去腾讯面试了，我自信满满！

2023-12-02 14:44:02 浏览数 (1)

大家好，我是小林。

周六继续卷起来，今天分享一位同学腾讯Java 后端的面经。

摘除了项目拷打的部分，把比较经典的问题给大家做了个总结，面试范围主要是Java 基础 Java 并发 JVM MySQL Redis 操作系统 算法，整体上难度一般，可能是项目拷打的比较多，八股就随便问问了。

Java

抽象类和普通类区别？

  • 实例化：普通类可以直接实例化对象，而抽象类不能被实例化，只能被继承。
  • 方法实现：普通类中的方法可以有具体的实现，而抽象类中的方法可以有实现也可以没有实现。
  • 继承：一个类可以继承一个普通类，而且可以继承多个接口；而一个类只能继承一个抽象类，但可以同时实现多个接口。
  • 实现限制：普通类可以被其他类继承和使用，而抽象类一般用于作为基类，被其他类继承和扩展使用。

抽象类和接口的区别？

相同点：

  • 都不能被实例化，接口的实现类或抽象类的子类都只有实现了接口或抽象类中的方法后才能实例化。

不同点：

  • 实现方式：实现接口的关键字为implements，继承抽象类的关键字为extends。一个类可以实现多个接口，但一个类只能继承一个抽象类。所以，使用接口可以间接地实现多重继承。
  • 方法方式：接口只有定义，不能有方法的实现，java 1.8中可以定义default方法体，而抽象类可以有定义与实现，方法可在抽象类中实现。
  • 访问修饰符：接口成员变量默认为public static final，必须赋初值，不能被修改；其所有的成员方法都是public、abstract的。抽象类中成员变量默认default，可在子类中被重新定义，也可被重新赋值；抽象方法被abstract修饰，不能被private、static、synchronized和native等修饰，必须以分号结尾，不带花括号。
  • 变量：抽象类可以包含实例变量和静态变量，而接口只能包含常量（即静态常量）。

抽象类能加final修饰吗？

不能，Java中的抽象类是用来被继承的，而final修饰符用于禁止类被继承或方法被重写，因此，抽象类和final修饰符是互斥的，不能同时使用。

类加载过程是怎么样的？

我们编写好的Java代码，经过编译变成.class文件，然后类加载器把.class字节码文件加载到JVM中，接着执行我们的代码，最后将类卸载出JVM。

而从类加载到虚拟机到卸载出虚拟机的这一整个生命周期总共可以分为7个步骤，分别为加载、验证、准备、解析、初始化、使用和卸载，其中验证、准备和解析又称为连接阶段。

  • 加载阶段：将需要用到的类对应的.class字节码文件加载到虚拟机内存，并在方法区中生成一个java.lang.Class对象，作为程序访问这个类的各种数据的访问入口。
  • 验证阶段：校验加载进来的.class文件中的内容是否符合规范，毕竟编译成.class文件后还是可以人为的对这个文件进行修改，那如果改的乱七八糟，压根不符合虚拟机的规范，那虚拟机就没法执行了
  • 准备阶段：准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这些变量所使用的内存都将在方法区中进行分配
  • 解析阶段：在解析阶段，将符号引用转换为直接引用。符号引用指的是用符号表示的方法、字段、类等，而直接引用是内存地址的指针。
  • 初始化阶段：在初始化阶段，执行类的初始化代码，包括静态变量的赋值和静态代码块的执行。当类被首次主动使用时，即触发初始化，而被动使用（如引用常量）不会触发初始化。
  • 卸载阶段：是类的生命周期中的最后一阶段，即将方法区中无用的类回收

hashtable和hashmap区别是什么？

  • hashmap不是线程安全的，HashMap 是 map 接口的实现类，是将键映射到值的对象，其中键和值都是对象，并且不能包含重复键，但可以包含重复值，HashMap 允许 null key 和 null value。
  • hashtable 是线程安全的，HashMap 是 HashTable 的轻量级实现，他们都完成了Map 接口，hashtable不允许 null key 和 null value，由于非线程安全，效率上可能高于 Hashtable。

HashTable线程安全是怎么实现的？

因为它的put，get做成了同步方法，保证了Hashtable的线程安全性，每个操作数据的方法都进行同步控制之后，由此带来的问题任何一个时刻只能有一个线程可以操纵Hashtable，所以其效率比较低。

Hashtable 的 put(K key, V value) 和 get(Object key) 方法的源码：

代码语言：javascript复制
public synchronized V put(K key, V value) {
// Make sure the value is not null
if (value == null) {
    throw new NullPointerException();
}
 // Makes sure the key is not already in the hashtable.
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
    if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
        V old = entry.value;
        entry.value = value;
        return old;
    }
}
 addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}

public synchronized V get(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
    if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
        return (V)e.value;
    }
}
return null;
}

可以看到，Hashtable是通过使用了 synchronized 关键字来保证其线程安全。

在Java中，可以使用synchronized关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。

MySQL

innodb和myisam区别？

  • 事务：InnoDB 支持事务，MyISAM 不支持事务，这是 MySQL 将默认存储引擎从 MyISAM 变成 InnoDB 的重要原因之一。
  • 索引结构：InnoDB 是聚集索引，MyISAM 是非聚集索引。聚簇索引的文件存放在主键索引的叶子节点上，因此 InnoDB 必须要有主键，通过主键索引效率很高。但是辅助索引需要两次查询，先查询到主键，然后再通过主键查询到数据。因此，主键不应该过大，因为主键太大，其他索引也都会很大。而 MyISAM 是非聚集索引，数据文件是分离的，索引保存的是数据文件的指针。主键索引和辅助索引是独立的。
  • 锁粒度：InnoDB 最小的锁粒度是行锁，MyISAM 最小的锁粒度是表锁。一个更新语句会锁住整张表，导致其他查询和更新都会被阻塞，因此并发访问受限。
  • count 的效率：InnoDB 不保存表的具体行数，执行 select count(*) from table 时需要全表扫描。而MyISAM 用一个变量保存了整个表的行数，执行上述语句时只需要读出该变量即可，速度很快。

B 树原理以及和B树的区别？

图片

B 树和 B 都是通过多叉树的方式，会将树的高度变矮，所以这两个数据结构非常适合检索存于磁盘中的数据。

但是 MySQL 默认的存储引擎 InnoDB 采用的是 B 作为索引的数据结构，原因有：

  • B 树的非叶子节点不存放实际的记录数据，仅存放索引，因此数据量相同的情况下，相比存储即存索引又存记录的 B 树，B 树的非叶子节点可以存放更多的索引，因此 B 树可以比 B 树更「矮胖」，查询底层节点的磁盘 I/O次数会更少。
  • B 树有大量的冗余节点（所有非叶子节点都是冗余索引），这些冗余索引让 B 树在插入、删除的效率都更高，比如删除根节点的时候，不会像 B 树那样会发生复杂的树的变化；
  • B 树叶子节点之间用链表连接了起来，有利于范围查询，而 B 树要实现范围查询，因此只能通过树的遍历来完成范围查询，这会涉及多个节点的磁盘 I/O 操作，范围查询效率不如 B 树。

mysql回表是什么？

如果我用 product_no 二级索引查询商品，如下查询语句：

代码语言：javascript复制
select * from product where product_no = '0002';

会先检二级索引中的 B Tree 的索引值（商品编码，product_no），找到对应的叶子节点，然后获取主键值，然后再通过主键索引中的 B Tree 树查询到对应的叶子节点，然后获取整行数据。这个过程叫「回表」，也就是说要查两个 B Tree 才能查到数据。如下图：

回表

不过，当查询的数据是能在二级索引的 B Tree 的叶子节点里查询到，这时就不用再查主键索引查，比如下面这条查询语句：

代码语言：javascript复制
select id from product where product_no = '0002';

这种在二级索引的 B Tree 就能查询到结果的过程就叫作「覆盖索引」，也就是只需要查一个 B Tree 就能找到数据。

索引失效场景有哪些？

会发生索引失效的情况：

  • 当我们使用左或者左右模糊匹配的时候，也就是 like %xx 或者 like %xx%这两种方式都会造成索引失效；
  • 当我们在查询条件中对索引列使用函数，就会导致索引失效。
  • 当我们在查询条件中对索引列进行表达式计算，也是无法走索引的。
  • MySQL 在遇到字符串和数字比较的时候，会自动把字符串转为数字，然后再进行比较。如果字符串是索引列，而条件语句中的输入参数是数字的话，那么索引列会发生隐式类型转换，由于隐式类型转换是通过 CAST 函数实现的，等同于对索引列使用了函数，所以就会导致索引失效。
  • 联合索引要能正确使用需要遵循最左匹配原则，也就是按照最左优先的方式进行索引的匹配，否则就会导致索引失效。
  • 在 WHERE 子句中，如果在 OR 前的条件列是索引列，而在 OR 后的条件列不是索引列，那么索引会失效。

数据库锁按数据操作的颗粒度的分为哪几类？

  • 全局锁：通过flush tables with read lock 语句会将整个数据库就处于只读状态了，这时其他线程执行以下操作，增删改或者表结构修改都会阻塞。全局锁主要应用于做全库逻辑备份，这样在备份数据库期间，不会因为数据或表结构的更新，而出现备份文件的数据与预期的不一样。
  • 表级锁：MySQL 里面表级别的锁有这几种：
    • 表锁：通过lock tables 语句可以对表加表锁，表锁除了会限制别的线程的读写外，也会限制本线程接下来的读写操作。
    • 元数据锁：当我们对数据库表进行操作时，会自动给这个表加上 MDL，对一张表进行 CRUD 操作时，加的是 MDL 读锁；对一张表做结构变更操作的时候，加的是 MDL 写锁；MDL 是为了保证当用户对表执行 CRUD 操作时，防止其他线程对这个表结构做了变更。
    • 意向锁：当执行插入、更新、删除操作，需要先对表加上「意向独占锁」，然后对该记录加独占锁。意向锁的目的是为了快速判断表里是否有记录被加锁。
  • 行级锁：InnoDB 引擎是支持行级锁的，而 MyISAM 引擎并不支持行级锁。
    • 记录锁，锁住的是一条记录。而且记录锁是有 S 锁和 X 锁之分的，满足读写互斥，写写互斥
    • 间隙锁，只存在于可重复读隔离级别，目的是为了解决可重复读隔离级别下幻读的现象。
    • Next-Key Lock 称为临键锁，是 Record Lock Gap Lock 的组合，锁定一个范围，并且锁定记录本身。

Redis

redis数据类型有哪些？

img

  • String 类型的应用场景：缓存对象、常规计数、分布式锁、共享 session 信息等。
  • List 类型的应用场景：消息队列（但是有两个问题：1. 生产者需要自行实现全局唯一 ID；2. 不能以消费组形式消费数据）等。
  • Hash 类型：缓存对象、购物车等。
  • Set 类型：聚合计算（并集、交集、差集）场景，比如点赞、共同关注、抽奖活动等。
  • Zset 类型：排序场景，比如排行榜、电话和姓名排序等。

redis为什么快？

官方使用基准测试的结果是，单线程的 Redis 吞吐量可以达到 10W/每秒，如下图所示：

img

之所以 Redis 采用单线程（网络 I/O 和执行命令）那么快，有如下几个原因：

  • Redis 的大部分操作都在内存中完成，并且采用了高效的数据结构，因此 Redis 瓶颈可能是机器的内存或者网络带宽，而并非 CPU，既然 CPU 不是瓶颈，那么自然就采用单线程的解决方案了；
  • Redis 采用单线程模型可以避免了多线程之间的竞争，省去了多线程切换带来的时间和性能上的开销，而且也不会导致死锁问题。
  • Redis 采用了 I/O 多路复用机制处理大量的客户端 Socket 请求，IO 多路复用机制是指一个线程处理多个 IO 流，就是我们经常听到的 select/epoll 机制。简单来说，在 Redis 只运行单线程的情况下，该机制允许内核中，同时存在多个监听 Socket 和已连接 Socket。内核会一直监听这些 Socket 上的连接请求或数据请求。一旦有请求到达，就会交给 Redis 线程处理，这就实现了一个 Redis 线程处理多个 IO 流的效果。

AOF与RDB持久化方式的区别？

  • 内容格式：AOF 以日志追加的方式记录所有写操作，将命令以文本形式追加到文件末尾；而 RDB 则是将 Redis 数据库在某个时间点的快照以二进制形式保存到磁盘上。
  • 数据恢复速度：由于 AOF 记录了所有的写操作，数据恢复速度相对较慢，需要重新执行所有写操作；而 RDB 是通过加载快照文件来恢复数据，速度通常比 AOF 快。
  • 文件大小：AOF 文件通常会比 RDB 文件大，因为它记录了所有写操作的文本形式，而 RDB 文件只是保存了数据库快照的二进制数据。
  • 容灾能力：由于 AOF 记录了所有写操作，当 Redis 重启时，可以通过重新执行 AOF 文件中的命令来恢复数据，因此在发生故障时，数据丢失的可能性较小。而 RDB 是通过加载快照文件恢复数据，如果最后一次保存快照的时间点之后发生了故障，可能会导致数据丢失。

redis宕机怎么办？

可以考虑使用 Redis 的高可用架构，如主从复制、哨兵模式或 Redis 集群，以保证服务的持续可用性。

主从复制

主从复制是 Redis 高可用服务的最基础的保证，实现方案就是将从前的一台 Redis 服务器，同步数据到多台从 Redis 服务器上，即一主多从的模式，且主从服务器之间采用的是「读写分离」的方式。

主服务器可以进行读写操作，当发生写操作时自动将写操作同步给从服务器，而从服务器一般是只读，并接受主服务器同步过来写操作命令，然后执行这条命令。

img

也就是说，所有的数据修改只在主服务器上进行，然后将最新的数据同步给从服务器，这样就使得主从服务器的数据是一致的。

注意，主从服务器之间的命令复制是异步进行的。

具体来说，在主从服务器命令传播阶段，主服务器收到新的写命令后，会发送给从服务器。但是，主服务器并不会等到从服务器实际执行完命令后，再把结果返回给客户端，而是主服务器自己在本地执行完命令后，就会向客户端返回结果了。如果从服务器还没有执行主服务器同步过来的命令，主从服务器间的数据就不一致了。

所以，无法实现强一致性保证（主从数据时时刻刻保持一致），数据不一致是难以避免的。

哨兵模式

在使用 Redis 主从服务的时候，会有一个问题，就是当 Redis 的主从服务器出现故障宕机时，需要手动进行恢复。

为了解决这个问题，Redis 增加了哨兵模式（Redis Sentinel），因为哨兵模式做到了可以监控主从服务器，并且提供主从节点故障转移的功能。

切片集群模式

当 Redis 缓存数据量大到一台服务器无法缓存时，就需要使用 Redis 切片集群（Redis Cluster ）方案，它将数据分布在不同的服务器上，以此来降低系统对单主节点的依赖，从而提高 Redis 服务的读写性能。

Redis Cluster 方案采用哈希槽（Hash Slot），来处理数据和节点之间的映射关系。在 Redis Cluster 方案中，一个切片集群共有 16384 个哈希槽，这些哈希槽类似于数据分区，每个键值对都会根据它的 key，被映射到一个哈希槽中，具体执行过程分为两大步：

  • 根据键值对的 key，按照 CRC16 算法计算一个 16 bit 的值。
  • 再用 16bit 值对 16384 取模，得到 0~16383 范围内的模数，每个模数代表一个相应编号的哈希槽。

接下来的问题就是，这些哈希槽怎么被映射到具体的 Redis 节点上的呢？有两种方案：

  • 平均分配： 在使用 cluster create 命令创建 Redis 集群时，Redis 会自动把所有哈希槽平均分布到集群节点上。比如集群中有 9 个节点，则每个节点上槽的个数为 16384/9 个。
  • 手动分配： 可以使用 cluster meet 命令手动建立节点间的连接，组成集群，再使用 cluster addslots 命令，指定每个节点上的哈希槽个数。

为了方便你的理解，我通过一张图来解释数据、哈希槽，以及节点三者的映射分布关系。

img

上图中的切片集群一共有 2 个节点，假设有 4 个哈希槽（Slot 0～Slot 3）时，我们就可以通过命令手动分配哈希槽，比如节点 1 保存哈希槽 0 和 1，节点 2 保存哈希槽 2 和 3。

代码语言：javascript复制
redis-cli -h 192.168.1.10 –p 6379 cluster addslots 0,1
redis-cli -h 192.168.1.11 –p 6379 cluster addslots 2,3

然后在集群运行的过程中，key1 和 key2 计算完 CRC16 值后，对哈希槽总个数 4 进行取模，再根据各自的模数结果，就可以被映射到哈希槽 1（对应节点1） 和 哈希槽 2（对应节点2）。

需要注意的是，在手动分配哈希槽时，需要把 16384 个槽都分配完，否则 Redis 集群无法正常工作。

操作系统

自旋锁是什么？应用在哪些场景？

自旋锁加锁失败后，线程会忙等待，直到它拿到锁。

自旋锁是通过 CPU 提供的 CAS 函数（Compare And Swap），在「用户态」完成加锁和解锁操作，不会主动产生线程上下文切换，所以相比互斥锁来说，会快一些，开销也小一些。

一般加锁的过程，包含两个步骤：

  • 第一步，查看锁的状态，如果锁是空闲的，则执行第二步；
  • 第二步，将锁设置为当前线程持有；

CAS 函数就把这两个步骤合并成一条硬件级指令，形成原子指令，这样就保证了这两个步骤是不可分割的，要么一次性执行完两个步骤，要么两个步骤都不执行。

比如，设锁为变量 lock，整数 0 表示锁是空闲状态，整数 pid 表示线程 ID，那么 CAS(lock, 0, pid) 就表示自旋锁的加锁操作，CAS(lock, pid, 0) 则表示解锁操作。

使用自旋锁的时候，当发生多线程竞争锁的情况，加锁失败的线程会「忙等待」，直到它拿到锁。这里的「忙等待」可以用 while 循环等待实现，不过最好是使用 CPU 提供的 PAUSE 指令来实现「忙等待」，因为可以减少循环等待时的耗电量。

自旋锁是最比较简单的一种锁，一直自旋，利用 CPU 周期，直到锁可用。需要注意，在单核 CPU 上，需要抢占式的调度器（即不断通过时钟中断一个线程，运行其他线程）。否则，自旋锁在单 CPU 上无法使用，因为一个自旋的线程永远不会放弃 CPU。

自旋锁开销少，在多核系统下一般不会主动产生线程切换，适合异步、协程等在用户态切换请求的编程方式，但如果被锁住的代码执行时间过长，自旋的线程会长时间占用 CPU 资源，所以自旋的时间和被锁住的代码执行的时间是成「正比」的关系，我们需要清楚的知道这一点。

自旋锁与互斥锁使用层面比较相似，但实现层面上完全不同：当加锁失败时，互斥锁用「线程切换」来应对，自旋锁则用「忙等待」来应对。

如果你能确定被锁住的代码执行时间很短，就不应该用互斥锁，而应该选用自旋锁，否则使用互斥锁。

算法

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