Java經典面試題最全彙總208道(六)

前言 

短時間提升自己最快的手段就是背面試題，最近總結了Java常用的面試題，分享給大家，希望大家都能圓夢大廠，加油，我命由我不由天。

181、什麼是類載入器，類載入器有哪些？

1、什麼是類載入器？

類載入器負責載入所有的類，其為所有被載入記憶體的類生成一個java.lang.Class範例物件。

2、類載入器有哪些？

JVM有三種類載入器：

（1）啟動類載入器

該類沒有父載入器，用來載入Java的核心類，啟動類載入器的實現依賴於底層作業系統，屬於虛擬機器器實現的一部分，它並不繼承自java.lang.classLoader。

（2）擴充套件類載入器

它的父類別為啟動類載入器，擴充套件類載入器是純java類，是ClassLoader類的子類，負責載入JRE的擴充套件目錄。

（3）應用程式類載入器

它的父類別為擴充套件類載入器，它從環境變數classpath或者系統屬性java.lang.path所指定的目錄中載入類，它是自定義的類載入器的父載入器。

182、說一下類載入的執行過程？

當程式主動使用某個類時，如果該類還未被載入到記憶體中，JVM會通過載入、連線、初始化3個步驟對該類進行類載入。

1、載入

載入指的是將類的class檔案讀入到記憶體中，併為之建立一個java.lang.Class物件。

類的載入由類載入器完成，類載入器由JVM提供，開發者也可以通過繼承ClassLoader基礎類別來建立自己的類載入器。

通過使用不同的類載入器可以從不同來源載入類的二進位制資料，通常有如下幾種來源：

從本地檔案系統載入從jar包載入通過網路載入把一個Java原始檔動態編譯，並執行載入

2、連線

當類被載入之後，系統為之生成一個對應的Class物件，接著進入連線階段，連線階段負責將類的二進位制資料合併到JRE中。

類連線又可分為三個階段：

（1）驗證

• 檔案格式驗證
• 後設資料驗證
• 位元組碼驗證
• 符號參照驗證

（2）準備

為類的靜態變數分配記憶體，並設定預設初始值。

（3）解析

將類的二進位制資料中的符號參照替換成直接參照。

3、初始化

為類的靜態變數賦予初始值。

183、JVM的類載入機制是什麼？

JVM類載入機制主要有三種：

1、全盤負責

類載入器載入某個class時，該class所依賴的和參照其它的class也由該類載入器載入。

2、雙親委派

先讓父載入器載入該class，父載入器無法載入時才考慮自己載入。

3、快取機制

快取機制保證所有載入過的class都會被快取，當程式中需要某個class時，先從快取區中搜尋，如果不存在，才會讀取該類對應的二進位制資料，並將其轉換成class物件，存入快取區中。

這就是為什麼修改了class後，必須重啟JVM，程式所做的修改才會生效的原因。

184、什麼是雙親委派模型？

如果一個類收到了類載入請求，它並不會自己先去載入，而是把這個請求委託給父類別的載入器執行

如果父載入器還存在其父載入器，則進一步向上委託，依次遞迴，請求將最終到達頂層的啟動類載入器

如果父類別載入器可以完成父載入任務，就成功返回，如果父載入器無法完成載入任務，子載入器才會嘗試自己去載入，這就是雙親委派模型。

雙親委派模式的優勢：

避免重複載入；

考慮到安全因素，java核心api中定義型別不會被隨意替換

假設通過網路傳遞一個名為java.lang.Integer的類，通過雙親委派模式傳遞到啟動載入器，而啟動載入器在核心Java API中發現同名的類，發現該類已經被載入，就不會重新載入網路傳遞的Integer類，而直接返回已載入過的Integer.class，這樣可以防止核心API庫被隨意篡改。

185、怎麼判斷物件是否可以被回收？

1、參照計數演演算法

（1）判斷物件的參照數量

• 通過判斷物件的參照數量來決定物件是否可以被回收；
• 每個物件範例都有一個參照計數器，被參照+1，完成參照-1；
• 任何參照計數為0的物件範例可以被當做垃圾回收；

（2）優缺點

• 優點：執行效率高，程式受影響較小；
• 缺點：無法檢測出迴圈參照的情況，導致記憶體漏失；

2、可達性分析演演算法

通過判斷物件的參照鏈是否可達來決定物件是否可以被回收。

如果程式無法再參照該物件，那麼這個物件肯定可以被回收，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，也就是根物件，如果一個物件無法到達根物件的路徑，或者說從根物件無法參照到該物件，該物件就是不可達的。

以下三種物件在JVM中被稱為GC roots，來判斷一個物件是否可以被回收。

（1）虛擬機器器棧的棧幀

每個方法在執行的時候，JVM都會建立一個相應的棧幀（運算元棧、區域性變數表、執行時常數池的參照），當方法執行完，該棧幀就從棧中彈出，這樣一來，方法中臨時建立的獨享就不存在了，或者說沒有任何GC roots指向這些臨時物件，這些物件在下一次GC的時候便會被回收。

（2）方法區中的靜態屬性

靜態屬性資料類屬性，不屬於任何範例，因此該屬性自然會作為GC roots。這要這個class在，該參照指向的物件就一直存在，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範例載入該類的classLoader已經被回收該類的java.lang.class物件沒有在任何地方被參照，也就是說無法通過反射存取該類的資訊

（3）本地方法棧參照的物件

186、說一下 jvm 有哪些垃圾回收演演算法？

1、物件是否已死演演算法

參照計數器演演算法可達性分析演演算法

2、GC演演算法

（1）標記清除演演算法

如果物件被標記後進行清除，會帶來一個新的問題--記憶體碎片化。

如果下次有比較大的物件範例需要在堆上分配較大的記憶體空間時，可能會出現無法找到足夠的連續記憶體而不得不再次觸發垃圾回收。

（2）複製演演算法（Java堆中新生代的垃圾回收演演算法）

• 先標記待回收記憶體和不用回收記憶體；
• 將不用回收的記憶體複製到新的記憶體區域；
• 就的記憶體區域就可以被全部回收了，而新的記憶體區域也是連續的；
• 缺點是損失部分系統記憶體，因為騰出部分記憶體進行復制。

（3）標記壓縮演演算法（Java堆中老年代的垃圾回收演演算法）

對於新生代，大部分物件都不會存活，所以複製演演算法較高效，但對於老年代，大部分物件可能要繼續存活，如果此時使用複製演演算法，效率會降低。

標記壓縮演演算法首先還是標記，將不用回收的記憶體物件壓縮到記憶體一端，此時即可清除邊界處的記憶體，這樣就能避免複製演演算法帶來的效率問題，同時也能避免記憶體碎片化的問題。

老年代的垃圾回收演演算法稱為“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，何時銷燬物件

類在程式執行的時候就會被載入，方法是在執行的時候才會被載入，如果沒有任何參照了，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。

• 靜態變數在類裝載的時候進行建立，在整個程式結束時按序銷燬；
• 範例變數在類範例化物件時建立，在物件銷燬的時候銷燬；
• 區域性變數在區域性範圍內使用時建立，跳出區域性範圍時銷燬

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

新生代回收器一般採用的是複製演演算法，複製演演算法效率較高，但是浪費記憶體；

老生代回收器一般採用標記清楚演演算法，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能直接關聯到的物件，會觸發“Stop The World”；
• 並行標記，通過GC Roots Tracing判斷物件是否在使用中；
• 重新標記，標記期間產生物件的再次判斷，執行時間較短，會觸發“Stop The World”；
• 並行清除，清除物件，可以和使用者執行緒並行進行；

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，新生代大概佔1/3，老年代大概佔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：

1. 把 Eden + From Survivor 存活的物件放入 To Survivor 區；
2. 清空 Eden + From Survivor 分割區，From Survivor 和 To Survivor 分割區交換；每次交換後存活的物件年齡+1，到達15，升級為老年代，大物件會直接進入老年代；
3. 老年代中當空間到達一定佔比，會觸發全域性回收，老年代一般採取標記-清除演演算法；

192、Redis是什麼？

Redis是一個key-value儲存系統，它支援儲存的value型別相對更多，包括string、list、set、zset（sorted set --有序集合）和hash。

這些資料結構都支援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支援各種不同方式的排序。

為了保證效率，資料都是快取在記憶體中，Redis會週期性的把更新的資料寫入磁碟或者把修改操作寫入追加的記錄檔案，並且在此基礎上實現了master-slave（主從）同步。

193、Redis都有哪些使用場景？

Redis是基於記憶體的nosql資料庫，可以通過新建執行緒的形式進行持久化，不影響Redis單執行緒的讀寫操作通過list取最新的N條資料模擬類似於token這種需要設定過期時間的場景釋出訂閱訊息系統定時器、計數器

194、Redis有哪些功能？

1、基於本機記憶體的快取

當呼叫api存取資料庫時，假如此過程需要2秒，如果每次請求都要存取資料庫，那將對伺服器造成巨大的壓力，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，而不是存取資料庫，效率將得到巨大的提升，Redis可以定時去更新資料（比如1分鐘）。

2、如果電腦重啟，寫入記憶體的資料是不是就失效了呢，這時Redis還提供了持久化的功能。

3、哨兵（Sentinel）和複製

Sentinel可以管理多個Redis伺服器，它提供了監控、提醒以及自動的故障轉移功能；

複製則是讓Redis伺服器可以配備備份的伺服器；

Redis也是通過這兩個功能保證Redis的高可用；

4、叢集（Cluster）

單臺伺服器資源總是有上限的，CPU和IO資源可以通過主從複製，進行讀寫分離，把一部分CPU和IO的壓力轉移到從伺服器上，但是記憶體資源怎麼辦，主從模式只是資料的備份，並不能擴充記憶體；

現在我們可以橫向擴充套件，讓每臺伺服器只負責一部分任務，然後將這些伺服器構成一個整體，對外界來說，這一組伺服器就像是叢集一樣。

195、Redis支援的資料型別有哪些？

字串hashlistsetzset

196、Redis取值存值問題

1、先把Redis的連線池拿出來

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為什麼是單執行緒的？

• 程式碼更清晰，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效能問題；
• 不存在多執行緒切換而消耗CPU；
• 無法發揮多核CPU的優勢，但可以採用多開幾個Redis範例來完善

198、Redis真的是單執行緒的嗎？

Redis6.0之前是單執行緒的，Redis6.0之後開始支援多執行緒；

redis內部使用了基於epoll的多路服用，也可以多部署幾個redis伺服器解決單執行緒的問題；

redis主要的效能瓶頸是記憶體和網路；

記憶體好說，加記憶體條就行了，而網路才是大 麻煩，所以redis6記憶體好說，加記憶體條就行了；

而網路才是大 麻煩，所以redis6.0引入了多執行緒的概念，

redis6.0在網路IO處理方面引入了多執行緒，如網路資料的讀寫和協定解析等，需要注意的是，執行命令的核心模組還是單執行緒的。

199、Redis持久化有幾種方式？

redis提供了兩種持久化的方式，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儲存的資料生成快照並儲存到磁碟等媒介上；

AOF，則是換了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，只要把這些寫指令從前到後再重複執行一遍，就可以實現資料恢復了。

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，則會優先採用AOF方式來進行資料恢復，這是因為AOF方式的資料恢復完整度更高。

如果你沒有資料持久化的需求，也完全可以關閉RDB和AOF方式，這樣的話，redis將變成一個純記憶體資料庫，就像memcache一樣。

200、Redis和 memecache 有什麼區別？

1、Redis相比memecache，擁有更多的資料結構和支援更豐富的資料操作。

（1）Redis支援key-value，常用的資料型別主要有String、Hash、List、Set、Sorted Set。

（2）memecache只支援key-value。

2、記憶體使用率對比，Redis採用hash結構來做key-value儲存，由於其組合式的壓縮，其記憶體利用率會高於memecache。

3、效能對比：Redis只使用單核，memecache使用多核。

4、Redis支援磁碟持久化，memecache不支援。

Redis可以將一些很久沒用到的value通過swap方法交換到磁碟。

5、Redis支援分散式叢集，memecache不支援。

201、Redis支援的 java 使用者端都有哪些？

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 只是簡單的封裝了 Redis 的API庫，可以看作是Redis使用者端，它的方法和Redis 的命令很類似。

Redisson 不僅封裝了 redis ，還封裝了對更多資料結構的支援，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、什麼是快取穿透？怎麼解決？

1、快取穿透

一般的快取系統，都是按照key去快取查詢，如果不存在對用的value，就應該去後端系統查詢（比如DB資料庫）。

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。

這就叫做快取穿透。

2、怎麼解決？

對查詢結果為空的情況也進行快取，快取時間設定短一點，或者該key對應的資料insert之後清除快取。

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、快取雪崩

當快取伺服器重啟或者大量快取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？

在快取失效後，通過加鎖或者佇列來控制讀資料庫寫快取的執行緒數量。

比如

• 對某個key只允許一個執行緒查詢資料和寫快取，其它執行緒等待；
• 做二級快取；
• 不同的key，設定不同的過期時間，讓快取失效的時間儘量均勻；

204、怎麼保證快取和資料庫資料的一致性？

1、淘汰快取

資料如果為較為複雜的資料時，進行快取的更新操作就會變得異常複雜，因此一般推薦選擇淘汰快取，而不是更新快取。

2、選擇先淘汰快取，再更新資料庫

假如先更新資料庫，再淘汰快取，如果淘汰快取失敗，那麼後面的請求都會得到髒資料，直至快取過期。

假如先淘汰快取再更新資料庫，如果更新資料庫失敗，只會產生一次快取穿透，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，刪除快取請求B查詢發現快取不存在請求B去資料庫查詢得到舊值請求B將舊值寫入快取請求A將新值寫入資料庫

次數便出現了資料不一致問題。採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秒內所造成的快取髒資料，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、資料庫讀寫分離的場景

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。

1. 請求A進行寫操作，刪除快取
2. 請求A將資料寫入資料庫了
3. 請求B查詢快取發現，快取沒有值
4. 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
5. 請求B將舊值寫入快取
6. 資料庫完成主從同步，從庫變為新值

依舊採用延時雙刪策略解決此問題。

205、Redis，什麼是快取穿透？怎麼解決？

1、快取穿透

一般的快取系統，都是按照key去快取查詢，如果不存在對用的value，就應該去後端系統查詢（比如DB資料庫）。

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。

這就叫做快取穿透。

2、怎麼解決？

對查詢結果為空的情況也進行快取，快取時間設定短一點，或者該key對應的資料insert之後清除快取。

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、快取雪崩

當快取伺服器重啟或者大量快取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？

在快取失效後，通過加鎖或者佇列來控制讀資料庫寫快取的執行緒數量。

比如

1. 對某個key只允許一個執行緒查詢資料和寫快取，其它執行緒等待；
2. 做二級快取；
3. 不同的key，設定不同的過期時間，讓快取失效的時間儘量均勻；

206、Redis怎麼實現分散式鎖？

使用Redis實現分散式鎖

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指令碼，保證分散式鎖的原子性。

207、Redis分散式鎖有什麼缺陷？

Redis 分散式鎖不能解決超時的問題，分散式鎖有一個超時時間，程式的執行如果超出了鎖的超時時間就會出現問題。

Redis容易產生的幾個問題：

1. 鎖未被釋放
2. B鎖被A鎖釋放了
3. 資料庫事務超時
4. 鎖過期了，業務還沒執行完
5. Redis主從複製的問題

208、Redis如何做記憶體優化？

1、縮短鍵值的長度

1. 縮短值的長度才是關鍵，如果值是一個大的業務物件，可以將物件序列化成二進位制陣列；
2. 首先應該在業務上進行精簡，去掉不必要的屬性，避免儲存一些沒用的資料；
3. 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位元組陣列大小；
4. 以Java為例，內建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、共用物件池

物件共用池指Redis內部維護[0-9999]的整數物件池

。建立大量的整數型別redisObject存在記憶體開銷，每個redisObject內部結構至少佔16位元組，甚至超過了整數自身空間消耗。

所以Redis記憶體維護一個[0-9999]的整數物件池，用於節約記憶體。

除了整數值物件，其他型別如list,hash,set,zset內部元素也可以使用整數物件池。

因此開發中在滿足需求的前提下，儘量使用整數物件以節省記憶體。

3、字串優化

4、編碼優化

5、控制key的數量

到此這篇關於Java經典面試題最全彙總208道(六)的文章就介紹到這了,更多相關Java面試題內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com！