Java高级编程深度解析：JVM底层原理、设计模式与Java 8+新特性实战

Java语言高级（面向高级开发者）

1. JVM内存管理

1.1 内存区域

区域	作用	特点
堆（Heap）	对象实例存储	由-Xms和-Xmx控制
方法区（Metaspace）	类元数据存储	存储类信息、常量等
栈（Stack）	方法执行上下文	存储局部变量和操作符
本地方法栈	JNI调用相关
程序计数器	指令指针	线程私有

1.2 垃圾回收（GC）

• 分代收集：将内存分为Young、Old和Metaspace
• 算法：标记-清除、标记-整理、复制算法
• 工具：jstat、jmap、VisualVM

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2. 并发编程进阶

2.1 线程池

// 创建线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

// 提交任务
executor.submit(() -> {
    System.out.println("任务执行中");
});

// 关闭线程池
executor.shutdown();

2.2 CAS与原子类

// 使用AtomicInteger
AtomicInteger atomic = new AtomicInteger(0);
atomic.incrementAndGet(); // 原子操作

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3. 设计模式

3.1 创建型模式

• 单例模式：

  public class Singleton {
      private static volatile Singleton instance;
      private Singleton() {}
      public static Singleton getInstance() {
          if (instance == null) {
              synchronized (Singleton.class) {
                  if (instance == null)
                      instance = new Singleton();
              }
          }
          return instance;
      }
  }
  

3.2 结构型模式

• 代理模式：

  interface Subject {
      void request();
  }
  
  class RealSubject implements Subject {
      @Override
      public void request() {
          System.out.println("真实请求");
      }
  }
  
  class Proxy implements Subject {
      private RealSubject realSubject;
  
      @Override
      public void request() {
          if (realSubject == null) {
              realSubject = new RealSubject();
          }
          realSubject.request();
      }
  }
  

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4. 注解与序列化

4.1 自定义注解

// 定义注解
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@interface MyAnnotation {
    String value() default "";
}

// 使用注解
@MyAnnotation("测试")
class MyClass {
    // ...
}

4.2 序列化

// 实现Serializable接口
public class Person implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private String name;
    // ...
}

// 序列化操作
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("person.obj"));
oos.writeObject(new Person("张三"));
oos.close();

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5. Java 8+新特性

5.1 Lambda表达式

// 传统写法
Comparator<String> comp = new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        return s1.length() - s2.length();
    }
};

// Lambda简化
Comparator<String> comp = (s1, s2) -> s1.length() - s2.length();

5.2 Stream API

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
list.stream()
    .filter(s -> s.length() > 1)
    .map(String::toUpperCase)
    .forEach(System.out::println);

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6. 总结

本篇聚焦Java的高级特性，包括JVM底层原理、并发优化、设计模式和新特性。掌握这些内容后，可以深入参与复杂系统的设计与调优。