第二章:基础知识 面试题2
概念部分
在C++中,内存分成5个区,他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。
1. 栈,就是那些由编译器在需要的时候分配,在不需要的时候自动清除的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。
2. 堆,就是那些由new分配的内存块,他们的释放编译器不去管,由我们的应用程序去控制,一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉,那么在程序结束后,操作系统会自动回收。
3. 自由存储区,就是那些由malloc等分配的内存块,他和堆是十分相似的,不过它是用free来结束自己的生命的。
4. 全局/静态存储区,全局变量和静态变量被分配到同一块内存中,在以前的C语言中,全局变量又分为初始化的和未初始化的(初始化的全局变量和静态变量在一块区域,未初始化的全局变量与静态变量在相邻的另一块区域,同时未被初始化的对象存储区可以通过void*来访问和操纵,程序结束后由系统自行释放),在C++里面没有这个区分了,他们共同占用同一块内存区。
5. 常量存储区,这是一块比较特殊的存储区,他们里面存放的是常量,不允许修改(当然,你要通过非正当手段也可以修改,而且方法很多)
单例模式
1. 懒汉模式
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
private Singleton() { // 初始化对象 }
public static Singleton getInstance() {
if(null == instance) { // 按需创建
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
改进版本,解决多线程重复创建实例问题:
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
private Singleton() { // 初始化对象 }
public static synchronized Singleton getInstance() { // 同步方法,只能有一个线程调用该方法
if(null == instance) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
优点:按需创建,线程安全。
缺点:性能差,统一时间只能有一个线程调用getInstance()方法。
场景:实例占用内存较大,使用次数较少的场景。
2. 饿汉模式
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton(); //类加载时即创建实例
private Singleton() { // 初始化对象 }
public static Singleton getInstance() { return instance; } }
优点:在类加载时创建实例,避免了多线程重复创建实例的情况。
缺点:类加载时即被创建实例,若实例没被使用,则浪费内存和时间。
场景:实例占用内存较小,初始化之后即被用到的场景。
3. 双重锁
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
private Singleton() { // 初始化对象 }
public static Singleton getInstance() {
if(null == instance) {
synchronized (Singleton.class) {
if(null == instance) { // 双重校验锁,解决多线程并发时重复创建实例的情况
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
优点:按需创建,线程安全,性能较同步方法好。
缺点:指令重排序仍然会导致多线程并发时状态不确定问题。具体原因:指令重排序导致对象初始化和将对象地址赋值给instance字段的顺序不确定。当一个线程调用getInstance()方法并创建实例,在调用构造方法之前,就为该对象分配了内存空间并将对象的字段设置为默认值。此时就可以将对象地址赋值给instance字段,然而对象尚未初始化(即构造方法中的逻辑)。若另一个线程此时调用getInstance()方法,则取到的是状态不确定的对象,程序可能出错。
改进,使用volatile关键字,禁止指令重排序,保证字段instance被赋值时,对象已经是初始化以后的:
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance = null; // 将instance声明为volatile类型
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if(null == instance) {
synchronized (Singleton.class) {
if(null == instance) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
4. 内嵌类
public class Singleton {
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
public static class SingletonHolder { // 静态内部类
private static Singleton instance = new Singleton(); // 用类加载机制保证只创建一个实例
}
}
优点:线程安全多线程并发只创建一个实例,延迟加载只要不使用内部类就不会加载。