Java 面试资料 进阶版

java 面试 redis zookeeper Dubbo IO输入输出流 多路复用 Mybatis 服务限流 设计模式 Spring SpringMVC MYSQL B+树 锁 SQL优化 分布式事务 ### Java面试资料进阶版知识点解析 #### 一、Redis高级特性详解 ##### 1. 缓存穿透 - **定义**: 当用户查询某个数据时，Redis中不存在该数据，MySQL中同样不存在，这种情况下的查询被称为缓存穿透。 - **危害**: 若此类请求频繁发生或被恶意利用，会给MySQL数据库带来极大压力，甚至导致数据库崩溃。 - **解决方案**: - **缓存空对象**: 当MySQL返回空值时，Redis缓存该空值并设置过期时间。虽可保护后端数据库，但占用Redis缓存空间。 - **布隆过滤器**: 利用布隆过滤器判断数据是否存在。热点数据预先存储在布隆过滤器中，有效阻止无效请求直达数据库，更高效且实用。 ##### 2. 缓存击穿 - **定义**: 用户查询的数据在缓存中不存在但在后端数据库中存在，通常由于缓存key过期导致。 - **原因**: 热点数据key突然过期，大量并发请求直接访问数据库，短时间内数据库压力激增。 - **解决方案**: - **改变过期时间**: 设置热点数据永不过期。 - **分布式锁**: 使用分布式锁控制并发访问，确保只有一个进程能访问数据库并更新缓存。 ##### 3. 缓存雪崩 - **定义**: 大批量key同时过期，导致数据库压力骤增的现象。 - **区别**: 缓存击穿针对单一热点key，而缓存雪崩涉及大量key同时过期，影响更大。 - **解决方案**: - **热点数据永不过期**: 减少因过期导致的请求激增。 - **随机过期时间**: 为每个key设置不同的过期时间，分散过期时间点，避免集中过期。 ##### 4. RDB快照模式原理 - **定义**: Redis默认的持久化方式，将内存数据以二进制形式保存至`dump.rdb`文件。 - **过程**: - Redis内部定时检查数据变更频率和数量，决定是否触发持久化操作。 - 通过`fork()`创建子进程，子进程负责数据持久化，不影响主进程服务请求。 - 子进程遍历内存数据，生成新的`dump.rdb`文件，实现数据持久化。 - 利用COW机制保证子进程与父进程数据隔离，实现高效快照备份。 - **优势**: - 数据恢复速度快，仅需加载`dump.rdb`文件即可快速恢复数据。 - 通过COW机制保证主进程正常服务请求的同时完成持久化任务。 - **劣势**: - 最后一次持久化的数据可能丢失。 - 创建`dump.rdb`文件消耗时间和资源，过于频繁会影响性能。 #### 二、服务限流技术 - **定义**: 服务限流是为了保护系统稳定性，限制单位时间内接收的请求数量。 - **实现方式**: - **令牌桶算法**: 预先分配一定数量的令牌，每次请求需持有令牌才可继续处理，适用于平滑的流量。 - **漏桶算法**: 请求通过固定的速率流入一个容量有限的容器，溢出部分直接丢弃，适用于突发流量。 - **应用场景**: 在高并发场景下保护系统免受冲击，如API接口访问、数据库访问等。 #### 三、分布式事务管理 - **概念**: 在分布式系统中协调多个服务或节点上的事务操作，确保事务的一致性和可靠性。 - **主要挑战**: - 跨服务/跨节点的事务一致性。 - 故障恢复机制的设计。 - **解决方案**: - **两阶段提交(2PC)**: 包括准备阶段和提交阶段，确保所有参与者达成一致后再提交。 - **最终一致性**: 允许短暂不一致，最终达到一致状态。 - **补偿事务**: 用于处理事务中的错误情况，例如通过撤销操作来保证事务的一致性。 #### 四、设计模式在Java开发中的应用 - **单例模式**: 确保类只有一个实例，并提供一个全局访问点。 - **工厂模式**: 定义创建对象的接口，让子类决定实例化哪个类。 - **观察者模式**: 定义对象间的一种一对多依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都会得到通知并自动更新。 - **策略模式**: 定义一系列的算法，把它们一个个封装起来，并且使它们可相互替换。 #### 五、Spring框架核心原理 - **依赖注入(DI)**: 一种编程实现，通过构造函数、setter方法或字段注入等方式将一个对象所依赖的对象注入到该对象中。 - **面向切面编程(AOP)**: 提供了一种将横切关注点模块化的方法，使得应用程序业务逻辑各部分之间的耦合度降低。 - **MVC模式**: Model-View-Controller模式，是一种软件架构模式，用来开发易于维护和修改的应用程序。 - **事务管理**: Spring提供了声明式事务管理功能，简化了事务的配置和管理。 #### 六、MyBatis框架解析 - **简介**: 一款优秀的持久层框架，支持自定义SQL、存储过程及高级映射。 - **核心组件**: - **SqlSessionFactory**: 创建SqlSession的工厂。 - **SqlSession**: 执行数据库操作的主要对象。 - **Mapper接口**: 用于定义SQL语句和映射规则的接口。 - **特点**: - 动态SQL: 支持复杂的SQL语句动态构建。 - 结果映射: 自动将数据库查询结果映射成Java对象。 #### 七、MySQL数据库优化 - **B+树索引**: 一种多路搜索树，广泛应用于数据库索引结构。 - **SQL优化**: - **使用合适的索引**: 加速查询速度。 - **避免全表扫描**: 尽可能使用索引覆盖查询。 - **减少JOIN操作**: 优化复杂查询。 - **分布式事务**: 保证事务的一致性和可靠性，在分布式系统中尤为重要。 - **锁机制**: - **行锁**: 锁定具体的数据行。 - **表锁**: 锁定整个表，效率低但简单。 - **乐观锁**: 无需锁定资源，通过版本号或时间戳来检测并发冲突。 - **悲观锁**: 认为数据会发生冲突，因此在数据处理前锁定资源。 #### 八、IO输入输出流与多路复用 - **IO模型**: Java中的IO模型主要包括阻塞IO、非阻塞IO、同步非阻塞IO和异步IO。 - **多路复用**: - **概念**: 在一个单独的线程中处理多个连接，提高I/O效率。 - **实现方式**: `select()`, `poll()`, `epoll()`等系统调用。 - **优点**: 提升单个线程处理多个连接的能力，适合于高并发场景。 这些知识点不仅涵盖了Redis的高级特性和优化策略，还深入探讨了服务限流、分布式事务、设计模式、Spring框架、MyBatis框架、MySQL优化以及IO多路复用等多个方面，对于Java开发者来说具有极高的学习价值和实战意义。