Java开发常见基础问题

Java开发的多个方面，包括但不限于Java基础知识、多线程并发、JVM、框架使用、数据库、设计模式、网络编程等。
以下是一些常见的问题以及回答的方向：

Java 开发技术常见问题（一）

Java 基础知识

• 对象和类的区别是什么？
  类是蓝图，对象是根据蓝图创建的具体实例。
• 什么是封装、继承和多态？

1. 封装是隐藏对象的实现细节，只暴露操作的接口。
2. 继承是从已有类派生新类的过程，新类能继承父类的属性和方法。
3. 多态是同一个接口可以被不同的实例以不同的方式实现。

多线程并发

• 什么是线程安全？
  线程安全是指在多线程环境中，代码的执行不会导致数据不一致或者程序状态异常。
• 如何保证线程安全？
  可以使用synchronized关键字、Lock接口、volatile关键字、原子类等机制。

JVM

• JVM的内存模型是怎样的？
  JVM内存模型包括方法区、堆、栈、程序计数器和本地方法栈。
• 什么是垃圾回收？
  垃圾回收是JVM自动回收不再使用的对象所占用的内存。

框架使用

• Spring框架的核心是什么？
  Spring框架的核心是控制反转（IoC）和面向切面编程（AOP）。
• 什么是MVC模式？
  MVC模式将应用程序分为模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）三个部分。

数据库

• 什么是SQL注入？如何预防？
  SQL注入是一种攻击技术，攻击者可以通过在应用程序的输入字段中插入恶意SQL代码来破坏或操纵后端数据库。
  预防方法包括使用预编译的SQL语句、对输入进行验证和转义等。
• 索引是如何工作的？
  索引是一种数据结构，可以快速定位到数据库表中的行，加速查询速度。

设计模式

• 什么是单例模式？
  单例模式是一种设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
• 工厂模式和抽象工厂模式有什么区别？
  工厂模式用于创建一个接口的实例，而抽象工厂模式用于创建一系列相关或依赖对象的实例。

网络编程

• TCP和UDP有什么区别？
  TCP是面向连接的、可靠的传输层协议，而UDP是无连接的、不保证可靠性的协议。
• HTTP和HTTPS有什么区别？
  HTTP是超文本传输协议，而HTTPS是HTTP的安全版本，通过SSL/TLS进行加密。

其他常见问题

• 什么是RESTful API？
  RESTful API是一种设计风格，用于网络应用程序之间的交互，使用标准的HTTP方法。
• 如何处理分布式系统中的一致性问题？
  可以使用分布式锁、事务、最终一致性模型等策略。

Java 开发技术常见问题（二）

1. HashMap实现原理：

   • HashMap基于哈希表的Map接口实现，通过键（Key）的hashCode来计算索引值，将键值对存储在哈希表中。
   • 当发生哈希冲突时，HashMap使用链表或红黑树（Java 8及以上版本）来解决冲突。

2. ConcurrentHashMap实现原理：

   • ConcurrentHashMap允许多个线程并发访问，通过分段锁（Segment）来提高并发性能。
   • 它内部由多个Segment组成，每个Segment是一个类似HashMap的结构，可以独立进行扩容和同步。

3. 红黑树：

   • 红黑树是一种自平衡的二叉查找树，每个节点要么是红色，要么是黑色。
   • 它通过颜色和特定的规则来保持树的平衡，查找、插入和删除操作的时间复杂度为O(log n)。

4. 为什么允许局部不平衡：

   • 局部不平衡允许红黑树在插入和删除操作中快速重新平衡，从而保持整体的平衡性。

5. TCP和UDP的区别：

   • TCP是面向连接的、可靠的传输层协议，提供数据包的顺序传输、错误检测和重传机制。
   • UDP是无连接的、不可靠的传输层协议，它提供更快的数据传输速度，但不保证数据包的顺序、完整性或可靠性。

6. 为什么可靠和不可靠：

   • TCP可靠是因为它能确保数据包的顺序和完整性，适用于需要可靠性的应用，如网页浏览。
   • UDP不可靠是因为它不保证数据包的顺序和完整性，适用于对实时性要求高的应用，如视频会议。

7. 一次HTTP请求的全过程：

   • 包括DNS解析，将域名转换为IP地址。
   • 通过IP地址定位主机，建立TCP连接（三次握手）。
   • 发送HTTP请求，服务器处理请求并返回响应。
   • 客户端接收响应，关闭TCP连接。

8. TCP三次握手：

   • 第一次握手：客户端发送SYN到服务器，请求建立连接。
   • 第二次握手：服务器收到SYN后，回复SYN-ACK，表示同意建立连接。
   • 第三次握手：客户端收到SYN-ACK后，发送ACK，完成连接建立。

9. MySQL事务：

   • 事务是一系列操作，要么全部成功，要么全部失败。
   • 四大特性（ACID）：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。
   • 四大隔离级别：读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）、串行化（Serializable）。

10. ConcurrentHashMap和Hashtable的区别：

    • ConcurrentHashMap支持高并发，使用分段锁提高性能。
    • Hashtable是同步的，性能较低，且不允许空键和空值。

11. Spring IOC和AOP：

    • IOC（控制反转）：Spring容器负责管理对象的创建和依赖注入，降低组件间的耦合。
    • AOP（面向切面编程）：允许将横切关注点（如日志、事务）与业务逻辑分离。
    • 优点：IOC简化了对象创建和管理，AOP提高了代码的模块化和可维护性。

12. 常用的线程池：

    • 固定大小的线程池（FixedThreadPool）。
    • 缓存线程池（CachedThreadPool）。
    • 单线程线程池（SingleThreadExecutor）。
    • 调度线程池（ScheduledThreadPool）。

13. Runnable和Thread创建线程：

    • Runnable是任务接口，可以被Thread执行。
    • Thread是线程类，可以执行Runnable任务。
    • 使用Runnable可以更好地实现多线程，因为它允许多个线程共享同一个任务。

14. Callable和Runnable的区别：

    • Callable可以返回值和抛出异常，而Runnable不能。
    • Callable通常与ExecutorService一起使用。

15. 线程方法中的异常处理：

    • 线程方法中的异常需要在方法内部捕获和处理。
    • 主线程通常无法捕获到子线程中的异常，除非通过特定的机制（如Future）。

16. synchronized和锁的区别：

    • synchronized是Java的关键字，用于同步方法或代码块。
    • 锁（如ReentrantLock）是JDK提供的锁接口，提供了更多的灵活性和高级功能。
    • synchronized使用简单，但功能有限；ReentrantLock功能强大，但使用复杂。

17. JVM的对象分配：

    • 对象通常在堆（Heap）内存中分配。
    • 类加载器在加载类时，Class对象会被分配到方法区（在Java 8之前）或元空间（Java 8及之后）。

Java 开发技术常见问题（三）

1. 常用的设计模式介绍：

   • 单例模式：确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
   • 装饰者模式：动态地给一个对象添加额外的职责，而不改变其结构。

2. Java会出现内存溢出吗？什么情况下会出现？

   • 是的，Java也会出现内存溢出，特别是当JVM堆内存被占满且无法回收时。

3. 双亲委派模型：

   • 双亲委派模型是Java类加载机制，确保Java核心库的安全性和一致性。
   • 它要求除了顶层的启动类加载器外，其余的类加载器都应先委托其父加载器试图加载某个类。

4. 对象什么情况下进入老年代？

   • 对象在新生代的Eden区和Survivor区之间经过多次GC后，如果仍然存活，会被晋升到老年代。

5. 快速排序过程：

   • 选择一个基准值（pivot）。
   • 将数组分为两部分，一部分包含比基准值小的元素，另一部分包含比基准值大的元素。
   • 递归地在这两部分上重复这个过程。

6. AOP实现原理：动态代理：

   • 动态代理可以在运行时动态地创建代理对象，拦截方法调用，并在方法调用前后添加额外的行为。

7. BIO、NIO、AIO：

   • BIO（阻塞I/O）：每个连接都需要一个单独的线程处理，适合连接数较少的场景。
   • NIO（非阻塞I/O）：通过缓冲区和通道的概念，可以处理更多的并发连接，且线程数不变。
   • AIO（异步I/O）：进一步抽象，允许应用程序发出I/O请求而不必等待I/O操作完成。

8. 消息中间件有哪些？他们之间的优劣势？

   • 常见的消息中间件有Kafka、RabbitMQ、ActiveMQ等。
   • Kafka适合高吞吐量的场景，RabbitMQ支持多种消息协议，ActiveMQ是JMS规范的实现。

9. Redis，持久化框架：

   • Redis支持RDB和AOF两种持久化方式。
   • RDB是快照方式，AOF是日志方式，记录每次写操作。

10. 栈和队列：

    • 栈：后进先出（LIFO）的数据结构。
    • 队列：先进先出（FIFO）的数据结构。

11. 垃圾回收算法：

    • 标记-清除：标记需要回收的对象，然后清除它们。
    • 复制算法：将内存分为两个区域，复制存活的对象到另一个区域，然后清除原区域。
    • 标记-整理：在标记-清除的基础上，移动存活的对象，减少内存碎片。

12. MySQL的索引：

    • 索引用于快速查找、排序和分组数据。
    • 常见的索引类型有B树索引、哈希索引、全文索引等。

13. Tomcat 类加载器：

    • Tomcat使用类加载器隔离每个Web应用，确保应用之间的独立性。

14. OOM内存泄漏，什么情况下会出现，如何排查：

    • OOM（Out of Memory）当JVM堆内存耗尽时出现。
    • 内存泄漏通常由于长时间持有对象引用导致。
    • 排查内存泄漏可以使用工具如jmap、VisualVM等，分析堆转储文件。

Java 开发技术常见问题（四）

MQ消息投递失败处理

消息队列（MQ）消息投递失败可能由多种原因引起，如网络问题、服务不可用、消息格式错误等。以下是一些处理策略：

1. 重试机制：实现消息重试逻辑，可以是自动重试，也可以是手动重试。
2. 死信队列：对于无法投递的消息，可以将其发送到一个死信队列，以供后续分析和处理。
3. 幂等性：确保消息处理是幂等的，即多次处理相同的消息不会导致不一致的问题。
4. 事务性：如果MQ支持，可以使用事务确保消息的一致性和完整性。
5. 监控和告警：建立监控系统，对消息队列的状态和性能进行监控，并在出现问题时发出告警。
6. 资源优化：检查和优化MQ服务器的资源使用情况，如内存、CPU等。
7. 错误处理：编写错误处理逻辑，对投递失败的消息进行记录和分析。

Kafka的ack机制

Kafka的ack机制指的是消息确认机制，它确保了消息的可靠性和一致性。Kafka提供了不同级别的ack：

• ack=0：生产者不会等待任何来自Broker的确认，可能会丢失消息。
• ack=1：只要集群中的Leader提交了消息，生产者就会收到确认，可能会重复发送消息。
• ack=all（或-1）：只有当所有同步副本都提交了消息，生产者才会收到确认，确保了消息不会丢失也不会重复。

保持消息有序消费

为了保持消息的有序消费，可以采取以下策略：

1. 单分区单消费者：确保每个消费者只消费一个分区的消息。
2. 有序分区：设计消息时，根据业务逻辑将相关消息发送到同一个分区。
3. 消费者组：使用消费者组，确保每个分区只分配给一个消费者。
4. 消息键：使用消息键（key），Kafka会保证具有相同键的消息发送到同一个分区。

Java并发系统

Java并发系统涉及多个概念，包括：

• 悲观锁：假设最坏的情况，每次访问共享数据时都进行加锁。
• 乐观锁：假设没有冲突，只在提交更新时检查是否有其他线程进行了修改。
• 线程：Java中线程是程序执行的最小单元。
• 线程池：用于管理线程的创建和复用，提高性能和资源利用率。
• 同步机制：如synchronized关键字，用于控制对共享资源的并发访问。
• 并发集合：如ConcurrentHashMap，提供了线程安全的集合操作。

8G内存系统最多创建线程数

这个问题没有固定答案，因为线程的内存占用不仅包括线程本身的栈空间，还包括线程运行时占用的内存。一般来说，线程的栈大小默认为1M，但实际占用还要考虑其他因素，如操作系统的线程模型、页表大小等。理论上，8G内存的系统可以创建约8000个线程，但实际上会少得多。

Java程序启动时的线程

启动一个Java程序时，JVM会创建一些线程，包括：

• 主线程：执行main方法的线程。
• 垃圾回收线程：负责内存管理。
• 类加载器线程：负责加载类。
• 信号处理线程：处理操作系统信号。
• 监控线程：监控JVM状态。

对象进入老年代的情况

对象进入老年代（Tenured Generation）的情况包括：

1. 大对象：超过一定大小的对象直接进入老年代。
2. 多次GC后存活：在新生代经过多次GC后仍然存活的对象。
3. 空间分配担保：当新生代空间不足以容纳新对象时，直接进入老年代。

Full GC和Young GC的区别

• Young GC：只清理新生代的垃圾。
• Full GC：清理整个堆空间，包括新生代、老年代和元空间。

索引的分类和创建索引的最佳实践

索引分类：

1. 单列索引：一个索引只包含单个列。
2. 复合索引：一个索引包含多个列。
3. 唯一索引：保证索引列的值唯一。
4. 全文索引：用于文本搜索。

创建索引的最佳实践：

1. 选择性：选择具有高选择性的列进行索引。
2. 最左前缀：复合索引要遵守最左前缀规则。
3. 避免过度索引：过多的索引会降低写性能。
4. 考虑查询模式：根据实际的查询需求来设计索引。
5. 定期维护：定期重建索引以优化性能。

以上是一些基本的指导原则，具体情况还需要根据实际应用场景进行调整。