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Java核心概念深度总结_从初级语法到高级底层原理的学习路径

P粉602998670

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发布时间:2026-02-22 20:05:03

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来源于php中文网

原创

java核心概念需通过实践深挖:arraylist初始容量不等于数组长度,volatile对long/double在现代jvm中主要起内存屏障作用,classloader.loadclass()返回null主因是类名错误或类路径缺失,string.intern()自jdk7起存于堆内字符串常量池。

java核心概念深度总结_从初级语法到高级底层原理的学习路径

Java核心概念不是靠“总结”掌握的,而是靠在写代码时反复撞墙、查源码、改字节码才真正理解的。所谓“深度”,往往藏在你调用 ArrayList.add() 却发现扩容逻辑卡顿、或用 ConcurrentHashMap 仍出现数据不一致、又或者 ClassLoader.loadClass() 返回 null 却死活找不到原因的时候。

为什么 new ArrayList(10) 并不能保证底层数组长度就是 10

这是新手最常误解的一点:传入的初始容量只是构造 elementData 数组的参考值,但 JDK 8+ 实际会做向上取整到最近的 2 的幂(比如传 10 → 分配 16),而 JDK 17+ 更进一步,直接使用 ArraysSupport.newArray() 做平台优化,甚至可能延迟分配。更重要的是——这个“初始容量”只影响第一次扩容前的行为,一旦触发 grow(),后续扩容策略由 Arrays.copyOf() 和增长因子(1.5x)共同决定。

  • 别依赖 elementData.length 判断“实际用了多少空间”,它和 size() 完全不是一回事
  • 如果真要精确控制内存,得看 ArrayList 的私有字段(需反射),但生产环境不建议这么做
  • 大量小对象频繁 add?考虑预估总量后传参,否则默认无参构造(初始为 0)会导致多次数组复制

volatile 修饰 long 或 double 真的能防止“半个变量”问题吗

能,但仅限于 32 位 JVM 或未开启压缩指针(-XX:-UseCompressedOops)的 64 位 JVM。现代 JDK 默认开启压缩指针,且 HotSpot 对 long/double 的读写做了原子性保证(JVM 规范允许,HotSpot 实现了),所以 volatile 在这里主要起内存屏障作用,而非修复非原子写。

  • 真正需要 volatile 的场景是:要求可见性 + 禁止重排序,比如状态标志位 running
  • 若用于计数,请直接上 AtomicLongvolatile long counter 无法保证自增线程安全
  • 注意:volatile 不提供互斥,也不构成锁,它只是告诉 JVM:“这个变量的每次读都必须从主存拿,每次写都必须立刻刷回主存”

ClassLoader.loadClass() 返回 null 的三种真实原因

返回 null 只有一种情况:委托链末端(通常是 BootstrapClassLoader)没找到类,且当前加载器也没覆盖 findClass() 去自己加载。但现实中你看到 null,大概率是因为:

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  • 传入了错误的二进制名(比如用了路径风格 "com/example/Utils.class" 而不是 "com.example.Utils"
  • 类确实不在 classpath / module path 中,且没有自定义 URLClassLoaderFileSystemClassLoader
  • 该类被其他 ClassLoader 加载过,而你用的是另一个 ClassLoader 实例(双亲委派下不会重复加载,但不同实例之间无共享)

调试时别只打日志,先确认 getClassLoader().getResource("com/example/Utils.class") 是否返回非 null URL。

String.intern() 在 JDK 7+ 后到底把字符串放哪了

放在堆里,具体是字符串常量池(StringTable),属于 JVM 堆内存的一部分,不再是永久代(PermGen)。这意味着:intern() 不再引发 PermGen OOM,但可能撑爆老年代——尤其当你对大量动态生成的字符串(如 JSON 字段名拼接结果)反复调用时。

  • 只有首次调用 intern() 才会将字符串实例加入池;后续相同内容调用直接返回池中引用
  • == 比较成立的前提是:两个字符串都经过 intern(),或其中一个是字面量(字面量自动入池)
  • 注意:G1 GC 有专门的 -XX:+StringDeduplication 参数,它比手动 intern() 更轻量、更可控,适合清理重复字符串对象

底层细节容易被忽略:StringTable 是个哈希表,默认大小 1009,扩容代价高;频繁 intern() 小字符串可能比直接新建对象还慢。

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