Java面试常见问题

操作系统

1.Q: 在操作系统中，什么时候会发生用户态到内核态的切换

   A: 操作系统中，用户态和内核态是两种不同的权限级别，他们对应着不同的执行环境和执行权限。用户态事指程序在一般的运行情况下的的级别，它具有别较低的权限级别，只能访问受限的资源。而内核态是操作系统内核运行的特权级别，它具有更高的的权限，可以直接访问系统的所有资源。区分这两个状态目的是为了保证系统的安全性，一些敏感的操作只能允许在内核态下面进行执行。比如说修改寄存器中的一些数据

        用户态到内核态的切换通常发生在以下情况下面

        1. 系统调用:当用户程序需要执行特权操作，如打开文件、创建进程等，它需要通过系统调用来请求操作系统内核提供相应的服务。这时，用户态的程序会触发一个特定的指令，将控制权转移到内核态，执行相应的内核代码来满足用户程序的请求。完成后，内核会将控制权返回给用户程序，使其继续执行。(简单来说就是执行一些敏感操作的时候，将线程的控制权交给操作系统，让操作系统代为完成)

        2. 异常和中断：当发生异常或中断事件时，例如除零错误、内存访问违规、硬件设备的中断请求等，处理器会暂停当前正在执行的用户态程序，并转移到内核态执行相应的异常处理程序或中断服务程序。这种切换是由硬件中断机制触发的，目的是保证操作系统能够及时响应和处理异常情况。

        3. 特权指令的执行：某些特定的指令只能在内核态下执行，例如修改全局控制寄存器、访问硬件设备的特权寄存器等。当用户态程序执行这些特权指令时，会触发异常，导致切换到内核态执行相应的内核代码。

        总之，用户态到内核态的切换是在用户程序需要访问特权资源或请求操作系统内核服务时发生的，通过系统调用、异常和中断以及特权指令的执行等方式实现。这种切换的目的是保护系统的安全性和稳定性，确保只有经过授权的代码才能执行特权操作。

Java并发编程

1. volatile关键字如何保证变量的可用性

通过每次读取数据的时候 看到这个变量都知道这个变量是共享而且是不稳定的，然后会选择都去公共主存中去读取这个变量，还能禁止进行指令重排序，这个在实现双重校验锁实现对象单例（线程安全）的时候会用到

2. synchronized 关键字底层原理是什么

它是jvm层面来实现的，比如说当synchronized修饰的是一段代码片段的时候，在该文件编译成class字节码文件的时候，会在这段代码段的执行首尾 插入 monitorenter 和 monitorexit 指令

在执行monitorenter时，会尝试获取对象的锁，如果锁的计数器为 0 则表示锁可以被获取，获取后将锁计数器设为 1 也就是加 1。

如果获取对象锁失败，那当前线程就要阻塞等待，直到锁被另外一个线程释放为止。

synchronized 修饰的方法并没有 monitorenter 指令和 monitorexit 指令，取得代之的确实是 ACC_SYNCHRONIZED 标识，该标识指明了该方法是一个同步方法。JVM 通过该 ACC_SYNCHRONIZED 访问标志来辨别一个方法是否声明为同步方法，从而执行相应的同步调用。