Java面试黄金宝典47

1. 如何设计一个秒杀系统

 

• 定义

秒杀系统是一种应对短时间内大量用户并发请求的系统，其核心目标是在高并发场景下保证系统的稳定性、数据的一致性，避免超卖等问题，同时快速响应用户请求。

秒杀系统设计需从多个层面考虑，以应对高并发场景：

• 前端优化：
  1. 页面静态化：将商品详情页等做成静态页面，减少服务器压力。例如，将商品的图片、描述等信息提前生成静态 HTML 文件，用户访问时直接返回静态文件。
  2. 限流：在前端对用户的请求进行限流，如设置按钮在一定时间内只能点击一次，避免用户频繁点击发送大量请求。
• 缓存使用：
  1. Redis 缓存：使用 Redis 缓存商品信息、库存等，减轻数据库压力。在秒杀开始前，将商品库存等信息加载到 Redis 中，用户请求时先从 Redis 中检查库存。
  2. 本地缓存：对于一些不经常变化的数据，可以使用本地缓存，如 Guava Cache，减少对远程缓存的访问。
• 分布式系统：
  1. 消息队列：使用消息队列（如 Kafka、RabbitMQ）来异步处理订单，将用户的秒杀请求放入消息队列中，由后端服务依次处理，避免高并发对数据库的冲击。
  2. 分布式锁：使用分布式锁（如 Redis 分布式锁、Zookeeper 分布式锁）来保证库存的一致性，防止超卖。
• 数据库优化：
  1. 数据库读写分离：将读操作和写操作分离到不同的数据库服务器上，提高数据库的并发处理能力。
  2. 分库分表：当数据量较大时，采用分库分表的方式来分散数据库压力。

• 要点

1. 前端限流和页面静态化。
2. 合理使用缓存，包括 Redis 和本地缓存。
3. 采用消息队列异步处理订单。
4. 分布式锁保证库存一致性。
5. 数据库读写分离和分库分表。

• 应用

秒杀系统广泛应用于电商平台的限时抢购活动、票务系统的抢票活动等场景。

以下是一个简单的使用 Redis 进行库存检查和扣减的 Java 代码示例：

java

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class SeckillService {
    private static final String REDIS_KEY = "seckill:product:1";

    public boolean seckill() {
        Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);
        try {
            // 检查库存
            String stockStr = jedis.get(REDIS_KEY);
            if (stockStr == null || Integer.parseInt(stockStr) <= 0) {
                return false;
            }
            // 扣减库存
            Long newStock = jedis.decr(REDIS_KEY);
            return newStock >= 0;
        } finally {
            jedis.close();
        }
    }
}

 

2. 程序出现问题，如何定位

 

• 定义

程序问题定位是指在程序运行过程中出现异常或性能问题时，通过一系列方法和工具来找出问题产生的原因和位置。

• 日志记录：
  1. 在程序中添加详细的日志记录，包括关键步骤的输入输出、异常信息等。例如，在方法的入口和出口记录参数和返回值，在捕获异常时记录异常堆栈信息。
  2. 使用日志级别来区分不同类型的日志，如 DEBUG、INFO、WARN、ERROR 等，方便在不同场景下查看不同级别的日志。
• 监控工具：
  1. 使用系统监控工具（如 top、htop）来查看系统的 CPU、内存、磁盘 I/O 等资源使用情况，判断是否是资源瓶颈导致的问题。
  2. 使用应用程序监控工具（如 Arthas、Pinpoint）来查看应用程序的运行状态，如方法调用时间、线程状态等。
• 调试工具：
  1. 使用 IDE 的调试功能，在代码中设置断点，逐步执行代码，查看变量的值和程序的执行流程。
  2. 对于分布式系统，可以使用分布式追踪工具（如 Zipkin、Jaeger）来查看请求在各个服务之间的调用路径和时间。
• 问题复现：
  • 尝试复现问题，根据日志和监控信息，模拟问题出现的场景，找到问题的根源。

• 要点

1. 详细的日志记录。
2. 合理使用监控工具和调试工具。
3. 尝试复现问题。

• 应用

在软件开发、系统运维等领域，程序问题定位是解决软件故障、提高系统稳定性的关键步骤。

Java 代码示例

以下是一个简单的日志记录示例：

java

import java.util.logging.Level;
import java.util.logging.Logger;

public class LoggingExample {
    private static final Logger LOGGER = Logger.getLogger(LoggingExample.class.getName());

    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = divide(10, 0);
            LOGGER.info("Result: " + result);
        } catch (ArithmeticException e) {
            LOGGER.log(Level.SEVERE, "Error occurred while dividing", e);