java后端面试

背景：最近在找工作，但是发现每次找的时候都需要整理一些基础知识，这些点又是面试过程中经常被问到的，每次都进行整理很麻烦，所以有打算好好总结下。

转载自：https://www.cnblogs.com/think90/p/8146312.html

Nginx负载均衡

• 轮询、轮询是默认的，每一个请求按顺序逐一分配到不同的后端服务器，如果后端服务器down掉了，则能自动剔除

• ip_hash、个请求按访问IP的hash结果分配，这样来自同一个IP的访客固定访问一个后端服务器，有效解决了动态网页存在的session共享问题。

• weight、weight是设置权重，用于后端服务器性能不均的情况，访问比率约等于权重之比

• fair(第三方)、这是比上面两个更加智能的负载均衡算法。此种算法可以依据页面大小和加载时间长短智能地进行负载均衡，也就是根据后端服务器的响应时间来分配请求，响应时间短的优先分配。Nginx本身是不支持fair的，如果需要使用这种调度算法，必须下载Nginx的upstream_fair模块。

• url_hash(第三方)此方法按访问url的hash结果来分配请求，使每个url定向到同一个后端服务器，可以进一步提高后端缓存服务器的效率。Nginx本身是不支持url_hash的，如果需要使用这种调度算法，必须安装Nginx 的hash软件包。

Nginx采用反向代理实现

代理的概念

正向代理，也就是传说中的代理, 简单的说，我是一个用户，我访问不了某网站，但是我能访问一个代理服务器，这个代理服务器呢，他能访问那个我不能访问的网站，于是我先连上代理服务器，告诉他我需要那个无法访问网站的内容，代理服务器去取回来，然后返回给我。从网站的角度，只在代理服务器来取内容的时候有一次记录，有时候并不知道是用户的请求，也隐藏了用户的资料，这取决于代理告不告诉网站。

反向代理： 结论就是，反向代理正好相反，对于客户端而言它就像是原始服务器，并且客户端不需要进行任何特别的设置。客户端向反向代理的命名空间(name-space)中的内容发送普通请求，接着反向代理将判断向何处(原始服务器)转交请求，并将获得的内容返回给客户端，就像这些内容原本就是它自己的一样。

正向代理中，proxy和client同属一个LAN，对server透明；
反向代理中，proxy和server同属一个LAN，对client透明。
实际上proxy在两种代理中做的事都是代为收发请求和响应，不过从结构上来看正好左右互换了下，所以把后出现的那种代理方式叫成了反向代理。

参考：正向代理与反向代理【总结】

Volatile

Volatile的特征：

A、原子性 ：对任意单个volatile变量的读/写具有原子性，但类似于volatile++这种复合操作不具有原子性。
B、可见性：对一个volatile变量的读，总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。

volatile变量是一种比sychronized关键字更轻量级的同步机制。

synchronized和volatile比较

简单的说就是synchronized的代码块是确保可见性和原子性的, volatile只能确保可见性 当且仅当下面条件全部满足时, 才能使用volatile

1. 对变量的写入操作不依赖于变量的当前值, (++i/i++这种肯定不行), 或者能确保只有单个线程在更新
2. 该变量不会与其他状态变量一起纳入不变性条件中
3. 访问变量时不需要加锁

Volatile的内存语义：

当写一个volatile变量时，JMM会把线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。

 

这里写图片描述

当读一个volatile变量时，JMM会把线程对应的本地内存置为无效，线程接下来将从主内存中读取共享变量。

 

这里写图片描述

Volatile的重排序

重排序是指编译器和处理器为了优化程序性能而对指令序列进行排序的一种手段。

1、当第二个操作为volatile写操做时,不管第一个操作是什么(普通读写或者volatile读写),都不能进行重排序。这个规则确保volatile写之前的所有操作都不会被重排序到volatile之后;

2、当第一个操作为volatile读操作时,不管第二个操作是什么,都不能进行重排序。这个规则确保volatile读之后的所有操作都不会被重排序到volatile之前;

3、当第一个操作是volatile写操作时,第二个操作是volatile读操作,不能进行重排序。

这个规则和前面两个规则一起构成了:两个volatile变量操作不能够进行重排序；

除以上三种情况以外可以进行重排序。

比如：

1、第一个操作是普通变量读/写,第二个是volatile变量的读；
2、第一个操作是volatile变量的写,第二个是普通变量的读/写；

参考：谈谈Java中的volatile

Java中Volatile关键字详解

---

内存屏障/内存栅栏

内存屏障（Memory Barrier，或有时叫做内存栅栏，Memory Fence）是一种CPU指令，用于控制特定条件下的重排序和内存可见性问题。Java编译器也会根据内存屏障的规则禁止重排序。（也就是让一个CPU处理单元中的内存状态对其它处理单元可见的一项技术。）

内存屏障可以被分为以下几种类型：

LoadLoad屏障：对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。

StoreStore屏障：对于这样的语句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后续写入操作执行前，保证Store1的写入操作对其它处理器可见。

LoadStore屏障：对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。

StoreLoad屏障：对于这样的语句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后续所有读取操作执行前，保证Store1的写入对所有处理器可见。它的开销是四种屏障中最大的。

在大多数处理器的实现中，这个屏障是个万能屏障，兼具其它三种内存屏障的功能。

内存屏障阻碍了CPU采用优化技术来降低内存操作延迟，必须考虑因此带来的性能损失。为了达到最佳性能，最好是把要解决的问题模块化，这样处理器可以按单元执行任务，然后在任务单元的边界放上所有需要的内存屏障。采用这个方法可以让处理器不受限的执行一个任务单元。合理的内存屏障组合还有一个好处是：缓冲区在第一次被刷后开销会减少，因为再填充改缓冲区不需要额外工作了。

---

happens-before原则

如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，那么这两个操作之间必须要存在happens-before关系。

 

这里写图片描述

Java是如何实现跨平台的？

跨平台是怎样实现的呢？这就要谈及Java虚拟机（JavaVirtual Machine，简称 JVM）。

JVM也是一个软件，不同的平台有不同的版本。我们编写的Java源码，编译后会生成一种 .class 文件，称为字节码文件。Java虚拟机就是负责将字节码文件翻译成特定平台下的机器码然后运行。也就是说，只要在不同平台上安装对应的JVM，就可以运行字节码文件，运行我们编写的Java程序。

而这个过程中，我们编写的Java程序没有做任何改变，仅仅是通过JVM这一”中间层“，就能在不同平台上运行，真正实现了”一次编译，到处运行“的目的。（同样的字节码，不同的jvm，不同的机器码）

JVM是一个”桥梁“，是一个”中间件“，是实现跨平台的关键，Java代码首先被编译成字节码文件，再由JVM将字节码文件翻译成机器语言，从而达到运行Java程序的目的。

注意：编译的结果不是生成机器码，而是生成字节码，字节码不能直接运行，必须通过JVM翻译成机器码才能运行。不同平台下编译生成的字节码是一样的，但是由JVM翻译成的机器码却不一样。

所以，运行Java程序必须有JVM的支持，因为编译的结果不是机器码，必须要经过JVM的再次翻译才能执行。即使你将Java程序打包成可执行文件（例如 .exe），仍然需要JVM的支持。

注意：跨平台的是Java程序，不是JVM。JVM是用C/C++开发的，是编译后的机器码，不能跨平台，不同平台下需要安装不同版本的JVM。

ps:编译后生成字节码文件，jvm翻译字节码成机器码

垃圾搜集器

1. 按照线程数量来分：
   1. 串行 串行垃圾回收器一次只使用一个线程进行垃圾回收
   2. 并行 并行垃圾回收器一次将开启多个线程同时进行垃圾回收。
2. 按照工作模式来分：
   1. 并发 并发式垃圾回收器与应用程序线程交替工作，以尽可能减少应用程序的停顿时间
   2. 独占 一旦运行，就停止应用程序中的其他所有线程，直到垃圾回收过程完全结束
3. 按照碎片处理方式：
   1. 压缩式 压缩式垃圾回收器会在回收完成后，对存活对象进行压缩整消除回收后的碎片；
   2. 非压缩式 非压缩式的垃圾回收器不进行这步操作。
4. 按工作的内存区间 可分为新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器

• 新生代串行收集器 serial 它仅仅使用单线程进行垃圾回收；第二，它独占式的垃圾回收。使用复制算法。

• 老年代串行收集器 serial old 年代串行收集器使用的是标记-压缩算法。和新生代串行收集器一样，它也是一个串行的、独占式的垃圾回收器

• 并行收集器 parnew 并行收集器是工作在新生代的垃圾收集器，它只简单地将串行回收器多线程化。它的回收策略、算法以及参数和串行回收器一样 并行回收器也是独占式的回收器，在收集过程中，应用程序会全部暂停。但由于并行回收器使用多线程进行垃圾回收，因此，在并发能力比较强的 CPU 上，它产生的停顿时间要短于串行回收器，而在单 CPU 或者并发能力较弱的系统中，并行回收器的效果不会比串行回收器好，由于多线程的压力，它的实际表现很可能比串行回收器差。

• 新生代并行回收 (Parallel Scavenge) 收集器 新生代并行回收收集器也是使用复制算法的收集器。从表面上看，它和并行收集器一样都是多线程、独占式的收集器。但是，并行回收收集器有一个重要的特点：它非常关注系统的吞吐量。

• 老年代并行回收收集器 parallel old 老年代的并行回收收集器也是一种多线程并发的收集器。和新生代并行回收收集器一样，它也是一种关注吞吐量的收集器。老年代并行回收收集器使用标记-压缩算法，JDK1.6 之后开始启用。

• CMS 收集器 CMS 收集器主要关注于系统停顿时间。CMS 是 Concurrent Mark Sweep 的缩写，意为并发标记清除，从名称上可以得知，它使用的是标记-清除算法，同时它又是一个使用多线程并发回收的垃圾收集器。

  • CMS 工作时，主要步骤有：初始标记、并发标记、重新标记、并发清除和并发重置。其中初始标记和重新标记是独占系统资源的，而并发标记、并发清除和并发重置是可以和用户线程一起执行的。因此，从整体上来说，CMS 收集不是独占式的，它可以在应用程序运行过程中进行垃圾回收。

    根据标记-清除算法，初始标记、并发标记和重新标记都是为了标记出需要回收的对象。并发清理则是在标记完成后，正式回收垃圾对象；并发重置是指在垃圾回收完成后，重新初始化 CMS 数据结构和数据，为下一次垃圾回收做好准备。并发标记、并发清理和并发重置都是可以和应用程序线程一起执行的。

• G1 收集器 G1 收集器是基于标记-压缩算法的。因此，它不会产生空间碎片，也没有必要在收集完成后，进行一次独占式的碎片整理工作。G1 收集器还可以进行非常精确的停顿控制。

并发与并行

你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了以后才去接，这就说明你不支持并发也不支持并行。
你吃饭吃到一半，电话来了，你停了下来接了电话，接完后继续吃饭，这说明你支持并发。
你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行。

并发的关键是你有处理多个任务的能力，不一定要同时。
并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。

网络基本概念

OSI模型

OSI 模型(Open System Interconnection model)是一个由国际标准化组织