Java nasıl çalışır

Konu seç, kod yaz ve içeride ne olduğunu adım adım gör.

Memory

JVM: Stack ve Heap

Primitive'ler, object'ler, String Pool, frame'ler ve GC. Kodunun memory'de nereye düştüğünü satır satır izle.

Garbage Collection

Object ne zaman silinir? GC root'ları, mark-sweep, Eden, Survivor, Old ve memory leak.

String içeriden

String'in iç yapısı: byte[], LATIN1 ve UTF16, emoji uzunluğu, paylaşılan array ve += bedeli.

Object bellekte

Bir object kaç byte tutar: header, mark word, padding, field sırası, array’ler ve 32 GB sınırı.

Collection'lar

HashMap nasıl çalışır

hashCode, bucket, collision ve resize. Key'in table'daki yerini nasıl bulduğunu bit bit izle.

TreeMap nasıl çalışır

Red-black tree'yi canlı izle: insert, recolor, rotation, remove ve sıralı arama.

Concurrency

Thread'ler

İki thread'i kendin yönet. Race condition, synchronized, volatile, CAS ve deadlock.

ConcurrentHashMap nasıl çalışır

Birden fazla thread için HashMap. Boş bucket'ta CAS, dolu bucket'ta lock, resize ve null yasağı.

Virtual Thread'ler

Bir milyon thread nasıl mümkün olur: carrier, mount ve unmount, pinning ve virtual thread'in yardım etmediği durumlar.

Dil ve JVM

Bytecode

javac ne yazar? Operand stack, local variable'lar, i = i++ tuzağı ve finally'nin gerçek hali.

Class loading

Class ne zaman yüklenir? Delegation, üç aşama, static ve constructor sırası, klasik tuzaklar.

Stream nasıl çalışır

Stream lazy'dir. Element'ler tek tek geçer, sorted hepsini tutar, count bazen hiçbir şey çalıştırmaz.

Konular

Thread'ler

Race condition: count++

Her thread'in kendi stack'i vardır, heap ise ortaktır. count heap'te, r stack'tedir.

count++ tek işlem değildir: oku, artır, yaz. İki thread aynı değeri okursa biri diğerinin sonucunun üstüne yazar.

Sonraki düğmesi hazır sırayı gösterir. Thread düğmeleriyle sırayı kendin seç: hangi sırada kayıp olmaz?

synchronized

synchronized bir object'in monitor lock'unu alır. Aynı lock'u aynı anda yalnızca bir thread tutabilir, diğeri BLOCKED olur.

Şimdi thread B'yi A'nın ortasına sok: B ilerleyemez, bu yüzden üç adım birlikte çalışır.

Lock görünürlüğü de sağlar: lock'u alan thread önceki sahibin yazdıklarını görür. Bedeli beklemedir, lock'u mümkün olduğunca kısa tut.

volatile count++'ı düzeltmez

volatile her okumanın en son yazılan değeri görmesini sağlar. Ama oku, artır, yaz yine üç ayrı adımdır.

Farka bak: aynı sıra, aynı kayıp. volatile atomicity vermez.

volatile bir thread'in yazıp diğerlerinin okuduğu durumlar içindir: sonraki bölümlerdeki running flag'i gibi.

CAS ve AtomicInteger

AtomicInteger lock kullanmaz. CAS, yani compare-and-swap, hardware'in tek adımda yaptığı iştir: değer beklediğim gibiyse yenisini yaz, değilse hiçbir şey yapma.

Başarısız olan thread beklemez, yeniden okuyup dener. Thread'ler BLOCKED olmaz.

Yoğun rekabette çok tekrar olabilir. Çok yazılan sayaç için LongAdder da vardır.

Deadlock

Thread A a'yı, B b'yi alır. Sonra A b'yi, B a'yı ister. İkisi de sonsuza kadar bekler, Java bunu kendi çözmez.

En basit çözüm: tüm thread'ler lock'ları aynı sırada alsın. Düğmeyle sırayı değiştir ve yeniden çalıştır.

Gerçek programda jstack deadlock'u bulup gösterir.

Görünürlük: volatile flag

Bir thread'in yazdığını diğeri ne zaman görür? Senkronizasyon yoksa Java garanti vermez.

Bu döngüde worker running değerini okur. JIT değerin değişmediğini varsayıp yeniden okumayabilir, thread sonsuza kadar döner.

volatile, synchronized ve Thread.start/join happens-before oluşturur, yani görünürlüğü garanti eder.

Thread durumları

Thread.getState() altı değerden birini döndürür. Thread dump okurken en çok gereken tablo budur.

Tuzak: RUNNABLE "şu an CPU'da" demek değildir. I/O bekleyen thread de çoğu zaman RUNNABLE görünür.