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学习八股的随机思考

news 来源：原创 2025/4/21 8:19:55

随时有八股思考都更新一下，理解的学一下八股。谢谢大家的阅读，有错请大家指出。

bean的生命周期

实际上只有四步

实例化 ----> 属性赋值 ---> 初始化 ---> 销毁

但是在实例化前后初始化前后会存在一些前置后置的处理，目的是增强bean在初始化完成后的功能，或者是增强bean在创建过程中的日志记录。

总体流程为 IOC容器启动--》创建beanFactory---》读取xml配置文件--》实例化bean---》属性注入--》初始化bean--》使用---》销毁

单例模式思考

bean被声明为单例的时候，在处理多次请求的时候在Spring容器里只实例化出一个bean。目的是为了我们全局使用的都是一个bean对象，不会存在每调用一次就会创建一个bean的情况，

目的是以下几点：1、减少内存占用，每次都创建bean，占用过多不必要的资源 2、减少JVM的垃圾回收，在创建过的的bean的时候，此时内存会进行垃圾回收，影响系统效率。 3、若容器中已经有对应的bean，这时候就直接获取，减少创建过程。

工厂模式使用思考

在spring创建bean中，首先我们要通过读取xml文件，或者commentScan方法读取注解，找到我们想要创建的bean的定义。这时候如果我们只是通过没扫描到一个bean就new的方法，扩展性不强，而且代码耦合性高，无法对外扩展。使用工厂模式，我们只需要传入bean的名称，或者bean 的类型，只由工厂对外提供创建方法，扫描到bean的时候，调用工厂的创建方法即可。

springboot自动装配粗略流程

springboot 对比spring优化地方在于，基础组件在导入时候会自动创建bean，但是器本质上还是读取文件，找到bean定义。

以自动装配redis为例：

1、容器启动依靠SpringApplication 注解，开启自动装配功能

2、扫描所有的spring.factories 文件，里边定义了各种自动装配类的类全路径例如

org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=
org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration,\

3、拿到RedisAutoConfiguration类之后会根据条件判断，是否导入了redis 依赖，导入依赖呢么就会绑定redis的属性文件，redis的属性文件又和application.properties文件的属性值绑定，因此自动创建出了redis

ThreadlLocal

ThreadLocal 用于实现线程本地存储，为每个线程提供独立的变量副本，具备线程隔离特性，可存储线程上下文信息，典型应用是存储每个请求携带的用户信息。

实现原理

ThreadLocal 的实现基于 Thread 类中的 ThreadLocalMap 成员变量。每个 Thread 对象都有自己的 ThreadLocalMap，该 ThreadLocalMap 中存储数据的键（key）是 ThreadLocal 对象。

set 方法：调用 ThreadLocal 的 set 方法时，会获取当前线程的 ThreadLocalMap，并将 ThreadLocal 实例作为键，要设置的值作为值存储在 ThreadLocalMap 中。
get 方法：调用 get 方法时，同样会获取当前线程的 ThreadLocalMap，并根据 ThreadLocal 实例作为键来获取对应的值。

内存泄漏问题

弱引用设计目的

ThreadLocalMap 的键是弱引用（WeakReference），值是强引用。弱引用是一种较弱的引用关系，当一个对象只被弱引用所引用时，在垃圾回收时，无论当前内存是否充足，该对象占用的内存都会被回收。这样设计的主要目的是，当外部没有对 ThreadLocal 实例的强引用时，让 ThreadLocal 实例可以被垃圾回收。

内存泄漏原因

如果 ThreadLocal 对象被回收（例如将其定义为局部变量，使用完后局部变量作用域结束），但线程仍然存活，ThreadLocalMap 中的值不会被回收，从而导致内存泄漏。具体过程如下：
当 ThreadLocal 实例没有外部强引用时，由于它在 ThreadLocalMap 中是以弱引用的形式存在，在垃圾回收时，ThreadLocal 实例会被回收，此时 ThreadLocalMap 中的键就会变成 null。但 ThreadLocalMap 中的值（value）是通过强引用存储的，只要当前线程还存在，ThreadLocalMap 就不会被销毁，这些值就不会被回收，即使这些值已经没有实际使用意义。

线程池场景下的内存泄漏隐患

线程池的核心特性是线程复用。当任务提交到线程池，线程池会获取空闲线程执行任务，任务执行完毕后，线程不会被销毁，而是放回线程池等待下一个任务。
在某个任务中使用 ThreadLocal 存储数据，任务执行结束后，由于线程复用，ThreadLocalMap 仍存在于线程中。若此时 ThreadLocal 对象的强引用被释放（如局部变量作用域结束），ThreadLocal 对象只能通过 ThreadLocalMap 中的弱引用（Entry 的 key）引用，下次垃圾回收时，ThreadLocal 对象会被回收，导致 Entry 中的 key 变为 null。
由于线程未被销毁，ThreadLocalMap 一直存在，Entry 中的 value 不会被回收（除非手动清除）。随着线程不断复用并使用 ThreadLocal，内存中会积累大量无法回收的 value，进而引发内存泄漏。

在一个Thread中他的ThreadLocalMap只有一个，但是ThreadLocal可以有多个。

  public static final ThreadLocal<String> tl1 = new ThreadLocal<>();

    public static final ThreadLocal<Long> tl2 = new ThreadLocal<>();
    public static final ThreadLocal<Integer> tl3 = new ThreadLocal<>();

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
           tl1.set("1");
           tl2.set(2L);
           tl3.set(3);
            System.out.println(tl1.get());
            System.out.println(tl2.get());
            System.out.println(tl3.get());
        }).start();

    }

Map

1.8之前数组+链表 1.8 之后数组+链表+红黑树变形

1、为什么长度为2的次方

由于在放入元素时候是利用key的hash值做取余操作，但是计算机运算是利用位运算来实现取余操作，而位运算都是以2为底的运算

2、为什么计算hash要用hashcode

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

如果使用直接使用hashCode对数组大小取余，那么相当于参与运算的只有hashCode的低位，高位是没有起到任何作用的，所以我们的思路就是让 hashCode取值出的高位也参与运算，进一步降低hash碰撞的概率，使得数据分布更平均，使得到的 hash 值更加散列，尽可能减少哈希冲突，提升性能

3、put操作流程

①.判断键值对数组table[i]是否为空或为null，否则执行resize()进行扩容；

②.根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i，如果table[i]==null，直接新建节点添加，转向⑥，如果table[i]不为空，转向③；

③.判断table[i]的首个元素是否和key一样，如果相同直接覆盖value，否则转向④，这里的相同指的是hashCode以及equals；

④.判断table[i] 是否为treeNode，即table[i] 是否是红黑树，如果是红黑树，则直接在树中插入键值

对，否则转向⑤；

⑤.遍历table[i]，并记录遍历长度，如果遍历过程中发现key值相同的，则直接覆盖value，没有相同的key则在链表尾部插入结点，插入后判断该链表长度是否大等于8，大等于则考虑树化，如果数组的元素个数小于64，则只是将数组resize，大等于才树化该链表；

⑥.插入成功后，判断数组中的键值对数量size是否超过了阈值threshold，如果超过，进行扩容

4、get

首先根据 hash 方法获取到 key 的 hash 值

然后通过 hash & (length - 1) 的方式获取到 key 所对应的Node数组下标 ( length对应数组长度 )

首先判断此结点是否为空，是否就是要找的值，是则返回空，否则判断第二个结点是否为空，是则返回空，不是则判断此时数据结构是链表还是红黑树

链表结构进行顺序遍历查找操作，每次用 == 符号和 equals( ) 方法来判断 key 是否相同，满足条件则直接返回该结点。链表遍历完都没有找到则返回空。

红黑树结构执行相应的 getTreeNode( ) 查找操作。

5、为什么链表长度为8 才转为红黑树

通常使用链表来处理key冲突的情况，但是随着数据增长，链表会长，所以为了保持查询效率，长度为8时候转为红黑树，退回6时候，在转为链表。选8的原因是，数据分布经过hash函数的计算后，不会出现很大程度上的堆积，并且我们用map时候也不会存非常多数据，所以这种情况概率很小。

6、扩容

1.7扩容 1、当前存储的数量大于等于阈值 2、发生hash碰撞

就是hashmap在存值的时候（默认大小为16，负载因子0.75，阈值12），可能达到最后存满16个值的时候，再存入第17个值才会发生扩容现象，因为前16个值，每个值在底层数组中分别占据一个位置，并没有发生hash碰撞。

当然也有可能存储更多值（超多16个值，最多可以存26个值）都还没有扩容。原理：前11个值全部hash碰撞，存到数组的同一个位置（这时元素个数小于阈值12，不会扩容），后面所有存入的15个值全部分散到数组剩下的15个位置（这时元素个数大于等于阈值，但是每次存入的元素并没有发生hash碰撞，所以不会扩容），前面11+15=26，所以在存入第27个值的时候才同时满足上面两个条件，这时候才会发生扩容现象

先扩容后添加

1.8扩容：先添加后扩容 1、当前存储的数量大于等于阈值 2、当某个链表长度>=8，但是数组存储的结点数size() < 64时

扩容是同步的

concurrenthashmap

concurrenthashmap是线程安全的，过原子操作和局部加锁的方法保证了多线程的线程安全。

hashtable 是线程安全的，但只是在put方法上加上synchronized，但是也因此性能低下。

1.7时

JDK 1.7 中它使用的是分段数组加链表的形式实现的，而数组又分为：大数组 Segment 和小数组 HashEntry。分段就是一个分片，标识hash值的范围

基于ReentrantLock 加分段锁

1.8

使用CAS+synchronized 。

查到空节点使用CAS去插入数据，不为空则使用 synchronize 加锁，遍历链表中的数据，替换或新增节点到链表中

List

ArrayList

数组实现，线程不安全的。底层是数组，初始大小默认10。添加元素时，若元素个数加1大于当前数组长度则扩容，扩容后大小约为原数组的1.5倍。还分析了按约1.5倍扩容的原因，是为避免频繁扩容和空间浪费，且能利用移位操作。

 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)

LinkedList

双向链表，不需要连续的空间

CopyOnWriteArrayList

是通过数组实现的，但确是线程安全容器。CopyOnWriteArrayList的增删改都需要获得锁，并且锁只有一把，而读操作不需要获得锁，支持并发。在增删改的过程中都会创建一个新的数组，操作完成之后再赋给原来的引用，这是为了保证get的时候都能获取到元素，如果在增删改过程直接修改原来的数组，那么可能会造成执行读操作获取不到数据。因此在增删改的过程中都会先创建一个数组。待操作完成之后再将新数组的引用赋值给array。

使用每个方法内用synchronized、和Volatile 修饰数组

    public boolean add(E e) {
        synchronized (lock) {
            Object[] es = getArray();
            int len = es.length;
            es = Arrays.copyOf(es, len + 1);
            es[len] = e;
            setArray(es);
            return true;
        }
    }

final transient Object lock = new Object();

    /** The array, accessed only via getArray/setArray. */
    private transient volatile Object[] array;

因为在写操作中，都使用了synchronized，会影响效率，所以使用写时复制技术，写操作是原子操作，array是volatile的，在读的时候，只要写好了，就可以读最新值，没写好，也不会影响读操作的进行。