Java程序運行時類加載機制

下面是對這個流程的詳細說明：

1. JVM啟動：當Java程序開始執(zhí)行時，JVM首先啟動。JVM的啟動涉及到操作系統(tǒng)級別的進程創(chuàng)建和資源分配。

2. Bootstrap ClassLoader：JVM啟動后，首先會初始化Bootstrap ClassLoader（啟動類加載器）。Bootstrap ClassLoader是虛擬機的一部分，通常不繼承自java.lang.ClassLoader，而是直接用C/C++代碼實現(xiàn)。它的主要作用是加載Java核心庫，也就是位于JVM安裝目錄下的rt.jar（或在后續(xù)版本中被分解為多個文件）以及其他依賴的庫。

3. ExtClassLoader（擴展類加載器）：在Bootstrap ClassLoader加載完核心API之后，它會創(chuàng)建并啟動ExtClassLoader（擴展類加載器）。ExtClassLoader負責加載JVM的擴展目錄（如java.ext.dirs系統(tǒng)屬性指定的目錄）中的類庫。這些類庫通常是由Sun/Oracle或其他廠商提供的擴展API。

4. AppClassLoader（應用程序類加載器）：接下來，Bootstrap ClassLoader會創(chuàng)建AppClassLoader（應用程序類加載器）。AppClassLoader負責加載CLASSPATH環(huán)境變量或在應用中通過Classpath屬性指定的類路徑上的用戶類和包。這是大多數(shù)Java應用程序中類的主要來源。

這個類加載流程的設計有幾個重要的考慮點：

• 分層的類加載機制：通過這種層次化的加載方式，可以確保Java核心庫的穩(wěn)定性和安全性。如果用戶定義的類和Java核心庫中的類有沖突，JVM會選擇核心庫中的類，從而避免潛在的兼容性問題。

• 封裝和隔離：每個類加載器只負責加載特定范圍的類，這樣可以在一定程度上隔離不同來源的類，減少類之間的沖突。

• 委托模型：類加載器在嘗試加載一個類時，會先委托給其父類加載器去嘗試加載。這種委托模型確保了Java核心庫的類總是由Bootstrap ClassLoader加載，擴展類由ExtClassLoader加載，而用戶類由AppClassLoader加載。如果父類加載器無法完成加載任務，子類加載器才會嘗試自己加載。

• 熱部署：由于類加載器的這種設計，可以實現(xiàn)類的熱部署，即在運行時可以動態(tài)加載和卸載類，這在開發(fā)和測試階段非常有用。

Java中間緩存變量機制

Java中間緩存變量機制通常指的是Java編譯器在編譯過程中對變量進行優(yōu)化的一種技術。這種機制主要體現(xiàn)在Java的熱點代碼優(yōu)化（也稱為JIT編譯器的優(yōu)化）中，目的是為了提高程序的執(zhí)行效率。

在Java中，中間緩存變量機制主要涉及以下幾個方面：

1. 逃逸分析（Escape Analysis）： 逃逸分析是Java JIT編譯器中的一個優(yōu)化技術，它會分析對象的生命周期和作用域，以確定對象是否被外部方法或線程引用。如果一個對象沒有逃逸出方法或線程的作用域，那么它就被認為是“不逃逸”的。對于這樣的對象，JIT編譯器可以進行一些優(yōu)化，比如將其分配到棧上而不是堆上，這樣可以減少垃圾收集器的工作負擔，提高內(nèi)存訪問速度。

2. 標量替換（Scalar Replacement）： 標量替換是逃逸分析的一個延伸。如果逃逸分析確定一個對象不會被其他線程訪問，并且它的字段也不會被其他對象或方法引用，那么JIT編譯器可能會將這個對象的字段拆分開來，直接在CPU寄存器中存儲和操作這些字段，而不是操作整個對象。這種優(yōu)化可以減少內(nèi)存訪問次數(shù)，提高程序的執(zhí)行速度。

3. 循環(huán)展開（Loop Unrolling）： 循環(huán)展開是一種通過減少循環(huán)控制開銷來提高循環(huán)執(zhí)行效率的優(yōu)化技術。編譯器會將循環(huán)體中的代碼復制多份，以減少循環(huán)迭代次數(shù)和循環(huán)控制的開銷。例如，一個循環(huán)原本需要執(zhí)行8次，編譯器可能會將其展開為執(zhí)行2次，每次執(zhí)行4個操作。

4. 方法內(nèi)聯(lián)（Method Inlining）： 方法內(nèi)聯(lián)是指編譯器在調用方法時，將被調用方法的代碼直接插入到調用點，而不是進行常規(guī)的函數(shù)調用。這樣可以減少函數(shù)調用的開銷，如參數(shù)傳遞、棧幀創(chuàng)建和銷毀等。如果內(nèi)聯(lián)的是一個小方法，而且被頻繁調用，這種方法可以顯著提高程序的執(zhí)行效率。

Java自增運算機制

• 前置自增（++j）：首先將變量的值增加1，然后返回新值。
• 后置自增（j++）：首先返回變量的當前值，然后將變量的值增加1。

int j = 0;
j = ++j + j++ + j++ + j++;
// 結果是？
System.out.println(j);

Java中，整數(shù)常量不應該以0開頭（除非它們是八進制數(shù)）

int 1 = 078; //?078不是有效的八進制或十進制數(shù)字。

Java中的隱式轉換和運算符重載

在Java中，short s = 0; 后s += 1; 和 s = s + 1; 這兩行代碼雖然看起來相似，但它們在操作機制上有一些關鍵的區(qū)別。

• 操作符重載（Operator Overloading）：

  • s += 1;?這個表達式使用了復合賦值運算符+=。在Java中，復合賦值運算符并不是直接執(zhí)行加法操作，而是首先執(zhí)行加法操作，然后將結果強制類型轉換回變量的原始類型。對于short類型的變量，這意味著加法操作實際上是以int類型進行的（因為short類型的變量在表達式中會被提升為int類型），然后結果會被隱式地轉換回short類型。
  • s = s + 1;?這個表達式首先執(zhí)行加法操作，得到的結果也是int類型，然后顯式地將結果賦值給s變量。但是，結果不會被隱式地轉換回short類型。會出現(xiàn)編譯錯誤，需要手動進行轉換。

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