整理好了！2024年最常见 100 道 Java基础面试题（五十）

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九十九、什么是逃逸分析？

逃逸分析（Escape Analysis）是Java虚拟机（JVM）中的一个优化技术，它用于分析对象的作用域，以确定对象是否会逃出（Escape）方法的作用域。如果对象仅在方法内部使用，并且不会被外部引用，那么JVM可以做出一些优化，如：

栈上分配：将对象分配到栈上而不是堆上，这可以减少垃圾收集的开销。
锁消除：如果确定一个对象不会被其他线程访问，JVM可以省略对这个对象同步的锁操作。
标量替换：将复合对象拆解为单独的标量变量，以提高代码的性能。

逃逸分析的用途

优化程序性能：通过逃逸分析，JVM可以做出更精确的优化决策，从而提高程序的运行效率。
减少内存使用：通过在栈上分配对象，可以减少堆内存的使用，从而减少垃圾收集的频率。
提高响应速度：减少锁的使用和优化同步操作可以提高程序的响应速度。

示例

public class EscapeAnalysisExample {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new Object();
        method(obj);
    }

    private static void method(Object obj) {
        // 假设obj在这里不会被外部引用
        // JVM可以优化obj的存储位置或减少同步开销
    }
}

在这个示例中，如果method方法中的obj对象不会被其他线程或方法引用，那么JVM可以通过逃逸分析来优化obj的存储和管理。

注意事项

逃逸分析是JVM内部的优化技术，开发者通常不需要直接干预。
逃逸分析的优化效果取决于JVM的实现和版本，不同的JVM可能有不同的优化策略。

总结

逃逸分析是JVM中的一个高级优化技术，它通过分析对象的作用域来确定对象是否会逃出方法的作用域。基于逃逸分析的结果，JVM可以做出一些优化，如栈上分配、锁消除和标量替换，以提高程序的性能。虽然开发者通常不需要直接使用逃逸分析，但了解这一概念有助于理解JVM的优化机制和Java程序的性能优化。

一百、什么是伪共享？有什么解决方案？

在多线程编程中，伪共享（False Sharing）是一种性能问题，它发生在多个线程对共享数据的访问模式导致缓存一致性协议错误地认为数据被多个线程同时使用时。这通常发生在使用缓存行（cache line）上存储的多个变量时，而这些变量实际上被分配给不同的线程操作。

伪共享的原因

现代CPU使用缓存来提高对内存的访问速度。缓存行是CPU缓存中存储数据的最小单位，通常是64字节。当一个线程写入一个缓存行，而另一个线程也写入同一个缓存行时，就可能发生伪共享。即使这些线程操作的是不同的变量，缓存一致性协议也会认为它们在争用同一块数据，从而导致缓存行频繁地在CPU之间移动，增加了不必要的缓存同步开销。

伪共享的解决方案

填充（Padding）：

在变量之间添加额外的未使用空间（填充），以确保每个线程操作的变量存储在不同的缓存行上。

public class PaddedObject {
    public volatile long p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7; // 填充变量
    // 线程专用变量
    public volatile long threadLocalVar;
}

使用缓存行对齐：
- 确保对象或变量的声明顺序和内存布局与缓存行的大小对齐。
减少共享数据的大小：
- 减少共享数据的大小，使得每个线程操作的数据更可能存储在独立的缓存行上。
使用复合操作：
- 使用复合操作（如原子操作）来减少对共享数据的访问次数。
线程局部变量：
- 尽量使用线程局部变量（Thread-Local Variables），这样每个线程都有自己的副本，不会引起伪共享。
避免虚假共享：
- 避免在多线程程序中不必要地共享数据。

示例

public class FalseSharingExample {
    public static final int CACHE_LINE_SIZE = 64; // 假设缓存行大小为64字节

    // 使用填充避免伪共享
    public static class PaddedCounter {
        public volatile long value = 0;
        private long pad0, pad1, pad2, pad3, pad4, pad5, pad6, pad7;

        public void increment() {
            value++;
        }

        public long getValue() {
            return value;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        PaddedCounter counter = new PaddedCounter();
        // 线程操作counter时，value和填充字段分布在不同的缓存行上
    }
}

在这个示例中，PaddedCounter类使用填充字段来避免伪共享。即使在高并发下，不同的线程对value的累加操作也不太可能导致缓存行在CPU之间频繁移动。