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单例模式

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设计模式常见面试题

• 目的：确保一个类只能有一个实例，并提供访问它的全局访问点。

• 为解决：一个全局使用的类频繁地创建和销毁。

• 何时使用：当你想控制实例数目，节省系统资源的时候。

• 应用实例：

  • windows是多进程多线程的，在操作一个文件时，不可避免的出现多个进程或线程来同时操作一个文件，因此所有文件处理都必须通过唯一的实例。
  • 一些设备管理器比如打印机，需要用到单例模式。假如一个电脑连两个打印机，就不能同时打印一个文件。

• 优点：内存只有一个实例，减少开销；避免对资源的多重占用。

• 缺点：没有接口，不能继承。

• 实现：

  • 懒汉式， 线程不安全
  • 懒汉式，线程安全
  • 饿汉式

HashMap底层原理

HashMap
JDK8之后，如果哈希表单向链表中元素超过8个，那么单向链表这种数据结构会变成红黑树数据结构。当红黑树上的节点数量小于6个，会重新把红黑树变成单向链表数据结构。

• 解决hash 冲突：就是不同的元素通过 Hash&(lenth-1) 公式算出的位置相同，现在就启动了链表（单项链表），挂在了当前位置的下面，而链表的元素怎么关联呢，就用到了Node 的next ，next的值就是该链表下一个元素在内存中的地址。jdk1.7 就是这样处理的，而到了 1.8 以后，就引用了红黑树，1.8以后这个链表只让挂7个元素，超过七个就会转成一个红黑树进行处理（最多是64，超多64 就会重新拆分）。当红黑树下挂的节点小于等于6的时候，系统会把红黑树转成链表。 Node 在jdk1.8之前是插入l链表头部的，在jdk1.8中是插入链表的尾部的。
• hashMap 扩容：hashMap 会根据 当前的hashMap 的存储量达到 160.75=12 的时候，就是扩容 162=32 依次类推下去。2倍扩容。

SQL

索引

• 索引：SQL索引有两种，聚集索引和非聚集索引，索引主要目的是提高了SQL Server系统的性能，加快数据的查询速度与减少系统的响应时间

Redis

• 是一个使用 C 语言编写的，开源的（BSD许可）高性能非关系型（NoSQL）的键值对数据库。

• 高性能：
  假如用户第一次访问数据库中的某些数据。这个过程会比较慢，因为是从硬盘上读取的。将该用户访问的数据存在数缓存中，这样下一次再访问这些数据的时候就可以直接从缓存中获取了。操作缓存就是直接操作内存，所以速度相当快。如果数据库中的对应数据改变的之后，同步改变缓存中相应的数据即可。

• 高并发：
  直接操作缓存能够承受的请求是远远大于直接访问数据库的，所以我们可以考虑把数据库中的部分数据转移到缓存中去，这样用户的一部分请求会直接到缓存这里而不用经过数据库。

• Redis为什么这么快：

  • 完全基于内存，绝大部分请求是纯粹的内存操作，非常快速。数据存在内存中，类似于 HashMap，HashMap 的优势就是查找和操作的时间复杂度都是O(1)；
  • 数据结构简单，对数据操作也简单，Redis 中的数据结构是专门进行设计的；
  • 采用单线程，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，也不存在多进程或者多线程导致的切换而消耗 CPU，不用去考虑各种锁的问题，
  • 使用多路 I/O 复用模型，非阻塞 IO；
  • 使用底层模型不同，它们之间底层实现方式以及与客户端之间通信的应用协议不一样，Redis 直接自己构建了 VM 机制 ，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求；