java深入学习（一）

1. 为什么接口要规定成员变量必须是public static final的呢?
   答：
   首先接口是一种高度抽象的”模版”，,而接口中的属性也就是’模版’的成员，就应当是所有实现”模版”的实现类的共有特性，所以它是public static的 ,是所有实现类共有的 .假如可以是非static的话，因一个类可以继承多个接口，出现重名的变量，如何区分呢？

其次,接口中如果可能定义非final的变量的话，而方法又都是abstract的，这就自相矛盾了，有可变成员变量但对应的方法却无法操作这些变量，虽然可以直接修改这些静态成员变量的值，但所有实现类对应的值都被修改了，这跟抽象类有何区别? 又接口是一种更高层面的抽象，是一种规范、功能定义的声明，所有可变的东西都应该归属到实现类中，这样接口才能起到标准化、规范化的作用。所以接口中的属性必然是final的。

最后，接口只是对事物的属性和行为更高层次的抽象 。对修改关闭，对扩展（不同的实现implements）开放，接口是对开闭原则（Open-Closed Principle ）的一种体现。

• 接口的所有成员都应该公开，所以是 public（我觉得因为接口必须被他类实现，所以必须为public）
• 接口不能实例化，所以只有静态成员： static（非static成员变量必须通过对象进行操作，而接口不能实例化，所以只能为static）

• 接口的成员一定应该是常量，所以是 final。（这个正如上面所解释的，如果接口的成员是变量，而一旦实现的类改变了该值，则所有实现类都被改变了，因为static）

  interface 在设计角度上通俗的定义standard(标注),从面向对象来说我们可以把它看做一个USB接口,所以:

  • 既然是标准，那就应该向外开放,于是接口的所有成员都应该 public
  • 既然是标准，那就不能轻易改变，而且要满足开放性,于是变量需要static (满足开放性）,final（满足不可变性）

总而言之，接口是一种高级抽象的规范，它设计的宗旨就是 不可修改，只可扩展！

1. Java集合类详解：
   http://blog.csdn.net/softwave/article/details/4166598

2. java中HashSet详解
   http://alex09.iteye.com/blog/539549

3. hashmap实现原理
   http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/05/14/2499339.html

4. 字节流与字符流
   

1. volatile:

   • volatile关键字的两层语义
     　　一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：
     　　1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。
     　　2）禁止进行指令重排序。
     　　先看一段代码，假如线程1先执行，线程2后执行：

     //线程1
     boolean stop = false;
     while(!stop){
         doSomething();
     }
     
     //线程2
     stop = true;
     

   这段代码是很典型的一段代码，很多人在中断线程时可能都会采用这种标记办法。但是事实上，这段代码会完全运行正确么？即一定会将线程中断么？不一定，也许在大多数时候，这个代码能够把线程中断，但是也有可能会导致无法中断线程（虽然这个可能性很小，但是只要一旦发生这种情况就会造成死循环了）。

   　　下面解释一下这段代码为何有可能导致无法中断线程。在前面已经解释过，每个线程在运行过程中都有自己的工作内存，那么线程1在运行的时候，会将stop变量的值拷贝一份放在自己的工作内存当中。

   　　那么当线程2更改了stop变量的值之后，但是还没来得及写入主存当中，线程2转去做其他事情了，那么线程1由于不知道线程2对stop变量的更改，因此还会一直循环下去。

   　　但是用volatile修饰之后就变得不一样了：
   　　第一：使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存；

   　　第二：使用volatile关键字的话，当线程2进行修改时，会导致线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效（反映到硬件层的话，就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效）；

   　　第三：由于线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效，所以线程1再次读取变量stop的值时会去主存读取。

   　　那么在线程2修改stop值时（当然这里包括2个操作，修改线程2工作内存中的值，然后将修改后的值写入内存），会使得线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效，然后线程1读取时，发现自己的缓存行无效，它会等待缓存行对应的主存地址被更新之后，然后去对应的主存读取最新的值。
   　　那么线程1读取到的就是最新的正确的值。

   • volatile保证原子性吗？

     　　从上面知道volatile关键字保证了操作的可见性，但是volatile能保证对变量的操作是原子性吗？

     　　下面看一个例子：

     public class Test {
         public volatile int inc = 0;
     
     public void increase() {
             inc++;
     }
     
     public static void main(String[] args) {
         final Test test = new Test();
         for(int i=0;i<10;i++){
             new Thread(){
                 public void run() {
                     for(int j=0;j<1000;j++)
                         test.increase();
                 };
             }.start();
         }
     
         while(Thread.activeCount()>1)  //保证前面的线程都执行完
             Thread.yield();
         System.out.println(test.inc);
     }
     

     }
     　　大家想一下这段程序的输出结果是多少？也许有些朋友认为是10000。但是事实上运行它会发现每次运行结果都不一致，都是一个小于10000的数字。

     　　可能有的朋友就会有疑问，不对啊，上面是对变量inc进行自增操作，由于volatile保证了可见性，那么在每个线程中对inc自增完之后，在其他线程中都能看到修改后的值啊，所以有10个线程分别进行了1000次操作，那么最终inc的值应该是1000*10=10000。

     　　这里面就有一个误区了，volatile关键字能保证可见性没有错，但是上面的程序错在没能保证原子性。可见性只能保证每次读取的是最新的值，但是volatile没办法保证对变量的操作的原子性。

     　　在前面已经提到过，自增操作是不具备原子性的，它包括读取变量的原始值、进行加1操作、写入工作内存。那么就是说自增操作的三个子操作可能会分割开执行，就有可能导致下面这种情况出现：

     　　假如某个时刻变量inc的值为10，

     　　线程1对变量进行自增操作，线程1先读取了变量inc的原始值，然后线程1被阻塞了；

     　　然后线程2对变量进行自增操作，线程2也去读取变量inc的原始值，由于线程1只是对变量inc进行读取操作，而没有对变量进行修改操作，所以不会导致线程2的工作内存中缓存变量inc的缓存行无效，所以线程2会直接去主存读取inc的值，发现inc的值时10，然后进行加1操作，并把11写入工作内存，最后写入主存。

     　　然后线程1接着进行加1操作，由于已经读取了inc的值，注意此时在线程1的工作内存中inc的值仍然为10，所以线程1对inc进行加1操作后inc的值为11，然后将11写入工作内存，最后写入主存。

     　　那么两个线程分别进行了一次自增操作后，inc只增加了1。

     　　解释到这里，可能有朋友会有疑问，不对啊，前面不是保证一个变量在修改volatile变量时，会让缓存行无效吗？然后其他线程去读就会读到新的值，对，这个没错。这个就是上面的happens-before规则中的volatile变量规则，但是要注意，线程1对变量进行读取操作之后，被阻塞了的话，并没有对inc值进行修改。然后虽然volatile能保证线程2对变量inc的值读取是从内存中读取的，但是线程1没有进行修改，所以线程2根本就不会看到修改的值。

     　　根源就在这里，自增操作不是原子性操作，而且volatile也无法保证对变量的任何操作都是原子性的。

     　　把上面的代码改成以下任何一种都可以达到效果：
     　　采用synchronized：

     public class Test {
     public  int inc = 0;
     
     public synchronized void increase() {
         inc++;
     }
     
     public static void main(String[] args) {
         final Test test = new Test();
         for(int i=0;i<10;i++){
             new Thread(){
                 public void run() {
                     for(int j=0;j<1000;j++)
                         test.increase();
                 };
             }.start();
         }
     
     while(Thread.activeCount()>1)  //保证前面的线程都执行完
             Thread.yield();
         System.out.println(test.inc);
     }
     }
     

   • volatile能保证有序性吗？

     　　在前面提到volatile关键字能禁止指令重排序，所以volatile能在一定程度上保证有序性。

     　　volatile关键字禁止指令重排序有两层意思：

     　　1）当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时，在其前面的操作的更改肯定全部已经进行，且结果已经对后面的操作可见；在其后面的操作肯定还没有进行；

     　　2）在进行指令优化时，不能将在对volatile变量访问的语句放在其后面执行，也不能把volatile变量后面的语句放到其前面执行。

     　　可能上面说的比较绕，举个简单的例子：
     　　//x、y为非volatile变量
     //flag为volatile变量

     x = 2;        //语句1
     y = 0;        //语句2
     flag = true;  //语句3
     x = 4;         //语句4
     y = -1;       //语句5
     

     由于flag变量为volatile变量，那么在进行指令重排序的过程的时候，不会将语句3放到语句1、语句2前面，也不会讲语句3放到语句4、语句5后面。但是要注意语句1和语句2的顺序、语句4和语句5的顺序是不作任何保证的。

     　　并且volatile关键字能保证，执行到语句3时，语句1和语句2必定是执行完毕了的，且语句1和语句2的执行结果对语句3、语句4、语句5是可见的。

     　　那么我们回到前面举的一个例子：

     //线程1:
             context = loadContext();   //语句1
             inited = true;             //语句2
     
     //线程2:
     while(!inited ){
       sleep()
     }
     doSomethingwithconfig(context);
     

前面举这个例子的时候，提到有可能语句2会在语句1之前执行，那么久可能导致context还没被初始化，而线程2中就使用未初始化的context去进行操作，导致程序出错。

　　这里如果用volatile关键字对inited变量进行修饰，就不会出现这种问题了，因为当执行到语句2时，必定能保证context已经初始化完毕。

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下面这段话摘自《深入理解Java虚拟机》：

　　“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”

　　lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：

　　1）它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；

　　2）它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；

　　3）如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。