JAVA面试知识整理

Posted 2021-05-07 xmalll

一、Java Web系统框架的设计

为满足银行日常业务需要，如何设计满足稳定性与及时性的服务框架？

1.MVC编程模式

视图View：JSP   +   控制器Controler：Servlet   +    模型Model：Javabean

缺陷：JSP嵌入JAVA代码，页面结构混乱；C和M耦合度高，程序复用性差

2.新工具的改进

表示层：Struts   +   业务层：Spring    +    持久层：Hibernate

3.不同框架实现MVC的方式

a) Servlet：

b) Spring：

c) Struts2：

4.Struts2

优点：业务代码解耦，提高开发效率

缺点：执行效率偏低，需要使用反射、解析XML等技术手段，结构复杂

5.Hibernate

优点：

1、对象化。人员以面相对象的思想来操作数据库。Hibernate支持许多面向对象的特性，如组合，继承，多态等。

2、更好的移植性.对于不同的数据库，开发者只需要使用相同的数据操作即可.

3、开发效率高。hibernate提供了大量的封装（这也是它最大的缺点），很多数据操作以及关联关系等都被封装的很好，开发者不需写大量的sql语句，这就极大的提高了开发者的开发效率。

4、缓存机制的使用。hibernate提供了缓存机制（session缓存，二级缓存，查询缓存），对于那些改动不大且经常使用的数据，可以将它们放到缓存中，不必在每次使用时都去查询数据库，缓存机制对提升性能大有裨益。

缺点：

一、由于对持久层封装过于完整，导致开发人员无法对SQL进行优化，无法灵活使用JDBC的原生SQL，Hibernate封装了JDBC，所以没有JDBC直接访问数据库效率高。要使用数据库的特定优化机制的时候，不适合用Hibernate。
二、框架中使用ORM原则，导致配置过于复杂，一旦遇到大型项目，比如300张表以上，配置文件和内容是非常庞大的，另外，DTO满天飞，性能和维护问题随之而来
三、如果项目中各个表中关系复杂，表之间的关系很多，在很多地方把lazy都设置false，会导致数据查询和加载很慢，尤其是级联查询的时候。
四、Hibernate在批量数据处理时有弱势，对于批量的修改，删除，不适合用Hibernate,这也是ORM框架的弱点。Hibernate不适用于小型项目。

五、针对单一对象简单的增删查改，适合于Hibernate,而对于批量的修改，删除，不适合用Hibernate,这也是OR框架的弱点；要使用数据库的特定优化机制的时候，不适合用Hibernate

6.Spring

一、非侵入式编程

   Spring框架的API不会再业务逻辑上出现，即业务逻辑是POJO（Plain Ordinary Java Object）。由于业务逻辑中没有Spring的API，所以业务逻辑可以从Spring框架快速的移植到其他框架。

二、容器

  Spring作为一个容器，可以管理对象的生命周期、对象与对象之间的依赖关系。可以通过配置文件来定义对象，以及设置其他对象的依赖关系。

三、IoC

   控制反转（Inversion of Control），即创建被调用的实例不是由调用者完成，而是由Spring容器完成，并注入调用者。

  当应用IoC，一个对象依赖的其他对象会通过被动的方式传递进来，而不是这个对象自己创建或查找依赖对象，即，不是对象从容器中查找依赖，而是容器在对象初始化时不等对象请求就主动将依赖传递给它。

四、AOP

    面向切面编程，是一种编程思想，是面向对象编程OOP的补充。Spring提供面向对象编程的支持，允许通过分离应用的业务逻辑与系统级服务（日志和事务管理）进行开发。应用对象只实现他们应该做的（完成业务逻辑），并不负责其它的系统级关注点（日志或者事务的支持）。

  可以把日志、安全、事务管理等服务理解成一个“切面”，把很多被业务逻辑反复使用的服务完全剥离出来，以达到复用。然后将“切面”动态的“织入”到业务逻辑中，让其享受此“切面”的服务。

 7.分布式架构

把系统安装模块拆分成多个子系统，多个子系统相互协作才能完成业务流程，系统之间需要进行通信

分布式架构优点：

• 把模块拆分，使用接口通信，降低模块之间的耦合度。
• 把项目拆分成若干个子项目，不同的软对负责不同的子项目。
• 增加功能时，只需要增加一个子项目，调用其他系统的接口就可以。
• 可以灵活的进行分布式部署。

分布式的缺点：

• 系统之间交互需要使用远程通信，接口开发增加工作量。
• 各个模块有一些通用的业务逻辑无法使用。

8.基于SOA的架构

SOA：Service Oriented Architecture 面向服务架构

把工程拆分成服务层、表现层两个工程。服务层中包含业务逻辑，只需要对外提供服务即可。表现层只需要处理和页面的交互，业务逻辑都是调用服务层的服务来实现。

• dubbo实现系统之间的通信
• 用MyCat实现数据库集群
• redis实现缓存
• solr服务用于维护索引库
• 消息队列MQ用于实现系统之间解耦用的。

2.数据库事务（Transaction）

定义:数据库事务是构成单一逻辑工作单元的操作集合

BEGIN TRANSACTION  //事务开始
SQL1
SQL2
...
COMMIT/ROLLBACK   //事务提交或回滚

ACID特性：

• 原子性(Atomicity):事务中的所有操作作为一个整体像原子一样不可分割，要么全部成功,要么全部失败。
• 一致性(Consistency):事务的执行结果必须使数据库从一个一致性状态到另一个一致性状态。一致性状态是指:1.系统的状态满足数据的完整性约束(主码,参照完整性,check约束等) 2.系统的状态反应数据库本应描述的现实世界的真实状态,比如转账前后两个账户的金额总和应该保持不变。
• 隔离性(Isolation):并发执行的事务不会相互影响,其对数据库的影响和它们串行执行时一样。比如多个用户同时往一个账户转账,最后账户的结果应该和他们按先后次序转账的结果一样。
• 持久性(Durability):事务一旦提交,其对数据库的更新就是持久的。任何事务或系统故障都不会导致数据丢失。

 

并发异常

脏写：事务回滚了其他事务对数据项的已提交修改

丢失更新：事务覆盖了其他事务对数据的已提交修改

脏读：一个事务读取了另一个事务未提交的数据                                                                            select

不可重复读：一个事务对同一数据的读取结果前后不一致                                                              update

幻读：事务读取某个范围的数据时，因为其他事务的操作导致前后两次读取的结果不一致            insert & delete

隔离级别

第1级别：Read Uncommitted(读取未提交内容)
(1)所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果
(2)本隔离级别很少用于实际应用，因为它的性能也不比其他级别好多少
未提交读的数据库锁情况（实现原理）
事务在读数据的时候并未对数据加锁。
事务在修改数据的时候只对数据增加行级共享锁。

第2级别：Read Committed(读取提交内容)
(1)这是大多数数据库系统的默认隔离级别（但不是mysql默认的）
(2)它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做的改变
实现原理
事务对当前被读取的数据加 行级共享锁（当读到时才加锁），一旦读完该行，立即释放该行级共享锁；
事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加 行级排他锁，直到事务结束才释放。

第3级别：Repeatable Read(可重读)
(1)这是MySQL的默认事务隔离级别
(2)它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行
可重复读的数据库锁情况
事务在读取某数据的瞬间（就是开始读取的瞬间），必须先对其加 行级共享锁，直到事务结束才释放；
事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加 行级排他锁，直到事务结束才释放。

第4级别：Serializable(可串行化)
(1)这是最高的隔离级别
(2)它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。简言之,它是在每个读的数据行上加上共享锁。
实现原理
事务在读取数据时，必须先对其加 表级共享锁 ，直到事务结束才释放；
事务在更新数据时，必须先对其加 表级排他锁 ，直到事务结束才释放。

 基于封锁的并发控制

• 1.共享锁(S):事务T对数据A加共享锁,其他事务只能对A加共享锁但不能加排他锁
• 2.排他锁(X):事务T对数据A加排他锁,其他事务对A既不能加共享锁也不能加排他锁

 三、索引

定义：索引是一种特殊的文件(InnoDB数据表上的索引是表空间的一个组成部分)，它们包含着对数据表里所有记录的引用指针。

mysql中普遍使用B+Tree做索引

聚簇索引 VS 非聚簇索引

聚簇索引能提高多行检索的速度，而非聚簇索引对于单行的检索很快。

聚簇索引：数据存储与索引存储绑定，找到索引也就找到了数据

主索引文件和数据文件为同一份文件，聚簇索引主要用在Innodb存储引擎中。在该索引实现方式中B+Tree的叶子节点上的data就是数据本身，key为主键，如果是一般索引的话，data便会指向对应的主索引

非聚簇索引：数据存储与索引存储分离，索引结构的叶子节点指向了数据的对应行，先检索索引，再找到对应的数据

B+Tree的叶子节点上的data，并不是数据本身，而是数据存放的地址

 

 

 MySQL索引的类型

1. 普通索引

这是最基本的索引，它没有任何限制，比如上文中为title字段创建的索引就是一个普通索引，MyIASM中默认的BTREE类型的索引，也是我们大多数情况下用到的索引。

2. 唯一索引

与普通索引类似，不同的就是：索引列的值必须唯一，但允许有空值（注意和主键不同）。如果是组合索引，则列值的组合必须唯一，创建方法和普通索引类似。

3. 全文索引（FULLTEXT）

MySQL从3.23.23版开始支持全文索引和全文检索，FULLTEXT索引仅可用于 MyISAM 表；他们可以从CHAR、VARCHAR或TEXT列中作为CREATE TABLE语句的一部分被创建，或是随后使用ALTER TABLE 或CREATE INDEX被添加。////对于较大的数据集，将你的资料输入一个没有FULLTEXT索引的表中，然后创建索引，其速度比把资料输入现有FULLTEXT索引的速度更为快。不过切记对于大容量的数据表，生成全文索引是一个非常消耗时间非常消耗硬盘空间的做法。

4. 单列索引、多列索引

多个单列索引与单个多列索引的查询效果不同，因为执行查询时，MySQL只能使用一个索引，会从多个索引中选择一个限制最为严格的索引。

5. 组合索引（最左前缀）

平时用的SQL查询语句一般都有比较多的限制条件，所以为了进一步榨取MySQL的效率，就要考虑建立组合索引。例如上表中针对title和time建立一个组合索引：ALTER TABLE article ADD INDEX index_titme_time (title(50),time(10))。建立这样的组合索引，其实是相当于分别建立了下面两组组合索引：

–title,time

–title

为什么没有time这样的组合索引呢？这是因为MySQL组合索引“最左前缀”的结果。简单的理解就是只从最左面的开始组合。并不是只要包含这两列的查询都会用到该组合索引

索引的优化

1. 何时使用聚集索引或非聚集索引？

 2. 索引不会包含有NULL值的列

只要列中包含有NULL值都将不会被包含在索引中，复合索引中只要有一列含有NULL值，那么这一列对于此复合索引就是无效的。所以我们在数据库设计时不要让字段的默认值为NULL。

3. 使用短索引

对串列进行索引，如果可能应该指定一个前缀长度。

4. 索引列排序

MySQL查询只使用一个索引，因此如果where子句中已经使用了索引的话，那么order by中的列是不会使用索引的。因此数据库默认排序可以符合要求的情况下不要使用排序操作；尽量不要包含多个列的排序，如果需要最好给这些列创建复合索引。

5. like语句操作

一般情况下不鼓励使用like操作，如果非使用不可，如何使用也是一个问题。like “%aaa%” 不会使用索引而like “aaa%”可以使用索引。

6. 不要在列上进行运算

例如：select * from users where YEAR(adddate)<2007，将在每个行上进行运算，这将导致索引失效而进行全表扫描，因此我们可以改成：select * from users where adddate<’2007-01-01′。

MySQL只对以下操作符才使用索引：<,<=,=,>,>=,between,in,以及某些时候的like(不以通配符%或_开头的情形)

 

四、触发器

定义：一张表发生了某些操作（插入、删除、更新操作），然后自动触发了预先编写好的若干条SQL语句的执行；

特点：触发事件的操作和触发器里的SQL语句是一个事务操作，具有原子性，要么全部执行，要么都不执行；

作用：保证数据的完整性，起到约束的作用；

1 DROP TRIGGER IF EXISTS `tri_insert_user`;
2 DELIMITER ;;
3 CREATE TRIGGER `tri_insert_user` AFTER INSERT ON `user` FOR EACH ROW begin
4     INSERT INTO user_history(user_id, operatetype, operatetime) VALUES (new/old.id, \'add a user\',  now());
5 end
6 ;;
7 DELIMITER ;

DELIMITER：改变输入的结束符，默认情况下输入结束符是分号;，这里把它改成了两个分号;;，这样做的目的是把多条含分号的语句做个封装，全部输入完之后一起执行，而不是一遇到默认的分号结束符就自动执行；

new：当触发插入和更新事件时可用，指向的是被操作的记录

old： 当触发删除和更新事件时可用，指向的是被操作的记录

 

五、进程与线程

进程是表示资源分配的基本单位，也是调度运行的基本单位。

线程是进程中执行运算的最小单位，亦即执行处理机调度的基本单位。如果把进程理解为在逻辑上操作系统所完成的任务，那么线程表示完成该任务的许多可能的子任务之一。

引入线程的好处：

(1)易于调度。

(2)提高并发性。通过线程可方便有效地实现并发性。进程可创建多个线程来执行同一程序的不同部分。

(3)开销少。创建线程比创建进程要快，所需开销很少。

(4)利于充分发挥多处理器的功能。通过创建多线程进程(即一个进程可具有两个或更多个线程)，每个线程在一个处理器上运行，从而实现应用程序的并发性，使每个处理器都得到充分运行。

资源：进程是拥有资源的一个独立单位，线程不拥有系统资源，但可以访问隶属于进程的资源

进程间的通信方式：

1.管道(pipe)及有名管道(named pipe)：

管道可用于具有亲缘关系的父子进程间的通信，有名管道除了具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。

2.信号(signal)：

信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟，它是比较复杂的通信方式，用于通知进程有某事件发生，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求效果上可以说是一致的。

3.消息队列(message queue)：

消息队列是消息的链接表，它克服了上两种通信方式中信号量有限的缺点，具有写权限得进程可以按照一定得规则向消息队列中添加新信息；对消息队列有读权限得进程则可以从消息队列中读取信息。

4.共享内存(shared memory)：

可以说这是最有用的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等。

5.信号量(semaphore)：

主要作为进程之间及同一种进程的不同线程之间得同步和互斥手段。

6.套接字(socket)；

这是一种更为一般得进程间通信机制，它可用于网络中不同机器之间的进程间通信，应用非常广泛。

线程之间的同步通信：

1.信号量：二进制信号量、互斥信号量、整数型信号量、记录型信号量

互斥型信号量：必须是同一个任务申请，同一个任务释放，其他任务释放无效。同一个任务可以递归申请。(互斥信号量是二进制信号量的一个子集)

二进制信号量：一个任务申请成功后，可以由另一个任务释放。(与互斥信号量的区别)

整数型信号量：取值不局限于0和1,可以一个任务申请，另一个任务释放。(包含二进制信号量，二进制信号量是整数型信号量的子集)

记录型信号量(record semaphore)：每个信号量s除一个整数值value(计数)外，还有一个等待队列List，其中是阻塞在该信号量的各个线程的标识。当信号量被释放一个，值被加一后，系统自动从等待队列中唤醒一个等待中的线程，让其获得信号量，同时信号量再减一。

2.消息：消息队列，消息邮箱

3.事件event