Java大型互联网公司经典面试题,论JDK源码的重要性的无限思考

论JDK源码的重要性:一道面试题引发的无限思考!大家在看到这个标题时想的是什么?小编我为什么要讲这个问题呢?

那我们就看一下这道面试题是什么呢?差不多是这样子的面试题

题目的意思是:定义了两个Integer类型变量,通过swap方法交换这两个变量的值。

看似简单的题目,是不是不知道从何下手,我猜想有些大家第一想到的是这样的解法:来看代码:

运行结果如下:

从结果来看是错误的,不能解决我们的问题。为什么?

在分析之前,我们先介绍一下Java访问对象的方式。在 Java 堆中还必须包含能查找到此对象类型数据(如对象类型、父类、 实现的接口、方法等)的地址信息,这些类型数据则存储在方法区中。

既然java栈中的是对象的引用,那么我们如何使用对象那,主流的访问方式有两种:使用句柄和直接指针

(1)使用句柄:

如果使用句柄访问方式, Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池,reference 中存储的就是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息,如图:

(2)直接指针

如果使用直接指针访问方式, Java 堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息, reference 中直接存储的就是对象地址,如图:

这两种对象的访问方式各有优势,使用句柄访问方式的最大好处就是 reference 中存储的是稳定的句柄地址,在对象被移动(垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为)时只会改变句柄中的实例数据指针,而 reference 本身不需要被修改。

使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快,它节省了一次指针定位的时间开销,由于对象的访问在 Java 中非常频繁,因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。

接着我们回到正题,这里也是今天要讲的第一个知识点:Java的传值在java中,有两种传值方式:一种是按值传递,一种是引用传递!

那么,按值传递意味着将当前的参数传递给方法的时候,方法中的变量接收的是传过来变量的副本值(相当于拷贝了一份值),因此,我们修改了方法里面的变量的值,并不会改变外面变量的值。

引用传递:传递的是指向值的地址的指针

那么,请问大家,这里是按值传递还是引用传递?好,老司机告诉你们,这里是按值传递,为什么?Integer不是对象吗? 对象传递不是传递的指针吗?大家有没有去看过Integer类的源码,看看这个类是怎么定义的,我们来看下,实际上面Integer使用的final定义的,也就意味着通过Integer实例化的对象是不能改变的,跟String是不是差不多。所以这里的话,是传递的值,我们来画下图:

那么,我们首先看一下Java运行时数据区域:

我们一般在开发中认为JVM不过有堆和栈两部分组成,但是实际的Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。如下图:

Java中的内存主要分为两块把:堆和栈,栈存储变量本身,堆存储对象的值,然后通过栈执行堆内存地址来建立关系。

通过swap方法后:意味着,会同样创建两个变量num1和num2,他们的值是刚刚拷贝过来的ab的值,此时内存中时怎么变化的呢:

大家,知道为什么会有地址指针这个东西,主要是我们的堆内存他主要是存储的是一些对象,对象是最占内存的,为了能够节省对内从的空间,就出现了这种概念。好,讲到这里,至少大家应该清楚了一点:引用传递和按值传递的不同。

我们再来看,这个Integer他内部是如何赋值的,我们来看下:进入Integer类Ctrl+o搜索Integer构造方法:

然后我们发现这个value定义的是final类型的:

如果他有一个setValue()的方法的话,那么我们是是不是可以通过这个方法来改变值,但是Integer并没有提供。也就是说这种方法是行不通的,好,那么我们今天讲到第二个知识点:反射有没有人在做这个题目的时候有没有想过用反射来实现?

有想过的,看有多少人有往这个方面去想,我们刚刚看到Integer类中存在一个value值变量吗?对吧,所以我们需要拿到这个value变量然后来改变他的值,对吧,那么我们怎么来做,我们可以通过反射的方式拿到这个变量,这个Filed,然后去改变他的值,对吧。我们来看下怎么写:

理论上来说,这种方式是一定能够实现我们的要求的.Run下:报错:“Class com.edu.example.test.Test can not access a member of class java.lang.Integer with modifiers "private final"”

报错了,是不是,那么这又是另外一个知识点:

私有的成员属性是不能通过反射来赋值的!

那么,如果要强攻,怎么办?实际上面,在java反射中,提供了一个叫设置访问权限的东西,我们进入Field类中看下:

然后他里面有一个setAccessible的方法:

这个方法就是用来设置成员属性访问权限的。我们看到最后是给obj.override=flag

那么我们在回过头来看下,Field的set方法:

这几行代码意味着,也就是说,如果override是false,就会调用Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)来检查成员属性的访问权限。

所以说,我们再来看,这个时候是不是就可以通过设置setAccessible(true)为true来标志不需要访问权限的检查。这样就可以修改value的值了。对不。我们来试验下:

好,大家觉得这样没问题,结果如下:

结果是,a的值确实变了,但是b的值却没有变,首先说明通过这种方式确实可以改变值,但是为什么b的值没有变化呢?。请问为什么?我们再回过头来看看外面的方法,检查一下,我们定义了:

有没有发现什么问题?

Integer是不是一个封装类型,而他的值1,2,是不是一个int类型,是一个基本数据类型,那么这里是怎么赋值的呢? 那么我们按照正常来写是不是这样子的:

int a = 1;

但是为什么使用Integer也不会报错了,好,这就讲到了我们又一个知识点:(笔记)

Java中的装箱和拆箱

装箱:把基本类型用它们相应的引用类型包装起来,使其具有对象的性质。int包装成Integer、float包装成Float;

拆箱:和装箱相反,将引用类型的对象简化成值类型的数据;

Integer a = 100; // 这是自动装箱 (编译器调用的是static Integer valueOf(int i)) int b = new Integer(100); //这是自动拆箱

那么我们来实际看下,我们耳听为虚,眼见为实,我们来看下编译的字节码文件:

命令:javap -c Test.class

可以看到:

Jvm他自动做了装箱操作,看的清清楚楚对吧,对吧

好那么,我们来看下Integer.valueOf(1):源码

意味着值大于IntegerCace.low小于IntegerCache.high的话:

会从IntegerCache中获取,也就是从缓存中取值。

那么我们来看下IntegerCache:

也就是说从-128到127直接的所有值,都是从缓存中获取。而缓存中的值,是什么时候放进去的,是jvm启动的时候就放进去了,然后分配好内存地址。

你们有没有发现,就短短几行代码,怎么就有这么多知识,是不是都有点感觉不认识java了。很神奇吧,哈哈好,前面这两行代码我们分析完了对吧,好,然后,然后我们把ab的值传进来,我们再来分析swap中的这段代码,好吧,精华部分就是这段代码了啊,这是精华部分,哈哈,我们来看:断点到这句

然后按F5进去看下,把IntegerCache里面的值全面拿出来放到notepat++

第一步:是不是需要获取num2的值,那么他从下标[2+128=130]IntegerCache中获取值为:130下标,也就是第131个数字为:2

第二步:field.set(num1,num2),, 意味着第一步先获取num1在IntegerCache中的值IntegerCache[1+128] =1 ,然后会修改IntegerCache[num1]的值为num2从Integercache中获取到的值2, 也就是修改为:integerCache[129] = 2

第三步:下一行代码执行

此时,再次拿出IntegerCache, 那么下标为129,130的值都变成了2, 此时tmp的值为1,那么从IntegerCache获取到的值为IntegerCache[1+128=129] ,也就是获取130行的数,也就是2,所以结果就是这样。实际上面和下面这个是一样的:

从这一句debug进去:发现走的缓存,然后从cache中第129个下标找到了。

所以,当我们的值是在【-127-128】的时候,他是从IntegerCache中获取的。其实,我们可以这样来验证一下:

结果为:true

结果为:false

那么,这个当时我其实又遇到这个坑,被坑惨了是吧。哈哈哈。

那么我们怎么解决最后的问题:(最初的面试问题)

1.

2.

3.取巧的方式:

好啦。到此结束啦!

本文分享自微信公众号 - Java后端技术(JavaITWork)

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原始发表时间:2017-11-28

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