Java面试八股文

一、Redis

1. 使用场景

（1）Redis的数据持久化策略有哪些

RDB：全称Redis Database Backup file（Redis数据备份文件），也被叫作Redis数据快照。简单来说就是把内存中的所有数据都记录到磁盘中。当Redis实例故障重启后，从磁盘读取快照文件，恢复数据。

RDB的执行原理？

bgsave开始时会fork主进程得到子进程，子进程共享主进程的内存数据。完成fork后读取内存数据并写入RDB文件。fork采用的是copy-on-write技术：

当主进程执行读操作时，访问共享内存；

当主进程执行写操作时，则会拷贝一份数据，执行写操作。

AOF

AOF全称为Append Only File（追加文件）。Redis处理的每一个写命令都会记录在AOF文件，可以看做是命令日志文件。

（2）什么是缓存穿透，怎么解决

缓存穿透：查询一个不存在的数据，mysql查询不到数据也不会直接写入缓存，就会导致每次请求都查数据库

解决方案一：缓存空数据，查询返回的数据为空，扔把这个空结果进行缓存。优点：简单；缺点：消耗内存，可能会发生不一致的问题

解决方案二：布隆过滤器

（3）什么是布隆过滤器

误判率：数组越小误判率越大，数组越大误判率就越小，但是同时带来了更多的内存消耗。

优点：内存占用较少，没有多余key；缺点：实现复杂，存在误判

（4）什么是缓存击穿，怎么解决

缓存击穿：给某一个key设置了过期时间，当key过期的时候，恰好这个时间点对这个key有大量的并发请求过来，这些并发的请求可能会瞬间把DB压垮

解决方案一：互斥锁，强一致，性能差

解决方案二：逻辑过期，高可用，性能优，不能保证数据绝对一致

（5）什么是缓存雪崩，怎么解决

缓存雪崩实质同一时间段大量的缓存key同时失效或者Redis服务宕机，导致大量请求到达数据库，带来巨大压力。

（6）redis双写一致性问题（redis作为缓存，mysql的数据如何与redis进行同步）

双写一致性：当修改了数据库的数据也要同时更新缓存的数据，缓存和数据库的数据要保持一致

先删除缓存，还是先修改数据库？

（7）Redis分布式锁如何实现

（8）Redis实现分布式锁如何合理的控制锁的有效时长

（9）Redis的数据过期策略有哪些

惰性删除：设置key过期时间后，我们不去管它，当需要该key时，我们再检查其是否过期，如果过期，我们就删掉它，反之返回该key

优点：对CPU友好，只会在使用该key时才会进行过期检查，对于很多用不到的key不用浪费时间进行过期检查

缺点：对内存不友好，如果一个key已经过期，但是一直没有使用，那么该key就会一直存在内存中，内存永远不会释放。

定期删除：每隔一段时间，我们就会对一些key进行检查，删除里面过期的key（从一定数量的数据库中取出一定数量的随机key进行删除，并删除其中的过期key）。

（10）Redis的数据淘汰策略有哪些

数据的淘汰策略：当Redis中的内存不够用时，此时再向Redis中添加新的key，那么Redis就会按照某一种规则将内存中的数据删除掉，这种数据的删除规则则被称之为内存的淘汰策略。

2. 面试题

（1）Redis集群有哪些方案

在Redis中中提供的集群方案总共有三种：

• 主从复制
• 哨兵模式
• 分片集群

（2）什么是Redis主从同步

单结点Redis的并发能力是有上限的，要进一步提高Redis的并发能力，就需要搭建主从集群，实现读写分离。

（3）哨兵的作用

Redis提供了哨兵（Sentinel）机制来实现主从集群的自动故障恢复。哨兵的结构和作用如下：

（4）Redis集群（哨兵模式）脑裂，该怎么解决？

（5）你们使用Redis是单点还是集群？哪种集群

（6）Redis分片集群中数据是怎么存储和读取的

主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决：

• 海量数据存储问题
• 高并发写的问题

使用分片集群可以解决上述问题，分片集群特征：

• 集群中有多个master，每个master保存不同数据
• 每个master都可以有多个slave节点
• master之间通过ping监测彼此健康状态
• 客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会转发到正确节点

（6）怎么保证Redis的高并发高可用

（7）你们用过Redis的事务吗？事务的命令有哪些？

（8）Redis是单线程的，但是为什么还那么快？

二、MySQL

1. SQL优化

（1）在MySQL，如何定位慢查询？

• 聚合查询
• 多表查询
• 表数据量过大查询
• 深度分页查询

表象：页面加载过慢、接口压测响应时间过长（超过1s）

方案一：开源工具

• 调试工具：Arthas
• 运维工具：Prometheus、Skywalking

方案二：MySQL自带慢日志

慢查询日志记录了所有执行时间超过指定参数（long_query_time，单位：秒，默认10秒）的所有SQL语句的日志。如果要开启慢查询日志，需要在MySQL的配置文件（/etc/my.cnf）中配置如下信息：

配置完毕之后，通过以下命令重新启动MySQL服务器进行测试，查看慢日志文件中记录的信息：/var/lib/mysql/localhost-slow.log

（2）一个SQL语句执行很慢，如何分析

可以采用EXPLAIN或者DESC命令获取MySQL如何执行SELECT语句的信息

（3）了解过索引吗？什么是索引？

索引（index）是帮助MySQL高效获取数据的数据结构（有序）。在数据之外，数据库系统还维护着满足特定查找算法的数据结构（B+树），这些数据结构以某种方式引用（指向）数据，这样就可以在这些数据结构上实现高级查找算法，这种数据结构就是索引。

（4）什么是聚簇索引，什么是非聚簇索引？

什么是聚集索引，什么是二级索引（非聚集索引），什么是回表？

在二级索引中找到name字段对应的主键值，然后再根据主键值到聚集索引中查找对应行数据。

（5）什么是覆盖索引？

（6）MySQL超大分页处理

在数据量比较大时，如果进行limit分页查询，在查询时，越往后，分页查询效率越低。

优化思路：一般分页查询时，通过创建覆盖索引能够比较好地提高性能，可以通过覆盖索引加子查询形式进行优化。

（7）索引创建原则有哪些？

• 主键索引
• 唯一索引
• 根据业务创建的索引（复合索引）

①针对于数据量较大，且查询比较频繁的表建立索引 -> 单表超过10万条数据（增加用户体验）

②针对于常作为查询条件（where）、排序（order by）、分组（group by）操作的字段建立索引。

③尽量选择区分度高的列作为索引，尽量建立唯一索引，区分度越高，使用索引的效率越高

④如果是字符串类型的字段，字段的长度较长，可以针对于字段的特点，建立前缀索引。

⑤尽量使用联合索引，减少单列索引，查询时，联合索引很多时候可以覆盖索引，节省存储空间，避免回表，提高查询效率。

⑥要控制索引的数量，索引并不是多多益善，索引越多，维护索引结构的代价也就越大，会影响增删改的效率。

⑦如果索引列不能存储NULL值，请在创建表时使用NOT NULL约束它。当优化器知道每列是否包含NULL值时，它可以更好地确定哪个索引最有效地用于查询。

（8）什么情况下索引会失效？

 （9）谈谈你对sql的优化经验？

• 表的设计优化
• 索引优化
• SQL语句优化
• 主从复制、读写分离
• 分库分表

2. 其他面试题

（1）事务的特性是什么？可以详细说一下吗？

事务是一组操作的集合，它是越高不可分割的工作单位，事务会把所有的操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么成功，要么同时失败。

ACID是什么？

（2）并发事务带来哪些问题？怎么解决这些问题呢？MySQL的默认隔离级别是？

并发事务问题：脏读、不可重复读、幻读

隔离级别：读未提交、读已提交、可重复读、串行化

解决方案：对事务进行隔离

注意：事务隔离级别越高，数据越安全，但是性能越低。

MySQL默认的隔离级别是Repeatable Read(可重复读)

（3）undo log和redo log的区别

（4）解释一下MVCC -> 事务隔离性

全称Multi-Version Concurrency Control，多版本并行控制。指维护一个数据的多个版本，使得读写操作没有冲突。MVCC的具体实现，主要依赖于数据库记录中的隐式字段、undo log日志、readView读视图。

• 记录中的隐藏字段

• undo log

• undo log版本链

• readview

（5）MySQL主从同步原理

（6）你们项目用过分库分表吗？

拆分策略：垂直拆分、水平拆分

垂直分库：以表为依据，根据业务将不同表拆分到不同库中。

特点：

• ①按业务对数据分级管理、维护、监控、扩展
• ②在高并发下，提高磁盘IO和数据量连接数

垂直分表：以字段为依据，根据字段熟悉将不同字段拆分到不同表中。

拆分规则：

• 把不常用的字段单独放到一张表
• 把text、blob等大字段拆分出来放在附表中

特点：①冷热数据分离；②减少IO过渡争抢，两表互不影响

水平分库：将一个库的数据拆分到多个库中。

水平分表：将一个表的数据拆分到多个表中（可以在同一个库内）。

三、Spring

（1）Spring框架中的单例bean是线程安全的吗？

（2）什么是AOP，你们项目中有没有使用到AOP

AOP基础-CSDN博客

（3）Spring中的事务是如何实现的？

Spring支持编程式事务管理和声明式事务管理两种方式。

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（4）Spring中事务失效的场景有哪些？

情况一：异常捕获处理

如果在一个事务方法内部捕获了异常并对其进行了处理，Spring事务管理可能无法感知异常的发生，从而导致事务失效。事务通知只有捕捉到了目标抛出的异常，才能进行后续的回滚处理，如果目标自己处理掉异常，事务通知无法知悉。

情况二：抛出异常

如果抛出的异常不是继承自RuntimeException，Spring默认不会回滚事务。所以，确保抛出的异常继承自RuntimeException或声明在方法签名中。

情况三：非public方法导致的事务失效

情况四：未使用代理对象

Spring的事务管理通常通过代理对象来实现事务的增强，如果直接调用一个带有@Transactional注解的方法而不是通过代理对象调用，事务将不会生效。

情况五：编程式事务管理下，抛出异常未被捕获

在基于编程式事务管理时，如果一个带有@Transactional注解的方法内部发生但未被捕获，在异常传播至事务管理器时，可能导致事务无法回滚。

情况六：运行时异常未被声明

只有在方法声明的检查异常（checked exception）被抛出时，Spring 事务管理器才会触发事务回滚。如果抛出的是运行时异常，且未被显式声明在方法签名中，可能会导致事务未能正确回滚。

情况七：嵌套调用问题

在嵌套调用的情况下，事务的传播机制需要正确设置，否则可能导致外部事务失效或内部事务回滚不受控制。

情况八：多个事务注解嵌套使用

在某个方法上同时使用多个 @Transactional 注解，可能导致事务失效或者事务传播不符合预期。

（5）Spring的bean的生命周期

（6）Spring中的循环引用

什么是Spring的循环依赖？

三级缓存解决循环依赖

Spring解决循环依赖是通过三级缓存，对应的三级缓存如下所示：

一级缓存作用：限制bean在beanFactory中只存一份，即实现singleton scope，解决不了循环依赖

如果要想打破循环依赖，就需要一个中间人的参与，这个中间人就是二级缓存

（7）SpringMVC的执行流程

视图阶段（JSP）

（8）SpringBoot的自动配置原理

（9）Spring框架常见注解（Spring、SpringBoot、SpringMVC）

Spring的常见注解有哪些？

SpringMVC的常见注解有哪些？

SpringBoot常见注解有哪些？

 

四、MyBatis

 （1）MyBatis执行流程

（2）MyBatis是否支持延迟加载？

（3）MyBatis的一级、二级缓存用过吗？

一级缓存

一级缓存：基于PerpetualCache的HashMap本地缓存，其存储作用域为Session，当Session进行flush或close之后，该Session中的所有Cache就将清空，默认打开一级缓存。

二级缓存

二级缓存是基于namespace和mapper的作用域起作用的，不是依赖于SQL session，默认也是采用PerpetualCache，HashMap存储

注意事项：

• 对于缓存数据更新机制，当某一个作用域（一级缓存Session/二级缓存Namespaces）进行了新增、删除操作后，默认该作用域所有select中的缓存将被clear
• 二级缓存需要缓存的数据实现Serializable接口
• 只有会话提交或者关闭以后，一级缓存中的数据才会转移到二级缓存中

五、SpringCloud

（1）Spring Cloud的5大组件有哪些？

通常情况下：

Eureka/Nacos：注册中心

Ribbon/SpringCloudLoadBalancer：负载均衡

Feign：远程调用

Hystrix/Sentinel：服务熔断

Zuul/Gateway：网关

（2）服务注册和发现是什么意思？Spring Cloud如何实现服务注册发现？

常见的注册中心：Eureka、Nacos、Zookeeper

(3)你们项目负载均衡是如何实现的？

（4）什么是服务雪崩，怎么解决这个问题？

服务降级：是服务自我保护的一种方式，或者保护下游服务的一种方式，用于确保服务不会受请求突增影响变得不可用，确保服务不会崩溃

服务熔断：Hystrix熔断机制，用于监控微服务调用情况，默认是关闭的，如果需要开启需要在引导类上添加注解：@EnableCircuitBreaker。如果检测到10秒内请求的失败率超过50%，就触发熔断机制，之后每隔5秒重新尝试请求微服务，如果微服务不能响应，继续走熔断机制。如果微服务可达，则关闭熔断机制，恢复正常请求。

（5）你们的微服务是怎么监控的？

（6）你们项目中有没有做过限流？怎么做的？

为什么要限流？

• 并发的确大（突发流量）
• 防止用户恶意刷接口

限流的实现方式：

• Tomcat：可以设置最大连接数
• Nginx：漏桶算法
• 网关：令牌桶算法
• 自定义拦截器

Nginx限流

• 控制速率（突发流量）

• 控制并发连接数

网关限流

yml配置文件中，微服务路由设置添加局部过滤器RequestRateLimiter

（7）解释一下CAP和BASE

CAP定理

BASE理论

（8）你们采用的是哪种分布式事务解决方案？

（9）分布式服务的接口幂等性如何设计？

（10）你们项目中使用了什么分布式任务调度？

六、RabbitMQ

（1）RabbitMQ如何保证消息不丢失？

（2）RabbitMQ消息的重复消费问题如何解决？

（3）RabbitMQ中死信交换机？（RabbitMQ延迟队列有了解过吗？）

（4）RabbitMQ如果有100万消息堆积在MQ，如何解决（消息堆积怎么解决）

（5）RabbitMQ的高可用机制有了解过吗？

七、Kafka

（1）Kafka是如何保证消息不丢失？

（2）Kafka是如何保证消费的顺序性的？

（3）Kafka的高可用机制有了解过吗？

（4）Kafka数据清理机制了解过吗？

（5）Kafka中实现高性能的设计有了解过吗？

八、Java集合

1. 数据结构

（1）数组

（2）ArrayList源码分析

（3）ArrayList底层的实习原理是什么？

（4）ArrayList list = new ArrayList(10)中的list扩容几次

（5）如何实现数组和List之间的转换

（6）单向链表

（7）双向链表

（8）ArrayList和LinkedList的区别是什么？

（9）二叉树

（10）散列表

（11）HashMap的实现原理

（12）HashMap的put方法的具体流程

（13）讲一讲HashMap的扩容机制

（14）HashMap的寻址算法

（15）HashMap在1.7情况下的多线程死循环问题

九、多线程

（1）线程和进程的区别？

（2）并行和并发有什么区别？

（3）创建线程的方式有哪些？

（4）线程包括哪些状态，状态之间是如何变化的

（5）新建T1、T2、T3三个线程，如何保证它们按顺序进行？

（6）notify()和notifyAll()有什么区别？

（7）在Java中wait和sleep方法的不同？

（8）如何停止一个正在运行的线程？

（9）synchronized关键字的底层原理

（10）你谈谈JMM（Java内存模型）

JMM（Java Memory Model）Java内存模型，定义了共享内存中多线程程序读写操作的行为规范，通过这些规则来规范对内存的读写操作从而保证指令的正确性。

（11）CAS你知道吗？

（12）谈谈你对volatitle的理解

（13）什么是AQS？

全称是AbstractQueuedSynchronizer，即抽象队列同步器。它是构建锁或者其他同步组件的基础框架。

（14）ReentrantLock的实现原理

（15）synchronized和Lock有什么区别？

（16）死锁产生的条件是什么？

（17）谈谈你对ConcurrentHashMap的理解

（18）导致并发程序出现问题的根本原因是什么？（Java程序中怎么保证多线程的执行安全）

Java并发编程的三大特性：原子性、可见性、有序性

（19）说一下线程池的核心参数（线程池的执行原理知道吗）

（20）线程池中有哪些常见的阻塞队列

（21）如何确定核心线程数

（22）线程池的种类有哪些？

（23）为什么不建议用Executors创建线程池

嵩山版Java开发手册-阿里云开发者社区

（24）线程池使用场景（CountDownLatch、Future）

CountDownLatch

（25）如何控制某个方法允许并发访问线程的数量

（26）谈谈你对ThreadLocal的理解

十、JVM

（1）JVM是什么

Java Virtual Machine：Java程序的运行环境（java二进制字节码的运行环境）

（2）JVM由哪些部分组成，运行流程是什么？

（3）什么是程序计数器？

程序计数器：线程私有的，内部保存的字节码的行号。用于记录正在执行的字节码指令的地址。

（4）能详细介绍一下Java堆吗？

线程共享的区域：主要用来保存对象实例、数组等，当堆中没有内存空间可分配给实例，也无法再扩展时，则抛出OutOfMemoryError异常。

（5）什么是虚拟机栈

Java Virtual machine Stacks（java 虚拟机栈）

每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈，先进后出

每个栈由多个栈帧（frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存

每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

（6）能不能解释一下方法区？

（7）你听过直接内存吗？

直接内存：并不属于JVM中的内存结构，不由JVM进行管理。是虚拟机的系统内存，常见于NIO操作时，用于数据缓存区，它分配回收成本较高，但读写性能高，不受JVM内存回收管理。

（8）什么是类加载器，类加载器有哪些？

（7）什么是双亲委派模型？

（8）说一下类装载的执行过程

类从加载到虚拟机中开始，知道卸载为止，它的整个生命周期包括了：加载、验证、解析、初始化、使用和卸载着7个阶段。其中，验证、准备和解析这三个部分统称为连接（linking）

（9）对象什么时候可以被垃圾器回收

如果一个对象或多个对象没有任何的引用指向它了，那么这个对象限现在就是垃圾，如果定位了垃圾，则有可能会被垃圾回收器回收。

如果要定位什么是垃圾，有两种方式来确定，第一个是引用计数法，第二个是可达性分析算法

（10）JVM垃圾回收算法有哪些？

①标记清除算法；②复制算法；③标记整理算法

（11）说一下JVM中的分代回收

（12）说一下JVM有哪些垃圾回收器？

在JVM中，实现了多种垃圾收集器，包括：①串行垃圾收集器、并行垃圾收集器、CMS（并发）垃圾收集器；④G1垃圾收集器

复制完成，内存得到释放。进入下一轮的新生代回收、并发标记、混合收集

（13）强引用、软引用、弱引用、虚引用的区别

强引用：只有所有GC Roots对象不通过【强引用】引用该对象，该对象才能被垃圾回收

软引用：仅有软引用该对象时，在垃圾回收后，内存仍不足时会再次触发垃圾回收

弱引用：仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象

虚引用：必须配合引用队列使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由Reference Handler线程调用虚引用相关方法释放直接内存。

（14）JVM调优的参数可以在哪里设置参数值

war包部署在tomcat中设置

修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh文件

jar包部署在启动参数设置

通常在linux系统下直接加参数启动springboot项目

nohup：用于在系统后台不断地运行命令，退出终端不会影响程序的运行

参数 &：让命令在后台执行，终端退出后命令仍旧执行

（15）JVM调优的参数都有哪些？

d对于JVM调优，主要是调整年轻代、老年代、元空间的的内存空间大小及使用的垃圾回收器类型。

Java HotSpot VM Options

设置堆空间大小

虚拟机栈的设置

年轻代中Eden区和两个Survivor区的大小比例

年轻代晋升老年代阈值

设置垃圾回收收集器

（16）说一下JVM调优的工具？

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（17）Java内存泄露的排查思路？

1. 通过jmap指令打印它的内存快照dump（Dump文件是进程的内存镜像。可以把程序的执行状态通过调试器保存到dump文件中）

2. 通过工具，VisualVM去分析dump文件，VisualVM可以加载离离线的dump文件

3. 通过查看堆信息的情况，可以大概定位内存溢出是哪行代码出了问题

（18）CPU飙高排查方案与思路？

十一、设计模式

（1）简单工厂模式

（2）工厂方法模式

（3）抽象工厂模式

（4）策略模式

（5）责任链设计模式

十二、其他

（1）单点登录这块怎么实现？

单点登录的英文名叫作：Single Sign On（简称SSO），只需要登录一次，就可以访问所有信任的应用系统。

（2）权限认证是如何实现的？

后台的管理系统，更注重权限控制，最常见的就是RBAC模型来指导实现权限

RBAC（Role-Based Access Control）基于角色的访问控制

（3）上传数据的安全性你们是怎么控制的？

（4）你负责项目的时候遇到了哪些比较棘手的问题？怎么解决的？

（5）你们项目中日志怎么采集的？

（6）查看日志的命令

（7）生产问题怎么排查？

（8）怎么快速定位系统的瓶颈

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