【Java】基础（三） | JDK

JDK 和 JRE 有什么区别？

JRE(Java Runtime Environment)指的是 Java 运行环境，包含了 JVM、核心类库和其他支持运行 Java 程序的文件。

JVM（Java Virtual Machine）：执行 Java 字节码，提供了 Java 程序的运行环境。
核心类库：一组标准的类库（如 java.lang、java.util 等），供 Java 程序使用。
其他文件：如配置文件、库文件等，支持 JVM 的运行。

JDK（Java Development Kit）可以视为 JRE 的超集，是用于开发 Java 程序的完整开发环境，它包含了 JRE，以及用于开发、调试和监控 Java 应用程序的工具。

JRE：JDK 包含了完整的 JRE，因此它也能运行 Java 程序。
开发工具：如编译器（javac）、调试器（jdb）、打包工具（jar）等，用于开发和管理 Java 程序。
附加库和文件：支持开发、文档生成和其他开发相关的任务。

列举一下 JDK 提供的主要工具：

javac：Java 编译器，用于将 Java 源代码（.java 文件）编译成字节码（.class 文件）。
java：Java 应用程序启动器，用于运行 Java 应用程序。
javadoc：文档生成器，用于从 Java 源代码中提取注释并生成 HTML 格式的 API 文档。
jar：归档工具，用于创建和管理 JAR（Java ARchive）文件。
jdb：Java 调试器，用于调试 Java 程序。
jps：Java 进程状态工具，用于列出当前所有的 Java 进程。
jstat：JVM 统计监视工具，用于监视 JVM 统计信息。
jstatd：JVM 统计监视守护进程，用于在远程监视 JVM 统计信息。
jmap：内存映射工具，用于生成堆转储（heap dump）、查看内存使用情况。
jhat：堆分析工具，用于分析堆转储文件。
jstack：线程栈追踪工具，用于打印 Java 线程的栈追踪信息。
javap：类文件反汇编器，用于反汇编和查看 Java 类文件。
jdeps：Java 类依赖分析工具，用于分析类文件或 JAR 文件的依赖关系。

你使用过哪些 JDK 提供的工具？

这个题目主要考察你平日里面是否有过利用 JDK 的工具进行问题的分析、排查。

（注意，这里不要说什么 javac 之类的命令，主要想考察的是问题分析、排查方面的内容）

比如排查内存问题的时候，利用 jmap 生成堆转储文件，下载后利用 Eclipse 的 MAT 工具进行分析。

如果大家没有排查经验，强烈建议去尝试一下，难度不高的。

我列几个常见工具，建议可以用用，还是很简单的。

jps：虚拟机进程状况工具
jstat：虚拟机统计信息监视工具
jmap：Java内存映像工具
jhat：虚拟机堆转储快照分析工具
jstack：Java堆栈跟踪工具
jinfo：Java配置信息工具
VisualVM：图形化工具，可以得到虚拟机运行时的一些信息：内存分析、CPU 分析等等，在 jdk9 开始不再默认打包进 jdk 中。

工具其实还有很多，上个问题也有列举。

虽然面试这样答可能就差不多了，但还是希望大家可以自己找机会用用，没机会就自己给自己创造机会。

因为这属于线上排查能力，只有真正实践了，到时候自己负责的项目真的出了问题，才不至于手忙脚乱。我们毕竟是工程师，问题解决能力必须掌握。

JDK8 有哪些新特性？

JDK8 较为重要和平日里经常被问的特性如下：

用元空间替代了永久代
引入了 Lambda 表达式
引入了日期类、接口默认方法、静态方法
新增 Stream 流式接口
引入 Optional 类
新增了 CompletableFuture 、StampedLock 等并发实现类。

如果你对 HashMap、ConcurrentHashMap 面试题有准备的话，这时候也可以抛出来，引导面试官来询问。比如：Java 8 修改了 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的实现。

元空间替代了永久代（JVM相关）

因为 JDK8 要把 JRockit 虚拟机和 Hotspot 虚拟机融合，而 JRockit 没有永久代，所以把 Hotspot 永久代给去了（本质也是永久代回收效率太低）。

其实永久代之前的存在就有点尴尬，归堆管但是实际上回收效率很低，你听听这名字永久代，不就是对象几乎是永久存在吗？

而且有永久代的话，如果永久代满了也会触发 full gc，触发了回收但是回收率又很低，所以很不划算。

因此官方借着和 JRockit 合并就把永久代也干掉，用元空间代替。元空间放在堆外，至少没堆内内存的限制了。

Lambda 表达式

Lambda 是 Java 8 引入的一种匿名函数，可以把 Lambda 表达式理解为是一段可以传递的代码（将代码像数据一样进行传递）。使用它可以写出更简洁、更灵活的代码。

其本质是作为函数式接口的实例。例如：

// 传统方式
Runnable runnable1 = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("mianshiya.com");
    }
};

// Lambda 表达式
Runnable runnable2 = () -> System.out.println("mianshiya.com");

日期类

Java 8 引入了新的日期和时间 API（位于 java.time 包中），它们更加简洁和易于使用，解决了旧版日期时间 API 的许多问题。

例如 Date、Calendar 都是可变类且线程不安全。而新的日期类都是不可变的，一旦创建就不能修改，这样可以避免意外的修改，提升代码的安全性和可维护性。

LocalDate date = LocalDate.now();
LocalTime time = LocalTime.now();
LocalDateTime dateTime = LocalDateTime.now();

Date 本身不包含时区信息，必须使用 Calendar 类来处理时区，但使用起来非常复杂且容易出错。

新 API 提供了专门的时区类（如 ZonedDateTime, OffsetDateTime, ZoneId 等），简化了时区处理，并且这些类的方法更加直观和易用。

接口默认方法、静态

默认方法允许在接口中定义方法的默认实现，这样接口的实现类不需要再实现这些方法。之所以提供静态方法，是为了将相关的方法内聚在接口中，而不必创建新的对象。

Stream 流式接口

Stream API 提供了一种高效且易于使用的方式来处理数据集合。它支持链式操作、惰性求值和并行处理。

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c", "d");
List<String> result = list.stream()
                          .filter(s -> s.startsWith("a"))
                          .collect(Collectors.toList());

Optional

Optional 类用来解决可能出现的 NullPointerException 问题，提供了一种优雅的方式来处理可能为空的值。

Optional<String> optional = Optional.of("mianshiya.com");
optional.ifPresent(System.out::println);

CompletableFuture

CompletableFuture 提供了一个新的异步编程模型，简化了异步任务的编写和管理。

CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Hello")
                 .thenApply(s -> s + " World")
                 .thenAccept(System.out::println);

什么是 Java 中的动态代理？

动态代理是 Java 提供的一种强大机制，用于在运行时创建代理类或代理对象，以实现接口的行为，而不需要提前在代码中定义具体的类。动态是相对于静态来说的，之所以动态就是因为动作发生在运行时。

代理可以看作是调用目标的一个包装，通常用来在调用真实的目标之前进行一些逻辑处理，消除一些重复的代码。

静态代理指的是我们预先编码好一个代理类，而动态代理指的是运行时生成代理类。

动态更加方便，可以指定一系列目标来动态生成代理类(AOP)，而不像静态代理需要为每个目标类写对应的代理类。

代理也是一种解耦，目标类和调用者之间的解耦，因为多了代理类这一层。

动态代理的主要用途包括：

简化代码：通过代理模式，可以减少重复代码，尤其是在横切关注点（如日志记录、事务管理、权限控制等）方面。
增强灵活性：动态代理使得代码更具灵活性和可扩展性，因为代理对象是在运行时生成的，可以动态地改变行为。
实现 AOP：动态代理是实现面向切面编程（AOP, Aspect-Oriented Programming）的基础，可以在方法调用前后插入额外的逻辑。

JDK 动态代理和 CGLIB 动态代理有什么区别？

JDK 动态代理是基于接口的，所以要求代理类一定是有定义接口的。

CGLIB 基于 ASM 字节码生成工具，它是通过继承的方式来实现代理类，所以要注意 final 方法。

它们之间的性能随着 JDK 版本的不同而不同，以下内容取自：haiq的博客

jdk6 下，在运行次数较少的情况下，jdk动态代理与 cglib 差距不明显，甚至更快一些；而当调用次数增加之后， cglib 表现稍微更快一些
jdk7 下，情况发生了逆转！在运行次数较少（1,000,000）的情况下，jdk动态代理比 cglib 快了差不多30%；而当调用次数增加之后(50,000,000)，动态代理比 cglib 快了接近1倍
jdk8 表现和 jdk7 基本一致

扩展 JDK 动态代理

JDK 动态代理是基于接口的代理，因此要求代理类一定是有定义的接口，使用 java.lang.reflect.Proxy 类和 java.lang.reflect.InvocationHandler 接口实现。

// 接口
public interface Service {
    void perform();
}

// 需要被代理的实现类
public class ServiceImpl implements Service {
    @Override
    public void perform() {
        System.out.println("test");
    }
}

JDK 动态代理处理类：

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;

public class ServiceInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private final Object target;

    public ServiceInvocationHandler(Object target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("Before method invoke");
        Object result = method.invoke(target, args);
        System.out.println("After method invoke");
        return result;
    }
}

创建并使用动态代理对象：

import java.lang.reflect.Proxy;

public class DynamicProxyDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Service target = new ServiceImpl();
        Service proxy = (Service) Proxy.newProxyInstance(
                target.getClass().getClassLoader(),
                target.getClass().getInterfaces(),
                new ServiceInvocationHandler(target)
        );

        proxy.perform();
    }
}

Java 运行时异常和编译时异常之间的区别是什么？

在 Java 中其实分了两大类异常，受检异常（checked exception）和非受检异常（unchecked exception），它们之间的差别主要在于是否是编译时检查。

受检异常（checked exception）其实就是编译时异常，继承自 Exception，即在编译阶段检查代码中可能会出现的异常，需要开发者显式的捕获（catch）或声明抛出（throw）这种异常，否则编译就会报错，这是一种强制性规范。

常见的有：IOException、SQLException、FileNotFoundException 等等。

非受检异常（unchecked exception）就是运行时异常，继承自 RuntimeException 类。是指在运行期间可能会抛出的异常，编译期不强制要求处理，之所以不强制是因为它可以通过完善代码避免报错。

常见的有：NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException、ArithmeticException 等等。