赶紧收藏！2024 年最常见 100道 Java 基础面试题（二十八）

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五十五、说一下`atomic`的原理？

在Java中，java.util.concurrent.atomic包下提供了一组原子类，这些类利用底层的硬件指令来保证操作的原子性，从而在没有使用锁的情况下实现线程安全。以下是Atomic类的一些关键原理和特性：

原子性：原子类的核心原理是确保某些操作在多线程环境下以原子的方式执行，即不可分割，要么完全执行，要么完全不执行，不会出现中间状态。
无锁机制：原子类通常不使用传统的锁机制（如synchronized），而是利用了现代处理器提供的无锁指令，如CAS（Compare-And-Swap）操作，来实现线程安全。
CAS操作： Compare-And-Swap（比较并交换）是一种用于实现原子操作的CPU指令。CAS操作包含三个参数：当前值（V）、预期原值（A）和新值（B）。当线程执行CAS操作时，它会比较当前值V与预期原值A，如果相等，则将内存中的值更新为新值B。CAS操作通常是一个原子操作，可以保证多个线程在竞争条件下，只有一个线程能够成功更新值。
volatile关键字：原子类通常将内部的变量声明为volatile，这确保了变量的读写操作对所有线程都是可见的，即一个线程对变量的修改对其他线程立即可见。
锁自旋：当CAS操作失败时，原子类可能会使用一种称为“自旋”的机制。自旋是指当一个线程在尝试获取锁时，如果发现锁已被占用，它不会立即阻塞，而是进行循环等待（“自旋”），直到锁可用。这种方式在锁占用时间短的情况下可以提高性能，但如果锁长时间被占用，自旋会浪费处理器资源。
实现类： java.util.concurrent.atomic包下的一些常见原子类包括AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。这些类提供了各种原子操作，如自增（getAndIncrement）、自减（getAndDecrement）、有条件的设置（compareAndSet）等。
减少锁竞争：原子类通过避免使用锁来减少锁竞争，这对于性能敏感的应用程序来说是一个显著的优势。

示例代码：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class AtomicExample {private final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);public void increment() {// 原子性地增加counter.incrementAndGet();}public int getCount() {// 读取当前值return counter.get();}
}

在这个例子中，incrementAndGet方法以原子的方式增加计数器的值，无需额外的同步措施。

总结：

Atomic类的实现基于硬件的原子指令，如CAS操作，来保证操作的原子性。
它们通常与volatile关键字一起使用，确保变量的可见性。
原子类提供了一种避免使用锁的线程安全编程方式，适用于对性能要求较高的场景。

五十六、什么是反射？

在Java中，反射（Reflection）是一种强大的机制，它允许程序在运行时动态地获取类的实例信息、操作对象、调用方法和访问属性。反射是Java语言的一个特性，它可以用来实现很多高级功能，如动态代理、依赖注入框架等。

以下是反射的一些关键概念和用途：

关键概念：

类对象（Class Object）：每个类都有一个Class类型的对象，它包含了类的名称、修饰符、方法、构造函数、属性等信息。
类加载器（ClassLoader）：Java虚拟机使用类加载器来加载类文件，加载后会生成相应的Class对象。
反射API：Java提供了一套丰富的反射API，包括Class、Constructor、Method、Field等类，用于操作类和对象。

用途：

动态创建对象：通过反射，可以动态地创建类的实例，即使在编译时不知道具体的类。

Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String");
Object obj = clazz.newInstance();

动态调用方法：可以调用对象的任意公共方法，包括私有方法（通过改变访问控制）。

Method method = clazz.getMethod("toString");
Object result = method.invoke(obj);

动态访问属性：可以访问对象的属性，包括私有属性。

Field field = clazz.getDeclaredField("value");
field.setAccessible(true);
Object value = field.get(obj);

动态创建数组：可以动态地创建数组，并修改数组的元素。
实现通用数据访问：反射可以用来实现数据库持久化框架，通过反射操作对象和数据库记录之间的映射。
动态代理：利用反射可以创建动态代理，用于实现AOP（面向切面编程）。
框架和库的实现：许多Java框架和库，如Spring、Hibernate等，都大量使用了反射机制来实现其核心功能。

示例代码：

import java.lang.reflect.Method;public class ReflectionExample {public static void main(String[] args) throws Exception {Class<?> clazz = Class.forName("java.lang.String");Object strObj = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance("Hello, Reflection!");// 获取所有公共方法Method[] methods = clazz.getMethods();for (Method method : methods) {System.out.println(method.getName());}// 调用String的length()方法Method lengthMethod = clazz.getMethod("length");int length = (int) lengthMethod.invoke(strObj);System.out.println("String length: " + length);}
}