HangZhou Java Journey P1

Java程序运行时类加载机制

下面是对这个流程的详细说明：

1. JVM启动：当Java程序开始执行时，JVM首先启动。JVM的启动涉及到操作系统级别的进程创建和资源分配。

2. Bootstrap ClassLoader：JVM启动后，首先会初始化Bootstrap ClassLoader（启动类加载器）。Bootstrap ClassLoader是虚拟机的一部分，通常不继承自java.lang.ClassLoader，而是直接用C/C++代码实现。它的主要作用是加载Java核心库，也就是位于JVM安装目录下的rt.jar（或在后续版本中被分解为多个文件）以及其他依赖的库。

3. ExtClassLoader（扩展类加载器）：在Bootstrap ClassLoader加载完核心API之后，它会创建并启动ExtClassLoader（扩展类加载器）。ExtClassLoader负责加载JVM的扩展目录（如java.ext.dirs系统属性指定的目录）中的类库。这些类库通常是由Sun/Oracle或其他厂商提供的扩展API。

4. AppClassLoader（应用程序类加载器）：接下来，Bootstrap ClassLoader会创建AppClassLoader（应用程序类加载器）。AppClassLoader负责加载CLASSPATH环境变量或在应用中通过Classpath属性指定的类路径上的用户类和包。这是大多数Java应用程序中类的主要来源。

这个类加载流程的设计有几个重要的考虑点：

• 分层的类加载机制：通过这种层次化的加载方式，可以确保Java核心库的稳定性和安全性。如果用户定义的类和Java核心库中的类有冲突，JVM会选择核心库中的类，从而避免潜在的兼容性问题。

• 封装和隔离：每个类加载器只负责加载特定范围的类，这样可以在一定程度上隔离不同来源的类，减少类之间的冲突。

• 委托模型：类加载器在尝试加载一个类时，会先委托给其父类加载器去尝试加载。这种委托模型确保了Java核心库的类总是由Bootstrap ClassLoader加载，扩展类由ExtClassLoader加载，而用户类由AppClassLoader加载。如果父类加载器无法完成加载任务，子类加载器才会尝试自己加载。

• 热部署：由于类加载器的这种设计，可以实现类的热部署，即在运行时可以动态加载和卸载类，这在开发和测试阶段非常有用。

Java中间缓存变量机制

Java中间缓存变量机制通常指的是Java编译器在编译过程中对变量进行优化的一种技术。这种机制主要体现在Java的热点代码优化（也称为JIT编译器的优化）中，目的是为了提高程序的执行效率。

在Java中，中间缓存变量机制主要涉及以下几个方面：

1. 逃逸分析（Escape Analysis）： 逃逸分析是Java JIT编译器中的一个优化技术，它会分析对象的生命周期和作用域，以确定对象是否被外部方法或线程引用。如果一个对象没有逃逸出方法或线程的作用域，那么它就被认为是“不逃逸”的。对于这样的对象，JIT编译器可以进行一些优化，比如将其分配到栈上而不是堆上，这样可以减少垃圾收集器的工作负担，提高内存访问速度。

2. 标量替换（Scalar Replacement）： 标量替换是逃逸分析的一个延伸。如果逃逸分析确定一个对象不会被其他线程访问，并且它的字段也不会被其他对象或方法引用，那么JIT编译器可能会将这个对象的字段拆分开来，直接在CPU寄存器中存储和操作这些字段，而不是操作整个对象。这种优化可以减少内存访问次数，提高程序的执行速度。

3. 循环展开（Loop Unrolling）： 循环展开是一种通过减少循环控制开销来提高循环执行效率的优化技术。编译器会将循环体中的代码复制多份，以减少循环迭代次数和循环控制的开销。例如，一个循环原本需要执行8次，编译器可能会将其展开为执行2次，每次执行4个操作。

4. 方法内联（Method Inlining）： 方法内联是指编译器在调用方法时，将被调用方法的代码直接插入到调用点，而不是进行常规的函数调用。这样可以减少函数调用的开销，如参数传递、栈帧创建和销毁等。如果内联的是一个小方法，而且被频繁调用，这种方法可以显著提高程序的执行效率。

Java自增运算机制

• 前置自增（++j）：首先将变量的值增加1，然后返回新值。
• 后置自增（j++）：首先返回变量的当前值，然后将变量的值增加1。

int j = 0;
j = ++j + j++ + j++ + j++;
// 结果是？
System.out.println(j);

Java中，整数常量不应该以0开头（除非它们是八进制数）

int 1 = 078; // 078不是有效的八进制或十进制数字。

Java中的隐式转换和运算符重载

在Java中，short s = 0; 后s += 1; 和 s = s + 1; 这两行代码虽然看起来相似，但它们在操作机制上有一些关键的区别。

• 操作符重载（Operator Overloading）：

  • s += 1; 这个表达式使用了复合赋值运算符+=。在Java中，复合赋值运算符并不是直接执行加法操作，而是首先执行加法操作，然后将结果强制类型转换回变量的原始类型。对于short类型的变量，这意味着加法操作实际上是以int类型进行的（因为short类型的变量在表达式中会被提升为int类型），然后结果会被隐式地转换回short类型。
  • s = s + 1; 这个表达式首先执行加法操作，得到的结果也是int类型，然后显式地将结果赋值给s变量。但是，结果不会被隐式地转换回short类型。会出现编译错误，需要手动进行转换。

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