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java需要了解的知识

2021-09-14 22:26:24   9  举报

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java需要了解的知识

面试

java

作者其他创作

大纲/内容

java知识点

数据结构

HashMap

如何进行相同key的value替换

1.计算hash

2.根据hash计算在table数组中的位置

3.尝试查找这个位置上链表中是否已存在该key，如果找到一个Entry，hash、key都相同，替换掉旧值后返回

4.将当前table位置上链表从头插入，返回

remove的过程？

1.会使用三个中间变量分别存放前一个，当前，下一个元素

2.当第一次进行比较hash，key时前一个、和当前元素相同，这个是否直接将下一个元素设置为链表头元素即可返回

3.其他情况就是不同的遍历链表之后，将前一个和下一个元素进行链接即可返回

hash如何定位table？

hash值与table最大下标进行&运算

List

ArrayList

就是内部在针对数组进行处理，将对象放入一个数组当中，当数组长度不够时将对数组长度自动扩展

由于对数据长度修改时涉及到对数据的复制以及位置的腾挪，在这个过程中会非常消耗内存和CPU资源

对于ArrayList中数据的重新排列都是由System.ArrayCopy()函数完成的

LinkedList

维护一个链表，直接持有头节点与尾节点引用

size()实现

每次对LinkedList修改都会对内部变量size作修改，当被调用时直接返回size的值

优点：当对首尾节点做修改时，非常容易，比ArrayLsit消耗的内存资源更少

缺点：当需要对中间节点修改时，会相对ArrayList消耗更多时间

ArrayList与LinkedList的性能区别？以及产生这种现象的原因？

1.数据结构

ArrayList是数组

LinkedList是链表

2.资源消耗

由于ArrayList中实际是维护一个数组，当数组长度需要修改时，需要额外创建一个数组，并且当长度修改，特别是移除的时候，会产生很多垃圾，引起系统频繁GC

LinkedList只需要创建节点对象，最多修改三个节点之间的引用

数组定长

数组长度改变都需要额外创建一个数组

频繁修改数组长度，会频繁创建新数组，大量旧数组成为垃圾资源，引起系统频繁GC，导致性能下降

3.查找指定位置元素消耗时间

ArrayList可以直接操作数组得到

LinkedList需要遍历，消耗时间比ArrayList相对较长

堆、栈、队列的区别

不同点

堆：数据按照一定的优先顺序进行排列，从堆低插入，堆顶出，

栈：类似于桶，先进后出，后进先出

队列：先进先出，FIFO(First In First Out)

多线程

什么是线程？

线程有哪些初始化方法？

Thread类中wait()、sleep()、join()、interrupt()、stop()方法的作用

线程如何实现数据共享？

如何实现同步？

锁的种类

悲观锁

对资源持悲观态度

认为写多读少，每次需要确定获取到锁才会去执行后续的操作

乐观锁

自旋锁

当没有获取到锁时，会进行空转而不会进入阻塞状态

消耗一定的CPU时间，但是不会又上下文同步的额外时间

会一直占有CPU时间，当资源竞争激烈时，会严重消耗资源，反而引起性能下降

当自旋锁总是等待空转，那么会自动膨胀为悲观锁

偏向锁

使用偏向锁时，CPU会比正常的申请锁过程多一步，设置偏向锁标记

当持有偏向锁的线程重复进行锁申请时无须再次进行cas操作，可以直接执行，当下次申请时仍然是这样

当锁资源竞争激烈时CPU每次都需要重新检查线程ID是否与上次一致，并且设置偏向锁标记

多出来的步骤会影响性能

获取

撤销

设置

轻量级锁

加锁

准备

JVM会为线程在栈桢中开辟一小块内存，用来存放线程获取的对象的锁记录

过程

线程会将对象的MarkWord复制之前开辟的内存中保存起来，并将此记录的指针通过CAS操作替换到对象头中的MarkWord

结果

成功

那么就是成功获取到锁

失败

那么做自旋操作重试获取锁，自旋操作获取仍然失败，轻量级锁将膨胀为悲观锁

解锁

线程将重新把对象头中的MarkWord的指针信息读取到锁记录中原来的MarkWord，通过CAS重新进行替换操作

释放锁，结束

那么就是有其他线程竞争过锁，那么会释放锁，并尝试唤醒陷入阻塞状态的线程

膨胀条件

使用CAS操作将对象头中的MarkWord替换时，如果失败则转为自旋锁获取锁，仍然失败则会膨胀为阻塞锁

java对象头

MarkWord

前30bit

构成

25bit 对象的Hash值

4bit 分代年龄

1bit 偏向锁标记

线程栈桢的锁记录指针

重量级锁

互斥量的指针

空

线程ID

Epoch

分代年龄

偏向锁标识

2bit 锁标志位

GC标记

class matedata address

对象类型数据的指针

ArrayLength

如果对象是数组，那么记录数组的长度，如果不是则没有

线程池的原理

常用的线程池有哪些

fixed线程池与Cache线程池的区别是什么

线程池的作用以及好处有哪些

对于多线程中所使用到的组件

ThreadLocal

作用、实现原理

作用

对让线程持有线程自己的数据

实现原理

会通过Thread.currentThread()获取调用的线程，然后通过线程获取ThreadLocalMap

使用场景

为每个线程提供独立的数据读写，提高读写速度

缺点

问题：为什么一定要在调用操作数据的方法才能防止内存泄漏

J.U.C

ConCurrentHashMap

为什么是线程安全的

为了多线程操作数据，针对锁做了哪些优化

volatile关键字

sun针对此关键字做过的优化

CAS(Compare And Swap):比较与替换

通过使用系统底层的机制完成预期值与当前值相同时，将更新新值的整个操作

这个操作是通过现代CPU的特殊指令实现对读-比较-写操作的实现

优点

可以通过CAS操作实现无锁化

ABA问题

可通过对数据添加版本号，来防止ABA问题

通过自旋不停的尝试compare-and-wap操作，直到成功

Spring

spring框架有哪些组件

Spring Core

提供对bean的发现，创建，管理方法实现的工具包，是被调用的工具，不会主动的去执行这些方法

Spring web

Spring Aop

全称

Aspect Oriented Programming 面向切面编程

概念

OOP

AOP

某些业务相同，但是会分布在OOP编程中的各个纵向层次，产生了大量重复的代码，所以，AOP就是为了抽象出这种在纵向层次难以抽离的业务而提出来的新的编程思想

将那些影响了多个类的公共行为封装到一个可重用模块

概念名词

横切关注点

在哪里拦截、拦截之后的处理，这些特殊的点就叫横切关注点

切面

类是对物体特征的抽象，切面则是对横切关注点的抽象

连接点-joincut

被拦截的点，目前Spring仅支持方法最为连接点，但是实际上还需要构造器、甚至字段上的抽象这种更加复杂的连接点需求

切入点-pointcut

对拦截点进行拦截的定义

通知-advice

就是拦截点拦截之后的处理行为的代码，通知有五种方式：前置、后置、异常、最终、环绕

目标对象

代理的目标对象

织入-weave

将切面应用到目标对象，且创建代理目标对象的过程

引入-introduction

在不修改代码的前提下，在运行时期，为类添加一些方法或字段

实现

Spring中，Aop由SpringIoc进行管理，应用关系也有Ioc梳理

拓展

jdk动态代理

只能代理接口，无法直接代理一个类，通过InvocationHandler接口将调用代理，在invoke的方法中对Target调用

利用反射进行方法的代理

cglib工具动态代理

通过asm工具包，动态生成被代理类的子类的.class文件，集成被代理类，可以代理非final修饰的任意类，

Spring可以强制使用CGlib进行动态代理，需要在配置文件中配置，默认情况下使用jdk动态代理，但是jdk动态代理的时候bean是由SpringIoc进行初始化的，否则必须使用Cglib

应用场景

Authentication 权限

Caching 缓存

Context passing 内容传递

Error handling 错误处理

Lazy loading 懒加载

Debugging 调试

Performance optimization 性能优化

Persistence 持久化

Resource pooling 资源池

Synchronization 同步

Transactions 事务

Spring Ioc

概念与原理

Inversion of Control

控制反转，是为了解决对象与对象之间的依赖关系的一种编程思想，简单的理解模型就是两个对象通过一个第三方对象，解决了依赖对象与被依赖对象的耦合关系

Dependency Injection

相当于是对控制反转思想的一种实现的补充

谁依赖谁

实现上，那么就是依赖对象依赖容器

为什么需要依赖

因为是容器给依赖对象提供被依赖的资源

谁注入谁

容器为依赖对象注入被依赖对象

注入了什么

容器为依赖对象注入所需要的外部资源，如对象，常量等

相关的虚拟机指令

-XX:PermSize

分配永久代内存

-verbose:class

-XX:TraceClassLoading

类的加载日志

-XX:TraceClassUnLoading

类的卸载日志

特别说明

主要是类的信息，以及类中的静态变量和常量信息

主要是在jdk7中的hotspot虚拟机中才有

在jdk8中类的信息会被放到与堆内存不相关的本地内存中，这块区域叫做元空间（matespace）

Perm空间的内存所在区域在堆中分配

堆内存与栈内存的区别

class的加载机制

classLoader

常用的有哪些classLoader

classLoader加载类的过程

类的加载时机

概括

一个类仅在初始化前才会被加载

全局区域

引用类实例初始化之后，按照从上往下的顺序，加载类的信息，初始化

局部变量

引用类的实例执行初始化了类的实例前加载类的信息

仅声明不会将类加载到Perm区或者元空间

数据库

Mysql

锁

锁事物处理等级

引擎

InnoDB引擎

事务处理

事物日志

崩溃修复

多版本并发控制

MyISAM引擎

持久化

frm

表的结构

MYD

存储数据

MYI

存储索引

存储格式

静态

字段是固定长度

动态

字段长度可变

压缩

数据占用最小

MEMORY引擎

数据库设计

数据库的设计范式

优化

表优化

横向切割/水平切割

纵向切割

表字段不宜过多

建议值20以下

索引的使用

尽量减少字符串字段建索引

如果数据种类不多，尽量不要这个字段做索引

数据量少不要使用索引

分表的优点缺点描述

字段优化

存储类型尽量选择小的

可提高读取及存取空间

字符串数据尽量使用枚举类型

时间字段尽量使用timestamp

Datetime存储的时间会有缺失，只会存日期和时间

varchar尽量压缩，不要给冗余长度

如果可以尽量不要使用数据库自己的约束而是使用逻辑约束，减少数据库逻辑处理的工作

sql优化

查找慢查询

数据库连接池

druid

配置

负载均衡

nginx

如何使用以及配置、安装

RPC

api网关

ESB服务总线

Dubbo

session保持方式

session保持

nginx根据Cookie将请求始终发往同一个节点

session复制

将session放在统一的位置，所有新节点都去获取，新的会话添加，失效会话删除

建立虚拟节点，然后每个虚拟节点后是一个集群，各个集群内部管理集群内部的session，新节点添加到虚拟节点中

session共享

所有session交给另一个系统管理，所有节点通过网络IO方式查询session

缓存

代表性的组件

redis

如何使用

配置、安装

集群部署

消息队列

原理

代表性工具

hornetq

kafka

ActiveMQ

RocketMQ

说明这些中间件的差别

分布式服务框架

SpringCloud

搭建

dubbo

支持的协议

缺省协议

默认协议

单一长连接，TCP传输协议

hessian序列化

适合多消费者，少提供者的服务场景，在高并发下不适合传输大数据，如文件或着长文本等内容

rmi协议

JAVA标准远程调用协议

http协议

thrift协议

hessian协议

webservice协议

memcache协议

redis协议

注册中心

zookeeper注册中心

在zookeeper目录下保存注册服务信息

可以使用zookeeper对客户端进行权限限制

nulticast注册中心

服务自己发出广播，让客户端进行发现和绑定

不安全，可能会引起错误注册，以及错误调用

redis注册中心

当dubbo服务已经订阅以及注册之后，注册中心服务器挂掉，不会影响dubbo客户端和服务端的调用和消费，注册中心可以堪称只是一个保存节点信息的一个远程目录，当客户端与服务端的之间绑定完成之后，交互只会发生在服务端和客户端，但是如果这个时候有新的服务，或者节点需要注册并且被订阅，那么就会有影响了

错误处理

Failover cluster

当调用失败时会对下一个节点进行重试调用，若多次调用均失败会让响应等待时间过长，消耗服务器资源，建议重试次数不要太高

Failfast cluster

如果调用失败立即返回

Failback cluster

调用失败后返回，标记之后，可能会进行下一次重试

Failsafe cluster

调用失败后忽略，用于记录日志

Froking cluster

同时调用多个节点，如果有返回成功的立刻返回

broadcast cluster

调用多个节点，如果一个返回失败，那么立刻失败，除非所有的节点都返回成功

SpringCloud与Dubbo的区别

分布式一致性Hash算法

大数据相关组件（此部分仅需了解）

ZooKeeper

Spark

Hadoop

Sevlet

Servlet作用

接受客户端请求，根据请求参数，动态生成html文件，然后返回给客户端的一个服务器应用程序

Servlet的初始化过程

服务器servlet容器启动，根据配置会加载servlet，当第一次请求时会判断有无servlet实例，然后初始化实例然后执行inti（）方法初始化servlet，之后使用service（）处理请求，这个时候除了执行部分模版方法，还会执行自定义的doGet或doPost等方法，然后响应客户端请求，当服务器不再需要servlet实例时，将会执行destroy（）方法然后停止服务

servlet的生命周期

init()

加载servletConfig，web.xml中的各种配置

service()

其实是调用service（HttpRequestServlet request，HttpResponseServlet response）方法这个方法执行过程中，真正的处理方式是在doxxx()用户自定义的方法中那个

destroy()

销毁servlet，由tomcat调用，但是被调用后只是释放部分资源，不会直接销毁servlet实例，实例具体的销毁时间暂时不明

Servlet是否线程安全

非线程安全

tomcat的请求处理方式是请求先全部put到队列当中，然后多线程取，然后交给同一个servlet处理

由于JVM的线程内存模型，导致当servlet中对全局变量使用方式不当时，会产生线程不安全的错误

那么从而也可以推论http请求也是非线程安全的，如果servlet处理请求时将请求信息和响应信息错误的放到全局变量中，且没有正确使用时，http非线程安全是必然的

jsp

jsp的九大内置对象

out

request

response

session

application

page

exception

pageContext

config

JSP、Servlet的区别

都是为了能构动态的生成html文件，但servlet是纯java代码生成，而JSP则是由java+html混合

servlet生成html文件是一行一行打印，而jsp则是生成一段嵌入到现有的html文件中，比servlet更加效率

servlet对请求的处理流程分的更加详细，而jsp则只是对数据进行加工

servlet与view层完全分离，而jsp则相对模糊

断点续传的实现原理

TCP/IP协议

http协议特点

请求

请求行

请求方式，url资源地址，http版本好

请求头

cookies，user-agent等各种客户端信息

空行

请求体

请求数据

响应

状态头

http版本号，状态码

响应头

各种服务器的相关信息

响应体

响应数据

http协议的过程

建立链接

TCP/IP三次握手四次挥手

发送报文

收到报文

解析报文

展示

http协议实现是否是线程安全的？

那https是否是线程安全的

各种状态码的意思

短链接的实现原理

思考题：如何确保数据传输中不丢失数据？

描述TCP/IP协议的三次握手四次挥手过程

建立链接（握手）

客户端：请求

服务端：收到，我说的什么

客户端：你说的是这个

断开链接（挥手）

客户端：断开

服务端：好的

服务端：断了

客户端： OK

粘包和拆包

TCP是传输层协议，对TCP协议来说数据块是无结构的，无边界的，所以当数据发生

从TCP包的帧结构，TCP没有数据长度设计，造成应用层无法判断数据的起始点与终结点

TCP会有将多次间隔较小，数据量小，连续发送的包合并成一个大数据包发送

出现场景

拆包

发送数据大于缓冲区剩余空间

发送数据大于MSS限定长度

粘包

数据长度过短，造成缓冲区被多次写入

接收方没有及时接受缓冲区中的数据，造成缓冲区多次写入

解决方法

对每个数据包的包首部添加数据长度，让应用层便于解析

通过特殊符号，区分数据块

发送方

每次数据写入缓冲区时，将缓冲区的剩余空间沾满，让缓冲区无法被多次写入

关闭了TCP自身优化，增加了带宽负担

强制使用TCP的push指令将缓存区的数据发送出去

关闭了TCP自身优化，降低了网络传输的效率

接收方

人为设计，将每次接收工作精简优化，尽量及时接收

只能尽量避免，不能彻底杜绝

对数据任务分段，多次接收，自行合并

影响效率

数据包中自带边界信息，接受方进行预处理后交给应用层

每次发送数据后将连接关闭然后重新建立链接

UDP

UDP的每个数据包，会有16bit的数据标识数据长度，而且不会有优化算法将数据包合并一个发送

七层模型

应用层

网络接口

表示层

数据的压缩，格式，加密解密

会话层

会话的建立，维持，终止

如http、websocket等各种链接协议

传输层

网络层

逻辑寻址

如IP，IPv6等逻辑地址的定义

链路层

建立逻辑链接

物理层

物理链接的建立，维护，断开

设计模式(选择常用部分了解，并且尝试描述)

创建型

Singleton(单例)

Prototype(原型)

Factory(工厂)

AbstractFactory

Builder(建造者)

结构型

Adapter(适配器)

Bridge(桥接)

Facade(门面/外观)

Composite(组合)

Decorator(装饰)

Proxy(代理)

Flyweight(享元)

行为型

Mediator(中介者)

Observer(观察者)

Iterator(迭代器)

Visitor(访问者)

Chain of Responsibility(责任链)

Memento(备忘录)

State(状态)

Interpreter(解释器)

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