java運行原理

A. java線程池實現原理及其在美團業務中的實踐

Java線程池實現原理及其在美團業務中的實踐

Java線程池實現原理：

1. 線程池是什麼：

   • 線程池是一種基於池化思想管理線程的工具。
   • 它維護多個線程，等待監督管理者分配可並發執行的任務，避免了創建銷毀線程的開銷和線程數量膨脹導致的過分調度問題。

2. 核心設計與實現：

   • 總體設計：ThreadPoolExecutor實現的頂層介面是Executor，其通過解耦任務提交和任務執行，使用戶只需提供Runnable對象。ExecutorService介面增加了生成Future和管理線程池的方法。
   • 生命周期管理：線程池運行狀態由內部維護，使用AtomicInteger存儲關鍵參數，實現線程池運行狀態和線程數量的高效管理。
   • 任務執行機制：
     • 任務調度：通過execute方法完成檢查線程池狀態、運行線程數和運行策略。
     • 任務緩沖：通過生產者消費者模式和阻塞隊列實現任務緩存。
     • 任務申請：線程從任務緩存模塊獲取任務執行。
     • 任務拒絕：實現拒絕策略介面定製策略或選擇JDK提供的策略。
   • Worker線程管理：Worker線程持有線程和任務，通過AQS實現獨占鎖控制線程生命周期。線程增加通過addWorker方法實現，回收依賴JVM自動回收。

線程池在美團業務中的實踐：

1. 業務背景：

   • 美團等互聯網企業追求CPU多核性能，通過線程池管理線程獲取並發性，以滿足快速響應用戶請求和快速處理批量任務的需求。

2. 實際問題及方案思考：

   • 線程池使用面臨的核心問題是參數配置困難。
   • 解決方案包括調研替代方案、評估參數設置的合理性，以及實現線程池參數的動態化。

3. 動態化線程池：

   • 動態化線程池設計包括整體設計和功能架構，提供參數動態化、監控和告警能力。
   • 用戶可以在管理平台上修改線程池參數，實時生效，並監控線程池負載、任務執行情況，提供任務級別監控和運行時狀態查看。

4. 實踐總結：

   • 動態化線程池為美團等業務提供了成本效益平衡的解決方案，降低了故障發生的概率，適用於多變的業務需求。

B. 你知道java的運行原理是什麼嗎

Java這一語言的執行過程也遵循這樣的過程：源代碼--->機器碼。 但是，從源代碼到機器碼之間，究竟經過什麼樣的過程，則是Java獨一無二的了。寬泛地講，Java源代碼（.java)經過java編譯器（javac.exe）編譯之後，並沒有直接轉化為機器碼，而是轉化成一種中間格式，成為位元組碼(.class)，位元組碼再經過java虛擬機轉化成特定CPU架構的機器碼。也正是因為這一中間物，java才有所謂的跨平台。在windows平台上編譯好的位元組碼，到linux平台後，經過為linux而設計的Java虛擬機解釋後即可執行。跨平台這一特徵，是通過位元組碼和JVM來實現的。
因此，想搞清楚java程序到底是如何運行的，重點在於弄明白位元組碼是如何被轉化成跟CPU架構相關的機器碼然後被執行的。也就是要理解JVM到底是如何工作的。在了解JVM之前，我們再跳出來一下，先看看什麼是虛擬機。所謂虛擬機，我是這么理解的：用軟體的方式模擬出跟硬體類似的環境，比如說寄存器、存儲器等等。當然，所有最終的工作還是由原來的CPU來完成。比如說VirtualBox這個虛擬機產品，它其實就是一個應用程序，用某種編程語言編寫的應用程序。當運行這個應用程序時，它會要求操作系統給它獨立施展手腳的空間：給我一些內存，給我一定的CPU時間片，然後不用管我了。你可能會問，寄存器是硬體啊，它怎麼能劃分啊，難道是時間劃分？不是的，像內存這樣的硬體，可以給虛擬機一塊獨立的內存塊，但是寄存器之後的，則需要用「模擬模擬」的方式來模擬。OK，回到Java虛擬機。到底什麼是Java虛擬機，很難有一個十分明確的定義，狹窄一點說，它就是一個應用程序，大部分用C++編寫的。寬泛地說，它就是執行位元組碼的一整個環境。

C. 簡述Java程序從編寫到運行的基本步驟，並說明Java的基本工作原理

Java編譯原理：
Java 虛擬機(JVM)是可運行Java 代碼的假想計算機。只要根據JVM規格描述將解釋器移植到特定的計算機上，就能保證經過編譯的任何Java代碼能夠在該系統上運行。
一.Java源文件的編譯、下載 、解釋和執行
Java應用程序的開發周期包括編譯、下載 、解釋和執行幾個部分。Java編譯程序將Java源程序翻譯為JVM可執行代碼?位元組碼。這一編譯過程同C/C++ 的編譯有些不同。當C編譯器編譯生成一個對象的代碼時，該代碼是為在某一特定硬體平台運行而產生的。因此，在編譯過程中，編譯程序通過查表將所有對符號的引用轉換為特定的內存偏移量，以保證程序運行。Java編譯器卻不將對變數和方法的引用編譯為數值引用，也不確定程序執行過程中的內存布局，而是將這些符號引用信息保留在位元組碼中，由解釋器在運行過程中創立內存布局，然後再通過查表來確定一個方法所在的地址。這樣就有效的保證了Java的可移植性和安全 性。

運行JVM位元組碼的工作是由解釋器來完成的。解釋執行過程分三部進行：代碼的裝入、代碼的校驗和代碼的執行。裝入代碼的工作由"類裝載器"（class loader）完成。類裝載器負責裝入運行一個程序需要的所有代碼，這也包括程序代碼中的類所繼承的類和被其調用的類。當類裝載器裝入一個類時，該類被放在自己的名字空間中。除了通過符號引用自己名字空間以外的類，類之間沒有其他辦法可以影響其他類。在本台計算機上的所有類都在同一地址空間內，而所有從外部引進的類，都有一個自己獨立的名字空間。這使得本地類通過共享相同的名字空間獲得較高的運行效率，同時又保證它們與從外部引進的類不會相互影響。當裝入了運行程序需要的所有類後，解釋器便可確定整個可執行程序的內存布局。解釋器為符號引用同特定的地址空間建立對應關系及查詢表。通過在這一階段確定代碼的內存布局，Java很好地解決了由超類改變而使子類崩潰的問題，同時也防止了代碼對地址的非法訪問。

隨後，被裝入的代碼由位元組碼校驗器進行檢查。校驗器可發現操作數棧溢出，非法數據類型轉化等多種錯誤。通過校驗後，代碼便開始執行了。

Java位元組碼的執行有兩種方式：
1.即時編譯方式：解釋器先將位元組碼編譯成機器碼，然後再執行該機器碼。
2.解釋執行方式：解釋器通過每次解釋並執行一小段代碼來完成Java位元組碼程 序的所有操作。
通常採用的是第二種方法。由於JVM規格描述具有足夠的靈活性，這使得將位元組碼翻譯為機器代碼的工作

具有較高的效率。對於那些對運行速度要求較高的應用程序，解釋器可將Java位元組碼即時編譯為機器碼，從而很好地保證了Java代碼的可移植性和高性能。

D. java的泛型是如何工作的，什麼是類型擦除

Java的泛型通過在編譯時期引入類型參數，實現類型安全，而類型擦除是指泛型信息在編譯後會被擦除，僅保留原始類型。以下是關於Java泛型工作原理和類型擦除的詳細解釋：

一、Java泛型的工作原理

1. 參數化類型：

   • 泛型是Java SE 1.5引入的新特性，其本質是參數化類型。
   • 泛型允許在定義類、介面和方法時指定一個或多個類型參數，這些參數在實例化時會被具體的類型所替代。

2. 類型安全：

   • 在編譯時期，泛型能夠檢查類型參數的正確性，確保只有符合類型約束的對象才能被操作。
   • 這減少了運行時類型轉換的錯誤，提高了代碼的健壯性和可維護性。

3. 代碼重用：

   • 通過泛型，可以編寫更加通用的代碼，適用於多種數據類型，從而提高了代碼的重用率。

二、類型擦除

1. 概念：

   • 類型擦除是指泛型信息在編譯後會被擦除，即泛型類型參數會被替換為它們的限定類型，或者在沒有限定類型的情況下被替換為Object。
   • 這意味著在運行時，泛型類型信息已經不存在，JVM只能看到擦除後的原始類型。

2. 影響：

   • 由於類型擦除的存在，泛型類型參數不能用於運行時的類型檢查，例如不能使用instanceof關鍵字來檢查一個對象是否是某個泛型類型的實例。
   • 泛型類型參數也不能用於創建數組，因為運行時無法確定數組的具體類型。

3. 保留的泛型信息：

   • 盡管泛型信息在編譯後被擦除，但Java編譯器會保留一些泛型信息用於編譯時期的類型檢查。
   • 這些信息被存儲在.class文件中，但不會影響JVM的運行時行為。

三、總結

• Java泛型通過引入類型參數，在編譯時期進行類型檢查，提高了代碼的類型安全性和重用率。
• 類型擦除是Java泛型實現的一種機制，它在編譯後擦除泛型類型信息，僅保留原始類型，以確保與舊版Java代碼的兼容性。
• 需要注意的是，由於類型擦除的存在，泛型類型參數在運行時不可見，因此不能用於運行時的類型檢查和數組創建。