2分钟讲清Java面试中的Java常用关键字

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1 static 意思是静态的、全局的,一旦被修饰,说明被修饰的东西在一定范围内是共享的,谁都可以访问,这时候需要注意并发读写的问题。

1.1 修饰的对象 static 只能修饰类变量、方法和方法块。 当 static 修饰类变量时,如果该变量是 public 的话,表示该变量任何类都可以直接访问,而且无需初始化类,直接使用 类名.static 变量 这种形式访问即可。

这时候我们非常需要注意的一点就是线程安全的问题了,因为当多个线程同时对共享变量进行读写时,很有可能会出现并发问题,如我们定义了:public static List list = new ArrayList();这样的共享变量。

这个 list 如果同时被多个线程访问的话,就有线程安全的问题,这时候一般有两个解决办法: 把线程不安全的 ArrayList 换成 线程安全的 CopyOnWriteArrayList; 每次访问时,手动加锁。

所以在使用 static 修饰类变量时,如何保证线程安全是我们常常需要考虑的。 当 static 修饰方法时,代表该方法和当前类是无关的,任意类都可以直接访问(如果权限是 public 的话)。

有一点需要注意的是,该方法内部只能调用同样被 static 修饰的方法,不能调用普通方法,我们常用的 util 类里面的各种方法,我们比较喜欢用 static 修饰方法,好处就是调用特别方便。

static 方法内部的变量在执行时是没有线程安全问题的。方法执行时,数据运行在栈里面,栈的数据每个线程都是隔离开的,所以不会有线程安全的问题,所以 util 类的各个 static 方法,我们是可以放心使用的。

当 static 修饰方法块时,我们叫做静态块,静态块常常用于在类启动之前,初始化一些值,比如: public static List list = new ArrayList(); // 进行一些初始化的工作 static { list.add("1"); }

这段代码演示了静态块做一些初始化的工作,但需要注意的是,静态块只能调用同样被 static 修饰的变量,并且 static 的变量需要写在静态块的前面,不然编译也会报错。

1.2 初始化时机 对于被 static 修饰的类变量、方法块和静态方法的初始化时机,我们写了一个测试 demo,如下图:

打印出来的结果是: 父类静态变量初始化 父类静态块初始化 子类静态变量初始化 子类静态块初始化 main 方法执行 父类构造器初始化 子类构造器初始化

从结果中,我们可以看出两点: 父类的静态变量和静态块比子类优先初始化; 静态变量和静态块比类构造器优先初始化。 被 static 修饰的方法,在类初始化的时候并不会初始化,只有当自己被调用时,才会被执行。

2 final final 的意思是不变的,一般来说用于以下三种场景: 被 final 修饰的类,表明该类是无法继承的; 被 final 修饰的方法,表明该方法是无法覆写的; 被 final 修饰的变量,说明该变量在声明的时候,就必须初始化完成,而且以后也不能修改其内存地址。

第三点注意下,我们说的是无法修改其内存地址,并没有说无法修改其值。因为对于 List、Map 这些集合类来说,被 final 修饰后,是可以修改其内部值的,但却无法修改其初始化时的内存地址。

例子我们就不举了,1-1 小节 String 的不变性就是一个很好的例子。

3 try、catch、finally 这三个关键字常用于我们捕捉异常的一整套流程,try 用来确定代码执行的范围,catch 捕捉可能会发生的异常,finally 用来执行一定要执行的代码块,除了这些,我们还需要清楚,每个地方如果发生异常会怎么办,我们举一个例子来演示一下: public void testCatchFinally() { try { log.info("try is run"); if (true) { throw new RuntimeException("try exception"); } } catch (Exception e) { log.info("catch is run"); if (true) { throw new RuntimeException("catch exception"); } } finally { log.info("finally is run"); } }

这个代码演示了在 try、catch 中都遇到了异常,代码的执行顺序为:try -> catch -> finally,输出的结果如下:

可以看到两点: finally 先执行后,再抛出 catch 的异常; 最终捕获的异常是 catch 的异常,try 抛出来的异常已经被 catch 吃掉了,所以当我们遇见 catch 也有可能会抛出异常时,我们可以先打印出 try 的异常,这样 try 的异常在日志中就会有所体现。

4 volatile volatile 的意思是可见的,常用来修饰某个共享变量,意思是当共享变量的值被修改后,会及时通知到其它线程上,其它线程就能知道当前共享变量的值已经被修改了。

我们再说原理之前,先说下基础知识。就是在多核 CPU 下,为了提高效率,线程在拿值时,是直接和 CPU 缓存打交道的,而不是内存。主要是因为 CPU 缓存执行速度更快,比如线程要拿值 C,会直接从 CPU 缓存中拿, CPU 缓存中没有,就会从内存中拿,所以线程读的操作永远都是拿 CPU 缓存的值。

这时候会产生一个问题,CPU 缓存中的值和内存中的值可能并不是时刻都同步,导致线程计算的值可能不是最新的,共享变量的值有可能已经被其它线程所修改了,但此时修改是机器内存的值,CPU 缓存的值还是老的,导致计算会出现问题。

这时候有个机制,就是内存会主动通知 CPU 缓存。当前共享变量的值已经失效了,你需要重新来拉取一份,CPU 缓存就会重新从内存中拿取一份最新的值。

volatile 关键字就会触发这种机制,加了 volatile 关键字的变量,就会被识别成共享变量,内存中值被修改后,会通知到各个 CPU 缓存,使 CPU 缓存中的值也对应被修改,从而保证线程从 CPU 缓存中拿取出来的值是最新的。

我们画了一个图来说明一下:

从图中我们可以看到,线程 1 和线程 2 一开始都读取了 C 值,CPU 1 和 CPU 2 缓存中也都有了 C 值,然后线程 1 把 C 值修改了,这时候内存的值和 CPU 2 缓存中的 C 值就不等了,内存这时发现 C 值被 volatile 关键字修饰,发现其是共享变量,就会使 CPU 2 缓存中的 C 值状态置为无效,CPU 2 会从内存中重新拉取最新的值,这时候线程 2 再来读取 C 值时,读取的已经是内存中最新的值了。

5 transient transient 关键字我们常用来修饰类变量,意思是当前变量是无需进行序列化的。在序列化时,就会忽略该变量,这些在序列化工具底层,就已经对 transient 进行了支持。

6 default default 关键字一般会用在接口的方法上,意思是对于该接口,子类是无需强制实现的,但自己必须有默认实现,我们举个例子如下:

default 关键字被很多源码使用,我们后面会说。

7 面试题 7.1 如何证明 static 静态变量和类无关? 答:从三个方面就可以看出静态变量和类无关。 我们不需要初始化类就可直接使用静态变量; 我们在类中写个 main 方法运行,即便不写初始化类的代码,静态变量都会自动初始化; 静态变量只会初始化一次,初始化完成之后,不管我再 new 多少个类出来,静态变量都不会再初始化了。

不仅仅是静态变量,静态方法块也和类无关。

7.2 常常看见变量和方法被 static 和 final 两个关键字修饰,为什么这么做? 答:这么做有两个目的: 变量和方法与类无关,可以直接使用,使用比较方便; 强调变量内存地址不可变,方法不可继承覆写,强调了方法内部的稳定性。

7.3 catch 中发生了未知异常,finally 还会执行么? 答:会的,catch 发生了异常,finally 还会执行的,并且是 finally 执行完成之后,才会抛出 catch 中的异常。 不过 catch 会吃掉 try 中抛出的异常,为了避免这种情况,在一些可以预见 catch 中会发生异常的地方,先把 try 抛出的异常打印出来,这样从日志中就可以看到完整的异常了。

7.4 volatile 关键字的作用和原理 答:这个上文说的比较清楚,可以参考上文。

总结 Java 的关键字属于比较基础的内容,我们需要清晰明确其含义,才能在后续源码阅读和工作中碰到这些关键字时了然于心,才能明白为什么会在这里使用这样的关键字。比如 String 源码是如何使用 final 关键字达到起不变性的,比如 Java 8 集合中 Map 是如何利用 default 关键字新增各种方法的,这些我们在后续内容都会提到。

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