Что такое «пул строк»?

Пул строк – это набор строк, хранящийся в Heap.

• Пул строк возможен благодаря неизменяемости строк в Java и реализации идеи интернирования строк;
• Пул строк помогает экономить память, но по этой же причине создание строки занимает больше времени;
• Когда для создания строки используются ", то сначала ищется строка в пуле с таким же значением, если находится, то просто возвращается ссылка, иначе создается новая строка в пуле, а затем возвращается ссылка на неё;
• При использовании оператора new создаётся новый объект String. Затем при помощи метода intern() эту строку можно поместить в пул или же получить из пула ссылку на другой объект String с таким же значением;
• Пул строк является примером паттерна «Приспособленец» (Flyweight).

Что произойдет со сборщиком мусора, если выполнение метода finalize() требует ощутимо много времени, или в процессе выполнения будет выброшено исключение?

Непосредственно вызов finalize() происходит в отдельном потоке Finalizer (java.lang.ref.Finalizer.FinalizerThread), который создаётся при запуске виртуальной машины (в статической секции при загрузке класса Finalizer). Методы finalize() вызываются последовательно в том порядке, в котором были добавлены в список сборщиком мусора. Соответственно, если какой-то finalize() зависнет, он подвесит поток Finalizer, но не сборщик мусора. Это в частности означает, что объекты, не имеющие метода finalize(), будут исправно удаляться, а вот имеющие будут добавляться в очередь, пока поток Finalizer не освободится, не завершится приложение или не кончится память.

То же самое применимо и выброшенным в процессе finalize() исключениям: метод runFinalizer() у потока Finalizer игнорирует все исключения выброшенные в момент выполнения finalize(). Таким образом возникновение исключительной ситуации никак не скажется на работоспособности сборщика мусора.

Расскажите про приведение типов. Что такое понижение и повышение типа?

Java является строго типизированным языком программирования, а это означает, то что каждое выражение и каждая переменная имеет строго определенный тип уже на момент компиляции. Однако определен механизм приведения типов (casting) - способ преобразования значения переменной одного типа в значение другого типа.

В Java существуют несколько разновидностей приведения:

• Тождественное (identity). Преобразование выражения любого типа к точно такому же типу всегда допустимо и происходит автоматически.
• Расширение (повышение, upcasting) примитивного типа (widening primitive). Означает, что осуществляется переход от менее емкого типа к более ёмкому. Например, от типа byte (длина 1 байт) к типу int (длина 4 байта). Такие преобразование безопасны в том смысле, что новый тип всегда гарантировано вмещает в себя все данные, которые хранились в старом типе и таким образом не происходит потери данных. Этот тип приведения всегда допустим и происходит автоматически.
• Сужение (понижение, downcasting) примитивного типа (narrowing primitive). Означает, что переход осуществляется от более емкого типа к менее емкому. При таком преобразовании есть риск потерять данные. Например, если число типа int было больше 127, то при приведении его к byte значения битов старше восьмого будут потеряны. В Java такое преобразование должно совершаться явным образом, при этом все старшие биты, не умещающиеся в новом типе, просто отбрасываются - никакого округления или других действий для получения более корректного результата не производится.
• Расширение объектного типа (widening reference). Означает неявное восходящее приведение типов или переход от более конкретного типа к менее конкретному, т.е. переход от потомка к предку. Разрешено всегда и происходит автоматически.
• Сужение объектного типа (narrowing reference). Означает нисходящее приведение, то есть приведение от предка к потомку (подтипу). Возможно только если исходная переменная является подтипом приводимого типа. При несоответствии типов в момент выполнения выбрасывается исключение ClassCastException. Требует явного указания типа.
• Преобразование к строке (to String). Любой тип может быть приведен к строке, т.е. к экземпляру класса String.
• Запрещенные преобразования (forbidden). Не все приведения между произвольными типами допустимы. Например, к запрещенным преобразованиям относятся приведения от любого ссылочного типа к примитивному и наоборот (кроме преобразования к строке). Кроме того, невозможно привести друг к другу классы, находящиеся на разных ветвях дерева наследования и т.п.

При приведении ссылочных типов с самим объектом ничего не происходит, - меняется лишь тип ссылки, через которую происходит обращение к объекту.

Для проверки возможности приведения нужно воспользоваться оператором instanceof:

Parent parent = new Child();
if (parent instanceof Child) {
Child child = (Child) parent;
}

Почему String неизменяемый и финализированный класс?

Есть несколько преимуществ в неизменности строк:

• Пул строк возможен только потому, что строка неизменяемая, таким образом виртуальная машина сохраняет больше свободного места в Heap, поскольку разные строковые переменные указывают на одну и ту же переменную в пуле. Если бы строка была изменяемой, то интернирование строк не было бы возможным, потому что изменение значения одной переменной отразилось бы также и на остальных переменных, ссылающихся на эту строку.
• Если строка будет изменяемой, тогда это станет серьезной угрозой безопасности приложения. Например, имя пользователя базы данных и пароль передаются строкой для получения соединения с базой данных и в программировании сокетов реквизиты хоста и порта передаются строкой. Так как строка неизменяемая, её значение не может быть изменено, в противном случае злоумышленник может изменить значение ссылки и вызвать проблемы в безопасности приложения.
• Неизменяемость позволяет избежать синхронизации: строки безопасны для многопоточности и один экземпляр строки может быть совместно использован различными потоками.
• Строки используются classloader и неизменность обеспечивает правильность загрузки класса.
• Поскольку строка неизменяемая, её hashCode() кэшируется в момент создания и нет необходимости рассчитывать его снова. Это делает строку отличным кандидатом для ключа в HashMap т.к. его обработка происходит быстрее.

Почему char[] предпочтительнее String для хранения пароля?

С момента создания строка остаётся в пуле, до тех пор, пока не будет удалена сборщиком мусора. Поэтому, даже после окончания использования пароля, он некоторое время продолжает оставаться доступным в памяти и способа избежать этого не существует. Это представляет определённый риск для безопасности, поскольку кто-либо, имеющий доступ к памяти сможет найти пароль в виде текста. В случае использования массива символов для хранения пароля имеется возможность очистить его сразу по окончанию работы с паролем, позволяя избежать риска безопасности, свойственного строке.

Какое имя у бина реализованного в данном классе?

Почему строка является популярным ключом в HashMap в Java?

Поскольку строки неизменяемы, их хэш код вычисляется и кэшируется в момент создания, не требуя повторного пересчета при дальнейшем использовании. Поэтому в качестве ключа HashMap они будут обрабатываться быстрее.