【java常见面试题】-优快云博客

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该博客围绕Java、Spring Boot和微服务展开。介绍了事务特性、隔离级别，慢查询优化和缓存命中率提升方法；阐述了MySQL索引、锁、事务实现等知识；还涉及Java多线程、JVM、Spring框架原理，以及微服务组件、分布式事务、消息队列等内容。

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事务的基本特性和隔离级别

事务的基本特性ACID
原子性：一个事务中的操作要么全部成功，要么全部失败
一致性：
隔离性：一个事务在提交之前，对于其他事务是不可见的
持久性：事务一旦提交，所做的修改会永久保存到数据库中
事务的隔离级别和存在的问题：
读已提交：不可重复读，两次读取的结果不一致
读未提交：脏读，读到其他事务修改了但是没有提交的数据
可重复读：每次读取的数据相同，可能产生幻读，即与数据库数据修改后数据不一致
串行：不能并发，会给每一行上锁

如何进行慢查询优化：

MySQL可以开启慢查询日志，日志中会记录到慢查询对应的sql语句和执行时间等信息，对于经常访问的数据需要进行优化
优化思路：
1、使用explain 进行分析，添加合适的索引
2、检查所使用的字段是否必须，未使用到的字段不需要查询出来
3、检查group by 等函数可能会导致索引失效
4、关联多个表时，可能会导致查询缓慢，建议不超过三张表关联查询
5、检查所使用的索引是否为最优索引，可以指定使用哪个索引
6、检查表中数据是否过多，过多可以考虑分库分表
7、检查服务器性能配置，优化服务器性能

怎么提高缓存的命中率？例如Redis缓存

1、将缓存空间扩大，能够存储的缓存数据更多
2、提高缓存的更新频率
3、提前将缓存数据加载
4、调整缓存的存储类型，可以使用多个字段进行缓存
什么是索引下推？
在执行辅助索引的时候，先执行where语句中的内容，筛选数据，减少回表的次数，
需要数据库进行配置

Buffer pool :缓冲池

不直接查询数据库，减少io操作，先在缓冲池中查询符合条件数据
缓冲池由缓存数据页和缓存控制块两个组成，控制器保存了缓存所属的表空间和数据页编号等信息，page页默认占16k，控制块占0.8k
Mysql中有一个hash表，通过表空间+数据页号这个key，可以拿到对应的控制块，就能判断一个页是否在缓冲区

Innodb如何管理page页？

Page页有三个类型，都是用的链表进行存储
Free page 未使用的page
Clean page 使用了但是没有修改的page
Drity page 已经被修改了的页，需要在空闲的时候持久化，刷到磁盘中

Innodb是如何实现事务的？

Innodb是通过buffer pool 、logBuffer、redolog、 undolog等组件实现事务的，先在缓冲池中更新，事务提交后再将缓冲池中的数据刷新到数据库中，以update语句为例：
1、innodb在收到一个update语句后，会先找到数据所在的page页并将该页缓存到buffer pool中
2、执行update语句，在内存中修改buffer pool的数据
3、针对该update语句生成一个redolog对象，并存入到logbuffer中，也是在内存
4、对该语句生成一个undolog对象，用于事务回滚
5、如果事务提交，则将redolog对象进行持久化，后续有其他机制将buffer pool中的数据刷到磁盘中持久化
6、如果事务回滚，则利用undolog对象进行回滚

mysql缓冲区类型：

Free list 空闲缓冲区管理free page
Flush list 表示需要刷新到磁盘的缓冲区管理drity page
Lru list 表示正在使用的缓冲区，管理 clean page和 drity page

写缓冲区changeBuffer只适用于非唯一索引普通页？

changeBuffer是缓冲区Buffer pool中的一部分数据修改后先在changeBuffer更新到Buffer pool ，再由Buffer pool 缓存到磁盘中。
因为唯一索引会需要判断数据唯一性，直接去数据库中查询，不会在缓冲区查询

Mysql的lru算法为什么要改进（最近最少使用）

尾部淘汰制：新数据添加到链表头部，被使用到的数据页添加到链表头部
缺点：如果全表扫描，则会把热点数据刷到链表后面被淘汰
改进后将数据分为冷数据区和热数据区热数据区占63%，第一次查询的数据替换到冷数据区头部midpoint处，如果存活时间超过1s时放到热数据区头部

索引的原理：

索引就是将无序的数据进行有序的排列存储，使用B+树（二叉平衡树）的数据结构存储索引，即倒排表
1、把创建了索引的列的内容按照btree算法，进行排序
2、对排序结果生成一个倒排表，并维护到数据库中
3、在倒排表内容上拼接数据真实的地址链
4、查询的时候先通过索引拿到倒排表上的数据，再通过地址链拿到具体的数据

使用索引一定会提升效率吗？

使用索引不一定会提升效率
1、索引会占用物理空间，
2、对表数据的修改，索引也需要动态维护
3、索引字段过多后会影响查询速率（5个字段）

索引创建原则：

索引的原理：将无序的字段进行有序的排列，就不用查询全表
1、在经常使用到的字段上创建索引
2、在主键和外键上创建索引
3、在排序字段上创建索引
4、在经常使用到的where条件字段上创建索引
5、对于频繁修改的列不要创建索引，修改数据索引也要更新
6、重复数据太多，字段区分度不高的字段不适合创建索引
7、尽量扩展索引而非新增索引

索引覆盖是什么？

索引覆盖是指我们查询的数据字段在索引中都存在了，可以直接返回数据，而不需要再去回表通过主键id查询

MySQL数据库page页分为三部分：

通用部分，数据记录部分和数据目录部分。

Mysqld的聚簇索引和非聚簇索引：

聚簇索引的主键索引数据和表数据是同一份数据，辅助索引中只存储主键值，再通过主键值去主键索引数据中查询
非聚簇索引则在索引记录中不保存表数据，只保存主键值，需要再通过主键和地址链去数据表中进行查询
聚簇索引比非聚簇索引查询效率高，但是更新数据时效率比较低

Mysql中索引使用B+树的特点

B+树是对B树的升级，B+树的非叶子节点存储的是索引数据，叶子节点是存储的表的所有数据，B+树叶子节点之间有指针指向子节点
非叶子节点的数据都会在叶子节点上冗余，也就是叶子结点存储了所有元素，且排好序了
Mysql一页可以存储16k数据，两层B+树可以存储2000万行数据，超过这个值会增加层数，导致查询效率变低，可以考虑分库分表。

Select，poll、epoll三种事件模型的区别

Select模型：使用数组存储socket连接文件描述符，容量固定，需要轮询判断是否发生io事件，遍历数组里面的socket连接，查看是否需要读取文件。
Poll模型：使用链表保存socket连接文件描述符，容量不固定，也需要轮询判断是否发生io事件
Epoll模型：是一种事件通知模型，当发生了io事件时，程序才进行io操作，不需要主动轮询，效率比较高

Explain语句结果字段的含义：

在这里插入图片描述

如何连接mysql数据库服务？

1、引入数据库连接的依赖
2、去除默认的h2数据库依赖
3、在application.properties文件中进行数据库连接配置。

Mysql中锁有哪些？

按锁的粒度进行区分：
1、表锁：整个表都被锁住，其他线程不能读写该表，并发低
2、行锁：只锁某一行记录，粒度细，并发高
3、间隙锁：粒度适中，锁的是两行记录中间的记录区间
还可以分为共享锁（读锁）和排他锁（写锁）
一个事务给某行加了读锁，其他事务可以读，但是不能写
一个事务给某行加了写锁，其他事务不能进行读写操作
还可以分为悲观锁和乐观锁，上面的行锁和表锁都是悲观锁

Mysiam和innodb的区别

Mysiam：
1、不支持事务
2、只支持表级锁
3、会存储数据总行数
4、主键索引采用非聚集索引，索引文件的数据域存储指向数据文件的指针，辅索引和主索引基本一致，只是辅助索引不需要保证唯一性
Innodb：
支持ACID事务
支持行级锁及外键约束，可以写并发
不存储数据总行数
主键索引采用聚集索引（索引的数据域存储数据文件本身），辅助索引存储主键值
在读写分离的系统中，从数据库只需要读操作，可以使用mysiam，同步数据比较快。

Java死锁如何避免？

Java死锁需要满足四个条件
1、一个资源只能被一个线程使用
2、一个线程在阻塞等待资源时，不释放已占用的资源
3、一个线程已经获得的资源，不能被其他线程强制剥夺
4、若干线程形成了首尾相连的循环等待资源状态
前三个是线程基本特性，没法改变，只有第四个需要注意
1、注意加锁的顺序，两个线程都先加锁a再加锁b
2、注意加锁的时限，设置超时时间
3、注意死锁检查，是一种预防机制，使用jstack命令可以查看java线程是否死锁

Java中实现多线程的方式?

一共四种
1、继承Thread类，重写run方法
2、实现Runable接口，实现run方法
3、实现callable接口，实现call方法，会返回一个FutureTask ，可以拿到线程的返回值
4、使用线程池
其实本质上都是实现runable接口

Java中线程的状态：

一共有六种状态
new 一个线程得到新建状态(NEW)的线程，
执行start方法得到一个就绪状态（RUNNABLE）,
当调用wait方法时，线程变为等待状态（WATING）需要手动唤醒,
调用sleep方法得到时间等待状态（TIMED_WATING）时间到了后变为就绪,
当线程竞争锁失败是阻塞状态（BLOCKED）
线程执行结束变成结束状态（TERMINATED）

线程池执行任务为什么要添加一个非核心空任务的线程？

线程池的核心线程个数允许设置为0，当任务进来时如果不添加线程，就没有线程可以执行任务，线程池还可以设置核心线程超时关闭属性，设置为true时，核心线程会被干掉，可能会导致没有线程可用，需要添加非核心空任务的线程处理。

线程结束的方法：

1、调用stop方法，线程会立即停止
2、Interrupt方式，会有一个中断标记位thread.Interrupt会将线程的中断标记位的值改为true，默认是false
3、共享变量：需要在线程执行方法里面留下判断终止的条件判断

Java线程的wait和sleep方法区别

1、sleep方法属于Thread类里面的方法，wait是Object的方法
2、Sleep不会中断锁，不需要手动唤醒，wait会中断持有的锁，需要调用notify方法唤醒
3、Sleep可以在不持有锁的时候执行，wait需要持有锁才能执行

并发编程的三大特性：

原子性：线程运行过程中，其他线程不会对当前线程造成影响
保证原子性：使用synchronized关键字、使用CAS，使用lock锁，使用ThreadLocal保证操作的是当前线程的资源

可见性：在一个线程对共享资源的操作对于其他线程来说是可见的
保证可见性：使用volatile修饰，修改后会同步到内存，使用synchronized关键字、使用lock锁，使用final修饰

有序性：多线程执行不影响最后的结果，防止指令重排

线程池工作流程：

添加任务到线程池–》判断任务是否为null–》判断是否还有核心线程未创建，有未创建的核心线程则会先创建核心线程，没有核心线程未创建的话–》判断线程池是否异常，将任务添加到阻塞队列中–》如果线程池状态不正常或添加阻塞队列失败，则判断是否添加非核心线程处理，如果添加不了，就执行淘汰策略

线程池的五个状态状态？

New一个线程池后，线程为running状态，可以处理任务，
调用shutdown（）方法后，为shutdown状态，线程不会接受新任务，运行中的和阻塞队列中的任务会执行结束
调用shutdownNow（）方法后，线程是stop状态、不会接受新任务，且运行中的任务也会被中断
调用上面两个方法后，线程队列中没有任务就变成tidying这个过渡状态
tidying状态执行terminated（）方法线程编程terminated状态，销毁状态。

Jdk自带的线程池构建方式一共五种：

1、newfixedThreadPool 固定线程的线程池，创建的线程都是核心线程，但是任务队列无界
2、NewSingleThreadPool 单例线程池，只要一个线程执行任务，任务执行有顺序，但是任务队列无界，任务太多可能会导致任务积压，内存溢出
3、NewCachedThreadPool 缓存线程池，没有核心线程，每次执行任务都要新建线程，执行效率低，当任务太多的时候会创建很多线程，会内存不足
4、NewScheduleThreadPool 定时任务线程池，可以延迟或定期执行任务
5、NewWorkStealingPool 其他线程都只有一个阻塞队列，他的每一个线程都有一个队列，当前线程队列任务执行完后会去其他线程队列中获取任务执行
都会有一些不足，所以阿里巴巴建议自定义创建线程池，可以配置不同的任务队列类型

如果提交任务时任务队列满了会发生什么？

如果是无界队列，那么可以无限提交任务
如果是有界队列，会先判断线程池是否有核心线程未被创建，如果有的话新增一条核心线程处理当前任务，如果没有的话会使用拒绝策略进行拒绝。
ReentrantLock和synchronized 区别
ReentrantLock是java类，synchronized是一个关键字
Synchronized作用于对象和方法，类上，ReentrantLock是作用于代码块
Synchronized不需要手动释放锁，ReentrantLock需要手动lock（）加锁，unlock（）解锁
Synchronized只支持非公平锁，reentrantLock支持公平锁和非公平锁，调用构造函数传参
Synchronized引入了锁升级后两者效率差不多，Synchronized使用比较便捷

CAS是什么？

比较和替换，当要修改某个值时，先拿修改前的值和内存中的值进行比较，如果和预期值相同，说明没有其他线程对数据修改，则对数据进行修改，如果和预期值不同，则不进行修改，说明已经有其他线程修改了，可能有ABA问题，可以增加版本号解决。Cas自旋过多可能会占用CPU资源，可以指定自旋次数，超过后线程挂起

AQS是什么？

AQS是一个抽象类AbstractQueuedSynchronizer，ReentrantLock和线程池、阻塞队列，seamphor中有用到，里面维护了一个volatile修饰的int类型的state，用于判断资源是否被线程持有，大于0说明被持有，还有一个双向链表，用于存储等待锁的线程，线程作为节点Node存入。