架构演进，阿里资深Java工程师带你手撕之架构大全（性能优化+分布式+框架+微服务）

前言

新技术层出不穷。过去十年时间里，我们经历了许多激动人心的新技术，包括那些新的框架、语言、平台、编程模型等等。这些新技术极大地改善了开发人员的工作环境，缩短了产品和项目的面世时间。然而作为在软件行业第一线工作多年的从业者，我们却不得不面对一个现实，那就是当初采用新技术的乐趣随着项目周期的增长而迅速减少。无论当初的选择多么光鲜，半年、一年之后，只要这个项目依然活跃，业务在扩张——越来越多的功能需要加入，一些公共的问题就会逐渐显露出来。构建过慢，完成新功能让你痛不欲生，团队成员无法很快融入，文档无法及时更新等等。

架构

架构这个词在各种场合不断地以各种面目表现出来。从维基百科的词条看来，我们经常听到的有插件架构（Plugin），以数据库为中心的架构（Database Centric），模型-视图-控制器架构（MVC），面向服务的架构（SOA），三层模型(Three-Tier model)，模型驱动架构（MDA）等等等等。奇妙的是，这些词越大，实际的开发者就越痛苦。SOA很好——但在它提出的那个年代，带给开发者的只是面向厂商虚无缥缈的“公共数据类型”；MDA甚至都没有机会沦为新一轮令人笑话的CASE工具。

在继续阅读之前，读者不妨问自己一个问题：在长期的项目中，这些大词是否真的切实给你带来过好处？更为功利的问题是：你，作为战斗在一线的开发者，在长期项目中可曾有过美好的体验？

技术的演变

企业应用的发展似乎从十年前开始腾飞。从Microsoft ASP/LAMP(Linux、Apache、MySQL、PHP)年代开始，各种企业应用纷纷向浏览器迁移。经过十年的发展，目前阵营已经百花齐放。与过去不同，现在的技术不仅仅在编程语言方面，常见的编程套路、最佳实践、方法学、社区，都是各种技术独特拥有的。

之前有零零散散整理过一些专题给大家参考学习，这次干脆全部汇总起来，一次性来个终极手撕之架构大全，包含开源框架、分布式、微服务、性能优化等四个大专题共17个小专题，全部一锅端，送给大家一起学习~

01 开源框架（Spring +SpringMVC+Mybatis）

开源框架答案解析如下：

1.1 手撕开源框架之Spring

什么是 Spring 框架？Spring 框架有哪些主要模块？
使用 Spring 框架能带来哪些好处？
什么是控制反转(IOC)
请解释下 Spring 框架中的 IoC
BeanFactory 和和 ApplicationContext 有什么区别？
Spring 有几种配置方式？
如何用基于 XML 配置的方式配置 Spring
如何用基于 Java 配置的方式配置 Spring
怎样用注解的方式配置 Spring
请解释 Spring Bean 的生命周期？
Spring Bean 的作用域之间有什么区别？
Spring 框架中的单例 Beans 是线程安全的么？
请举例说明如何在 Spring 中注入一个 Java Collection
如何向 Spring Bean 中注入一个 Java.util.Properties
请解释 Spring Bean 的自动装配？
请解释自动装配模式的区别？
如何开启基于注解的自动装配？
请举例解释@Required 注解？
请举例解释@Autowired 注解？
请举例说明@Qualifier 注解？
构造方法注入和设值注入有什么区别？
Spring 框架中有哪些不同类型的事件？
Spring 框架中都用到了哪些设计模式？

1.2 手撕开源框架之SpringMVC

什么是 SpringMvc？
Spring MVC 的优点：
SpringMVC 工作原理？
SpringMVC 流程？
SpringMvc 的控制器是不是单例模式,如果是,有什么问题,怎么解决？
如果你也用过 struts2.简单介绍下 springMVC 和 struts2 的区别有哪些?
SpingMvc 中的控制器的注解一般用那个,有没有别的注解可以替代？
@RequestMapping 注解用在类上面有什么作用？
怎么样把某个请求映射到特定的方法上面？
如果在拦截请求中,我想拦截 get 方式提交的方法,怎么配置？
怎么样在方法里面得到 Request,或者 Session？
我想在拦截的方法里面得到从前台传入的参数,怎么得到？
如果前台有很多个参数传入,并且这些参数都是一个对象的,那么怎么样快速得到这个对象？
SpringMvc 中函数的返回值是什么？
SpringMVC 怎么样设定重定向和转发的？
SpringMvc 用什么对象从后台向前台传递数据的？
SpringMvc 中有个类把视图和数据都合并的一起的,叫什么？
怎么样把 ModelMap 里面的数据放入 Session 里面？
SpringMvc 怎么和 AJAX 相互调用的？
讲下 SpringMvc 的执行流程
SpringMvc 里面拦截器是怎么写的？
当一个方法向 AJAX 返回特殊对象,譬如 Object,List 等,需要做什么处理？

1.3 手撕开源框架之Mybatis

什么是 MyBatis？
讲下 MyBatis 的缓存
Mybatis 是如何进行分页的？分页插件的原理是什么？
简述 Mybatis 的插件运行原理，以及如何编写一个插件？
Mybatis 动态 sql 是做什么的？都有哪些动态 sql？能简述一下动态 sql 的执行原理不？
{}和${}的区别是什么？
为什么说 Mybatis 是半自动 ORM 映射工具？它与全自动的区别在哪里？
Mybatis 是否支持延迟加载？如果支持，它的实现原理是什么？
MyBatis 与 Hibernate 有哪些不同？
MyBatis 的好处是什么？
简述 Mybatis 的 Xml 映射文件和 Mybatis 内部数据结构之间的映射关系？
什么是 MyBatis 的接口绑定,有什么好处？
接口绑定有几种实现方式,分别是怎么实现的?
什么情况下用注解绑定,什么情况下用 xml 绑定？
MyBatis 实现一对一有几种方式?具体怎么操作的？
Mybatis 能执行一对一、一对多的关联查询吗？都有哪些实现方式，以及它们之间的区别？
MyBatis 里面的动态 Sql 是怎么设定的?用什么语法?
Mybatis 是如何将 sql 执行结果封装为目标对象并返回的？都有哪些映射形式？
Xml 映射文件中，除了常见的 select|insert|updae|delete 标签之外，还有哪些标签？
当实体类中的属性名和表中的字段名不一样，如果将查询的结果封装到指定 pojo？
模糊查询 like 语句该怎么写
通常一个 Xml 映射文件，都会写一个 Dao 接口与之对应, Dao 的工作原理，是否可以重载？
Mybatis 映射文件中，如果 A 标签通过 include 引用了 B 标签的内容，请问，B 标签能否定义在 A 标签的后面，还是说必须定义在 A 标签的前面？
Mybatis 的 Xml 映射文件中，不同的 Xml 映射文件，id 是否可以重复？
Mybatis 中如何执行批处理？
Mybatis 都有哪些 Executor 执行器？它们之间的区别是什么？
Mybatis 中如何指定使用哪一种 Executor 执行器？
Mybatis 执行批量插入，能返回数据库主键列表吗？
Mybatis 是否可以映射 Enum 枚举类？
如何获取自动生成的(主)键值？
在 mapper 中如何传递多个参数？
resultType resultMap 的区别？
使用 MyBatis 的 mapper 接口调用时有哪些要求？
Mybatis 比 IBatis 比较大的几个改进是什么？
IBatis 和 MyBatis 在核心处理类分别叫什么？
IBatis 和 MyBatis 在细节上的不同有哪些？

02 分布式（限流+通讯+数据库）

分布式答案解析如下：

2.1 手撕分布式限流（Nginx+ZooKeeper）

（1）手撕分布式限流之Nginx

请解释一下什么是 Nginx?
请列举 x Nginx 的一些特性。
请列举 x Nginx 和和 Apache 之间的不同点
请解释 x Nginx 如何处理 P HTTP 请求。
在 x Nginx 中，如何使用未定义的服务器名称来阻止处理请求?
使用 “ 反向代理服务器 ”
请列举 x Nginx 服务器的最佳用途。
请解释 x Nginx 服务器上的 r Master 和和 r Worker 进程分别是什么?
请解释你如何通过不同于 0 80 的端口开启 Nginx?
请解释是否有可能将 x Nginx 的错误替换为 2 502 错误？
在 x Nginx 中，解释如何在 L URL 中保留双斜线? ?
请解释 e ngx_http_upstream_module 的作用是什么?
请解释什么是 K C10K 问题?
请陈述 s stub_status 和和 r sub_filter 指令的作用是什么?
解释 x Nginx 是否支持将请求压缩到上游?
解释如何在 x Nginx 中获得当前的时间?
用 x Nginx 服务器解释s -s 的目的是什么?
解释如何在 x Nginx 服务器上添加模块?

（2）手撕分布式限流之ZooKeeper

ZooKeeper 是什么？
ZooKeeper 提供了什么？
Zookeeper 文件系统
四种类型的 znode
Zookeeper 通知机制
Zookeeper 做了什么？
zk 的命名服务（文件系统）
zk 的配置管理（文件系统、通知机制）
Zookeeper 集群管理（文件系统、通知机制）
Zookeeper 分布式锁（文件系统、通知机制）
获取分布式锁的流程
Zookeeper 队列管理（文件系统、通知机制）
Zookeeper 数据复制
Zookeeper 工作原理
zookeeper 是如何保证事务的顺序一致性的？
Zookeeper 下 Server 工作状态
zookeeper 是如何选取主 leader 的？
分布式通知和协调
机器中为什么会有 leader？
zk 节点宕机如何处理？
Zookeeper 同步流程
zookeeper 负载均衡和 nginx 负载均衡区别
zookeeper watch 机制

2.2 手撕分布式通讯（Kafka+ActiveMQ+RabbitMQ）

（1）手撕分布式通讯之kafka

Kafka 的设计时什么样的呢？
数据传输的事物定义有哪三种？
Kafka 判断一个节点是否还活着有那两个条件？
producer 是否直接将数据发送到 broker 的 leader(主节点)？
Kafa consumer 是否可以消费指定分区消息？
Kafka 消息是采用 Pull 模式，还是 Push 模式？
Kafka 存储在硬盘上的消息格式是什么？
Kafka 高效文件存储设计特点：
Kafka 与传统消息系统之间有三个关键区别
Kafka 创建 Topic 时如何将分区放置到不同的 Broker 中
Kafka 新建的分区会在哪个目录下创建
partition 的数据如何保存到硬盘
kafka 的 ack 机制
Kafka 的消费者如何消费数据
消费者负载均衡策略
数据有序
kafaka 生产数据时数据的分组策略

（2）手撕分布式通讯之ActiveMQ

什么是 ActiveMQ?
ActiveMQ 服务器宕机怎么办？
丢消息怎么办？
持久化消息非常慢
消息的不均匀消费。
死信队列。
ActiveMQ 中的消息重发时间间隔和重发次数吗？

（3）手撕分布式通讯之RabbitMQ

RabbitMQ 中的 broker 是指什么？cluster 又是指什么？
什么是元数据？元数据分为哪些类型？包括哪些内容？与 cluster 相关的元数据有哪些？元数据是如何保存的？元数据在 cluster 中是如何分布的？
RAM node 和 disk node 的区别？
RabbitMQ 上的一个 queue 中存放的 message 是否有数量限制？
RabbitMQ 概念里的 channel、exchange 和 queue 这些东东是逻辑概念，还是对应着进程实体？这些东东分别起什么作用？
vhost 是什么？起什么作用？
在单 node 系统和多 node 构成的 cluster 系统中声明 queue、exchange ，以及进行 binding 会有什么不同？
客户端连接到 cluster 中的任意 node 上是否都能正常工作？
cluster 中 node 的失效会对 consumer 产生什么影响？若是在 cluster 中创建了mirrored queue ，这时 node 失效会对 consumer 产生什么影响？
能够在地理上分开的不同数据中心使用 RabbitMQ cluster 么？
为什么 heavy RPC 的使用场景下不建议采用 disk node ？
向不存在的 exchange 发 publish 消息会发生什么？向不存在的 queue 执行consume 动作会发生什么？
routing_key 和 binding_key 的最大长度是多少？
RabbitMQ 允许发送的 message 最大可达多大？
什么情况下 producer 不主动创建 queue 是安全的？
“dead letter”queue 的用途？
为什么说保证 message 被可靠持久化的条件是 queue 和 exchange 具有durable 属性，同时 message 具有 persistent 属性才行？
什么情况下会出现 blackholed 问题？
如何防止出现 blackholed 问题？
Consumer Cancellation Notification 机制用于什么场景？
Basic.Reject 的用法是什么？
为什么不应该对所有的 message 都使用持久化机制？
RabbitMQ 中的 cluster、mirrored queue，以及 warrens 机制分别用于解决什么问题？存在哪些问题？

2.3 手撕分布式之缓存（Redis+memcached+MongoDB）

（1）手撕分布式缓存之Redis

redis 简介
为什么要用 redis /为什么要用缓存（高性能、高并发）
为什么要用 redis 而不用 map/guava 做缓存?
redis 和 memcached 的区别
redis 常见数据结构以及使用场景分析（String、Hash、List、Set、Sorted Set）
redis 设置过期时间
redis 内存淘汰机制（MySQL里有2000w数据，Redis中只存20w的数据，如何保证Redis中的数据都是热点数据？）
redis 持久化机制（怎么保证 redis 挂掉之后再重启数据可以进行恢复）
redis 事务
Redis 常见异常及解决方案（缓存穿透、缓存雪崩、缓存预热、缓存降级）
分布式环境下常见的应用场景（分布式锁、分布式自增 ID）
Redis 集群模式（主从模式、哨兵模式、Cluster 集群模式）
如何解决 Redis 的并发竞争 Key 问题
如何保证缓存与数据库双写时的数据一致性？

（2）分布式缓存之memcached

memcached 是怎么工作的？
memcached 最大的优势是什么？
memcached 和服务器的 local cache （比如 PHP 的的 APC 、mmap 文件等）相比，有什么优缺点？
memcached 和和 MySQL 的的 query cache 相比，有什么优缺点？
memcached 的的 cache 机制是怎样的？
memcached 如何实现冗余机制？
我需要把 memcached 中的 item 批量导出导入，怎么办？
memcached 如何处理容错的？
如何将 memcached 中中 item 批量导入导出？
memcached 是如何做身份验证的？
memcached 的多线程是什么？如何使用它们？
memcached 能接受的 key 的最大长度是多少？
memcached 对对 item 的过期时间有什么限制？
memcached 最大能存储多大的单个 item ？
为什么单个 item 的大小被限制在 1M byte 之内？

（3）手撕分布式缓存之MongoDB

你说的 NoSQL 数据库是什么意思?NoSQL 与 RDBMS 直接有什么区别?为什么要使用和不使用NoSQL 数据库?说一说 NoSQL 数据库的几个优点?
NoSQL 数据库有哪些类型?
MySQL 与 MongoDB 之间最基本的差别是什么?
你怎么比较 MongoDB、CouchDB 及 CouchBase?
MongoDB 成为最好 NoSQL 数据库的原因是什么?
32 位系统上有什么细微差别?
journal 回放在条目(entry)不完整时(比如恰巧有一个中途故障了)会遇到问题吗?
分析器在 MongoDB 中的作用是什么?
名字空间(namespace)是什么?
如果用户移除对象的属性，该属性是否从存储层中删除?
能否使用日志特征进行安全备份?
允许空值 null 吗?
更新操作立刻 fsync 到磁盘?
如何执行事务/加锁?
为什么我的数据文件如此庞大?
启用备份故障恢复需要多久?
什么是 master 或 primary?
什么是 secondary 或 slave?
我必须调用 getLastError 来确保写操作生效了么?
我应该启动一个集群分片(sharded)还是一个非集群分片的 MongoDB 环境?
分片(sharding)和复制(replication)是怎样工作的?
数据在什么时候才会扩展到多个分片(shard)里?
当我试图更新一个正在被迁移的块(chunk)上的文档时会发生什么?
如果在一个分片(shard)停止或者很慢的时候，我发起一个查询会怎样?
我可以把 moveChunk 目录里的旧文件删除吗?
我怎么查看 Mongo 正在使用的链接?
如果块移动操作(moveChunk)失败了，我需要手动清除部分转移的文档吗?
如果我在使用复制技术(replication)，可以一部分使用日志(journaling)而其他部分则不使用吗?
当更新一个正在被迁移的块（Chunk）上的文档时会发生什么？
MongoDB 在 A:{B,C}上建立索引，查询 A:{B,C}和 A:{C,B}都会使用索引吗？
如果一个分片（Shard）停止或很慢的时候，发起一个查询会怎样？
MongoDB 支持存储过程吗？如果支持的话，怎么用？
如何理解 MongoDB 中的 GridFS 机制，MongoDB 为何使用 GridFS 来存储文件？