Java SE面试题集合

（1）Java基础

1.JDK 和 JRE 有什么区别？

JDK：Java 开发工具包，提供了 Java 的开发环境和运行环境。
JRE：Java 运行环境，为 Java 的运行提供了所需环境。

2.== 和 equals 的区别是什么？

==运算符比较的是两个引用是否指向相同的对象（即同一内存空间），也就是说在内存空间中的存储位置是否一致。
equals是判断两个变量或者实例指向同一个内存空间的值是不是相同

3. 两个对象的 hashCode() 相同，则 equals() 也一定为 true，对吗？

不对， 两个对象的 hashCode() 相同， equals() 不一定 true。

4. final 在 Java 中有什么作用？

final 修饰的类叫最终类，该类不能被继承。
final 修饰的方法不能被重写。
final 修饰的变量叫常量，常量必须初始化，初始化之后值就不能被修改。

5. Java 中的 Math. round(-1. 5) 等于多少？

等于 -1。round()是四舍五入，注意负数5是舍的，
例如：Math.round(1.5)值是2，Math.round(-1.5)值是-1。

6. String 属于基础的数据类型吗？

String 不属于基础类型，基础类型有 8 种： byte 、 boolean 、 char 、 short 、 int 、 float 、 long 、 double ，而 String 属于对象。

7. Java 中操作字符串都有哪些类？它们之间有什么区别？
操作字符串的类有：String、StringBuffer、StringBuilder。

区别一：

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String是不可变字符串
StringBuffer和StringBuilder是可变字符串。

区别二：

StringBuffer是线程安全的，它的方法是支持线程同步，线程同步会操作串行顺序执行，在单线程环境下会影响效率。
StringBuilder是StringBuffer单线程版本，它不是线程安全的，但它的执行效率很高。

运行速度快慢为：StringBuilder > StringBuffer > String

8. String str="i"与 String str=new String(“i”)一样吗？
不一样，因为内存的分配方式不一样。 String str=" i" 的方式， Java 虚拟机会将其分配到常量池中；而 String str=new String(" i" ) 则会被分到堆内存中。

9. 如何将字符串反转？
使用 StringBuilder 或者 stringBuffer 的 reverse() 方法。

10. String 类的常用方法都有那些？

indexOf()：返回指定字符的索引。
charAt()：返回指定索引处的字符。
replace()：字符串替换。
trim()：去除字符串两端空白。
split()：分割字符串，返回一个分割后的字符串数组。
getBytes()：返回字符串的 byte 类型数组。
length()：返回字符串长度。
toLowerCase()：将字符串转成小写字母。
toUpperCase()：将字符串转成大写字符。
substring()：截取字符串。
equals()：字符串比较。

11. 抽象类必须要有抽象方法吗？
不需要，抽象类不一定非要有抽象方法；但是包含一个抽象方法的类一定是抽象类。

12. 普通类和抽象类有哪些区别？

普通类不能包含抽象方法，抽象类可以包含抽象方法。
抽象类不能直接实例化，普通类可以直接实例化。
如果一个类继承于抽象类，则该子类必须实现父类的抽象方法。如果子类没有实现父类的抽象方法，则必须将子类也定义为abstract类。

13. 抽象类能使用 final 修饰吗？
不能，定义抽象类就是让其他类继承的，如果定义为 final 该类就不能被继承，这样彼此就会产生矛盾，所以 final 不能修饰抽象类。

14. 接口和抽象类有什么区别？

实现：抽象类的子类使用 extends 来继承；接口必须使用 implements 来实现接口。
构造函数：抽象类可以有构造函数；接口不能有。
实现数量：接口支持多继承，而抽象类（包括具体类）只能继承一个父类。
成员变量：接口中不能有实例成员变量，接口所声明的成员变量全部是静态常量，抽象类与普通类一样各种形式的成员变量都可以声明。

15. Java 中 IO 流分为几种？
按功能来分：输入流（input）、输出流（output）。
按类型来分：字节流和字符流。

字节流和字符流的区别是：字节流按 8 位传输以字节为单位输入输出数据，字符流按 16 位传输以字符为单位输入输出数据。

16. BIO、NIO、AIO 有什么区别？

BIO：Block IO 同步阻塞式 IO，就是我们平常使用的传统 IO，它的特点是模式简单使用方便，并发处理能力低。
NIO：Non IO 同步非阻塞 IO，是传统 IO 的升级，客户端和服务器端通过 Channel（通道）通讯，实现了多路复用。
AIO：Asynchronous IO 是 NIO 的升级，也叫 NIO2，实现了异步非堵塞 IO ，异步 IO 的操作基于事件和回调机制。

17. Files 的常用方法都有哪些？

Files. exists()：检测文件路径是否存在。
Files. createFile()：创建文件。
Files. createDirectory()：创建文件夹。
Files. delete()：删除一个文件或目录。
Files. copy()：复制文件。
Files. move()：移动文件。
Files. size()：查看文件个数。
Files. read()：读取文件。
Files. write()：写入文件。

（2）容器

18. Java 容器都有哪些？
Java 容器分为 Collection 和 Map 两大类，其下又有很多子类，如下所示：

Collection
- List
  - ArrayList
  - LinkedList
  - Vector
  - Stack
- Set
  - HashSet
  - LinkedHashSet
  - TreeSet
Map
- HashMap
  - LinkedHashMap
- TreeMap
- ConcurrentHashMap
- Hashtable

19. Collection 和 Collections 有什么区别？

Collection 是一个集合接口，它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法，所有集合都是它的子类，比如 List、Set 等。
Collections 是一个包装类，包含了很多静态方法，不能被实例化，就像一个工具类，比如提供的排序方法： Collections. sort(list)。

20. List、Set、Map 之间的区别是什么？

List：有序、允许重复
Set：无序、不允许重复
Map：key是set类型，不允许重复、value是Collection类型，可以重复

21. HashMap 和 Hashtable 有什么区别？

HashMap是继承自AbstractMap类，而HashTable是继承自Dictionary类
存储：HashMap的key-value支持key-value，null-null，key-null，null-value四种。而Hashtable只支持key-value一种
线程安全：Hashtable 是线程安全的，而 HashMap 是非线程安全的。
Hashtable比HashMap多提供了elments() 和contains() 两个方法。

22. 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap？

对于在 Map 中插入、删除、定位一个元素这类操作，选HashMap
要对一个 key 集合进行有序的遍历，选TreeMap

23. 说一下 HashMap 的实现原理？
HashMap 基于 Hash 算法实现的，我们通过 put(key,value) 存储， get(key)来获取。当传入 key 时， HashMap 会根据 key. hashCode() 计算出 hash 值，根据 hash 值将 value 保存在 bucket 里。当计算出的 hash 值相同时，我们称之为 hash 冲突， HashMap 的做法是用链表和红黑树存储相同 hash 值的 value。当 hash 冲突的个数比较少时，使用链表否则使用红黑树。

24. 说一下 HashSet 的实现原理？
HashSet 是基于 HashMap 实现的， HashSet 底层使用 HashMap 来保存所有元素，因此 HashSet 的实现比较简单，相关 HashSet 的操作，基本上都是直接调用底层 HashMap 的相关方法来完成， HashSet 不允许重复的值。

25. ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？

数据结构实现： ArrayList 是动态数组的数据结构实现，而 LinkedList是双向链表的数据结构实现。
随机访问效率：ArrayList 比 LinkedList 在随机访问的时候效率要高，因为LinkedList 是线性的数据存储方式，所以需要移动指针从前往后依次查找。
增加和删除效率：在非首尾的增加和删除操作，
LinkedList 要比 ArrayList 效率要高，因为 ArrayList 增删操作要影响数组内的其他数据的下标。

26. 如何实现数组和 List 之间的转换？

数组转 List：使用 Arrays. asList(array) 进行转换。
List 转数组：使用 List 自带的toArray() 方法。

27. ArrayList 和 Vector 的区别是什么？

线程安全：Vector 使用了 Synchronized 来实现线程同步，是线程安全的，而 ArrayList 是非线程安全的。
性能：ArrayList 在性能方面要优于 Vector。
扩容：ArrayList 和 Vector 都会根据实际的需要动态的调整容量，只不过在 Vector 扩容每次会增加 1 倍，而 ArrayList 只会增加 50%。

28. Array 和 ArrayList 有何区别？

Array 可以存储基本数据类型和对象， ArrayList 只能存储对象。
Array 是指定固定大小的，而 ArrayList大小是自动扩展的。
Array 内置方法没有 ArrayList 多，比如addAll、removeAll、iteration 等方法只有 ArrayList 有。

29. 在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别？

相同点：都是返回第一个元素，并在队列中删除返回的对象。
不同点：如果没有元素 poll()会返回 null，而
remove()会直接抛出 NoSuchElementException 异常。

30. 哪些集合类是线程安全的？
Vector、Hashtable、Stack 都是线程安全的

31. 迭代器 Iterator 是什么？
Iterator 接口提供遍历任何 Collection 的接口。我们可以从一个 Collection 中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了 Java 集合框架中的 Enumeration，迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。

32. Iterator 怎么使用？有什么特点？
Iterator 使用代码如下：

List<String> list = new ArrayList<>(); 
Iterator<String> it = list. iterator();
while(it. hasNext()){
    
     
	String obj = it. next(); 
	System. out.println(obj); 
}

Iterator 的特点是更加安全，因为它可以确保，在当前遍历的集合元素被更改的时候，就会抛出 ConcurrentModificationException 异常。

33. Iterator 和 ListIterator 有什么区别？

Iterator 可以遍历 Set 和 List 集合，而 ListIterator 只能遍历 List。
Iterator 只能单向遍历，而 ListIterator 可以双向遍历（向前/后遍历）。
ListIterator 从 Iterator 接口继承，然后添加了一些额外的功能，比如添加一个元素、替换一个元素、获取前面或后面元素的索引位置。

34. 怎么确保一个集合不能被修改？
可以使用 Collections. unmodifiableCollection(Collection c) 方法来创建一个只读集合，这样改变集合的任何操作都会抛出 Java. lang. UnsupportedOperationException 异常。

（3）多线程

35. 并行和并发有什么区别？

并行：多个处理器或多核处理器同时处理多个任务。
并发：多个任务在同一个 CPU 核上，按细分的时间片轮流(交替)执行，从逻辑上来看那些任务是同时执行。

并发 = 两个队列和一台咖啡机。
并行 = 两个队列和两台咖啡机。

36. 线程和进程的区别？
一个程序下至少有一个进程，一个进程下至少有一个线程，一个进程下也可以有多个线程来增加程序的执行速度。

37. 守护线程是什么？
守护线程是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。在 Java 中垃圾回收线程就是特殊的守护线程。

38. 创建线程有哪几种方式？

继承Thread类
实现Runnable接口
实现Callable接口通过FutureTask包装器来创建Thread线程
通过线程池创建线程，使用线程池接口ExecutorService结合Callable、Future实现有返回结果的多线程。

39. 说一下 runnable 和 callable 有什么区别？
runnable 没有返回值， callable 可以拿到有返回值， callable 可以看作是 runnable 的补充。

40. 线程有哪些状态？

NEW 尚未启动
RUNNABLE 正在执行中
BLOCKED 阻塞的（被同步锁或者 IO 锁阻塞）
WAITING 永久等待状态
TIMED_WAITING 等待指定的时间重新被唤醒的状态
TERMINATED 执行完成

41. sleep() 和 wait() 有什么区别？

类的不同：sleep() 来自 Thread， wait() 来自 Object。
释放锁：sleep() 不释放锁；wait() 释放锁。
用法不同：sleep() 时间到会自动恢复；wait() 可以使用 notify()/ notifyAll()直接唤醒。

42. notify()和 notifyAll()有什么区别？
notifyAll()会唤醒所有的线程， notify()之后唤醒一个线程。 notifyAll() 调用后，会将全部线程由等待池移到锁池，然后参与锁的竞争，竞争成功则继续执行，如果不成功则留在锁池等待锁被释放后再次参与竞争。而 notify()只会唤醒一个线程，具体唤醒哪一个线程由虚拟机控制。

43. 线程的 run() 和 start() 有什么区别？
start() 方法用于启动线程， run() 方法用于执行线程的运行时代码。 run() 可以重复调用，而 start() 只能调用一次。

44. 创建线程池有哪几种方式？

线程池创建有七种方式，最核心的是最后一种：

newSingleThreadExecutor()：它的特点在于工作线程数目被限制为 1，操作一个无界的工作队列，所以它保证了所有任务的都是被顺序执行，最多会有一个任务处于活动状态，并且不允许使用者改动线程池实例，因此可以避免其改变线程数目；
newCachedThreadPool()：它是一种用来处理大量短时间工作任务的线程池，具有几个鲜明特点：它会试图缓存线程并重用，当无缓存线程可用时，就会创建新的工作线程；如果线程闲置的时间超过 60 秒，则被终止并移出缓存；长时间闲置时，这种线程池，不会消耗什么资源。其内部使用 SynchronousQueue 作为工作队列；
newFixedThreadPool(int nThreads) ：重用指定数目（nThreads）的线程，其背后使用的是无界的工作队列，任何时候最多有 nThreads 个工作线程是活动的。这意味着，如果任务数量超过了活动队列数目，将在工作队列中等待空闲线程出现；如果有工作线程退出，将会有新的工作线程被创建，以补足指定的数目 nThreads；
newSingleThreadScheduledExecutor() ：创建单线程池，返回 ScheduledExecutorService，可以进行定时或周期性的工作调度；
newScheduledThreadPool(int corePoolSize) ：和 newSingleThreadScheduledExecutor() 类似，创建的是个 ScheduledExecutorService，可以进行定时或周期性的工作调度，区别在于单一工作线程还是多个工作线程；
newWorkStealingPool(int parallelism) ：这是一个经常被人忽略的线程池， Java 8 才加入这个创建方法，其内部会构建 ForkJoinPool，利用 Work-Stealing 算法，并行地处理任务，不保证处理顺序；
ThreadPoolExecutor()：是最原始的线程池创建，上面 1-3 创建方式都是对 ThreadPoolExecutor 的封装。

45. 线程池都有哪些状态？

RUNNING：这是最正常的状态，接受新的任务，处理等待队列中的任务。
SHUTDOWN：不接受新的任务提交，但是会继续处理等待队列中的任务。
STOP：不接受新的任务提交，不再处理等待队列中的任务，中断正在执行任务的线程。
TIDYING：所有的任务都销毁了， workCount 为 0，线程池的状态在转换为 TIDYING 状态时，会执行钩子方法 terminated()。
TERMINATED：terminated()方法结束后，线程池的状态就会变成这个。

46. 线程池中 submit() 和 execute() 方法有什么区别？

execute()：只能执行 Runnable 类型的任务。
submit()：可以执行 Runnable 和 Callable 类型的任务。

Callable 类型的任务可以获取执行的返回值，而 Runnable 执行无返回值。

47. 在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全？

方法一：使用安全类，比如 Java. util. concurrent 下的类。
方法二：使用自动锁 synchronized。
方法三：使用手动锁 Lock。

48. 多线程中 synchronized 锁升级的原理是什么？
synchronized 锁升级原理：在锁对象的对象头里面有一个 threadid 字段，在第一次访问的时候 threadid 为空， jvm 让其持有偏向锁，并将 threadid 设置为其线程 id，再次进入的时候会先判断 threadid 是否与其线程 id 一致，如果一致则可以直接使用此对象，如果不一致，则升级偏向锁为轻量级锁，通过自旋循环一定次数来获取锁，执行一定次数之后，如果还没有正常获取到要使用的对象，此时就会把锁从轻量级升级为重量级锁，此过程就构成了 synchronized 锁的升级。

锁的升级的目的：锁升级是为了减低了锁带来的性能消耗。

49. 什么是死锁？
当线程 A 持有独占锁 a，并尝试去获取独占锁 b 的同时，线程 B 持有独占锁 b，并尝试获取独占锁 a 的情况下，就会发生 AB 两个线程由于互相持有对方需要的锁，而发生的阻塞现象，我们称为死锁。

50. 怎么防止死锁？

尽量使用 tryLock(long timeout, TimeUnit unit) 的方法 (ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock) ，设置超时时间，超时可以退出防止死锁。
尽量使用 Java. util. concurrent 并发类代替自己手写锁。
尽量降低锁的使用粒度，尽量不要几个功能用同一把锁。
尽量减少同步的代码块。

51. ThreadLocal 是什么？有哪些使用场景？
ThreadLocal 为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。

ThreadLocal 的经典使用场景是数据库连接和 session 管理等。

52. 说一下 synchronized 底层实现原理？
synchronized 是由一对 monitorenter/monitorexit 指令实现的， monitor 对象是同步的基本实现单元。在 Java 6 之前， monitor 的实现完全是依靠操作系统内部的互斥锁，因为需要进行用户态到内核态的切换，所以同步操作是一个无差别的重量级操作，性能也很低。但在 Java 6 的时候， Java 虚拟机对此进行了大刀阔斧地改进，提供了三种不同的 monitor 实现，也就是常说的三种不同的锁：偏向锁（ Biased Locking）、轻量级锁和重量级锁，大大改进了其性能。

53. synchronized 和 volatile 的区别是什么？

volatile 是变量修饰符；synchronized 是修饰类、方法、代码段。
volatile 仅能实现变量的修改可见性，不能保证原子性；而 synchronized 则可以保证变量的修改可见性和原子性。
volatile 不会造成线程的阻塞；synchronized 可能会造成线程的阻塞。

54. synchronized 和 Lock 有什么区别？

synchronized 可以给类、方法、代码块加锁；而 lock 只能给代码块加锁。
synchronized 不需要手动获取锁和释放锁，使用简单，发生异常会自动释放锁，不会造成死锁；而 lock 需要自己加锁和释放锁，如果使用不当没有 unLock()去释放锁就会造成死锁。
通过 Lock 可以知道有没有成功获取锁，而 synchronized 却无法办到。

55. synchronized 和 ReentrantLock 区别是什么？

ReentrantLock 使用起来比较灵活，但是必须有释放锁的配合动作；
ReentrantLock 必须手动获取与释放锁，而 synchronized 不需要手动释放和开启锁；
ReentrantLock 只适用于代码块锁，而 synchronized 可用于修饰方法、代码块等。
volatile 标记的变量不会被编译器优化；synchronized 标记的变量可以被编译器优化。

56. 说一下 atomic 的原理？
atomic 主要利用 CAS (Compare And Wwap) 和 volatile 和 native 方法来保证原子操作，从而避免 synchronized 的高开销，执行效率大为提升。

（4）反射

57. 什么是反射？
反射是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为 Java 语言的反射机制。

58. 什么是 Java 序列化？什么情况下需要序列化？
Java 序列化是为了保存各种对象在内存中的状态，并且可以把保存的对象状态再读出来。

以下情况需要使用 Java 序列化：

想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候；
想用套接字在网络上传送对象的时候；
想通过 RMI（远程方法调用）传输对象的时候。

59. 为什么要使用克隆？
克隆的对象可能包含一些已经修改过的属性，而 new 出来的对象的属性都还是初始化时候的值，所以当需要一个新的对象来保存当前对象的“状态”就靠克隆方法了。

60. 如何实现对象克隆？

实现 Cloneable 接口并重写 Object 类中的 clone() 方法。
实现 Serializable 接口，通过对象的序列化和反序列化实现克隆，可以实现真正的深度克隆。

（5）异常、网络和设计模式

61. throw 和 throws 的区别？

throw：是真实抛出一个异常。
throws：是声明可能会抛出一个异常。

62. final、finally、finalize 有什么区别？

final：是修饰符，如果修饰类，此类不能被继承；如果修饰方法和变量，则表示此方法和此变量不能在被改变，只能使用。
finally：是 try{} catch{} finally{} 最后一部分，表示不论发生任何情况都会执行， finally 部分可以省略，但如果 finally 部分存在，则一定会执行 finally 里面的代码。
finalize：是 Object 类的一个方法，在垃圾收集器执行的时候会调用被回收对象的此方法。

63. try-catch-finally 中哪个部分可以省略？
try-catch-finally 其中 catch 和 finally 都可以被省略，但是不能同时省略，也就是说有 try 的时候，必须后面跟一个 catch 或者 finally。

64. try-catch-finally 中，如果 catch 中 return 了，finally 还会执行吗？
finally 一定会执行，即使是 catch 中 return 了， catch 中的 return 会等 finally 中的代码执行完之后，才会执行。

65. 常见的异常类有哪些？

NullPointerException 空指针异常
ClassNotFoundException 指定类不存在
NumberFormatException 字符串转换为数字异常
IndexOutOfBoundsException 数组下标越界异常
ClassCastException 数据类型转换异常
FileNotFoundException 文件未找到异常
NoSuchMethodException 方法不存在异常
IOException IO 异常
SocketException Socket 异常

66. http 响应码 301 和 302 代表的是什么？有什么区别？

301：永久重定向。
302：暂时重定向。

它们的区别是， 301 对搜索引擎优化（SEO）更加有利；302 有被提示为网络拦截的风险。

67. forward 和 redirect 的区别？
forward 是转发和 redirect 是重定向：

地址栏 url 显示：foward url 不会发生改变， redirect url 会发生改变；
数据共享：forward 可以共享 request 里的数据， redirect 不能共享；
效率：forward 比 redirect 效率高。

68. 简述 tcp 和 udp 的区别？
tcp 和 udp 是 OSI 模型中的运输层中的协议。 tcp 提供可靠的通信传输，而 udp 则常被用于让广播和细节控制交给应用的通信传输。

两者的区别大致如下：

tcp 面向连接， udp 面向非连接即发送数据前不需要建立链接；
tcp 提供可靠的服务（数据传输）， udp 无法保证；
tcp 面向字节流， udp 面向报文；
tcp 数据传输慢， udp 数据传输快；

69. tcp 为什么要三次握手，两次不行吗？为什么？
如果采用两次握手，那么只要服务器发出确认数据包就会建立连接，但由于客户端此时并未响应服务器端的请求，那此时服务器端就会一直在等待客户端，这样服务器端就白白浪费了一定的资源。若采用三次握手，服务器端没有收到来自客户端的再此确认，则就会知道客户端并没有要求建立请求，就不会浪费服务器的资源。

70. 说一下 tcp 粘包是怎么产生的？
tcp 粘包可能发生在发送端或者接收端，分别来看两端各种产生粘包的原因：

发送端粘包：发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包；
接收方粘包：接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收。

71. OSI 的七层模型都有哪些？

物理层：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。
数据链路层：负责建立和管理节点间的链路。
网络层：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。
传输层：向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。
会话层：向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法。
表示层：处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密等。
应用层：直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作。

72. get 和 post 请求有哪些区别？

get 请求会被浏览器主动缓存，而 post 不会。
get 传递参数有大小限制，而 post 没有。
post 参数传输更安全， get 的参数会明文限制在 url 上， post 不会。

73. 说一下你熟悉的设计模式？

单例模式：保证被创建一次，节省系统开销。
工厂模式（简单工厂、抽象工厂）：解耦代码。
观察者模式：定义了对象之间的一对多的依赖，这样一来，当一个对象改变时，它的所有的依赖者都会收到通知并自动更新。
外观模式：提供一个统一的接口，用来访问子系统中的一群接口，外观定义了一个高层的接口，让子系统更容易使用。
模版方法模式：定义了一个算法的骨架，而将一些步骤延迟到子类中，模版方法使得子类可以在不改变算法结构的情况下，重新定义算法的步骤。
状态模式：允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

74. 简单工厂和抽象工厂有什么区别？

简单工厂：用来生产同一等级结构中的任意产品，对于增加新的产品，无能为力。
工厂方法：用来生产同一等级结构中的固定产品，支持增加任意产品。
抽象工厂：用来生产不同产品族的全部产品，对于增加新的产品，无能为力；支持增加产品族。

（6）Kafka 和 Zookeeper

75. kafka 可以脱离 zookeeper 单独使用吗？为什么？
kafka 不能脱离 zookeeper 单独使用，因为 kafka 使用 zookeeper 管理和协调 kafka 的节点服务器。

76. kafka 有几种数据保留的策略？
kafka 有两种数据保存策略：按照过期时间保留和按照存储的消息大小保留。

77. kafka 同时设置了 7 天和 10G 清除数据，到第五天的时候消息达到了 10G，这个时候 kafka 将如何处理？
这个时候 kafka 会执行数据清除工作，时间和大小不论那个满足条件，都会清空数据。

78. 什么情况会导致 kafka 运行变慢？

cpu 性能瓶颈
磁盘读写瓶颈
网络瓶颈

79. 使用 kafka 集群需要注意什么？

集群的数量不是越多越好，最好不要超过 7 个，因为节点越多，消息复制需要的时间就越长，整个群组的吞吐量就越低。
集群数量最好是单数，因为超过一半故障集群就不能用了，设置为单数容错率更高。

80. zookeeper 是什么？
zookeeper 是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是 google chubby 的开源实现，是 hadoop 和 hbase 的重要组件。它是一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、域名服务、分布式同步、组服务等。

81. zookeeper 都有哪些功能？

集群管理：监控节点存活状态、运行请求等。
主节点选举：主节点挂掉了之后可以从备用的节点开始新一轮选主，主节点选举说的就是这个选举的过程，使用 zookeeper 可以协助完成这个过程。
分布式锁：zookeeper 提供两种锁：独占锁、共享锁。独占锁即一次只能有一个线程使用资源，共享锁是读锁共享，读写互斥，即可以有多线线程同时读同一个资源，如果要使用写锁也只能有一个线程使用。 zookeeper 可以对分布式锁进行控制。
命名服务：在分布式系统中，通过使用命名服务，客户端应用能够根据指定名字来获取资源或服务的地址，提供者等信息。

82. zookeeper 有几种部署模式？
zookeeper 有三种部署模式：

单机部署：一台集群上运行；
集群部署：多台集群运行；
伪集群部署：一台集群启动多个 zookeeper 实例运行。

83. zookeeper 怎么保证主从节点的状态同步？
zookeeper 的核心是原子广播，这个机制保证了各个 server 之间的同步。实现这个机制的协议叫做 zab 协议。 zab 协议有两种模式，分别是恢复模式（选主）和广播模式（同步）。当服务启动或者在领导者崩溃后 zab 就进入了恢复模式，当领导者被选举出来，且大多数 server 完成了和 leader 的状态同步以后，恢复模式就结束了。状态同步保证了 leader 和 server 具有相同的系统状态。

84. 集群中为什么要有主节点？
在分布式环境中，有些业务逻辑只需要集群中的某一台机器进行执行，其他的机器可以共享这个结果，这样可以大大减少重复计算，提高性能，所以就需要主节点。

85. 集群中有 3 台服务器，其中一个节点宕机，这个时候 zookeeper 还可以使用吗？
可以继续使用，单数服务器只要没超过一半的服务器宕机就可以继续使用。

86. 说一下 zookeeper 的通知机制？
客户端端会对某个 znode 建立一个 watcher 事件，当该 znode 发生变化时，这些客户端会收到 zookeeper 的通知，然后客户端可以根据 znode 变化来做出业务上的改变。

（7）MySQL

87. 数据库的三范式是什么？

第一范式：强调的是列的原子性，即数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项。
第二范式：要求实体的属性完全依赖于主关键字。所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主关键字一部分的属性。
第三范式：任何非主属性不依赖于其它非主属性。

88. 一张自增表里面总共有 7 条数据，删除了最后 2 条数据，重启 MySQL 数据库，又插入了一条数据，此时 id 是几？

表类型如果是 MyISAM ，那 id 就是 8。
表类型如果是 InnoDB，那 id 就是 6。

InnoDB 表只会把自增主键的最大 id 记录在内存中，所以重启之后会导致最大 id 丢失。

89. 如何获取当前数据库版本？
使用 select version() 获取当前 MySQL 数据库版本。

90. 说一下 ACID 是什么？

Atomicity（原子性）：一个事务（transaction）中的所有操作，或者全部完成，或者全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被恢复（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。即，事务不可分割、不可约简。
Consistency（一致性）：在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设约束、触发器、级联回滚等。
Isolation（隔离性）：数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别，包括读未提交（Read uncommitted）、读提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）。
Durability（持久性）：事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。

91. char 和 varchar 的区别是什么？

char(n) ：固定长度类型，比如订阅 char(10)，当你输入" abc" 三个字符的时候，它们占的空间还是 10 个字节，其他 7 个是空字节。

chat 优点：效率高；缺点：占用空间；适用场景：存储密码的 md5 值，固定长度的，使用 char 非常合适。

varchar(n) ：可变长度，存储的值是每个值占用的字节再加上一个用来记录其长度的字节的长度。

所以，从空间上考虑 varcahr 比较合适；从效率上考虑 char 比较合适，二者使用需要权衡。

92. float 和 double 的区别是什么？

内连接：inner join
左连接：left join
右连接：right join

内连接是把匹配的关联数据显示出来；左连接是左边的表全部显示出来，右边的表显示出符合条件的数据；右连接正好相反。

93. MySQL 索引是怎么实现的？

索引是满足某种特定查找算法的数据结构，而这些数据结构会以某种方式指向数据，从而实现高效查找数据。

具体来说 MySQL 中的索引，不同的数据引擎实现有所不同，但目前主流的数据库引擎的索引都是 B+ 树实现的， B+ 树的搜索效率，可以到达二分法的性能，找到数据区域之后就找到了完整的数据结构了，所有索引的性能也是更好的。

94. 怎么验证 MySQL 的索引是否满足需求？
使用 explain 查看 SQL 是如何执行查询语句的，从而分析你的索引是否满足需求。

95. 说一下数据库的事务隔离？
MySQL 的事务隔离是在 MySQL. ini 配置文件里添加的，在文件的最后添加：

transaction-isolation = REPEATABLE-READ

可用的配置值： READ-UNCOMMITTED 、READ-COMMITTED、REPEATABLE-READ、SERIALIZABLE。

96. 说一下 MySQL 常用的引擎？

InnoDB 引擎：mysql 5.1 后默认的数据库引擎，提供了对数据库 acid 事务的支持，并且还提供了行级锁和外键的约束，它的设计的目标就是处理大数据容量的数据库系统。
MyIASM 引擎：不提供事务的支持，也不支持行级锁和外键。

97. 说一下 MySQL 的行锁和表锁？
MyISAM 只支持表锁， InnoDB 支持表锁和行锁，默认为行锁。

表级锁：开销小，加锁快，不会出现死锁。锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发量最低。
行级锁：开销大，加锁慢，会出现死锁。锁力度小，发生锁冲突的概率小，并发度最高

98. 说一下乐观锁和悲观锁？

乐观锁：每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在提交更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据。
悲观锁：每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻止，直到这个锁被释放。

99. MySQL 问题排查都有哪些手段？

使用 show processlist 命令查看当前所有连接信息。
使用 explain 命令查询 SQL 语句执行计划。
开启慢查询日志，查看慢查询的 SQL。

100. 如何做 MySQL 的性能优化？

为搜索字段创建索引。
避免使用 select *，列出需要查询的字段。
垂直分割分表。
选择正确的存储引擎。

（8）Redis

101. Redis 是什么？都有哪些使用场景？
Redis 是一个使用 C 语言开发的高速缓存数据库。

Redis 使用场景：

记录帖子点赞数、点击数、评论数；
缓存近期热帖；
缓存文章详情信息；
记录用户会话信息。

102. Redis 有哪些功能？

数据缓存功能
分布式锁的功能
支持数据持久化
支持事务
支持消息队列

103. Redis 和 memcache 有什么区别？

存储方式不同：memcache 把数据全部存在内存之中，断电后会挂掉，数据不能超过内存大小；Redis 有部份存在硬盘上，这样能保证数据的持久性。
数据支持类型：memcache 对数据类型支持相对简单；Redis 有复杂的数据类型。
使用底层模型不同：它们之间底层实现方式，以及与客户端之间通信的应用协议不一样， Redis 自己构建了 vm 机制，因为一般的系统调用系统函数的话，会浪费一定的时间去移动和请求。
value 值大小不同：Redis 最大可以达到 512mb；memcache 只有 1mb。

104. Redis 为什么是单线程的？
因为 cpu 不是 Redis 的瓶颈， Redis 的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且 cpu 又不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。

105. 什么是缓存穿透？怎么解决？
缓存穿透：指查询一个一定不存在的数据，由于缓存是不命中时需要从数据库查询，查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询，造成缓存穿透。

解决方案：最简单粗暴的方法如果一个查询返回的数据为空（不管是数据不存在，还是系统故障），我们就把这个空结果进行缓存，但它的过期时间会很短，最长不超过五分钟。

106. Redis 支持的数据类型有哪些？
Redis 支持的数据类型：string（字符串）、list（列表）、hash（字典）、set（集合）、zset（有序集合）。

107. Redis 支持的 Java 客户端都有哪些？
支持的 Java 客户端有 Redisson、jedis、lettuce 等。

108. jedis 和 Redisson 有哪些区别？

jedis：提供了比较全面的 Redis 命令的支持。
Redisson：实现了分布式和可扩展的 Java 数据结构，与 jedis 相比 Redisson 的功能相对简单，不支持排序、事务、管道、分区等 Redis 特性。

109. 怎么保证缓存和数据库数据的一致性？

合理设置缓存的过期时间。
新增、更改、删除数据库操作时同步更新 Redis，可以使用事物机制来保证数据的一致性。

110. Redis 持久化有几种方式？
Redis 的持久化有两种方式，或者说有两种策略：

RDB（Redis Database）：指定的时间间隔能对你的数据进行快照存储。
AOF（Append Only File）：每一个收到的写命令都通过 write 函数追加到文件中。

111. Redis 怎么实现分布式锁？
Redis 分布式锁其实就是在系统里面占一个 “ 坑 ” ，其他程序也要占 “坑”的时候，占用成功了就可以继续执行，失败了就只能放弃或稍后重试。

占坑一般使用 setnx(set if not exists)指令，只允许被一个程序占有，使用完调用 del 释放锁。

112. Redis 分布式锁有什么缺陷？
Redis 分布式锁不能解决超时的问题，分布式锁有一个超时时间，程序的执行如果超出了锁的超时时间就会出现问题。

113. Redis 如何做内存优化？
尽量使用 Redis 的散列表，把相关的信息放到散列表里面存储，而不是把每个字段单独存储，这样可以有效的减少内存使用。比如将 Web 系统的用户对象，应该放到散列表里面再整体存储到 Redis，而不是把用户的姓名、年龄、密码、邮箱等字段分别设置 key 进行存储。

114. Redis 淘汰策略有哪些？

volatile-lru ：从已设置过期时间的数据集（ server. db[i]. expires）中挑选最近最少使用的数据淘汰。
volatile-ttl ：从已设置过期时间的数据集（ server. db[i]. expires）中挑选将要过期的数据淘汰。
volatile-random ：从已设置过期时间的数据集（ server. db[i]. expires）中任意选择数据淘汰。
allkeys-lru：从数据集（server. db[i]. dict）中挑选最近最少使用的数据淘汰。
allkeys-random：从数据集（server. db[i]. dict）中任意选择数据淘汰。
no-enviction（驱逐）：禁止驱逐数据。

115. Redis 常见的性能问题有哪些？该如何解决？

主服务器写内存快照，会阻塞主线程的工作，当快照比较大时对性能影响是非常大的，会间断性暂停服务，所以主服务器最好不要写内存快照。
Redis 主从复制的性能问题，为了主从复制的速度和连接的稳定性，主从库最好在同一个局域网内。

（9）JVM

116. 说一下 JVM 的主要组成部分？及其作用？

类加载器（ClassLoader）
运行时数据区（Runtime Data Area）
执行引擎（Execution Engine）
本地库接口（Native Interface）

组件的作用：首先通过类加载器（ClassLoader）会把 Java 代码转换成字节码，运行时数据区（Runtime Data Area）再把字节码加载到内存中，而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器执行引擎（ Execution Engine），将字节码翻译成底层系统指令，再交由 CPU 去执行，而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口（Native Interface）来实现整个程序的功能。

117. 说一下 JVM 运行时数据区？
不同虚拟机的运行时数据区可能略微有所不同，但都会遵从 Java 虚拟机规范， Java 虚拟机规范规定的区域分为以下 5 个部分：

程序计数器（Program Counter Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值，来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能，都需要依赖这个计数器来完成；
Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；
本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的；
Java 堆（Java Heap）：Java 虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存；
方法区（Methed Area）：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

118. 说一下堆栈的区别？

功能方面：堆是用来存放对象的，栈是用来执行程序的。
共享性：堆是线程共享的，栈是线程私有的。
空间大小：堆大小远远大于栈。

119. 队列和栈是什么？有什么区别？
队列和栈都是被用来预存储数据的。

队列允许先进先出检索元素，但也有例外的情况， Deque 接口允许从两端检索元素。

栈和队列很相似，但它运行对元素进行后进先出进行检索。

120. 什么是双亲委派模型？
在介绍双亲委派模型之前先说下类加载器。对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立在 JVM 中的唯一性，每一个类加载器，都有一个独立的类名称空间。类加载器就是根据指定全限定名称将 class 文件加载到 JVM 内存，然后再转化为 class 对象。

类加载器分类：

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），是虚拟机自身的一部分，用来加载 Java_HOME/lib/ 目录中的，或者被 Xbootclasspath 参数所指定的路径中并且被虚拟机识别的类库；
其他类加载器：
扩展类加载器（ Extension ClassLoader ）：负责加载 <Java_HOME>\lib\ext 目录或 Java. ext. dirs 系统变量指定的路径中的所有类库；
应用程序类加载器（Application ClassLoader）。负责加载用户类路径（classpath）上的指定类库，我们可以直接使用这个类加载器。一般情况，如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。

双亲委派模型：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一层的类加载器都是如此，这样所有的加载请求都会被传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载无法完成加载请求（它的搜索范围中没找到所需的类）时，子加载器才会尝试去加载类。

121. 说一下类装载的执行过程？
类装载分为以下 5 个步骤：

加载：根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入；
检查：检查加载的 class 文件的正确性；
准备：给类中的静态变量分配内存空间；
解析：虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示，而在直接引用直接指向内存中的地址；
初始化：对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

122. 怎么判断对象是否可以被回收？
一般有两种方法来判断：

引用计数器：为每个对象创建一个引用计数，有对象引用时计数器 +1，引用被释放时计数 -1，当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题；
可达性分析：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是可以被回收的。

123. Java 中都有哪些引用类型？

强引用：发生 gc 的时候不会被回收。
软引用：有用但不是必须的对象，在发生内存溢出之前会被回收。
弱引用：有用但不是必须的对象，在下一次 GC 时会被回收。
虚引用（幽灵引用 / 幻影引用）：无法通过虚引用获得对象，用 PhantomReference 实现虚引用，虚引用的用途是在 gc 时返回一个通知。

124. 说一下 JVM 有哪些垃圾回收算法？

标记-清除算法：标记无用对象，然后进行清除回收。缺点：效率不高，无法清除垃圾碎片。
标记-整理算法：标记无用对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界以外的内存。
复制算法：按照容量划分二个大小相等的内存区域，当一块用完的时候将活着的对象复制到另一块上，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。缺点：内存使用率不高，只有原来的一半。
分代算法：根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般是新生代和老年代，新生代基本采用复制算法，老年代采用标记整理算法。

125. 说一下 JVM 有哪些垃圾回收器？

Serial：最早的单线程串行垃圾回收器。
Serial Old：Serial 垃圾回收器的老年版本，同样也是单线程的，可以作为 CMS 垃圾回收器的备选预案。
ParNew：是 Serial 的多线程版本。
Parallel 和 ParNew 收集器类似是多线程的，但 Parallel 是吞吐量优先的收集器，可以牺牲等待时间换取系统的吞吐量。
Parallel Old 是 Parallel 老生代版本， Parallel 使用的是复制的内存回收算法， Parallel Old 使用的是标记-整理的内存回收算法。
CMS：一种以获得最短停顿时间为目标的收集器，非常适用 B/S 系统。
G1：一种兼顾吞吐量和停顿时间的 GC 实现，是 JDK 9 以后的默认 GC 选项。

126. 详细介绍一下 CMS 垃圾回收器？
CMS 是英文 Concurrent Mark-Sweep 的简称，是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上，这种垃圾回收器非常适合。在启动 JVM 的参数加上 “ -XX: +UseConcMarkSweepGC”来指定使用 CMS 垃圾回收器。

CMS 使用的是标记-清除的算法实现的，所以在 gc 的时候回产生大量的内存碎片，当剩余内存不能满足程序运行要求时，系统将会出现 Concurrent Mode Failure，临时 CMS 会采用 Serial Old 回收器进行垃圾清除，此时的性能将会被降低。

127. 新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些？有什么区别？

新生代回收器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
老年代回收器：Serial Old、Parallel Old、CMS
整堆回收器：G1

新生代垃圾回收器一般采用的是复制算法，复制算法的优点是效率高，缺点是内存利用率低；老年代回收器一般采用的是标记-整理的算法进行垃圾回收。

128. 简述分代垃圾回收器是怎么工作的？
分代回收器有两个分区：老生代和新生代，新生代默认的空间占比总空间的 1/3，老生代的默认占比是 2/3。

新生代使用的是复制算法，新生代里有 3 个分区： Eden 、 To Survivor、From Survivor，它们的默认占比是 8:1:1，它的执行流程如下：

把 Eden + From Survivor 存活的对象放入 To Survivor 区；
清空 Eden 和 From Survivor 分区；
From Survivor 和 To Survivor 分区交换， From Survivor 变 To Survivor， To Survivor 变 From Survivor。

每次在 From Survivor 到 To Survivor 移动时都存活的对象，年龄就 +1，当年龄到达 15（默认配置是 15）时，升级为老生代。大对象也会直接进入老生代。

老生代当空间占用到达某个值之后就会触发全局垃圾收回，一般使用标记整理的执行算法。以上这些循环往复就构成了整个分代垃圾回收的整体执行流程。

129. 说一下 JVM 调优的工具？
JDK 自带了很多监控工具，都位于 JDK 的 bin 目录下，其中最常用的是 jconsole 和 jvisualvm 这两款视图监控工具。

jconsole：用于对 JVM 中的内存、线程和类等进行监控；
jvisualvm：JDK 自带的全能分析工具，可以分析：内存快照、线程快照、程序死锁、监控内存的变化、gc 变化等。

130. 常用的 JVM 调优的参数都有哪些？

-Xms2g：初始化推大小为 2g；
-Xmx2g：堆最大内存为 2g；
-XX:NewRatio=4：设置年轻的和老年代的内存比例为 1:4；
-XX:SurvivorRatio=8 ：设置新生代 Eden 和 Survivor 比例为 8:2；
–XX:+UseParNewGC：指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器组合；
-XX:+UseParallelOldGC：指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器组合；
-XX:+UseConcMarkSweepGC：指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器组合；
-XX:+PrintGC：开启打印 gc 信息；
-XX:+PrintGCDetails：打印 gc 详细信息。

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