Java經典面試題最全匯總208道(六)
前言
短時間提升自己最快的手段就是背面試題，最近總結瞭Java常用的面試題，分享給大傢，希望大傢都能圓夢大廠，加油，我命由我不由天。
181、什麼是類加載器，類加載器有哪些？
1、什麼是類加載器？
類加載器負責加載所有的類，其為所有被載入內存的類生成一個java.lang.Class實例對象。
2、類加載器有哪些？
JVM有三種類加載器：
（1）啟動類加載器
該類沒有父加載器，用來加載Java的核心類，啟動類加載器的實現依賴於底層操作系統，屬於虛擬機實現的一部分，它並不繼承自java.lang.classLoader。
（2）擴展類加載器
它的父類為啟動類加載器，擴展類加載器是純java類，是ClassLoader類的子類，負責加載JRE的擴展目錄。
（3）應用程序類加載器
它的父類為擴展類加載器，它從環境變量classpath或者系統屬性java.lang.path所指定的目錄中加載類，它是自定義的類加載器的父加載器。
182、說一下類加載的執行過程？
當程序主動使用某個類時，如果該類還未被加載到內存中，JVM會通過加載、連接、初始化3個步驟對該類進行類加載。
1、加載
加載指的是將類的class文件讀入到內存中，並為之創建一個java.lang.Class對象。
類的加載由類加載器完成，類加載器由JVM提供，開發者也可以通過繼承ClassLoader基類來創建自己的類加載器。
通過使用不同的類加載器可以從不同來源加載類的二進制數據，通常有如下幾種來源：
從本地文件系統加載從jar包加載通過網絡加載把一個Java源文件動態編譯，並執行加載
2、連接
當類被加載之後，系統為之生成一個對應的Class對象，接著進入連接階段，連接階段負責將類的二進制數據合並到JRE中。
類連接又可分為三個階段：
（1）驗證
- 文件格式驗證
- 元數據驗證
- 字節碼驗證
- 符號引用驗證
（2）準備
為類的靜態變量分配內存，並設置默認初始值。
（3）解析
將類的二進制數據中的符號引用替換成直接引用。
3、初始化
為類的靜態變量賦予初始值。
183、JVM的類加載機制是什麼？
JVM類加載機制主要有三種：
1、全盤負責
類加載器加載某個class時，該class所依賴的和引用其它的class也由該類加載器載入。
2、雙親委派
先讓父加載器加載該class，父加載器無法加載時才考慮自己加載。
3、緩存機制
緩存機制保證所有加載過的class都會被緩存，當程序中需要某個class時，先從緩存區中搜索，如果不存在，才會讀取該類對應的二進制數據，並將其轉換成class對象，存入緩存區中。
這就是為什麼修改瞭class後，必須重啟JVM，程序所做的修改才會生效的原因。
184、什麼是雙親委派模型？
如果一個類收到瞭類加載請求，它並不會自己先去加載，而是把這個請求委托給父類的加載器執行
如果父加載器還存在其父加載器，則進一步向上委托，依次遞歸，請求將最終到達頂層的啟動類加載器
如果父類加載器可以完成父加載任務，就成功返回，如果父加載器無法完成加載任務，子加載器才會嘗試自己去加載，這就是雙親委派模型。
雙親委派模式的優勢：
避免重復加載；
考慮到安全因素，java核心api中定義類型不會被隨意替換
假設通過網絡傳遞一個名為java.lang.Integer的類，通過雙親委派模式傳遞到啟動加載器，而啟動加載器在核心Java API中發現同名的類，發現該類已經被加載，就不會重新加載網絡傳遞的Integer類，而直接返回已加載過的Integer.class，這樣可以防止核心API庫被隨意篡改。
185、怎麼判斷對象是否可以被回收？
1、引用計數算法
（1）判斷對象的引用數量
- 通過判斷對象的引用數量來決定對象是否可以被回收；
- 每個對象實例都有一個引用計數器，被引用+1，完成引用-1；
- 任何引用計數為0的對象實例可以被當做垃圾回收；
（2）優缺點
- 優點：執行效率高，程序受影響較小；
- 缺點：無法檢測出循環引用的情況，導致內存泄漏；
2、可達性分析算法
通過判斷對象的引用鏈是否可達來決定對象是否可以被回收。
如果程序無法再引用該對象，那麼這個對象肯定可以被回收，這個狀態稱為不可達。
那麼不可達狀態如何判斷呢？
答案是GC roots，也就是根對象，如果一個對象無法到達根對象的路徑，或者說從根對象無法引用到該對象，該對象就是不可達的。
以下三種對象在JVM中被稱為GC roots，來判斷一個對象是否可以被回收。
（1）虛擬機棧的棧幀
每個方法在執行的時候，JVM都會創建一個相應的棧幀（操作數棧、局部變量表、運行時常量池的引用），當方法執行完，該棧幀就從棧中彈出，這樣一來，方法中臨時創建的獨享就不存在瞭，或者說沒有任何GC roots指向這些臨時對象，這些對象在下一次GC的時候便會被回收。
（2）方法區中的靜態屬性
靜態屬性數據類屬性，不屬於任何實例，因此該屬性自然會作為GC roots。這要這個class在，該引用指向的對象就一直存在，class也由被回收的時候。
class何時會被回收？
堆中不存在該類的任何實例加載該類的classLoader已經被回收該類的java.lang.class對象沒有在任何地方被引用，也就是說無法通過反射訪問該類的信息
（3）本地方法棧引用的對象
186、說一下 jvm 有哪些垃圾回收算法？
1、對象是否已死算法
引用計數器算法可達性分析算法
2、GC算法
（1）標記清除算法
如果對象被標記後進行清除，會帶來一個新的問題–內存碎片化。
如果下次有比較大的對象實例需要在堆上分配較大的內存空間時，可能會出現無法找到足夠的連續內存而不得不再次觸發垃圾回收。
（2）復制算法（Java堆中新生代的垃圾回收算法）
- 先標記待回收內存和不用回收內存；
- 將不用回收的內存復制到新的內存區域；
- 就的內存區域就可以被全部回收瞭，而新的內存區域也是連續的；
- 缺點是損失部分系統內存，因為騰出部分內存進行復制。
（3）標記壓縮算法（Java堆中老年代的垃圾回收算法）
對於新生代，大部分對象都不會存活，所以復制算法較高效，但對於老年代，大部分對象可能要繼續存活，如果此時使用復制算法，效率會降低。
標記壓縮算法首先還是標記，將不用回收的內存對象壓縮到內存一端，此時即可清除邊界處的內存，這樣就能避免復制算法帶來的效率問題，同時也能避免內存碎片化的問題。
老年代的垃圾回收算法稱為“Major GC”。
187、說一下 jvm 有哪些垃圾回收器？
說一下 jvm 有哪些垃圾回收器？
188、JVM棧堆概念，何時銷毀對象
類在程序運行的時候就會被加載，方法是在執行的時候才會被加載，如果沒有任何引用瞭，Java自動垃圾回收，也可以用System.gc()開啟回收器，但是回收器不一定會馬上回收。
- 靜態變量在類裝載的時候進行創建，在整個程序結束時按序銷毀；
- 實例變量在類實例化對象時創建，在對象銷毀的時候銷毀；
- 局部變量在局部范圍內使用時創建，跳出局部范圍時銷毀
189、新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些？有什麼區別？
新生代回收器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
老年代回收器：Serial Old、Parallel Old、CMS
新生代回收器一般采用的是復制算法，復制算法效率較高，但是浪費內存；
老生代回收器一般采用標記清楚算法，比如最常用的CMS；
190、詳細介紹一下 CMS 垃圾回收器？
CMS 垃圾回收器是Concurrent Mark Sweep，是一種同步的標記-清除，CMS分為四個階段：
- 初始標記，標記一下GC Root能直接關聯到的對象，會觸發“Stop The World”；
- 並發標記，通過GC Roots Tracing判斷對象是否在使用中；
- 重新標記，標記期間產生對象的再次判斷，執行時間較短，會觸發“Stop The World”；
- 並發清除，清除對象，可以和用戶線程並發進行；
191、簡述分代垃圾回收器是怎麼工作的？
分代回收器分為新生代和老年代，新生代大概占1/3，老年代大概占2/3；
新生代包括Eden、From Survivor、To Survivor；
Eden區和兩個survivor區的 的空間比例 為8：1：1 ；
垃圾回收器的執行流程：
- 把 Eden + From Survivor 存活的對象放入 To Survivor 區；
- 清空 Eden + From Survivor 分區，From Survivor 和 To Survivor 分區交換；每次交換後存活的對象年齡+1，到達15，升級為老年代，大對象會直接進入老年代；
- 老年代中當空間到達一定占比，會觸發全局回收，老年代一般采取標記-清除算法；
192、Redis是什麼？
Redis是一個key-value存儲系統，它支持存儲的value類型相對更多，包括string、list、set、zset（sorted set –有序集合）和hash。
這些數據結構都支持push/pop、add/remove及取交集並集和差集及更豐富的操作，而且這些操作都是原子性的。
在此基礎上，Redis支持各種不同方式的排序。
為瞭保證效率，數據都是緩存在內存中，Redis會周期性的把更新的數據寫入磁盤或者把修改操作寫入追加的記錄文件，並且在此基礎上實現瞭master-slave（主從）同步。
193、Redis都有哪些使用場景？
Redis是基於內存的nosql數據庫，可以通過新建線程的形式進行持久化，不影響Redis單線程的讀寫操作通過list取最新的N條數據模擬類似於token這種需要設置過期時間的場景發佈訂閱消息系統定時器、計數器
194、Redis有哪些功能？
1、基於本機內存的緩存
當調用api訪問數據庫時，假如此過程需要2秒，如果每次請求都要訪問數據庫，那將對服務器造成巨大的壓力，如果將此sql的查詢結果存到Redis中，再次請求時，直接從Redis中取得，而不是訪問數據庫，效率將得到巨大的提升，Redis可以定時去更新數據（比如1分鐘）。
2、如果電腦重啟，寫入內存的數據是不是就失效瞭呢，這時Redis還提供瞭持久化的功能。
3、哨兵（Sentinel）和復制
Sentinel可以管理多個Redis服務器，它提供瞭監控、提醒以及自動的故障轉移功能；
復制則是讓Redis服務器可以配備備份的服務器；
Redis也是通過這兩個功能保證Redis的高可用；
4、集群（Cluster）
單臺服務器資源總是有上限的，CPU和IO資源可以通過主從復制，進行讀寫分離，把一部分CPU和IO的壓力轉移到從服務器上，但是內存資源怎麼辦，主從模式隻是數據的備份，並不能擴充內存；
現在我們可以橫向擴展，讓每臺服務器隻負責一部分任務，然後將這些服務器構成一個整體，對外界來說，這一組服務器就像是集群一樣。
195、Redis支持的數據類型有哪些？
字符串hashlistsetzset
196、Redis取值存值問題
1、先把Redis的連接池拿出來
JedisPool pool = new JedisPool(new JedisPoolConfig(),"127.0.0.1"); Jedis jedis = pool.getResource();
2、存取值
jedis.set("key","value");
jedis.get("key");
jedis.del("key");
//給一個key疊加value
jedis.append("key","value2");//此時key的值就是value + value2;
//同時給多個key進行賦值：
jedis.mset("key1","value1","key2","value2");
3、對map進行操作
Map<String,String> user = new HashMap();
user.put("key1","value1");
user.put("key2","value2");
user.put("key3","value3");
//存入
jedis.hmset("user",user);
//取出user中key1
List<String> nameMap = jedis.hmget("user","key1");
//刪除其中一個鍵值
jedis.hdel("user","key2");
//是否存在一個鍵
jedis.exists("user");
//取出所有的Map中的值：
Iterator<String> iter = jedis.hkeys("user").iterator();
while(iter.next()){
jedis.hmget("user",iter.next());
}
197、Redis為什麼是單線程的？
- 代碼更清晰，處理邏輯更簡單；
- 不用考慮各種鎖的問題，不存在加鎖和釋放鎖的操作，沒有因為可能出現死鎖而導致的性能問題；
- 不存在多線程切換而消耗CPU；
- 無法發揮多核CPU的優勢，但可以采用多開幾個Redis實例來完善
198、Redis真的是單線程的嗎？
Redis6.0之前是單線程的，Redis6.0之後開始支持多線程；
redis內部使用瞭基於epoll的多路服用，也可以多部署幾個redis服務器解決單線程的問題；
redis主要的性能瓶頸是內存和網絡；
內存好說，加內存條就行瞭，而網絡才是大 麻煩，所以redis6內存好說，加內存條就行瞭；
而網絡才是大 麻煩，所以redis6.0引入瞭多線程的概念，
redis6.0在網絡IO處理方面引入瞭多線程，如網絡數據的讀寫和協議解析等，需要註意的是，執行命令的核心模塊還是單線程的。
199、Redis持久化有幾種方式？
redis提供瞭兩種持久化的方式，分別是RDB（Redis DataBase）和AOF（Append Only File）。
RDB，簡而言之，就是在不同的時間點，將redis存儲的數據生成快照並存儲到磁盤等介質上；
AOF，則是換瞭一個角度來實現持久化，那就是將redis執行過的所有寫指令記錄下來，在下次redis重新啟動時，隻要把這些寫指令從前到後再重復執行一遍，就可以實現數據恢復瞭。
其實RDB和AOF兩種方式也可以同時使用，在這種情況下，如果redis重啟的話，則會優先采用AOF方式來進行數據恢復，這是因為AOF方式的數據恢復完整度更高。
如果你沒有數據持久化的需求，也完全可以關閉RDB和AOF方式，這樣的話，redis將變成一個純內存數據庫，就像memcache一樣。
200、Redis和 memecache 有什麼區別？
1、Redis相比memecache，擁有更多的數據結構和支持更豐富的數據操作。
（1）Redis支持key-value，常用的數據類型主要有String、Hash、List、Set、Sorted Set。
（2）memecache隻支持key-value。
2、內存使用率對比，Redis采用hash結構來做key-value存儲，由於其組合式的壓縮，其內存利用率會高於memecache。
3、性能對比：Redis隻使用單核，memecache使用多核。
4、Redis支持磁盤持久化，memecache不支持。
Redis可以將一些很久沒用到的value通過swap方法交換到磁盤。
5、Redis支持分佈式集群，memecache不支持。
201、Redis支持的 java 客戶端都有哪些？
Redisson、Jedis、lettuce 等等，官方推薦使用 Redisson。
202、jedis 和 redisson 有哪些區別？
Jedis 和 Redisson 都是Java中對Redis操作的封裝。
Jedis 隻是簡單的封裝瞭 Redis 的API庫，可以看作是Redis客戶端，它的方法和Redis 的命令很類似。
Redisson 不僅封裝瞭 redis ，還封裝瞭對更多數據結構的支持，以及鎖等功能，相比於Jedis 更加大。
但Jedis相比於Redisson 更原生一些，更靈活。
203、什麼是緩存穿透？怎麼解決？
1、緩存穿透
一般的緩存系統，都是按照key去緩存查詢，如果不存在對用的value，就應該去後端系統查找（比如DB數據庫）。
一些惡意的請求會故意查詢不存在的key，請求量很大，就會對後端系統造成很大的壓力。
這就叫做緩存穿透。
2、怎麼解決？
對查詢結果為空的情況也進行緩存，緩存時間設置短一點，或者該key對應的數據insert之後清理緩存。
對一定不存在的key進行過濾。可以把所有的可能存在的key放到一個大的Bitmap中，查詢時通過該Bitmap過濾。
3、緩存雪崩
當緩存服務器重啟或者大量緩存集中在某一時間段失效，這樣在失效的時候，會給後端系統帶來很大的壓力，導致系統崩潰。
4、如何解決？
在緩存失效後，通過加鎖或者隊列來控制讀數據庫寫緩存的線程數量。
比如
- 對某個key隻允許一個線程查詢數據和寫緩存，其它線程等待；
- 做二級緩存；
- 不同的key，設置不同的過期時間，讓緩存失效的時間盡量均勻；
204、怎麼保證緩存和數據庫數據的一致性？
1、淘汰緩存
數據如果為較為復雜的數據時，進行緩存的更新操作就會變得異常復雜，因此一般推薦選擇淘汰緩存，而不是更新緩存。
2、選擇先淘汰緩存，再更新數據庫
假如先更新數據庫，再淘汰緩存，如果淘汰緩存失敗，那麼後面的請求都會得到臟數據，直至緩存過期。
假如先淘汰緩存再更新數據庫，如果更新數據庫失敗，隻會產生一次緩存穿透，相比較而言，後者對業務則沒有本質上的影響。
3、延時雙刪策略
如下場景：同時有一個請求A進行更新操作，另一個請求B進行查詢操作。
請求A進行寫操作，刪除緩存請求B查詢發現緩存不存在請求B去數據庫查詢得到舊值請求B將舊值寫入緩存請求A將新值寫入數據庫
次數便出現瞭數據不一致問題。采用延時雙刪策略得以解決。
public void write(String key,Object data){
redisUtils.del(key);
db.update(data);
Thread.Sleep(100);
redisUtils.del(key);
}
這麼做，可以將1秒內所造成的緩存臟數據，再次刪除。這個時間設定可根據俄業務場景進行一個調節。
4、數據庫讀寫分離的場景
兩個請求，一個請求A進行更新操作，另一個請求B進行查詢操作。
- 請求A進行寫操作，刪除緩存
- 請求A將數據寫入數據庫瞭
- 請求B查詢緩存發現，緩存沒有值
- 請求B去從庫查詢這時，還沒有完成主從同步，因此查詢到的是舊值
- 請求B將舊值寫入緩存
- 數據庫完成主從同步，從庫變為新值
依舊采用延時雙刪策略解決此問題。
205、Redis，什麼是緩存穿透？怎麼解決？
1、緩存穿透
一般的緩存系統，都是按照key去緩存查詢，如果不存在對用的value，就應該去後端系統查找（比如DB數據庫）。
一些惡意的請求會故意查詢不存在的key，請求量很大，就會對後端系統造成很大的壓力。
這就叫做緩存穿透。
2、怎麼解決？
對查詢結果為空的情況也進行緩存，緩存時間設置短一點，或者該key對應的數據insert之後清理緩存。
對一定不存在的key進行過濾。可以把所有的可能存在的key放到一個大的Bitmap中，查詢時通過該Bitmap過濾。
3、緩存雪崩
當緩存服務器重啟或者大量緩存集中在某一時間段失效，這樣在失效的時候，會給後端系統帶來很大的壓力，導致系統崩潰。
4、如何解決？
在緩存失效後，通過加鎖或者隊列來控制讀數據庫寫緩存的線程數量。
比如
- 對某個key隻允許一個線程查詢數據和寫緩存，其它線程等待；
- 做二級緩存；
- 不同的key，設置不同的過期時間，讓緩存失效的時間盡量均勻；
206、Redis怎麼實現分佈式鎖？
使用Redis實現分佈式鎖
redis命令：set users 10 nx ex 12 原子性命令
//使用uuid，解決鎖釋放的問題
@GetMapping
public void testLock() throws InterruptedException {
String uuid = UUID.randomUUID().toString();
Boolean b_lock = redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", uuid, 10, TimeUnit.SECONDS);
if(b_lock){
Object value = redisTemplate.opsForValue().get("num");
if(StringUtils.isEmpty(value)){
return;
}
int num = Integer.parseInt(value + "");
redisTemplate.opsForValue().set("num",++num);
Object lockUUID = redisTemplate.opsForValue().get("lock");
if(uuid.equals(lockUUID.toString())){
redisTemplate.delete("lock");
}
}else{
Thread.sleep(100);
testLock();
}
}
備註：可以通過lua腳本，保證分佈式鎖的原子性。
207、Redis分佈式鎖有什麼缺陷？
Redis 分佈式鎖不能解決超時的問題，分佈式鎖有一個超時時間，程序的執行如果超出瞭鎖的超時時間就會出現問題。
Redis容易產生的幾個問題：
- 鎖未被釋放
- B鎖被A鎖釋放瞭
- 數據庫事務超時
- 鎖過期瞭，業務還沒執行完
- Redis主從復制的問題
208、Redis如何做內存優化？
1、縮短鍵值的長度
- 縮短值的長度才是關鍵，如果值是一個大的業務對象，可以將對象序列化成二進制數組；
- 首先應該在業務上進行精簡，去掉不必要的屬性，避免存儲一些沒用的數據；
- 其次是序列化的工具選擇上，應該選擇更高效的序列化工具來降低字節數組大小；
- 以Java為例，內置的序列化方式無論從速度還是壓縮比都不盡如人意，這時可以選擇更高效的序列化工具，如: protostuff，kryo等
2、共享對象池
對象共享池指Redis內部維護[0-9999]的整數對象池
。創建大量的整數類型redisObject存在內存開銷，每個redisObject內部結構至少占16字節，甚至超過瞭整數自身空間消耗。
所以Redis內存維護一個[0-9999]的整數對象池，用於節約內存。
除瞭整數值對象，其他類型如list,hash,set,zset內部元素也可以使用整數對象池。
因此開發中在滿足需求的前提下，盡量使用整數對象以節省內存。
3、字符串優化
4、編碼優化
5、控制key的數量
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