class，其目的主要是代码重用。除了不能实例化，形式上和一般的Java类并没有太大区别，可以有一个或者多个抽象方法，也可以没有抽象方法。抽象类大多用于抽取相关Java类的共用方法实现或者是共同成员变量，然后通过继承的方式达到代码复用的目的。 Java标准库中，比如collection框架，很多通用部分就被抽取成为抽象类，例如java.util.AbstractList。

14.谈谈你知道的设计模式？请手动实现单例模式， Spring等框架中使用了哪些模式？

大致按照模式的应用目标分类，设计模式可以分为创建型模式、结构型模式和行为型模式。  
创建型模式，是对对象创建过程的各种问题和解决方案的总结，包括各种工厂模式（Factory、 Abstract Factory）、单例模式（Singleton）、构建器模式（Builder）、原型模  
式（ProtoType）。  
结构型模式，是针对软件设计结构的总结，关注于类、对象继承、组合方式的实践经验。常见的结构型模式，包括桥接模式（Bridge）、适配器模式（Adapter）、装饰者模式  
（Decorator）、代理模式（Proxy）、组合模式（Composite）、外观模式（Facade）、享元模式（Flyweight）等。  
行为型模式，是从类或对象之间交互、职责划分等角度总结的模式。比较常见的行为型模式有策略模式（Strategy）、解释器模式（Interpreter）、命令模式（Command）、  
观察者模式（Observer）、迭代器模式（Iterator）、模板方法模式（Template Method）、访问者模式（Visitor）。