Java面试题：静态、最终、易变、同步、暂态和原子操作详解

理解这些关键词非常重要，因为面试官经常会问一些涉及这些关键词的小问题。

1. static和实例变量之间的区别是什么？
2. final变量、方法和类分别有什么不同？
3. 你什么时候会在Java中使用volatile关键字？
4. synchronized方法和synchronized块之间的区别是什么？
5. transient和volatile之间的区别是什么？
6. 如果你在一个多线程环境中标记一个方法为synchronized，会发生什么？
7. Java中的atomic操作有什么作用？
8. 使用final修饰方法参数和局部变量会有什么影响？
9. 能否使用volatile进行复合任务，比如检查一个值然后更新它？
10. synchronized和ReentrantLock之间的区别是什么？
11. Java中的static块有什么作用？
12. final类可以有构造函数吗？

你可以从下面的信息中找到所有问题的答案。

static 关键字用于类级别的变量、方法和嵌套类。这意味着成员（变量或方法）属于类，而不是类的实例。

• 类的所有实例共享的变量：由该类的所有实例共享。
• 可以在不创建类的实例的情况下直接调用的方法：可以在不创建类的实例的情况下直接调用。
• 用于初始化类的代码块：用于初始化类的代码块。

例子：

一个静态变量的例子：

在这个例子中，静态变量 count 由 Counter 类的所有实例共享，尽管 c1 和 c2 是不同的对象，它们都会显示相同的 count 值。

一些静态方法的例子有：

在这里，add() 和 multiply() 是静态成员方法，你可以直接通过类名 MathUtils 调用它们，而无需实例化该类。

在这个例子中，当类被加载时，静态代码块会初始化数据库连接信息。这发生在任何类的实例被创建或任何静态方法被调用之前。

Java中的final关键字用于定义常量值或防止继承和重写方法。它可以应用于变量、方法和类。

• 常量变量：一旦初始化，其值不能更改（常量）。
• 最终方法：方法不能被子类覆盖。
• 最终类：类不能被子类继承。

在这里，MAX_VALUE 变量被声明为 final，所以尝试给它赋新的值会导致编译错误。一旦初始化，它的值就不可再更改。

在这个例子中，Parent 类中的 display() 方法被定义为 final，这使得 Child 类不能重写它。尝试重写它将会导致编译时出现错误。

或者使用注脚解释：最终类（Final Classes）

在这里，ImmutableClass 被声明为 final，意味着它不能被继承。如果你尝试在其他类中继承 ImmutableClass，编译器会报错。

volatile 关键字用于表示一个变量的值可能被多个线程修改。它确保 Java 内存模型从主内存中读取变量，而不是从线程的本地缓存，保证一个线程所做的更新对其他线程可见，从而确保线程间的同步。

• 在多线程中的用法：确保所有线程都能立即反映变量的变化。

synchronized 关键字用来确保一次只有一个线程可以访问一个方法或一段代码。它主要用于线程间的同步，以防止并发编程中的数据不一致。

• 同步方法：一次只能有一个线程执行这个方法。
• 同步块：对较小代码片段的同步进行更精细的控制。

当一个方法被声明为同步方法时，任何时候只有一个线程可以访问该方法的锁。如果有多个线程尝试调用这个同步方法，它们将会排队等待，一个接一个地执行该方法。

在这个例子中，方法 increment() 被同步了，确保同一时间只有一个线程能执行这个方法。如果不进行同步，线程之间可能会互相干扰，导致结果不正确或不一致。

同步块主要用于锁定代码的特定部分，而不是整个方法，这使得提供了更细粒度的同步控制，从而当您只需要同步某些特定操作而不是整个方法时，这可以提升性能。

你可以对特定的对象同步一个代码块，这在你只想将同步范围限制在关键部分时很有用。

transient 关键字用于表示一个成员变量不需要被序列化。在序列化过程中，瞬态字段不会被包含在序列化的形式中。

• 用法：当某些字段不需要保存时（比如密码、敏感信息或计算出的字段）很有帮助。

虽然“atomic”本身不是一个关键字，但在Java中，它表示作为单一、不可分割的操作单元执行的概念。这通常用于java.util.concurrent.atomic包提供的原子变量（例如AtomicInteger，AtomicLong等）中。

• 原子操作：即无需显式同步即可确保线程安全的操作。
• 原子型变量：即支持无锁机制的线程安全操作。