java开发面试:AOT有什么优缺点/适用于什么场景/AOT和JIT的对比、逃逸分析和对象存储在堆上的关系、高并发中的集合有哪些问题

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JDK9引入了AOT编译模式。

AOT 有什么优点?适用于什么场景?

JDK 9 引入了一种新的编译模式 AOT(Ahead of Time Compilation) 。
和 JIT 不同的是,这种编译模式会在程序被执行前就将其编译成机器码,属于静态编译(C、 C++,Rust,Go 等语言就是静态编译)。

AOT 避免了 JIT 预热等各方面的开销,可以提高 Java 程序的启动速度。并且AOT 还能减少内存占用和增强 Java 程序的安全性,特别适合云原生场景。具体如下:

  • 启动速度:云原生应用通常需要快速启动和停止,以实现资源的动态分配和弹性伸缩。AOT编译可以显著减少应用程序的启动时间。
  • 资源效率:在云环境中,资源的使用效率非常重要。AOT减少了内存占用,因为它们不需要在运行时进行编译和优化,这有助于降低云服务的成本。
  • 安全性:AOT编译的代码通常是难以被反编译的,这增加了应用程序的安全性。在云环境中,安全性是一个重要的考虑因素,因为多个应用程序可能会共享相同的物理硬件。
  • 可预测性:AOT编译提供了更可预测的性能,因为所有的优化都在编译时完成,不会在运行时发生变化。这对于需要稳定性能的云服务来说非常重要。
  • 容器化和微服务:云原生应用通常采用容器化和微服务架构。AOT编译的应用程序可以更容易地打包到容器中,因为它们不需要在运行时进行额外的编译步骤。

AOT和JIT的对比和区别

JIT 与 AOT 两者的关键指标对比如下:
在这里插入图片描述
可以看出,AOT 的主要优势在于启动时间、内存占用和打包体积。JIT 的主要优势在于具备更高的极限处理能力,可以降低请求的最大延迟(这两点主要都是因为它可以动态优化代码还有逃逸分析机制)。

为什么不全部使用 AOT 呢?

既然 AOT 这么多优点,那为什么不全部使用这种编译方式呢?只能说 AOT 更适合当下的云原生场景,对微服务架构的支持也比较友好。除此之外,AOT 编译无法支持 Java 的一些动态特性,如反射、动态代理、动态加载等。然而,很多框架和库(如 最常用的Spring 和 Springboot)都用到了这些特性。如果只使用 AOT 编译,那就没办法使用这些框架和库了,为了支持类似的动态特性,所以选择使用 JIT 即时编译器。

逃逸分析和对象存储在堆上的关系。

为什么说是几乎所有对象实例都存在于堆中呢? 这是因为 HotSpot 虚拟机引入了 JIT 优化之后,会对对象进行逃逸分析,如果发现某一个对象并没有逃逸到方法外部(是否会作为参数传递给其他方法,或者被外部方法访问),那么就可能通过标量替换来实现栈上分配,而避免堆上分配内存。

标量替换实现栈上分配,避免堆上分配的意思是指:将对象分解成若干个标量(即基本数据类型的值,如 int、float 等),然后这些标量可以直接存储在栈上,而不是作为一个完整的对象存储在堆上。这样做的好处是,当方法调用结束时,这些标量会随着栈帧的销毁而自动释放,从而避免了在堆上进行分配和垃圾回收的开销。

高并发中的集合有哪些问题?

第一代线程安全集合类
Vector、Hashtable
是怎么保证线程安排的:使用synchronized修饰方法
缺点:效率低下

第二代线程非安全集合类
ArrayList、HashMap
线程不安全,但是性能好,用来替代Vector、.Hashtable
使用ArrayList、HashMap,需要线程安全怎么办呢?
Collections.synchronizedList(list);Collections.synchronizedMap(m);
底层使用synchronized代码块锁,虽然也是锁住了所有的代码,但是锁在方法里边,比锁在方法外边性能可以理解为稍有提高吧。毕竟进方法本身就要分配资源的

第三代线程安全集合类
在大量并发情况下如何提高集合的效率和安全呢?
java.util.concurrent.*
ConcurrentHashMap:
CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArraySet:注意不是CopyOnWriteHashSet*

底层大都采用Lock锁(1.8的ConcurrentHashMap不使用Lock锁),保证安全的同时,性能也很高。

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