Java开发常见问题分析和处理方案

程序Bug的产生，通常分为三种类型

逻辑漏洞：

低级错误，程序执行后无法达到想要效果。
越界访问：

访问了非法区域，造成程序崩溃。
条件考虑不全面：

你以为你万无一失，但你永远都不知道输入参数究竟是什么！

如何防范未知Bug：异常捕获

异常捕获一般依靠try，catch语句。很好理解：try（尝试）一下，如果有问题，直接捕获（catch）住，防止程序崩溃。

如果核心流程处理到一半服务器崩了怎么处理?

这里同时存在三个问题：

问题排查以及快速恢复
异常数据修复
服务高可用，规避服务宕机

1、先抢通业务

当发现服务器宕机后，最关键的是抢通业务，而不是抢修服务器。

因此，需要做应急方案。最好准备2个网站服务器，他们存放的内容相同，而ip不同，并且机房的地理位置不同。这样第一时间发现宕机问题后，可以迅速的通过修域名记录，指向目前正常的网站空间。而且2个主机，同时宕机的可能性就大大降低了。

2、定位服务器崩溃原因

内存溢出，磁盘资源耗尽
线程死锁，进程过多或者不断创建，耗尽资源导致
数据库慢查询，连接数过多，临时表不够用，程序死锁
主备数据不一致
应用程序异常
流量负载过大
DOSS攻击
散热问题

3、异常数据修复

写数据做事务控制，保障数据安全。
磁盘备份，重启服务时恢复数据。
记录关键日志。

4、服务高可用

服务多实例集群部署，负载均衡策略访问，做好服务降级、服务限流。
数据库读写分离、分库分表方案。
做好服务性能测试、压力测试。

开发中常见问题

空指针异常

在访问或操作对象之前，检查对象是否为null

类型转换异常

在进行类型转换之前，先检查对象的类型是否与目标类型兼容。

金额数值计算精度问题

金额一般都是用BigDecimal

循环条件错误

可能会导致死循环或者无法执行

文件操作异常

文件操作之前，先检查文件是否存在、是否可读写等。

事务不起作用没有回滚

异常被try.catch吃了，手动抛了别的异常Exception，默认情况下只会回滚RuntimeException

访问权限不是public；方法用final，static修饰；方法内部调用；

未开启事务；未被spring管理，需要创建bean实例。

内存溢出异常

在编写程序时，要注意控制内存的使用，及时释放不需要的对象。

性能问题

比如使用缓存、减少对象创建、优化算法等。

大数据量导出Excel存在问题及优化方案

问题1：一次性获取全部数据到内存当中，容易引起系统OOM。

解决方案：分页查询数据，分批处理。

问题2：分页查询存在深度分页问题，数据偏移量越大导致sqL查询变慢。

解决方案：使用标签记录优化(id自增且连续）、索引覆盖优化。

问题3：查询数据串行耗时长。

解决方案：可以通过线程编排，并行执行sql查询，最后顺序导出到excel。

问题4：一个excel文件数据过大，用户存在打不开的情况。

解决方案：通过easyexcel多sheet页导出数据。

如何保证接口幂等性？

概念：同一个接口，多次发出同一个请求，必须保证操作只执行一次。

什么情况下，会产生接口幂等性的问题？

网络波动, 可能会引起重复请求
用户重复操作,用户在操作时候可能会无意触发多次下单交易,甚至没有响应而有意触发多次交易应用
使用了失效或超时重试机制(Nginx重试、RPC重试或业务层重试等)
页面重复刷新
使用浏览器后退按钮重复之前的操作,导致重复提交表单
使用浏览器历史记录重复提交表单
浏览器重复的HTTP请求
定时任务重复执行
用户双击提交按钮

如何保证接口幂等性？

业务字段加唯一约束（简单）
令牌+唯一约束（简单推荐）客户端每次在调用接口的时候，需要在请求头中，传递令牌参数(令牌可以存储到redis中），每次令牌只能用一次。一旦使用之后，就会被删除，这样可以有效防止重复提交。
mysql的insert ignore或者on duplicate key update（简单）
共享锁+普通索引（简单）
利用MQ或者Redis扩展（排队）
同步锁（单线程，集群可能会失效）
分布式锁如redis（实现复杂）
其他方案如多版本控制MVCC 乐观锁悲观锁状态机等。。。

实际开发中，如何正确使用多线程？

处理并行任务：多线程可以同时处理多个任务，提高程序的执行效率。比如批量处理数据、同时上传多个文件等。
事件驱动的编程：Java多线程可以用于事件驱动的编程，如GUI、网络编程等。
并发访问共享资源：多线程可以应用于并发访问共享资源的场景，如数据库连接池。
高效的IO操作：在网络编程中，Java多线程可以提供高效的IO操作，如同时读写多个Socket。
多任务协同处理：在复杂的任务中，不同的任务可以以各自独立的方式并行运行，最终合并结果。
节约资源：多线程可以提高CPU和内存的使用效率，使得我们能够更好地利用系统资源。
提高用户体验：在一些高并发场景下，如网站、游戏等，使用多线程可以提高用户体验，使得用户能够更快地得到反馈。

常见的多线程问题包括：

线程安全问题：

多个线程同时访问共享资源时可能导致数据不一致或异常。解决方案包括使用同步机制（如synchronized关键字、Lock对象）、使用线程安全的数据结构、避免共享状态等。
死锁问题：

多个线程因相互等待对方释放资源而无法继续执行。解决方案包括避免循环等待资源、按照固定顺序获取资源、设置超时时间等。
上下文切换问题：

线程切换需要耗费一定的时间和资源，如果线程频繁切换，会降低程序性能。解决方案包括合理设计线程数量、减少线程间的竞争、使用线程池等。
数据同步问题：

多个线程访问共享数据时，可能出现数据不一致的问题。解决方案包括使用锁来保证数据的原子性、使用volatile关键字保证可见性、使用线程安全的数据结构等。
过度创建线程问题：

创建线程需要消耗系统资源，如果过度创建线程，可能导致系统资源耗尽。解决方案包括使用线程池来复用线程、合理设置线程池大小等。

定时任务如果集群，如何保证不被重复执行？

独立部署，将定时任务独立出来，成为一个单独的项目工程，单一部署
配置实现，配置文件设置一个标识符号，定时任务读取此配置文件此属性, 读取到ture执行定时任务，否则不执行
利用分布式锁，虽然两个机器都会运行定时任务，但是一个时刻只有一台机器会真正的执行定时任务的核心方法

一个订单30分钟未支付自动取消功能，有几种实现方案？

数据库轮询

该方案通常是在小型项目中使用，即通过一个线程定时的去扫描数据库，通过订单时间来判断是否有超时的订单，然后进行 update 或 delete 等操作。

优点：简单易行，支持集群操作。

缺点：对服务器内存消耗大；

存在延迟，比如你每隔 3 分钟扫描一次，那最坏的延迟时间就是 3 分钟；

假设你的订单有几千万条，每隔几分钟这样扫描一次，数据库损耗极大。
JDK 的延迟队列

该方案是利用 JDK 自带的 DelayQueue 来实现，这是一个无界阻塞队列，该队列只有在延迟期满的时候才能从中获取元素，放入 DelayQueue 中的对象，是必须实现 Delayed 接口的。

优点：效率高，任务触发时间延迟低。

缺点：服务器重启后，数据全部消失，怕宕机；集群扩展相当麻烦；代码复杂度较高；

因为内存条件限制的原因，比如下单未付款的订单数太多，那么很容易就出现 OOM 异常。
时间轮算法

时间轮算法可以类比于时钟，按某一个方向按固定频率轮动，每一次跳动称为一个 tick。

优点：效率高，任务触发时间延迟时间比 delayQueue 低，代码复杂度比 delayQueue 低。

缺点：服务器重启后，数据全部消失，怕宕机；集群扩展相当麻烦；

因为内存条件限制的原因，比如下单未付款的订单数太多，那么很容易就出现 OOM 异常。
Redis 缓存

思路一：利用 Redis 的 zset，zset 是一个有序集合，每一个元素 (member) 都关联了一个 score，通过 score 排序来取集合中的值。

思路二：使用 Redis 的 Keyspace Notifications，中文翻译就是键空间机制，就是利用该机制可以在 key 失效之后，提供一个回调，实际上是 Redis 会给客户端发送一个消息。是需要 Redis 版本 2.8 以上。

优点：由于使用 Redis 作为消息通道，消息都存储在 Redis 中。如果发送程序或者任务处理程序挂了，重启之后，还有重新处理数据的可能性；做集群扩展相当方便；时间准确度高。

缺点：需要额外进行 Redis 维护。
使用消息队列

可以采用 RabbitMQ 的延时队列。RabbitMQ可以实现延迟队列。

优点：高效，可以利用 RabbitMQ 的分布式特性轻易的进行横向扩展，消息支持持久化增加了可靠性。

缺点：本身的易用度要依赖于 RabbitMQ 的运维。因为要引用 RabbitMQ，所以复杂度和成本变高。

为什么不用eureka非要用nacos作为注册中心？

nacos在自动或手动下线服务，使用消息机制通知客户端，服务实例的修改很快响应；Eureka只能通过任务定时剔除无效的服务。

nacos可以根据namespace命名空间，DataId,Group分组，来区分不同环境（dev，test，prod），不同项目的配置。

Mq如何保证消息不丢失？

丢数据一般分为两种，一种是mq把消息丢了，一种就是消费时将消息丢了。

Mq如何保证消息顺序的一致性？

如何避免消息一直堆积在mq服务器端？

在遇到消息堆积的时候，先检查下导致堆积的原因，可能有如下几种：

消费失败时大量重试导致消息堆积。
消费者程序的故障：如程序死锁，io阻塞等。
消费者资源瓶颈：目前的主流消息队列，单个节点消息收发的性能可以达到万级别甚至10万级+的水平。除非容量预估没有做好，一般不会出现这种问题。即使出现这种问题，通过Scale Out Broker 的实例数也是比较轻松可以解决的。

消息堆积的解决方案：

提高消费者数量；更多的消费者将允许同时处理更多的消息，并减少消息堆积。
调整超时设置；例如，在某些情况下，因为某些原因（例如网络延迟），MQ 消费者需要等待更长时间才能接收到新的消息。
批量操作；例如，在生产者端，您可以使用管道来一次性发送多条信息。在消费者端，您可以使用批处理来一次性处理多个消息。
数据结构优化；例如，在使用MQ时，可以通过在消息中添加一些元信息来优化处理流程，或者采用更合适的数据结构存储消息，以减少在 MQ 中积累的消息数量。

Mq异步消费，如何获取到返回结果？

以下用Rabbit为例：

异步操作，获取回调消费结果，需要实现RabbitTemplate.ConfirmCallback 接口，然后重写 confirm（）方法。
获取回调结果，指的是获取消息是否被消费端正常消费而返回的结果，并不是消费端返回的处理结果，这一点得注意，如果需要等待消费端返回处理结果，则需要做同步操作，而不是做回调操作。
需要做同步操作时，应该rabbitTemplate.convertSendAndReceive（）方法，返回结果类型是Object,需要根据消费端返回的数据类型来决定强转的类型。
异步则使用rabbitTemplate.convertAndSend（）方法。

常见业务功能实现技术选型

需求描述	技术选型
Excel、Word、Pdf文件操作	Apache POI，Spire，Asponse，EasyExcel，Stirling-PDF
在线文档编辑预览技术	OnlyOffice，OpenOffice
图片处理	Thumbnailator
分库分表中间件	ShardingSphere，Mycat，DBLE
任务调度	XXL-Job，Quartz，Elastic-Job，TBSchedule，Saturn
大数据同步	Datax，Otter，Canal
消息推送	WebSocket，Server-Sent Events
表达式引擎	JEXL，Aviator，jfireEL
模板引擎	Thymeleaf，Freemarker，Velocity，Beetl，Enjoy，JSP
前端框架	Vue，Angularjs，React，Bootstrap，LayUI，EasyUI，Jquery
报表开发	iReport，EasyReport，JimuReport，SpringReport，JFreeChart，ECharts
OA工作流审批	Activiti，Flowable，Jbpm，Osworkflow
MQ消息队列	ActiveMQ，RabbitMQ，RocketMQ，kafka
代码生成器	mybatis-plus-generator，EasyCode
接口文档	Knife4j，Swagger，Apifox，YApi，JApiDocs
数据库表结构文档生成工具	screw（螺丝钉），database-export
热门开发工具包	Hutool