java运行原理

A. java线程池实现原理及其在美团业务中的实践

Java线程池实现原理及其在美团业务中的实践

Java线程池实现原理：

1. 线程池是什么：

   • 线程池是一种基于池化思想管理线程的工具。
   • 它维护多个线程，等待监督管理者分配可并发执行的任务，避免了创建销毁线程的开销和线程数量膨胀导致的过分调度问题。

2. 核心设计与实现：

   • 总体设计：ThreadPoolExecutor实现的顶层接口是Executor，其通过解耦任务提交和任务执行，使用户只需提供Runnable对象。ExecutorService接口增加了生成Future和管理线程池的方法。
   • 生命周期管理：线程池运行状态由内部维护，使用AtomicInteger存储关键参数，实现线程池运行状态和线程数量的高效管理。
   • 任务执行机制：
     • 任务调度：通过execute方法完成检查线程池状态、运行线程数和运行策略。
     • 任务缓冲：通过生产者消费者模式和阻塞队列实现任务缓存。
     • 任务申请：线程从任务缓存模块获取任务执行。
     • 任务拒绝：实现拒绝策略接口定制策略或选择JDK提供的策略。
   • Worker线程管理：Worker线程持有线程和任务，通过AQS实现独占锁控制线程生命周期。线程增加通过addWorker方法实现，回收依赖JVM自动回收。

线程池在美团业务中的实践：

1. 业务背景：

   • 美团等互联网企业追求CPU多核性能，通过线程池管理线程获取并发性，以满足快速响应用户请求和快速处理批量任务的需求。

2. 实际问题及方案思考：

   • 线程池使用面临的核心问题是参数配置困难。
   • 解决方案包括调研替代方案、评估参数设置的合理性，以及实现线程池参数的动态化。

3. 动态化线程池：

   • 动态化线程池设计包括整体设计和功能架构，提供参数动态化、监控和告警能力。
   • 用户可以在管理平台上修改线程池参数，实时生效，并监控线程池负载、任务执行情况，提供任务级别监控和运行时状态查看。

4. 实践总结：

   • 动态化线程池为美团等业务提供了成本效益平衡的解决方案，降低了故障发生的概率，适用于多变的业务需求。

B. 你知道java的运行原理是什么吗

Java这一语言的执行过程也遵循这样的过程：源代码--->机器码。 但是，从源代码到机器码之间，究竟经过什么样的过程，则是Java独一无二的了。宽泛地讲，Java源代码（.java)经过java编译器（javac.exe）编译之后，并没有直接转化为机器码，而是转化成一种中间格式，成为字节码(.class)，字节码再经过java虚拟机转化成特定CPU架构的机器码。也正是因为这一中间物，java才有所谓的跨平台。在windows平台上编译好的字节码，到linux平台后，经过为linux而设计的Java虚拟机解释后即可执行。跨平台这一特征，是通过字节码和JVM来实现的。
因此，想搞清楚java程序到底是如何运行的，重点在于弄明白字节码是如何被转化成跟CPU架构相关的机器码然后被执行的。也就是要理解JVM到底是如何工作的。在了解JVM之前，我们再跳出来一下，先看看什么是虚拟机。所谓虚拟机，我是这么理解的：用软件的方式模拟出跟硬件类似的环境，比如说寄存器、存储器等等。当然，所有最终的工作还是由原来的CPU来完成。比如说VirtualBox这个虚拟机产品，它其实就是一个应用程序，用某种编程语言编写的应用程序。当运行这个应用程序时，它会要求操作系统给它独立施展手脚的空间：给我一些内存，给我一定的CPU时间片，然后不用管我了。你可能会问，寄存器是硬件啊，它怎么能划分啊，难道是时间划分？不是的，像内存这样的硬件，可以给虚拟机一块独立的内存块，但是寄存器之后的，则需要用“模拟仿真”的方式来模拟。OK，回到Java虚拟机。到底什么是Java虚拟机，很难有一个十分明确的定义，狭窄一点说，它就是一个应用程序，大部分用C++编写的。宽泛地说，它就是执行字节码的一整个环境。

C. 简述Java程序从编写到运行的基本步骤，并说明Java的基本工作原理

Java编译原理：
Java 虚拟机(JVM)是可运行Java 代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上，就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。
一.Java源文件的编译、下载 、解释和执行
Java应用程序的开发周期包括编译、下载 、解释和执行几个部分。Java编译程序将Java源程序翻译为JVM可执行代码?字节码。这一编译过程同C/C++ 的编译有些不同。当C编译器编译生成一个对象的代码时，该代码是为在某一特定硬件平台运行而产生的。因此，在编译过程中，编译程序通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量，以保证程序运行。Java编译器却不将对变量和方法的引用编译为数值引用，也不确定程序执行过程中的内存布局，而是将这些符号引用信息保留在字节码中，由解释器在运行过程中创立内存布局，然后再通过查表来确定一个方法所在的地址。这样就有效的保证了Java的可移植性和安全 性。

运行JVM字节码的工作是由解释器来完成的。解释执行过程分三部进行：代码的装入、代码的校验和代码的执行。装入代码的工作由"类装载器"（class loader）完成。类装载器负责装入运行一个程序需要的所有代码，这也包括程序代码中的类所继承的类和被其调用的类。当类装载器装入一个类时，该类被放在自己的名字空间中。除了通过符号引用自己名字空间以外的类，类之间没有其他办法可以影响其他类。在本台计算机上的所有类都在同一地址空间内，而所有从外部引进的类，都有一个自己独立的名字空间。这使得本地类通过共享相同的名字空间获得较高的运行效率，同时又保证它们与从外部引进的类不会相互影响。当装入了运行程序需要的所有类后，解释器便可确定整个可执行程序的内存布局。解释器为符号引用同特定的地址空间建立对应关系及查询表。通过在这一阶段确定代码的内存布局，Java很好地解决了由超类改变而使子类崩溃的问题，同时也防止了代码对地址的非法访问。

随后，被装入的代码由字节码校验器进行检查。校验器可发现操作数栈溢出，非法数据类型转化等多种错误。通过校验后，代码便开始执行了。

Java字节码的执行有两种方式：
1.即时编译方式：解释器先将字节码编译成机器码，然后再执行该机器码。
2.解释执行方式：解释器通过每次解释并执行一小段代码来完成Java字节码程 序的所有操作。
通常采用的是第二种方法。由于JVM规格描述具有足够的灵活性，这使得将字节码翻译为机器代码的工作

具有较高的效率。对于那些对运行速度要求较高的应用程序，解释器可将Java字节码即时编译为机器码，从而很好地保证了Java代码的可移植性和高性能。

D. java的泛型是如何工作的，什么是类型擦除

Java的泛型通过在编译时期引入类型参数，实现类型安全，而类型擦除是指泛型信息在编译后会被擦除，仅保留原始类型。以下是关于Java泛型工作原理和类型擦除的详细解释：

一、Java泛型的工作原理

1. 参数化类型：

   • 泛型是Java SE 1.5引入的新特性，其本质是参数化类型。
   • 泛型允许在定义类、接口和方法时指定一个或多个类型参数，这些参数在实例化时会被具体的类型所替代。

2. 类型安全：

   • 在编译时期，泛型能够检查类型参数的正确性，确保只有符合类型约束的对象才能被操作。
   • 这减少了运行时类型转换的错误，提高了代码的健壮性和可维护性。

3. 代码重用：

   • 通过泛型，可以编写更加通用的代码，适用于多种数据类型，从而提高了代码的重用率。

二、类型擦除

1. 概念：

   • 类型擦除是指泛型信息在编译后会被擦除，即泛型类型参数会被替换为它们的限定类型，或者在没有限定类型的情况下被替换为Object。
   • 这意味着在运行时，泛型类型信息已经不存在，JVM只能看到擦除后的原始类型。

2. 影响：

   • 由于类型擦除的存在，泛型类型参数不能用于运行时的类型检查，例如不能使用instanceof关键字来检查一个对象是否是某个泛型类型的实例。
   • 泛型类型参数也不能用于创建数组，因为运行时无法确定数组的具体类型。

3. 保留的泛型信息：

   • 尽管泛型信息在编译后被擦除，但Java编译器会保留一些泛型信息用于编译时期的类型检查。
   • 这些信息被存储在.class文件中，但不会影响JVM的运行时行为。

三、总结

• Java泛型通过引入类型参数，在编译时期进行类型检查，提高了代码的类型安全性和重用率。
• 类型擦除是Java泛型实现的一种机制，它在编译后擦除泛型类型信息，仅保留原始类型，以确保与旧版Java代码的兼容性。
• 需要注意的是，由于类型擦除的存在，泛型类型参数在运行时不可见，因此不能用于运行时的类型检查和数组创建。