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每日一面

jvm垃圾回收算法

标记-清除算法(Mark-Sweep)

最基础的垃圾回收算法，分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。

标记：遍历内存区域，对需要回收的对象打上标记。
清除：再次遍历内存，对已经标记过的内存进行回收。

在这里插入图片描述

效率问题；遍历了两次内存空间（第一次标记，第二次清除）。
空间问题：容易产生大量内存碎片，当再需要一块比较大的内存时，无法找到一块满足要求的，因而不得不再次出发GC。

复制算法(Copying)

为了解决Mark-Sweep算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用的内存清掉，如图：

在这里插入图片描述

这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话，Copying算法的效率会大大降低。
内存利用率不高，每次只能使用一半内存。

标记-整理算法(Mark-Compact)

结合了以上两个算法，为了避免缺陷而提出。标记阶段和Mark-Sweep算法相同，标记后不是清理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。如图：

分代收集算法(Generational Collection)

当前大多商用虚拟机都采用这种分代收集算法，这个算法并没有新的内容，只是根据对象的存活的时间的长短，将内存分为了新生代和老年代，这样就可以针对不同的区域，采取对应的算法。如：在这里插入图片描述

新生代，每次都有大量对象死亡，有老年代作为内存担保，采取复制算法。
老年代，对象存活时间长，采用标记整理，或者标记清理算法都可。

对象的内存分配主要在新生代的Eden Space和Survivor Space的From Space(Survivor目前存放对象的那一块)，少数情况会直接分配到老生代。当新生代的Eden Space和From Space空间不足时就会发生一次GC，进行GC后，Eden Space和From Space区的存活对象会被挪到To Space，然后将Eden Space和From Space进行清理。如果To Space无法足够存储某个对象，则将这个对象存储到老生代。在进行GC后，使用的便是Eden Space和To Space了，如此反复循环。当对象在Survivor区躲过一次GC后，其年龄就会+1。默认情况下年龄到达15的对象会被移到老生代中。

MinorGC和FullGC的区别
MinorGC：发生在新生代的垃圾回收，因为新生代的特点，MinorGC非常频繁，且回收速度比较快，每次回收的量也很大。
FullGC：发生在老年代的垃圾回收，也称MajorGC，速度比较慢，相对于MinorGc慢10倍左右。进行一次FullGC通常会伴有多次多次MinorGC,。

原博

MYSQL数据库四种索引类型

主键索引:
主键是一种唯一性索引，但它必须指定为PRIMARY KEY，每个表只能有一个主键。

唯一索引:
索引列的所有值都只能出现一次，即必须唯一，值可以为空。

**普通索引 :
基本的索引类型，值可以为空，没有唯一性的限制。 **

** 全文索引:
全文索引的索引类型为FULLTEXT。全文索引可以在varchar、char、text类型的列上创建。可以通过ALTER TABLE或CREATE INDEX命令创建。对于大规模的数据集，通过ALTER TABLE（或者CREATE INDEX）命令创建全文索引要比把记录插入带有全文索引的空表更快。MyISAM支持全文索引，InnoDB在mysql5.6之后支持了全文索引。**

1.为什么我们添加完索引后查询速度为变快？
传统的查询方法，是按照表的顺序遍历的，不论查询几条数据，mysql需要将表的数据从头到尾遍历一遍
在我们添加完索引之后，mysql一般通过BTREE算法生成一个索引文件，在查询数据库时，找到索引文件进行遍历(折半查找大幅查询效率)，找到相应的键从而获取数据
2.创建索引的缺点
2.1创建索引是为产生索引文件的，占用磁盘空间
2.2索引文件是一个二叉树类型的文件，可想而知我们的dml操作同样也会对索引文件进行修改，所以性能会下降
3.在哪些column上使用索引？
3.1较频繁的作为查询条件字段应该创建索引
3.2唯一性太差的字段不适合创建索引，尽管频繁作为查询条件，例如gender性别字段
3.3更新非常频繁的字段不适合作为索引
3.4不会出现在where子句中的字段不该创建索引
总结: 满足以下条件的字段，才应该创建索引.
a: 肯定在where条经常使用 b: 该字段的内容不是唯一的几个值 c: 字段内容不是频繁变化。

**MYSQL数据库两种索引方法有几种?

HASH**

hash就是一种（key=>value）形式的键值对，如数学中的函数映射，允许多个key对应相同的value，但不允许一个key对应多个value。正是由于这个特性，hash很适合做索引，hash索引可以一次定位。

局限性

1）Hash 索引仅仅能满足"=",“IN"和”<=>"查询，不能使用范围查询。

（2）Hash 索引无法被用来避免数据的排序操作。
由于 Hash 索引中存放的是经过 Hash 计算之后的 Hash 值，而且Hash值的大小关系并不一定和 Hash 运算前的键值完全一样，所以数据库无法利用索引的数据来避免任何排序运算；
（3）Hash 索引不能利用部分索引键查询。
对于组合索引，Hash 索引在计算 Hash 值的时候是组合索引键合并后再一起计算 Hash 值，而不是单独计算 Hash 值，所以通过组合索引的前面一个或几个索引键进行查询的时候，Hash 索引也无法被利用。
（4）Hash 索引在任何时候都不能避免表扫描。

2. BTREE

BTREE索引就是一种将索引值按一定的算法，存入一个树形的数据结构中

BTREE在MyISAM里的形式和Innodb稍有不同

在 Innodb里，有两种形态：一是primary key形态，其leaf node里存放的是数据，而且不仅存放了索引键的数据，还存放了其他字段的数据。二是secondary index，其leaf node和普通的BTREE差不多，只是还存放了指向主键的信息.

而在MyISAM里，主键和其他的并没有太大区别。不过和Innodb不太一样的地方是在MyISAM里，leaf node里存放的不是主键的信息，而是指向数据文件里的对应数据行的信息.

Java 通过 Executors 提供四种线程池，分别为：

newCachedThreadPool 创建一个可缓存线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
newSingleThreadExecutor
创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

HashMap vs HashTable

HashMap 的键和值都允许 null 值存在（当 key == null 时，哈希值为 0），而 HashTable 则不行
HashMap 不加锁，所以效率高，非线程安全；HashTable 加锁，是线程安全的，但效率低

ConcurrentHashMap vs HashTable

ConcurrentHashMap 是加锁版的 HashMap，是线程安全的（有一个区别，ConcurrentHashMap
的键和值都不允许 null） HashTable 使用 synchronized
锁住整个方法，以阻塞整个队列，一次只允许单个线程执行，效率较低
ConcurrentHashMap 将整个存储区分割为多个段，不同段使用不同的锁（锁分离技术），因此允许多个线程同时操作，性能要优于 HashTable

在这里插入图片描述

Java中如何保证线程安全性

一、线程安全在三个方面体现

1.原子性：提供互斥访问，同一时刻只能有一个线程对数据进行操作，（atomic,synchronized）；

2.可见性：一个线程对主内存的修改可以及时地被其他线程看到，（synchronized,volatile）；

3.有序性：一个线程观察其他线程中的指令执行顺序，由于指令重排序，该观察结果一般杂乱无序，（happens-before原则）。
1、使用synchronized关键字

synchronized关键字可以修饰方法和代码块，它的语义是保证同一段代码同一时间只能有一个线程在执行。

2、使用volatile关键字

volatile关键字用来修饰共享变量。它的语义是保证被修饰的变量在被一个线程修改后，都会通知其他线程，其他线程需要操作该变量时会重新获取，这样每个线程在操作该共享变量时获取到的值都是很新的，但是volatile关键字无法保证原子性，怎么来理解这句话呢?在你写的对该变量操作的一行代码，在执行时是拆分成多条字节码指令后执行的，所以对volatile修饰的变量操作时，需要保证该操作具有原子性。有些操作本身就具有原子性，无需额外编码，比如：volatile修饰boolean类型的变量，对该变量的操作是赋值操作。对于不具备原子性的操作，则需要使用某些方法来保证原子性，比如：使用原子类来替代基本数据类型

3、使用原子类代替基本数据类型

java提供三种类型的原子类，当某个操作因为不是原子操作导致的线程安全问题的时候，可以使用原子类来替代。比如：多线程环境下执行a++，可以使用AtomicInteger类incrementAndGet()方法实现。相比synchronized，原子类是使用乐观锁来实现线程安全，synchronized使用悲观锁来实现线程安全。

4、使用ThreadLocal对各个线程进行隔离

使用ThreadLocal保存当前线程的变量值，这样你想获取该变量的值的时候，获取到的都是本线程的变量值，不会获取到其他线程设置的值。应用场景比如：在过滤器中使用threadlocal保存变量值，需要使用的时候直接取出来即可，threadlocal可以保证你取到的数据就是你之前设置的，因为在一个线程中。

深入理解java内置锁(synchronized)和显式锁(ReentrantLock)

多线程编程中，当代码需要同步时我们会用到锁。Java为我们提供了内置锁(synchronized)和显式锁(ReentrantLock)两种同步方式。显式锁是JDK1.5引入的，这两种锁有什么异同呢？是仅仅增加了一种选择还是另有其因？本文为您一探究竟。

JDK1.5中，synchronized是性能低效的。因为这是一个重量级操作，它对性能最大的影响是阻塞的是实现，挂起线程和恢复线程的操作都需要转入内核态中完成，这些操作给系统的并发性带来了很大的压力。相比之下使用Java提供的Lock对象，性能更高一些。多线程环境下，synchronized的吞吐量下降的非常严重，而ReentrankLock则能基本保持在同一个比较稳定的水平上。

到了JDK1.6，发生了变化，对synchronize加入了很多优化措施，有自适应自旋，锁消除，锁粗化，轻量级锁，偏向锁等等。导致在JDK1.6上synchronize的性能并不比Lock差。官方也表示，他们也更支持synchronize，在未来的版本中还有优化余地，所以还是提倡在synchronized能实现需求的情况下，优先考虑使用synchronized来进行同步。

内置锁使用起来非常方便，不需要显式的获取和释放，任何一个对象都能作为一把内置锁。使用内置锁能够解决大部分的同步场景。“任何一个对象都能作为一把内置锁”也意味着出现synchronized关键字的地方，都有一个对象与之关联，具体说来：

1）当synchronized作用于普通方法是，锁对象是this；

2）当synchronized作用于静态方法是，锁对象是当前类的Class对象；

3）当synchronized作用于代码块时，锁对象是synchronized(obj)中的这个obj。

显式锁
内置锁这么好用，为什么还需多出一个显式锁呢？因为有些事情内置锁是做不了的，

比如：我们想给锁加个等待时间超时时间，超时还未获得锁就放弃，不至于无限等下去；

我们想以可中断的方式获取锁，这样外部线程给我们发一个中断信号就能唤起等待锁的线程；

我们想为锁维持多个等待队列，比如一个生产者队列，一个消费者队列，一边提高锁的效率。

显式锁(ReentrantLock)正式为了解决这些灵活需求而生。ReentrantLock的字面意思是可重入锁，可重入的意思是线程可以同时多次请求同一把锁，而不会自己导致自己死锁。

内置锁和显式锁的区别

可定时：RenentrantLock.tryLock(long timeout, TimeUnit unit)提供了一种以定时结束等待的方式，如果线程在指定的时间内没有获得锁，该方法就会返回false并结束线程等待。

可中断：你一定见过InterruptedException，很多跟多线程相关的方法会抛出该异常，这个异常并不是一个缺陷导致的负担，而是一种必须，或者说是一件好事。可中断性给我们提供了一种让线程提前结束的方式（而不是非得等到线程执行结束），这对于要取消耗时的任务非常有用。对于内置锁，线程拿不到内置锁就会一直等待，除了获取锁没有其他办法能够让其结束等待。RenentrantLock.lockInterruptibly()给我们提供了一种以中断结束等待的方式。

条件队列(condition queue)：线程在获取锁之后，可能会由于等待某个条件发生而进入等待状态（内置锁通过Object.wait()方法，显式锁通过Condition.await()方法），进入等待状态的线程会挂起并自动释放锁，这些线程会被放入到条件队列当中。synchronized对应的只有一个条件队列，而ReentrantLock可以有多个条件队列，多个队列有什么好处呢？请往下看。

条件谓词：线程在获取锁之后，有时候还需要等待某个条件满足才能做事情，比如生产者需要等到“缓存不满”才能往队列里放入消息，而消费者需要等到“缓存非空”才能从队列里取出消息。这些条件被称作条件谓词，线程需要先获取锁，然后判断条件谓词是否满足，如果不满足就不往下执行，相应的线程就会放弃执行权并自动释放锁。使用同一把锁的不同的线程可能有不同的条件谓词，如果只有一个条件队列，当某个条件谓词满足时就无法判断该唤醒条件队列里的哪一个线程；但是如果每个条件谓词都有一个单独的条件队列，当某个条件满足时我们就知道应该唤醒对应队列上的线程（内置锁通过Object.notify()或者Object.notifyAll()方法唤醒，显式锁通过Condition.signal()或者Condition.signalAll()方法唤醒）。这就是多个条件队列的好处。

使用内置锁时，对象本身既是一把锁又是一个条件队列；使用显式锁时，RenentrantLock的对象是锁，条件队列通过RenentrantLock.newCondition()方法获取，多次调用该方法可以得到多个条件队列。

上述代码将unlock()放在finally块里，这么做是必需的。显式锁不像内置锁那样会自动释放，使用显式锁一定要在finally块中手动释放，如果获取锁后由于异常的原因没有释放锁，那么这把锁将永远得不到释放！将unlock()放在finally块中，保证无论发生什么都能够正常释放。

结论
内置锁能够解决大部分需要同步的场景，只有在需要额外灵活性是才需要考虑显式锁，比如可定时、可中断、多等待队列等特性。

显式锁虽然灵活，但是需要显式的申请和释放，并且释放一定要放到finally块中，否则可能会因为异常导致锁永远无法释放！这是显式锁最明显的缺点。

综上，当需要同步时请优先考虑更安全的更易用的隐式锁。

底层实现
1.互斥同步最主要的问题就是进行线程阻塞和唤醒所带来的性能问题，因而这种同步又称为阻塞同步，它属于一种悲观的并发策略，即线程获得的是独占锁。独占锁意味着其他线程只能依靠阻塞来等待线程释放锁。而在CPU转换线程阻塞时会引起线程上下文切换，当有很多线程竞争锁的时候，会引起CPU频繁的上下文切换导致效率很低。synchronized采用的便是这种并发策略。

2.随着指令集的发展，我们有了另一种选择：基于冲突检测的乐观并发策略，通俗地讲就是先进性操作，如果没有其他线程争用共享数据，那操作就成功了，如果共享数据被争用，产生了冲突，那就再进行其他的补偿措施（最常见的补偿措施就是不断地重试，直到试成功为止），这种乐观的并发策略的许多实现都不需要把线程挂起，因此这种同步被称为非阻塞同步。ReetrantLock采用的便是这种并发策略。

3.在乐观的并发策略中，需要操作和冲突检测这两个步骤具备原子性，它靠硬件指令来保证，这里用的是CAS操作（Compare and Swap）。JDK1.5之后，Java程序才可以使用CAS操作。我们可以进一步研究ReentrantLock的源代码，会发现其中比较重要的获得锁的一个方法是compareAndSetState，这里其实就是调用的CPU提供的特殊指令。现代的CPU提供了指令，可以自动更新共享数据，而且能够检测到其他线程的干扰，而compareAndSet() 就用这些代替了锁定。这个算法称作非阻塞算法，意思是一个线程的失败或者挂起不应该影响其他线程的失败或挂起。

Java 5中引入了注入AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等特殊的原子性变量类，它们提供的如：compareAndSet（）、incrementAndSet（）和getAndIncrement（）等方法都使用了CAS操作。因此，它们都是由硬件指令来保证的原子方法。

用途比较
基本语法上，ReentrantLock与synchronized很相似，它们都具备一样的线程重入特性，只是代码写法上有点区别而已，一个表现为API层面的互斥锁（Lock），一个表现为原生语法（JVM）层面的互斥锁（synchronized）。ReentrantLock相对synchronized而言还是增加了一些高级功能，主要有以下三项：

1、等待可中断：当持有锁的线程长期不释放锁时，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情，它对处理执行时间非常上的同步块很有帮助。而在等待由synchronized产生的互斥锁时，会一直阻塞，是不能被中断的。

2、可实现公平锁：多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序排队等待，而非公平锁则不保证这点，在锁释放时，任何一个等待锁的线程都有机会获得锁。synchronized中的锁是非公平锁，ReentrantLock默认情况下也是非公平锁，但可以通过构造方法ReentrantLock（ture）来要求使用公平锁。

3、锁可以绑定多个条件：ReentrantLock对象可以同时绑定多个Condition对象（名曰：条件变量或条件队列），而在synchronized中，锁对象的wait() 和notify() 或notifyAll()方法可以实现一个隐含条件，但如果要和多于一个的条件关联的时候，就不得不额外地添加一个锁，而ReentrantLock则无需这么做，只需要多次调用newCondition() 方法即可。而且我们还可以通过绑定Condition对象来判断当前线程通知的是哪些线程（即与Condition对象绑定在一起的其他线程）。

Java锁介绍,什么是自旋锁？自旋的好处和后果是什么呢？

什么是自旋

我们了解什么叫自旋？“自旋”可以理解为“自我旋转”，这里的“旋转”指“循环”，比如 while 循环或者 for 循环。“自旋”就是自己在这里不停地循环，直到目标达成。而不像普通的锁那样，如果获取不到锁就进入阻塞。

对比自旋和非自旋的获取锁的流程

我们用这样一张流程图来对比一下自旋锁和非自旋锁的获取锁的过程。
在这里插入图片描述

自旋和非自旋对比
我们来看自旋锁，它并不会放弃 CPU 时间片，而是通过自旋等待锁的释放，也就是说，它会不停地再次地尝试获取锁，如果失败就再次尝试，直到成功为止。

我们再来看下非自旋锁，非自旋锁和自旋锁是完全不一样的，如果它发现此时获取不到锁，它就把自己的线程切换状态，让线程休眠，然后 CPU 就可以在这段时间去做很多其他的事情，直到之前持有这把锁的线程释放了锁，于是 CPU 再把之前的线程恢复回来，让这个线程再去尝试获取这把锁。如果再次失败，就再次让线程休眠，如果成功，一样可以成功获取到同步资源的锁。

可以看出，非自旋锁和自旋锁最大的区别，就是如果它遇到拿不到锁的情况，它会把线程阻塞，直到被唤醒。而自旋锁会不停地尝试。那么，自旋锁这样不停尝试的好处是什么呢？

自旋锁的好处

阻塞和唤醒线程都是需要高昂的开销的，如果同步代码块中的内容不复杂，那么可能转换线程带来的开销比实际业务代码执行的开销还要大。

在很多场景下，可能我们的同步代码块的内容并不多，所以需要的执行时间也很短，如果我们仅仅为了这点时间就去切换线程状态，那么其实不如让线程不切换状态，而是让它自旋地尝试获取锁，等待其他线程释放锁，有时我只需要稍等一下，就可以避免上下文切换等开销，提高了效率。

用一句话总结自旋锁的好处，那就是自旋锁用循环去不停地尝试获取锁，让线程始终处于 Runnable 状态，节省了线程状态切换带来的开销。

缺点

那么自旋锁有没有缺点呢？其实自旋锁是有缺点的。它最大的缺点就在于虽然避免了线程切换的开销，但是它在避免线程切换开销的同时也带来了新的开销，因为它需要不停得去尝试获取锁。如果这把锁一直不能被释放，那么这种尝试只是无用的尝试，会白白浪费处理器资源。也就是说，虽然一开始自旋锁的开销低于线程切换，但是随着时间的增加，这种开销也是水涨船高，后期甚至会超过线程切换的开销，得不偿失。