一步之差进入大厂,下定决心钻透java所有面试题,顺利通过!

前言

这篇文章真的是给大家分享一篇我自己血的教训,本人是一个勤勤恳恳、任劳任怨的java程序猿一直都在自己的岗位上发光发热,耐不住今年疫情小心思就发芽了,想要跳槽到大厂上班,在家里那简直就是头悬梁锥刺股,因为身边也没有太多大厂上班经验的朋友,所以自己也算是无头苍蝇一样头悬梁锥刺股的看书、做题,但是确实自己看的题型还是不够全面,面试官问的问题都是比较全面的,可想而知是挂了。

挂了之后其实还是比较沮丧的,但是又想想自己工作经验也有,又刷了这么多的题,也知道面试大概会遇到什么场景,相当于是半只脚已经跨进门了,怎么能轻易放弃呢?

不就是把所有的面试题全部都搞定吗?我就不信我弄不清白,在朋友的介绍下,找到了一些大神分享的面试资料,并且大神的教了我一些技巧,经过几个月的时间,功夫不负有心人,我终于拿到offer了。

这确实是很艰难的过程,但是没有什么熬不过去的,不就是重新找回高三的感觉,只要你资料够多,技巧正确,心够沉,一定可以进入到自己理想的公司,我的资料也分享给大家。

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接下来就主要是从一个面试的案例题来告诉大家,在面试的时候如何有技巧的回答面试官的问题,也是一个常见的面试问题“JVM类加载机制”大家可以看看,说不定你面试的时候刚好遇到了也说不定。

接下来就来看看这个案例,面试者该如何应对……

在了解类加载机制前,我们要先了解下类加载的过程,然后再进行逐步深入

类加载运行全过程

当我们用java命令运行某个类的main函数启动程序时,首先需要通过类加载器把主类加载到JVM。

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通过Java命令执行代码的大体流程如下:

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其中loadClass的类加载过程有如下几步:

加载 >> 验证 >> 准备 >> 解析 >> 初始化 >> 使用 >> 卸载

▪ 加载:在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件,使用到类时才会加载,例如调用类的main()方法,new对象等等,在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象,作为方法区这个类的各种数据的访问入口

▪ 验证:校验字节码文件的正确性

▪ 准备:给类的静态变量分配内存,并赋予默认值

▪ 解析:将符号引用替换为直接引用,该阶段会把一些静态方法(符号引用,比如main()方法)替换为指向数据所存内存的指针或句柄等(直接引用),这是所谓的静态链接过程(类加载期间完成),动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用,下节课会讲到动态链接

▪ 初始化:对类的静态变量初始化为指定的值,执行静态代码块

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类被加载到方法区中后主要包含 运行时常量池、类型信息、字段信息、方法信息、类加载器的引用、对应class实例的引用等信息。

类加载器的引用:这个类到类加载器实例的引用

对应class实例的引用:类加载器在加载类信息放到方法区中后,会创建一个对应的Class 类型的对象实例放到堆(Heap)中, 作为开发人员访问方法区中类定义的入口和切入点。

注意,主类在运行过程中如果使用到其它类,会逐步加载这些类。jar包或war包里的类不是一次性全部加载的,是使用到时才加载。

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类加载器和双亲委派机制

上面的类加载过程主要是通过类加载器来实现的,Java里有如下几种类加载器

▪ 引导类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库,比如rt.jar、charsets.jar等

▪ 扩展类加载器:负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR

类包

▪ 应用程序类加载器:负责加载ClassPath路径下的类包,主要就是加载你自己写的那

些类

▪ 自定义加载器:负责加载用户自定义路径下的类包

看一个类加载器示例:

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类加载器初始化过程:

参见类运行加载全过程图可知其中会创建JVM启动器实例sun.misc.Launcher。sun.misc.Launcher初始化使用了单例模式设计,保证一个JVM虚拟机内只有一个sun.misc.Launcher实例。

在Launcher构造方法内部,其创建了两个类加载器,分别是sun.misc.Launcher.ExtClassLoader(扩展类加载器)和sun.misc.Launcher.AppClassLoader(应用类加载器)。

JVM默认使用Launcher的getClassLoader()方法返回的类加载器AppClassLoader的实例加载我们的应用程序。

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双亲委派机制

JVM类加载器是有亲子层级结构的,如下图

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这里类加载其实就有一个双亲委派机制,加载某个类时会先委托父加载器寻找目标类,找不到再委托上层父加载器加载,如果所有父加载器在自己的加载类路径下都找不到目标类,则在自己的类加载路径中查找并载入目标类。

比如我们的Math类,最先会找应用程序类加载器加载,应用程序类加载器会先委托扩展类加载器加载,扩展类加载器再委托引导类加载器,顶层引导类加载器在自己的类加载路径里找了半天没找到Math类,则向下退回加载Math类的请求,扩展类加载器收到回复就自己加载,在自己的类加载路径里找了半天也没找到Math类,又向下退回Math类的加载请求给应用程序类加载器, 应用程序类加载器于是在自己的类加载路径里找Math类,结果找到了就自己加载了。。

双亲委派机制说简单点就是,先找父亲加载,不行再由儿子自己加载

我们来看下应用程序类加载器AppClassLoader加载类的双亲委派机制源码,AppClassLoader 的loadClass方法最终会调用其父类ClassLoader的loadClass方法,该方法的大体逻辑如下:

    1. 首先,检查一下指定名称的类是否已经加载过,如果加载过了,就不需要再加载,直接返回。
    2. 如果此类没有加载过,那么,再判断一下是否有父加载器;如果有父加载器,则由父加载器加载(即调用parent.loadClass(name, false);).或者是调用bootstrap类加载器来加载。
    3. 如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类,那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。

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为什么要设计双亲委派机制?

▪ 沙箱安全机制:自己写的java.lang.String.class类不会被加载,这样便可以防止核心API库被随意篡改

▪ 避免类的重复加载:当父亲已经加载了该类时,就没有必要子ClassLoader再加载一次,保证被加载类的唯一性

看一个类加载示例:

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全盘负责委托机制

“全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时,除非显示的使用另外一个ClassLoder,该类 所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

自定义类加载器示例:

自定义类加载器只需要继承 java.lang.ClassLoader 类,该类有两个核心方法,一个是loadClass(String, boolean),实现了双亲委派机制,还有一个方法是findClass,默认实现是空方法,所以我们自定义类加载器主要是重写findClass方法。

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打破双亲委派机制

再来一个沙箱安全机制示例,尝试打破双亲委派机制,用自定义类加载器加载我们自己实现的java.lang.String.class

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Tomcat打破双亲委派机制

以Tomcat类加载为例,Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行? 我们思考一下:Tomcat是个web容器, 那么它要解决什么问题:

  1. 一个web容器可能需要部署两个应用程序,不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本,不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份,因此要保证每个应用程序的类库都是独立的,保证相互隔离。
  2. 部署在同一个web容器中相同的类库相同的版本可以共享。否则,如果服务器有10个应用程序,那么要有10份相同的类库加载进虚拟机。
  3. web容器也有自己依赖的类库,不能与应用程序的类库混淆。基于安全考虑,应该让容器的类库和程序的类库隔离开来。
  4. web容器要支持jsp的修改,我们知道,jsp 文件最终也是要编译成class文件才能在虚拟机中运行,但程序运行后修改jsp已经是司空见惯的事情, web容器需要支持 jsp 修改后不用重启。

再看看我们的问题:Tomcat 如果使用默认的双亲委派类加载机制行不行? 答案是不行的。为什么?

第一个问题,如果使用默认的类加载器机制,那么是无法加载两个相同类库的不同版本的,默认的类加器是不管你是什么版本的,只在乎你的全限定类名,并且只有一份。

第二个问题,默认的类加载器是能够实现的,因为他的职责就是保证唯一性。第三个问题和第一个问题一样。

我们再看第四个问题,我们想我们要怎么实现jsp文件的热加载,jsp 文件其实也就是class文件,那么如果修改了,但类名还是一样,类加载器会直接取方法区中已经存在的,修改后的jsp 是不会重新加载的。那么怎么办呢?我们可以直接卸载掉这jsp文件的类加载器,所以你应该想

到了,每个jsp文件对应一个唯一的类加载器,当一个jsp文件修改了,就直接卸载这个jsp类加载器。重新创建类加载器,重新加载jsp文件。

Tomcat自定义加载器详解

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tomcat的几个主要类加载器:

▪ commonLoader:Tomcat最基本的类加载器,加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问;

▪ catalinaLoader:Tomcat容器私有的类加载器,加载路径中的class对于Webapp不可见;

▪ sharedLoader:各个Webapp共享的类加载器,加载路径中的class对于所有Webapp可见,但是对于Tomcat容器不可见;

▪ WebappClassLoader:各个Webapp私有的类加载器,加载路径中的class只对当前Webapp可见,比如加载war包里相关的类,每个war包应用都有自己的WebappClassLoader,实现相互隔离,比如不同war包应用引入了不同的spring版本, 这样实现就能加载各自的spring版本;

从图中的委派关系中可以看出:

CommonClassLoader能加载的类都可以被CatalinaClassLoader和SharedClassLoader使用, 从而实现了公有类库的共用,而CatalinaClassLoader和SharedClassLoader自己能加载的类则与对方相互隔离。

WebAppClassLoader可以使用SharedClassLoader加载到的类,但各个WebAppClassLoader 实例之间相互隔离。

而JasperLoader的加载范围仅仅是这个JSP文件所编译出来的那一个.Class文件,它出现的目的就是为了被丢弃:当Web容器检测到JSP文件被修改时,会替换掉目前的JasperLoader的实例, 并通过再建立一个新的Jsp类加载器来实现JSP文件的热加载功能。

tomcat 这种类加载机制违背了java 推荐的双亲委派模型了吗?答案是:违背了。

很显然,tomcat 不是这样实现,tomcat 为了实现隔离性,没有遵守这个约定,每个webappClassLoader加载自己的目录下的class文件,不会传递给父类加载器,打破了双亲委派机制。

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模拟实现Tomcat的webappClassLoader加载自己war包应用内不同版本类实现相互共存与隔离

注意:同一个JVM内,两个相同包名和类名的类对象可以共存,因为他们的类加载器可以不一

样,所以看两个类对象是否是同一个,除了看类的包名和类名是否都相同之外,还需要他们的类加载器也是同一个才能认为他们是同一个。

附下User类的代码:

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虽然只用一个常用问题进行剖析,其中的目的就是为了告诉和我一样有java工作经验的工作者,想要进入更好的工作岗位,必须全面了解各个题型,并且有技巧、有条理的回答出来,面试官不会刻意的为难大家,只要你掌握好每个知识点,再加上自己的经验融会贯通,是没有问题的。我也将更多的面试资料和经验总结分享给大家。

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你要知道很多Java面试官的问题都万变不离其宗,只是看你当场的回答效果,作为有经验的工作者,不是难事,只要你做好的充足的准备。有很多人走弯路,只了解一个方面,比如只准备了算法题,这方面回答得很好,其他的就一无所知。要知道,面试官不可能只问算法问题,切记,面试前一定要准备,如果你拿到面试资料,想尽办法都要琢磨透,搞定这些面试资料,拿到理想的offer不是问题。

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