Java常见知识点

Java是解释执行还是编译运行?其实这个问题本身就是一个错误的问题,以现在jvm的发展来说,jvm在执行字节码时,本身就融合了解释和编译两种方式,部分代码由jvm解释执行,部分代码会由JIT一次性编译成机器指令直接运行。

泛型、反射原理

泛型擦除,反射实现动态创建对象。动态编译

Java IO

根据处理数据类型的不同分为:字符流、字节流。根据数据流向不同分为:输出流、输入流。常用的IO对象:

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JavaIO
|--字符流
--Reader
--BufferedReader
--InputStreamReader
--FileReader
-- ......
--Writer
--BufferedWriter
--OutputSteamWriter
--FileWriter
-- ......
|--字节流
--InputStream
--FileInputStream
--FilterInputStream
--BufferedInputStream
-- ......
--OutputStream
--FileOutputStream
--FilterOutputStream
--BufferedOutputStream
-- ......

JVM:内存、GC、动态编译、类加载、字节码指令、工具

  • 内存管理:直接内存、程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区、运行时常量池
  • 内存模型:主内存、工作内存。
  • GC算法:标记清除算法、复制算法、标记整理算法
  • GC策略:Serial、ParNew、Paralle Scavenge、Serial Old、Paralle Old、CMS、G1
  • 类加载过程:加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载
  • 类加载器:双亲委派模型、双亲委派模型逆向
  • 字节码方法调用指令:invokestatic、invokespecial、invokevirtual、invokeinterface、invokedynamic。
  • 调用分类:解析调用(Resolution)、分派调用(Dispatch)
  • 类型分类:静态类型(Static Type)、实际类型(Actual Type)
  • 常用工具:jps、jstat、jmap、jstack

哪些情况会引起OutOfMemoryError

在上面说的内存管理中,除了虚拟机栈和本地方法栈溢出时是StackOverflowError,其他内存区域的溢出都是OutOfMemoryError。

wait,sleep区别

  1. wait是Object的成员方法,sleep是Thread的静态方法
  2. wait会释放锁,而sleep会一直持有锁。
  3. 两者都可以让线程暂停一段时间,但本质的区别是,sleep是线程运行状态的控制,而wait是线程之间通信的问题。wait可以把一个线程挂起,直到超时或同一个对象调用notify或notifyAll方法唤醒。wait,notify,notifyAll方法都只能在同步控制方法或代码块中使用。
  4. sleep必须catch异常

Synchronized和ReentrantLock有什么区别,什么是偏向锁、自旋锁,什么是锁升级,膨胀,JUC中除了ReentrantLock外还有哪些锁?

锁相关知识点

  1. Synchronized是java关键字,语言层面的同步实现,Lock是一个锁的抽象类,把同步控制交由用户处理
  2. 当发生异常时Synchronized会自动释放锁。Lock必须手动在finally中释放锁。
  3. Synchronized无法判断当前锁的状态,Lock可以
  4. Synchronized可重入,不可中断,非公平。Lock可重入,可中断,可以自由选择是否公平锁。

volatile关键字

保证变量对所有线程的可见性。禁止指令重排序优化。由于java里的运算不是原子操作,所以volatile变量的运算在并发下依旧是不安全的。

jvm配置大内存时需要注意什么

JVM配置大内存的问题主要是FullGC发生的频率和时间的控制。越大的内存,触发FullGC时需要的时间越长。根据业务需求,如果注重吞吐量,忽略延时。那么可以将FullGC的阈值调大。如果延时敏感,则要控制好FullGC发生时的时间。

-XX:-UseCompressedOops参数作用

在64位JVM中采用32位的寻址方式,压缩指针,减少内存开销。实现方式是在机器码中植入压缩与解压指令,当对象被读取时,解压,存入heap时,压缩。

ThreadPoolExecutor的线程池工作方式

从JDK的源码注释就可以知道。

  • corePoolSize: the number of threads to keep in the pool, even if they are idle, unless {@code allowCoreThreadTimeOut} is set
  • maximumPoolSize: the maximum number of threads to allow in the pool
  • keepAliveTime: when the number of threads is greater than the core, this is the maximum time that excess idle threads will wait for new tasks before terminating.
  • workQueue: the queue to use for holding tasks before they are executed. This queue will hold only the {@code Runnable} tasks submitted by the {@code execute} method.
  • threadFactory: the factory to use when the executor creates a new thread
  • handler: the handler to use when execution is blocked because the thread bounds and queue capacities are reached

Exception、Error、Throwable、RuntimeException区别

Throwable是Error和Exception的父类,RuntimeException是Exception的子类

JDK动态代理和cglib的实现方式有何不同

JDK动态代理是基于反射和字节码生成实现的,被代理类必须实现接口。cglib是通过继承实现的,所以可以不实现接口,但final类和private方法都无法被代理。还有一种更快的动态代理实现方法,就是采用javaassist或ASM库生成字节码的方式实现,比如HikariCP的连接池中就采用这种方式。

BIO、NIO、AIO区别。poll和epoll有什么区别。

简单的理解:BIO一个请求对应一个线程,服务器线程资源会很紧张,导致服务能力上不去。NIO是事件驱动模型,由一个线程处理系统IO事件,上层应用只有在事件发生时才需要处理。AIO与NIO最大的区别是,NIO当有读写事件时,会通知上层做读写操作,而AIO会有系统先完成读写,数据存到缓冲去中,通知上层时数据已经准备好。

数据库:事物隔离级别,表锁和行锁,联合索引,聚簇索引

InnoDB中的四种事务隔离级别:

隔离级别 脏读(Dirty Read) 不可重复读(NonRepeatable Read) 幻读(Phantom Read)
未提交读(Read uncommitted) 可能 可能 可能
已提交读(Read committed) 不可能 可能 可能
可重复读(Repeatable read) 不可能 不可能 可能
可串行化(Serializable ) 不可能 不可能 不可能
  • 未提交读(Read Uncommitted):允许脏读,也就是可能读取到其他会话中未提交事务修改的数据
  • 提交读(Read Committed):只能读取到已经提交的数据。Oracle等多数数据库默认都是该级别 (不重复读)
  • 可重复读(Repeated Read):可重复读。在同一个事务内的查询都是事务开始时刻一致的,InnoDB默认级别。在SQL标准中,该隔离级别消除了不可重复读,但是还存在幻象读
  • 串行读(Serializable):完全串行化的读,每次读都需要获得表级共享锁,读写相互都会阻塞

MySQL的存储引擎是从MyISAM到InnoDB,锁从表锁到行锁。后者的出现从某种程度上是弥补前者的不足。比如:MyISAM不支持事务,InnoDB支持事务。表锁虽然开销小,锁表快,但高并发下性能低。行锁虽然开销大,锁表慢,但高并发下相比之下性能更高。事务和行锁都是在确保数据准确的基础上提高并发的处理能力。MySQL常用的存储引擎是InnoDB,相对于MyISAM而言。InnoDB更适合高并发场景,同时也支持事务处理。

联合索引的最左原则,如果where中是or条件,则对应的联合索引不起作用。
mysql的聚簇索引是指innodb引擎的特性,mysiam并没有,如果需要该索引,只要将索引指定为主键(primary key)就可以了。聚簇索引的叶节点就是数据节点,而非聚簇索引的叶节点仍然是索引节点,并保留一个链接指向对应数据块。聚簇索引主键的插入速度要比非聚簇索引主键的插入速度慢很多。相比之下,聚簇索引适合排序,非聚簇索引(也叫二级索引)不适合用在排序的场合。

redis、memcached区别,内存实现。如何实现高可用。

redis内存管理采用了自己实现的zmalloc.c,在内存管理上比C的malloc性能要好得多。memcache利用Slab Allocator机制管理内存。预先吧内存划分成数个大小IM的slab class仓库,再把每个仓库分成不同尺寸的块。C语言原生的malloc在不断的申请释放过程中会产生很多内存碎片,降低内存的使用率和访问效率。
高可用实现,redis本身已经支持cluster和sentinel模式。redis,memcached都可以通过Twemproxy(又称为nutcracker)实现高可用。也可以自己采用一致性哈希的方式实现。
一致性哈希的原理

tcp timewait状态

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TCP相关知识
TIME_WAIT的产生条件:主动关闭方在发送四次挥手的最后一个ACK会变为TIME_WAIT状态,保留次状态的时间为两个MSL(linux里一个MSL为30s,是不可配置的)
TIME_WAIT两个MSL的作用:可靠安全的关闭TCP连接。比如网络拥塞,主动方最后一个ACK被动方没收到,这时被动方会对FIN开启TCP重传,发送多个FIN包,在这时尚未关闭的TIME_WAIT就会把这些尾巴问题处理掉,不至于对新连接及其它服务产生影响。
TIME_WAIT占用的资源:少量内存(大约4K,tcp socket buffer)和一个fd。
TIME_WAIT关闭的危害:1、 网络情况不好时,如果主动方无TIME_WAIT等待,关闭前个连接后,主动方与被动方又建立起新的TCP连接,这时被动方重传或延时过来的FIN包过来后会直接影响新的TCP连接;2、 同样网络情况不好并且无TIME_WAIT等待,关闭连接后无新连接,当接收到被动方重传或延迟的FIN包后,会给被动方回一个RST包,可能会影响被动方其它的服务连接。
TCP: time wait bucket table overflow产生原因及影响:原因是超过了linux系统tw数量的阀值。危害是超过阀值后﹐系统会把多余的time-wait socket 删除掉,并且显示警告信息,如果是NAT网络环境又存在大量访问,会产生各种连接不稳定断开的情况。
两个重要参数间net.ipv4.tcp_fin_timeout=30,默认是60s。tcp_max_tw_buckets=256000,最大允许的time_wait数量

spring bean的生命周期,spring源码,beanfactory和factorybean区别

spring bean生命周期很多地方都有详细的说明。FactoryBean是用来生成Bean的工厂类接口,比如Mybatis中的SqlSessionFactoryBean,用于生产SqlSessionFactory类。BeanFactory是所有Spring容器的接口。

jdk序列化原理,fastjson为什么序列化会更快。

jdk序列化最重要的两个类,ObjectInputStream和ObjectOutputStream,其中writeObject()是序列化方法,readObject是反序列化方法,注意集合类必须自己实现这两个方法。每个类也可以自己实现这两方法来自定义序列化。
fastjson序列化的核心方法是serializer.write(object)。
序列化的主要优化有:
SerializeWriter.class实现了类似StringBuilder的功能,可以减少数组越界检查,可以性能更好的实现字符串拼接。
使用ThreadLocal缓存buf提升性能
引入ASM可以避免通过java反射的方式获取属性值,可以提升性能。
json的object是一种key/value结构,正常的hashmap是无序的,fastjson默认是排序输出的,这是为deserialize优化做准备。
反序列化的主要优化有:
JSONScanner中预测下一个值的方法nextToken()
fastjson自己实现了一个特别的IdentityHashMap,去掉transfer操作的IdentityHashMap,能够在并发时工作,但是不会导致死循环。
fastjson的serialize是按照key的顺序进行的,于是fastjson做deserializer时候,采用一种优化算法,就是假设key/value的内容是有序的,读取的时候只需要做key的匹配,而不需要把key从输入中读取出来。通过这个优化,使得fastjson在处理json文本的时候,少读取超过50%的token,这个是一个十分关键的优化算法。基于这个算法,使用asm实现,性能提升十分明显,超过300%的性能提升。
deserialize的时候,会使用asm来构造对象,并且做batch set,也就是说合并连续调用多个setter方法,而不是分散调用,这个能够提升性能。
我们看xml或者javac的parser实现,经常会看到有一个这样的东西symbol table,它就是把一些经常使用的关键字缓存起来,在遍历char[]的时候,同时把hash计算好,通过这个hash值在hashtable中来获取缓存好的symbol,避免创建新的字符串对象。这种优化在fastjson里面用在key的读取,以及enum value的读取。这是也是parse性能优化的关键算法之一。

rabbitmq怎么保证有序

在正常使用mq的场景中大多数都是不需要消息的有序的,如果要保证消息绝对有序,那么可以通过hash把需要保证有序的消息全部都分发到同一个队列中,队列只允许有一个消费者,尽量把消息拆多个有序的分组,提高处理速度。

什么是零拷贝

传统意义的零拷贝:Zero-Copy describes computer operations in which the CPU does not perform the task of copying data from one memory area to another.

传统方式需要四次数据拷贝和四次上下文切换:

  1. 数据从磁盘读取到内核的read buffer
  2. 数据从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区
  3. 数据从用户缓冲区拷贝到内核的socket buffer
  4. 数据从内核的socket buffer拷贝到网卡接口的缓冲区

明显上面的第二步和第三步是没有必要的,
通过java的FileChannel.transferTo方法(NIO),可以避免上面两次多余的拷贝(当然这需要底层操作系统支持)

  1. 调用transferTo,数据从文件由DMA引擎拷贝到内核read buffer
  2. 接着DMA从内核read buffer将数据拷贝到网卡接口buffer

上面的两次操作都不需要CPU参与,所以就达到了零拷贝。

Netty的零拷贝体现在三个方面:

  1. Netty的接收和发送ByteBuffer采用DIRECT BUFFERS,使用堆外直接内存进行Socket读写,不需要进行字节缓冲区的二次拷贝。如果使用传统的堆内存(HEAP BUFFERS)进行Socket读写,JVM会将堆内存Buffer拷贝一份到直接内存中,然后才写入Socket中。相比于堆外直接内存,消息在发送过程中多了一次缓冲区的内存拷贝。
  2. Netty提供了组合Buffer对象,可以聚合多个ByteBuffer对象,用户可以像操作一个Buffer那样方便的对组合Buffer进行操作,避免了传统通过内存拷贝的方式将几个小Buffer合并成一个大的Buffer。
  3. Netty的文件传输采用了transferTo方法,它可以直接将文件缓冲区的数据发送到目标Channel,避免了传统通过循环write方式导致的内存拷贝问题。