场景以及八股复习篇

MySQL

1. MVCC（多版本并发控制）

实现原理：

• Undo Log：记录数据修改前的版本，形成版本链。每次修改生成新版本，旧版本通过指针连接。
• Read View：事务执行快照读时生成的视图，包含活跃事务ID列表（m_ids）、最小事务ID（min_trx_id）、最大事务ID（max_trx_id）和当前事务ID（creator_trx_id）。
• 可见性判断：通过对比记录的事务ID（DB_TRX_ID）和Read View，决定版本是否可见。

解决的问题：

• 脏读：只能读已提交的数据版本。
• 不可重复读：同一事务内多次读取结果一致（基于相同Read View）。
• 幻读：通过间隙锁（Gap Lock）和版本链防止。

---

2. 小表驱动大表，哪个表建索引？

• 小表驱动大表：将小表作为驱动表（外层循环），大表作为被驱动表（内层循环）。
• 索引建议：
  • 大表的连接字段：在大表的连接列上建立索引，减少扫描量。
  • 小表的过滤字段：如果小表有筛选条件（如WHERE），可在小表的过滤列建索引。
• 示例：

  SELECT * FROM small_table s
  JOIN large_table l ON s.id = l.small_id;
  

  • 在 large_table.small_id 上建索引。

---

3. 索引失效场景

场景	原因	示例
函数操作	索引列被函数处理，无法匹配	WHERE YEAR(create_time) = 2024
OR 条件	若OR条件涉及非索引列，索引失效	WHERE id = 1 OR name = 'A'
!= / NOT IN	跳过索引，全表扫描	WHERE status != 1
模糊匹配	左模糊（%abc）无法使用索引	WHERE name LIKE '%abc'
类型转换	隐式转换导致索引失效	WHERE id = '123'（id为int）

---

4. 排序索引优化

• 原则：
  1. 排序字段与索引列顺序一致：ORDER BY a, b → 索引 (a, b)。
  2. 避免混合升序/降序：索引顺序需与排序方向一致。
  3. 覆盖索引：排序字段和查询字段都在同一索引中。
• 示例：

  CREATE INDEX idx_name_age ON users(name, age);
  SELECT name, age FROM users ORDER BY name, age; -- 使用索引
  

---

5. EXPLAIN有效字段

字段	含义	优化建议
type	访问类型（ALL < index < range < ref < eq_ref < const）	优先使用 ref/eq_ref
key	实际使用的索引	检查是否命中预期索引
rows	预计扫描行数	越小越好
Extra	额外信息	Using filesort（需优化排序）、Using temporary（需优化分组）

---

6. 视图（View）

定义：虚拟表，基于SQL查询结果。
优点：

• 简化复杂查询：隐藏复杂逻辑。
• 数据安全：限制用户访问敏感数据。
• 逻辑独立性：表结构变更不影响视图。
  缺点：
• 性能开销：视图可能引发全表扫描。
• 更新限制：仅支持简单视图的更新（无聚合函数、DISTINCT等）。

---

7. 触发器（Trigger）

作用：在特定事件（INSERT/UPDATE/DELETE）发生时自动执行。
语法示例：

CREATE TRIGGER before_insert_user
BEFORE INSERT ON users
FOR EACH ROW
BEGIN
    SET NEW.create_time = NOW();
END;

使用场景：

• 数据校验（如自动填充时间戳）。
• 审计日志（记录操作历史）。
• 注意事项：避免复杂逻辑，防止触发器嵌套导致性能问题。

---

8. 存储过程与函数

存储过程：

• 可包含多个SQL语句，支持输入/输出参数。
• 用于封装业务逻辑（如批量操作）。
  函数：
• 必须返回单个值，可在SQL语句中直接调用。
• 用于计算（如 SELECT my_function()）。
  区别：
  | 特性 | 存储过程 | 函数 |
  |------|----------|------|
  | 返回值 | 多个参数（IN/OUT） | 单个返回值 |
  | 调用方式 | CALL proc() | SELECT func() |
  | 事务支持 | 支持 | 不支持 |

---

9. MySQL主从复制及延迟处理

实现步骤：

1. 主库开启binlog：配置 server-id 和 log-bin。
2. 从库配置：设置 server-id 并连接主库。
3. 启动复制线程：START SLAVE;。
   延迟处理：

• 优化主库负载：减少大事务和锁竞争。
• 调整同步方式：异步→半同步（semi-sync）减少延迟。
• 监控延迟：SHOW SLAVE STATUS\G 中的 Seconds_Behind_Master。

---

10. ACID实现

• 原子性（Undo Log）：通过回滚日志实现事务回滚。
• 一致性（约束+事务）：通过约束（主键、外键）和事务机制保证。
• 隔离性（锁/MVCC）：InnoDB通过行锁和MVCC实现。
• 持久性（Redo Log）：通过重做日志将数据刷盘。

---

11. 数据库备份与恢复

备份方式：

• 物理备份（如 xtrabackup）：直接复制数据文件，速度快。
• 逻辑备份（如 mysqldump）：导出SQL语句，灵活但慢。
  恢复步骤：

1. 物理备份恢复：停止MySQL，替换数据文件。
2. 逻辑备份恢复：导入SQL文件（mysql -u root < backup.sql）。

---

12. 死锁及处理

死锁条件：

1. 互斥
2. 请求与保持
3. 不可剥夺
4. 循环等待
   预防方法：

• 按固定顺序访问资源。
• 设置超时（innodb_lock_wait_timeout）。
  处理：
• 查看死锁日志：SHOW ENGINE INNODB STATUS\G。
• 手动终止事务：KILL ;。

---

13. 分区表

实现方式：

• 范围分区：按数值范围划分（如日期）。
• 列表分区：按枚举值划分。
• 哈希分区：按哈希函数值划分。
• 键分区：类似哈希，但由MySQL自动管理。
  示例：

CREATE TABLE sales (
    id INT,
    sale_date DATE
)
PARTITION BY RANGE (YEAR(sale_date)) (
    PARTITION p2023 VALUES LESS THAN (2024),
    PARTITION p2024 VALUES LESS THAN (2025)
);

---

14. 优化器使用

• 统计信息：ANALYZE TABLE 更新表统计信息，帮助优化器选择最优执行计划。
• 索引建议：通过 EXPLAIN 分析，添加缺失的索引。
• 查询重写：避免隐式转换、减少子查询嵌套。

---

15. JOIN与子查询性能比较

• JOIN：通常更快，尤其是当有合适索引时。

  SELECT u.name, o.order_id
  FROM users u
  JOIN orders o ON u.id = o.user_id;
  

• 子查询：适合嵌套查询，但可能导致多次扫描。

  SELECT name FROM users WHERE id IN (SELECT user_id FROM orders);
  

建议：优先使用JOIN，尤其在大数据量场景。

---

16. 二进制日志（binlog）

作用：

• 数据恢复：通过日志重放恢复误删数据。
• 主从复制：从库应用主库的binlog事件。
• 审计：记录所有数据库变更。
  格式：
• STATEMENT：记录SQL语句。
• ROW：记录行级变更。
• MIXED：混合模式。

---

17. 幻读及解决

定义：事务中两次查询结果集数量不一致（新增/删除记录）。
解决方案：

• 可重复读（RR）隔离级别：InnoDB通过间隙锁（Gap Lock）防止幻读。
• 串行化（Serializable）：完全锁表，但性能差。
• 显式锁：使用 SELECT ... FOR UPDATE 锁定范围。

RabbitMQ

1. 消息队列中的消息可靠性保证

在 RabbitMQ 中，消息可靠性保证涉及 生产端、MQ 服务端 和 消费端 的协同配合，核心机制包括：

（1）生产端可靠性

• 消息持久化：

  • 发送消息时，设置 deliveryMode=2（持久化），确保消息写入磁盘而非仅内存。
  • 队列需声明为持久化（durable=true），防止队列在 RabbitMQ 重启时丢失。
  • 示例：

    // 声明持久化队列
    channel.queueDeclare("my_queue", true, false, false, null);
    // 发送持久化消息
    AMQP.BasicProperties props = new AMQP.BasicProperties.Builder().deliveryMode(2).build();
    channel.basicPublish("", "my_queue", props, "Hello, RabbitMQ!".getBytes());
    

• 生产者确认（Confirm）机制：

  • 开启 publisher_confirm，确保消息成功写入队列后才返回 ACK。
  • 若未收到 ACK，生产者可重试发送消息（需配合幂等性设计）。
  • 示例：

    channel.confirmSelect(); // 启用确认模式
    if (!channel.waitForConfirms()) {
        // 重试发送消息
    }
    

（2）MQ 服务端可靠性

• 持久化存储：

  • 默认情况下，消息存储在内存中，重启后丢失。必须配置磁盘持久化（如 Kafka 的日志文件）。
  • RabbitMQ 支持 Lazy Queues（惰性队列），消息直接落盘，避免内存积压导致 PageOut 阻塞。

• 高可用架构：

  • 镜像队列：通过集群部署，将队列复制到多个节点，防止单点故障。
  • 集群部署：结合主从节点和自动故障转移（如 Kafka 的 ISR 列表），确保数据冗余和可用性。

（3）消费端可靠性

• 手动确认（ACK）机制：

  • 消费者处理完消息后，手动发送 basic.ack，确保消息不会被 RabbitMQ 过早删除。
  • 若消费者处理失败（如宕机），消息会被重新投递到其他消费者。
  • 示例：

    DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {
        String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
        try {
            processMessage(message); // 处理消息
            channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false); // 手动确认
        } catch (Exception e) {
            // 记录日志或重试，不确认消息
        }
    };
    channel.basicConsume("my_queue", false, deliverCallback, consumerTag -> {});
    

• 幂等性设计：

  • 消费者需确保重复消费不影响业务逻辑（如数据库唯一约束、去重 ID）。
  • 示例：

    -- 数据库插入时通过唯一键避免重复
    INSERT INTO orders (id, user_id, product) VALUES (?, ?, ?) ON CONFLICT (id) DO NOTHING;
    

（4）异常处理与监控

• 重试机制：
  • 生产端发送失败时，通过重试策略（如指数退避）重新发送消息。
• 监控告警：
  • 使用 Prometheus + Grafana 监控消息堆积、确认延迟等指标，及时发现异常。

---

2. Virtual Host（虚拟主机）作用

定义

Virtual Host 是 RabbitMQ 中的逻辑隔离单元，用于将不同的应用或用户资源（队列、交换机、绑定关系）隔离开，避免命名冲突和权限泄露。

核心作用

1. 资源隔离
   • 不同 vhost 的队列和交换机互不干扰，适合多租户场景（如生产环境 vs 测试环境）。
2. 权限管理
   • 用户权限绑定到特定 vhost，限制其只能访问所属 vhost 的资源。
   • 示例：

     # 创建 vhost
     rabbitmqctl add_vhost /production
     # 创建用户并绑定权限
     rabbitmqctl add_user dev_user password
     rabbitmqctl set_permissions -p /production dev_user ".*" ".*" ".*"
     

3. 灵活配置
   • 每个 vhost 可独立配置参数（如消息 TTL、死信队列策略）。

使用场景

• 多项目隔离：不同业务系统使用独立 vhost，避免资源冲突。
• 环境隔离：开发、测试、生产环境分别使用不同 vhost，防止误操作。
• 租户管理：SaaS 应用中，为每个租户分配独立 vhost，保障数据安全。

---

3. 消息确认模式

自动确认（Auto Ack）

• 特点：
  • 消息投递给消费者后立即标记为已确认，无需消费者显式确认。
  • 优点：低延迟，适合快速处理且容忍少量消息丢失的场景。
  • 缺点：若消费者处理失败（如宕机），消息会丢失。
• 适用场景：日志收集、实时性要求高的非关键业务。

手动确认（Manual Ack）

• 特点：
  • 消费者需显式调用 basic.ack 确认消息处理完成。
  • 优点：确保消息不丢失，适合关键业务（如订单支付）。
  • 缺点：实现复杂，需处理异常重试。
• 关键配置：

  // 关闭自动确认
  channel.basicConsume("my_queue", false, deliverCallback, consumerTag -> {});
  

选择建议

• 优先使用手动确认：保障消息可靠性，尤其在消费逻辑复杂或处理时间较长时。
• 自动确认的替代方案：若使用自动确认，需确保消费者逻辑健壮（如快速处理、无宕机风险）。

---

4. 消费者组（Consumer Group）

定义

消费者组是指多个消费者共享同一个队列，通过负载均衡分担消息处理任务。RabbitMQ 通过 轮询调度 将消息分发给组内消费者。

核心机制

1. 负载均衡：

   • RabbitMQ 按轮询方式将消息分发给在线消费者，避免单点过载。
   • 示例：

     // 定义两个消费者监听同一队列
     @Component
     @RabbitListener(queues = "shared_queue")
     public class ConsumerA {
         @RabbitHandler
         public void receive(String message) {
             System.out.println("ConsumerA: " + message);
         }
     }
     
     @Component
     @RabbitListener(queues = "shared_queue")
     public class ConsumerB {
         @RabbitHandler
         public void receive(String message) {
             System.out.println("ConsumerB: " + message);
         }
     }
     

2. 高可用性：

   • 若某个消费者宕机，消息会被重新投递给其他消费者，确保任务不丢失。
   • 需配合 手动确认 和 消息重试机制，防止消息因处理失败而丢失。

3. 扩展性：

   • 动态增加消费者实例，提升消息处理能力，适应流量高峰。

注意事项

• 避免重复消费：
  • 手动确认需确保消费者在处理完消息后才发送 basic.ack，否则消息可能被重复投递。
• 幂等性设计：
  • 即使消息重复投递，消费者应能识别并忽略重复请求（如通过唯一 ID 校验）。

---

总结

模块	关键点
消息可靠性	持久化（队列/消息）、生产者确认、消费者手动确认、集群镜像、幂等性设计。
Virtual Host	资源隔离、权限管理、环境隔离、租户管理。
消息确认模式	自动确认（低延迟） vs 手动确认（高可靠性），需结合业务场景选择。
消费者组	负载均衡、高可用、动态扩展，需配合手动确认和幂等性保障可靠性。

Nginx

Nginx主进程如何重新加载配置文件

SIGHUP

Maven

Maven 的三种生命周期（Clean、Default、Site）分别负责项目构建的不同阶段，以下是它们的详细作用和场景：

---

1. Clean 生命周期

作用：清理项目，删除之前的构建产物，确保构建环境的整洁。

• 核心阶段：
  • pre-clean：在清理前执行，通常用于执行自定义的清理前操作（如备份配置文件）。
  • clean：删除目标目录（如 target）中的构建输出文件，确保后续构建从干净的状态开始。
  • post-clean：在清理后执行，通常用于执行清理后的操作（如恢复备份文件）。

典型使用场景：

• 项目初次构建前：避免旧版本文件干扰。
• 构建失败后重新尝试：清除可能存在的错误产物。
• 切换分支或环境时：确保不同环境的构建隔离。

示例命令：

mvn clean          # 执行 clean 生命周期的 clean 阶段
mvn clean package  # 先清理，再执行 package 阶段

---

2. Default 生命周期（Build 生命周期）

作用：构建项目，从源代码编译到打包、测试、安装和部署。

• 核心阶段（部分关键阶段）：
  • validate：验证项目配置（如 pom.xml 是否正确）。
  • compile：编译主源代码（src/main/java）。
  • test：运行单元测试（src/test/java）。
  • package：将编译后的代码打包（如 JAR、WAR）。
  • verify：验证打包结果是否符合质量标准。
  • install：将包安装到本地 Maven 仓库（~/.m2/repository），供其他项目使用。
  • deploy：将包部署到远程仓库（如 Nexus），供团队共享。

典型使用场景：

• 日常开发：mvn compile 或 mvn test 用于局部构建和测试。
• 打包部署：mvn package 或 mvn install 用于生成可分发的包。
• 发布版本：mvn deploy 将最终包推送到远程仓库。

示例命令：

mvn compile        # 编译主代码
mvn test           # 编译并运行测试
mvn package        # 编译、测试并打包
mvn install        # 安装到本地仓库
mvn deploy         # 部署到远程仓库

---

3. Site 生命周期

作用：生成项目文档和站点信息，用于项目报告和团队协作。

• 核心阶段：
  • pre-site：生成文档前的准备操作。
  • site：生成项目站点文档（如 API 文档、测试报告、项目统计信息）。
  • post-site：生成文档后的处理（如自定义脚本）。
  • site-deploy：将文档部署到远程服务器（如 GitHub Pages、Nexus）。

典型使用场景：

• 项目文档生成：通过 mvn site 生成 HTML 格式的 API 文档、测试覆盖率报告等。
• 团队协作：使用 mvn site-deploy 将文档发布到团队内部服务器或公共网站。

示例命令：

mvn site           # 生成项目文档
mvn site-deploy    # 将文档部署到远程服务器

---

总结对比

生命周期	核心目的	典型命令	适用场景
Clean	清理构建产物	mvn clean	重新构建前、切换环境
Default	构建、测试、打包、部署	mvn compile, mvn deploy	日常开发、版本发布
Site	生成和部署项目文档	mvn site, mvn site-deploy	项目文档维护、团队协作

---

补充说明

• 生命周期的独立性：三种生命周期相互独立，互不干扰。例如，mvn clean 只执行 Clean 生命周期，不会影响 Default 或 Site。
• 插件绑定：每个生命周期的阶段通常绑定特定插件（如 maven-compiler-plugin 绑定到 compile 阶段），用户可通过自定义插件扩展功能。
• 命令组合：Maven 支持组合命令，如 mvn clean package 会依次执行 Clean 生命周期的 clean 阶段和 Default 生命周期的 package 阶段。

JVM

JVM 组件有哪些？

JVM（Java Virtual Machine）的核心组件包括以下部分：

1. 类加载子系统（Class Loader System）

   • 作用：负责将 .class 文件加载到 JVM 中，并验证、解析和初始化类。
   • 关键流程：
     • 加载：从文件系统、网络或内存中读取类的二进制数据。
     • 验证：确保类符合 JVM 规范（如字节码校验）。
     • 准备：为类变量（static 变量）分配内存并设置默认值。
     • 解析：将符号引用转换为直接引用（如方法地址）。
     • 初始化：执行类构造器 方法（静态代码块和静态变量赋值）。

2. 运行时数据区（Runtime Data Areas）

   • 程序计数器（Program Counter Register）
     • 线程私有，记录当前线程执行的字节码指令地址。
   • Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）
     • 线程私有，存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法返回地址等。
     • 每个方法调用会创建一个栈帧（Stack Frame）。
   • 本地方法栈（Native Method Stack）
     • 用于执行 Native 方法（如 JNI 调用）。
   • 堆（Heap）
     • 所有线程共享，存储对象实例和数组。
     • 分代管理：新生代（Young Generation）、老年代（Old Generation）、元空间（Metaspace）。
   • 方法区（Method Area）
     • 存储类的元数据（如类信息、常量池、静态变量、编译器编译后的代码缓存）。
     • 永久代（PermGen）（JDK 8 之前） vs 元空间（Metaspace）（JDK 8+）。

3. 执行引擎（Execution Engine）

   • 作用：将字节码转换为本地机器指令执行。
   • 核心功能：
     • 解释器（Interpreter）：逐行解释字节码，速度快但效率低。
     • 即时编译器（JIT Compiler）：将热点代码编译为本地机器码，优化性能。
     • 垃圾回收器（Garbage Collector）：管理堆内存，回收无用对象。

4. 本地方法接口（Native Interface）

   • 提供与本地库（如 C/C++）交互的接口（JNI）。
   • 用于实现 JVM 内部无法直接完成的功能（如文件 I/O、多线程调度）。

---

什么是逃逸分析（Escape Analysis）？

逃逸分析是 JVM 在 即时编译（JIT）阶段 的一种高级优化技术，用于判断对象的作用域范围，是否“逃逸”出当前方法或线程。

对象逃逸的三种状态：

1. 不逃逸（NoEscape）：对象仅在当前方法内部使用。
   • 优化：栈上分配（Stack Allocation）、标量替换（Scalar Replacement）。
2. 方法逃逸（ArgEscape）：对象作为参数传递给其他方法。
   • 优化：同步消除（Synchronization Elimination）。
3. 线程逃逸（GlobalEscape）：对象被其他线程访问。
   • 优化：几乎无法优化。

逃逸分析的价值：

1. 栈上分配：避免堆内存分配压力，减少 GC 压力。
2. 标量替换：将对象拆分为基本类型（如 Point x, y 拆分为 int x, int y）。
3. 同步消除：移除不必要的锁操作（如 synchronized）。

触发条件：

• 方法被频繁调用（热点代码）。
• 对象生命周期可准确分析。
• JVM 运行在 Server 模式（-server）。

示例：

public void process() {
    Point p = new Point(1, 2); // 不逃逸对象
    System.out.println(p.x + p.y);
}

JVM 可能将 p 栈上分配，无需堆内存分配。

---

对永久代（PermGen）和元空间（Metaspace）的看法

永久代（PermGen）（JDK 8 之前）：

• 特点：
  • 存在于堆中，大小有限（需手动配置 -XX:MaxPermSize）。
  • 垃圾回收效率低，容易导致 OutOfMemoryError: PermGen space。
• 缺点：
  • 配置复杂，内存管理不够灵活。
  • 元数据（如类信息）和堆内存耦合，难以隔离。

元空间（Metaspace）（JDK 8+）：

• 特点：
  • 使用 本地内存（Native Memory），不受堆内存限制。
  • 默认无上限，可通过 -XX:MaxMetaspaceSize 限制。
• 优势：
  • 内存管理更灵活高效，减少 OOM 风险。
  • 与堆解耦，便于隔离元数据和堆内存。
  • 支持动态扩展，适应大规模类加载场景。

迁移建议：

• 推荐使用元空间：避免 PermGen 的配置复杂性和 OOM 问题。
• 监控元空间：使用 jcmd VM.native_memory 或 jstat -gcmetacapacity 监控元空间占用。

---

JIT 是什么？

JIT（Just-In-Time Compiler） 是 JVM 的即时编译器，将热点字节码编译为本地机器码，提升执行效率。

核心功能：

1. 热点代码识别：通过采样或计数器（如 InvokeCounter）识别频繁执行的代码。
2. 编译优化：
   • 方法内联（Inlining）：将小方法直接嵌入调用处。
   • 寄存器分配（Register Allocation）：优化寄存器使用，减少内存访问。
   • 消除冗余代码：如常量折叠、死代码删除。
3. 动态优化：根据运行时数据（如分支概率）调整编译策略。

JIT 分类：

• 经济 JIT（C1 编译器）：快速编译，无复杂优化，适用于资源紧张环境。
• 普通 JIT（C2 编译器）：全面优化，适合性能敏感场景（如服务端应用）。

JIT 优化示例：

public int sum(int a, int b) {
    return a + b; // 热点方法可能被内联
}

JIT 会将 sum 方法内联到调用处，减少方法调用开销。

---

如何监控 JVM 性能？

常用工具和命令：

1. jstat：统计 JVM 内存和 GC 情况。

   • 示例：

     jstat -gc <PID> 1000 5  # 每秒打印 GC 统计信息 5 次
     jstat -gcutil <PID> 1000 5  # 查看 GC 利用率
     

2. jcmd：查看 JVM 状态和触发诊断操作。

   • 示例：

     jcmd <PID> VM.native_memory summary  # 查看堆外内存使用
     jcmd <PID> GC.class_histogram  # 查看堆内存对象分布
     

3. jconsole/VisualVM：图形化监控内存、线程、GC 等。

4. Arthas（阿里开源）：

   • 功能：
     • 实时查看线程状态（thread）。
     • 分析内存泄漏（monitor）。
     • 诊断死锁（thread -b）。

5. NMT（Native Memory Tracking）：

   • 启用：

     -XX:NativeMemoryTracking=summary  # 基础模式
     -XX:NativeMemoryTracking=detail  # 详细模式
     

   • 查看：

     jcmd <PID> VM.native_memory summary scale=MB
     

6. GC 日志分析：

   • 启用参数：

     -Xlog:gc*:file=gc.log:time:filecount=5,filesize=10M
     

   • 分析工具：GCEasy、GCViewer、VisualVM。

监控指标：

• GC 停顿时间：控制在 MaxGCPauseMillis（如 200ms）。
• 堆内存使用率：避免频繁 Full GC（老年代使用率 > 70%）。
• 线程状态：检查 BLOCKED 或 WAITING 线程占比。

---

JVM 如何实现线程同步？

核心机制：

1. synchronized 关键字：

   • 对象锁：对类实例加锁（synchronized(this)）。
   • 类锁：对类加锁（synchronized(ClassName.class)）。
   • 锁升级：偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁（JDK 6+）。

2. Lock 接口（ReentrantLock）：

   • 显式锁：需手动 lock() 和 unlock()。
   • 公平锁：按请求顺序获取锁（ReentrantLock(true)）。
   • 条件变量：通过 Condition 实现线程间通信（替代 wait/notify）。

3. volatile 关键字：

   • 保证可见性：写操作对其他线程立即可见。
   • 禁止指令重排序：通过内存屏障（Memory Barrier）实现。

4. Atomic 类（CAS 原理）：

   • 无锁操作：基于 CPU 原子指令（如 Compare And Swap）。
   • 典型实现：AtomicInteger、AtomicReference。

生产者-消费者模式示例：

BlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(100);
// 生产者
new Thread(() -> {
    while (true) {
        queue.put("data");  // 阻塞直到队列未满
    }
}).start();
// 消费者
new Thread(() -> {
    while (true) {
        String data = queue.take();  // 阻塞直到队列非空
    }
}).start();

---

死锁检测的命令

常用命令：

1. jstack：生成线程转储（Thread Dump），分析死锁。

   • 示例：

     jstack <PID> > thread_dump.txt
     

   • 输出分析：

     Found one Java-level deadlock:
     "Thread-1":
       waiting to lock monitor 0x00007f8c0000,
         which is held by "Thread-0"
     "Thread-0":
       waiting to lock monitor 0x00007f8c0001,
         which is held by "Thread-1"
     

2. Arthas：

   • 命令：

     thread -b  # 查找死锁
     

3. jcmd：

   • 示例：

     jcmd <PID> Thread.print  # 查看线程状态
     

预防死锁：

• 按固定顺序获取锁。
• 设置超时（tryLock(timeout)）。
• 减少锁粒度（如分段锁）。

---

主流的垃圾回收器和算法

垃圾回收算法：

1. 标记-清除（Mark-Sweep）

   • 流程：标记存活对象 → 清除无用对象。
   • 缺点：产生内存碎片，可能导致大对象分配失败。

2. 标记-整理（Mark-Compact）

   • 流程：标记存活对象 → 整理至内存一端。
   • 优点：避免内存碎片，适合老年代。

3. 复制（Copying）

   • 流程：将存活对象复制到另一块内存区域。
   • 典型应用：新生代的 Eden 区和 Survivor 区。

4. 分代收集（Generational Collection）

   • 理论基础：
     • 弱分代假说：大多数对象生命周期短。
     • 强分代假说：熬过多次 GC 的对象更难消亡。
   • 分代策略：
     • 新生代（Young Gen）：使用复制算法（Serial、ParNew）。
     • 老年代（Old Gen）：使用标记-整理或标记-清除（CMS、G1）。

主流垃圾回收器：

1. Serial GC（单线程，适用于单核机器）

   • 特点：Stop-The-World，适合小型应用。

2. Parallel Scavenge GC（多线程，吞吐优先）

   • 特点：并行回收，适合批处理任务。

3. CMS GC（并发标记清除，低延迟）

   • 缺点：产生内存碎片，需配合 CMSInitiatingOccupancyFraction。

4. G1 GC（Garbage-First，适用于大堆内存）

   • 特点：分区回收（Region），平衡吞吐和延迟。
   • 关键参数：

     -XX:+UseG1GC  # 启用 G1
     -XX:MaxGCPauseMillis=200  # 控制最大停顿时间
     -XX:G1HeapRegionSize=4M  # 区域大小
     

5. ZGC/Shenandoah（低延迟，毫秒级停顿）

   • 特点：染色指针（Colored Pointers）或 Load Barrier 技术。

选择建议：

• 吞吐优先：Parallel Scavenge + Serial Old。
• 低延迟：G1 或 ZGC（JDK 11+）。
• 大堆内存：G1 或 ZGC。

JUC

你对 Executor 框架的了解

Executor 框架是 Java 并发编程的核心工具，通过解耦任务的提交与执行，提供高效、灵活的多线程解决方案。其核心接口和实现包括：

1. Executor
   • 最基本的接口，定义 execute(Runnable command) 方法，用于执行提交的任务。
2. ExecutorService
   • 扩展 Executor，提供更丰富的功能：
     • 提交任务（submit(Runnable/Callable)）。
     • 关闭线程池（shutdown()、shutdownNow()）。
     • 管理任务生命周期（isShutdown()、awaitTermination()）。
3. ScheduledExecutorService
   • 支持定时或周期性任务（如 schedule()、scheduleAtFixedRate()）。

线程池实现：

• ThreadPoolExecutor：核心线程池，支持自定义参数（核心线程数、最大线程数、任务队列等）。
• ScheduledThreadPoolExecutor：支持定时任务的线程池。

优势：

• 资源管理：通过线程复用减少创建/销毁开销。
• 任务调度：支持优先级、延迟、周期性任务。
• 优雅关闭：通过 shutdown() 或 shutdownNow() 安全终止线程池。

示例：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
executor.submit(() -> System.out.println("Task executed"));
executor.shutdown();

---

你对 JUC 的了解

JUC（java.util.concurrent）是 Java 并发编程的核心包，提供以下组件：

1. 线程池（Executor 框架）：管理线程生命周期，提升资源利用率。
2. 同步工具：
   • CountDownLatch：等待多个线程完成。
   • CyclicBarrier：让线程互相等待到达屏障点。
   • Semaphore：控制资源访问数量。
3. 原子类（Atomic 系列）：基于 CAS 实现无锁操作（如 AtomicInteger）。
4. 并发集合：
   • ConcurrentHashMap：线程安全的哈希表。
   • CopyOnWriteArrayList：写时复制的列表。
5. 阻塞队列：
   • ArrayBlockingQueue：有界队列。
   • LinkedBlockingQueue：无界或有界队列。
   • SynchronousQueue：无缓冲队列。

核心目标：

• 解决并发场景下的线程安全、资源竞争、死锁等问题。
• 提供高性能、可扩展的并发工具。

---

谈谈 Callable 和 Future 用法

1. Callable
   • 返回结果的任务接口，定义 call() 方法（有返回值）。
   • 与 Runnable 的区别：支持返回值和抛出异常。
2. Future
   • 表示异步计算的结果，提供以下方法：
     • get()：获取任务结果（阻塞直到完成）。
     • cancel()：取消任务。
     • isDone()：判断任务是否完成。

使用示例：

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
    return 42;
});
System.out.println(future.get()); // 输出 42
executor.shutdown();

---

CountDownLatch 应用举例

作用：让一个或多个线程等待其他线程完成操作。
典型场景：主线程等待多个子线程完成初始化。

示例：

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    new Thread(() -> {
        // 模拟子线程工作
        latch.countDown();
    }).start();
}
latch.await(); // 主线程等待
System.out.println("All threads completed");

---

CyclicBarrier 应用举例

作用：让一组线程互相等待，直到所有线程到达屏障点。
典型场景：多线程协同计算（如赛跑选手同时起跑）。

示例：

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("All arrived!"));
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            barrier.await(); // 等待其他线程
        } catch (Exception e) {}
    }).start();
}

---

Atomic 常见使用

核心原理：基于 CAS（Compare and Swap） 实现无锁操作。
常用类：

• AtomicInteger：原子整数操作。
• AtomicReference：原子引用操作。
• AtomicLong：原子长整型操作。

应用场景：

• 计数器：线程安全的递增/递减。
• 状态标志：无锁状态更新（如 AtomicBoolean）。

示例：

AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
counter.incrementAndGet(); // 原子递增

---

阻塞队列有哪些实现？你了解 AQS 吗？谈一谈

阻塞队列实现：

1. ArrayBlockingQueue：有界队列，基于数组。
2. LinkedBlockingQueue：无界或有界队列，基于链表。
3. PriorityBlockingQueue：支持优先级排序的无界队列。
4. SynchronousQueue：无缓冲队列（直接传递）。
5. DelayQueue：元素需延迟到期后才能取出。

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

核心作用：为同步组件（如 ReentrantLock、Semaphore）提供基础实现。
关键特性：

• CLH 队列：维护等待线程的队列。
• 状态管理：通过 state 变量控制资源状态（如锁的持有）。
• 支持模式：
  • 独占模式（如 ReentrantLock）：仅允许一个线程持有锁。
  • 共享模式（如 CountDownLatch）：允许多个线程同时访问。

实现原理：

• 线程尝试获取资源时，若失败则进入等待队列。
• 释放资源时，唤醒队列中的下一个线程。

---

ConcurrentHashMap 和 Hashtable 区别

特性	ConcurrentHashMap	Hashtable
线程安全机制	分段锁（JDK 8 前）或 CAS+synchronized（JDK 8+）	全局锁（synchronized 方法）
性能	高（并发读写效率高）	低（所有操作都加锁）
迭代器	弱一致性（不会抛异常）	强一致性（可能抛 ConcurrentModificationException）
是否支持 null	不支持	支持
扩容机制	动态扩容（并发进行）	需要手动扩容

适用场景：

• ConcurrentHashMap：高并发读写场景（如缓存）。
• Hashtable：遗留代码或低并发场景。