Java面经-快手

发布于 2022-06-03  111 次阅读

1. Spring 原理，Spring IOC、AOP

这个问题最好可以多说一点，比如对于 IOC，不妨把 Bean 如何加载、如何初始化以及如

何注册到 IOC 容器中的详细过程说一下，涉及 BeanDefinition、BeanFactory 也深入细

节聊一下。

2. 一个请求过来在 Spring 中发生了哪些事情？

这个问题不妨把一个请求过来 在 TCP 层面上建立连接、操作系统如何处理连接、Web 容

器器接收到连接对象后做了哪些事情、Spring 如何对接收到的请求进行处理都说一下，

当然最终还是 落在 Spring 容器内部如何处理一个请求，这个过程一定要说清楚，需要体

现细节。在说前面的内容的时候，可以放心面试官不会打断你。

3. 手写一个单例

这个基本上大多数公司都会考察的。要写一个 基于懒汉式的 双重检测的单例。单例有三

个比较关键的点：

  • 私有构造方法，避免外部 new 出对象；
  • 保证唯一性；
  • 提供一个全局访问点。

另外懒汉式双重检测的实现方式有三点需要注意的地方：

  • 全局访问点必须是静态的，外界使用可以通过类直接调用；
  • 在进入锁之后还需要校验；
  • 保存单例例对象的私有变量一定要用 volatile 修饰，这个地方 可以多说一些，比如 volatile 防止指令重排序，保证内存可见性(JVM 层面 和 CPU 层面 可以分别说)。 volatile 这个地方能说的东西还是很多的，基本上可以与面试官再聊二十分钟了。

4. HashMap

对于 HashMap 其实一般高级岗位及以上不再会问这个东西了，一旦问了，肯定不是让

你只说一下数组+链表的。对于它的实现，不同版本实现方式不一样。

在 jdk1.8 之后，HashMap 除了数组+链表之外，引入了红黑树。那么好了，你需要说明对于引入了红黑树的 HashMap 如何 put 一个元素，以及链表是在何时转化为红黑树的。比如首先需要知道这个元素落在哪一个数组里，获取 hashcode 后并不是对数组长度取余来确定的，而是高低位异或求与来得到的。这个地方首先得知道 异或、与是做什么样的运算的，然后说一下在 HashMap 中的实现，比如 hashcode 无符号右移 16 位后和原

hashcode 做异或运算，这相当于把 hashcode 的高 16 位拿过来 和 hashcode 的 低 16 位 做异或运算，因为无符号右移后 前面高 16 位都补零，这就是前面说的 "高低位异或“，进而是 ”求与“，和谁求与呢，和 数组长度减 1 求与。

说到这里起码能够证明你是看过源码的，接下来说说你的思考。

比如 我们知道对于 HashMap 初始化容量决定了数组大小，一般我们对于数组这个初始

容量的设置是有规律的，它应该是 2^n 。这个初始容量的设置影响了 HashMap 的效

率，那又涉及到影响 HashMap 效率的主要因素，比如初始容量和负载因子。当已用数组

达到容量与负载因子的乘积之后会进行一个 rehash 的过程，这个地方涉及到的 如何

rehash 及各种算法如果有时间也是可以说的，没有时间不说也没有关系。回到刚才说的

2^n, 可以说说它为什么是 2^n。当我们说什么东西为什么是这样的时候，我们一般从两

个角度考虑，一个是这样做有什么好处，另一个是不这样做有什么坏处。我们刚才说到”

求与“这个过程，如果不是 2^n, 会导致较多的哈希碰撞(具体原因 可以自己分析一下 或

者百度一下)，这个会影响 HashMap 的效率。

说完上面这些，既表明你看过源码，又表明你有自己的思考了，当然也可以进一步说说它

是在什么条件下以及 如何进行扩容的（如果时间允许，并且面试官也有耐心继续听下

去）。对于put 操作，这才只是第一步，找到数组的位置，接下来 要看这个位置也没有元

素，如果没有，直接放进去就可以，如果有，要看怎么放进去，jdk1.8 中 对于 HashMap

的实现中，是基于 Node(链表节点) 和 TreeNode( 红黑树节点) 的，当然它们继承了

Entry。那么 如果数组当前位置已经有了元素，就得知道这个元素 是 链表的节点还是红

黑树的节点，以便便 进一步确认接下来要 put 的元素 是以链表的方式插入还是以红黑树

的方式插入，这个地方 在源码中 进行了一个类型的判断，如果是链表的节点，就以链表

的方式把要 put 的节点插入到 next 为 null 的节点上，如果是红黑树的节点，就要以红黑

树的方式插入一个节点。

5. Java1.8 为什么要引入红黑树？如何在红黑树中插入一个节点？

对于这两个问题，首先，引入红黑树的好处是为了提高查询效率，要说出 O(log2(n))，但

是 在提高查找效率的同时也在插入的时候更加耗时，那可以说一下为什么更加耗时，自然

带出第二个问题，如何在红黑树中插入一个节点，比如当插入一个节点的时候我们会默认

它是红色的(这个地方可以结合红黑树特点说一下我们为什么默认它是红色的，从黑色高度

以及相邻两节点不同为红色入手)，插入后如果父节点是黑色的 就不需要动了了，但假如

是红色的，就需要进行左旋和右旋操作，如果很了解，可以细说左旋右旋如何实现，如果

不不是很了了解，到此为止也 ok。

说到这里，我们忽略略了一个重要的点，就是链表转换为红黑树的条件，说出链表长度到

8(相当于红黑树开始第四层) 以及数组大小达到 64 就已经够了了，也可以进一步说一下

链表是如何转换为红黑树的。说完也可以说一下 ConcurrentHashMap 中也是一样的，然后接下来就引入对 ConcurrentHashMap 的理解，比如在什么地方会涉及到线程安全问题以及 ConcurrentHashMap 是如何解决的，说说 CAS，说完 CAS 再说说 AQS，自由发挥吧。

6. JVM 四种引用类型

这个问题比较简单，强引用、弱引用、软引用、虚引用，说一下它们各自的特点和 GC 对

它们的不同处理方式，再说一下常见的应用场景 或者 jdk 的实现中对它们的使用，比如 ThreadLocal 的静态内部类 ThreadLocalMap，它的 Key 是弱引用的，也可以说一下 在你的理解中为什么它是弱引用的，假如不是会怎么样。

  • SpringBoot 启动过程

这个主要是从它基于 Spring 的事件发布和监听机制开始说起 就没什么问题。

8. 类加载过程

加载、链接、初始化，链接又分为验证准备和解析，每一个阶段是做了什么要说清楚。

Object a = new Object()； 这行代码做了了哪些事情，需要从类加载开始说起，这个相当于上面问题的延续，所以 一定要清楚 每一个环节 做了哪些事情的，否则这个问题不可能说清楚。说完类加载的过程 再说一下 开辟内存空间、初始化内存空间以及把内存地址赋值给变量 a，接下来可以进一步说一下 JVM 或者 CPU 层面对指令的优化，以及在某些

时刻我们需要避免它做这样的优化，比如在单例中我们的实例需要用 volatile 修饰 避免指令重排序(可以说一下 在 new 一个对象的过程中如果指令重排序了会导致什么结果)。

9. 说说 Netty

从 NIO 开始说肯定是没错的，再说说 Netty 的实现方式，以及它除了 IO 之外还干了哪些事情。

  1. 消息队列的熟练程度，比如问问 Kafka 分区，如何分区等

在 Kafka 实际生产过程中，每个 topic 都会有 多个 partitions。

1. 多个 Partitions 有什么好处？

  • 多个 partition ，能够对 broker 上的数据进行分片，通过减少消息容量来提升 IO 性能；
  • 为了提高消费端的消费能力，一般情况下会通过多个 conusmer 去消费同一个 topic 中的消息，即实现消费端的负载均衡。

2. 针对多个 Partition，消费者该消费哪个分区的消息？

Kafka 存在 消费者组 group.id 的概念，组内的所有消费者协调在一起来消费订阅的 topic 中的消息（消息可能存在于多个分区中）。那么同一个 group.id 组中的 consumer 该如何去分配它消费哪个分区里的数据。

针对下图中情况，3 个分区(test-0 ~ test-3)，3 个消费者(ConsumerA ~ C)，哪个消费者应该消费哪个分区的消息呢？

对于如上这种情况，3 个分区，3 个消费者。这 3 个消费者都会分别去消费 test 中 topic 的 3 个分区，也就是每个 Consumer 会消费一个分区中的消息。

如果 4 个消费者消费 3 个分区，则会有 1 个消费者无法消费到消息；如果 2 个消费者消费 3 个分区，则会有 1 个消费者消费 2 个分区的消息。针对这种情况，分区数 和 消费者数 之间，该如何选择？此处就涉及到 Kafka 消费端的分区分配策略了。

1. 什么是分区分配策略

通过如上实例，我们能够了解到，同一个 group.id 中的消费者，对于一个 topic 中的多个 partition 中的消息消费，存在着一定的分区分配策略。

在 Kafka 中，存在着两种分区分配策略。一种是 RangeAssignor 分配策略

(范围分区)，另一种是 RoundRobinAssignor 分配策略(轮询分区)。默认采用

Range 范围分区。 Kafka 提供了消费者客户端参数

partition.assignment.strategy 用来设置消费者与订阅主题之间的分区分配策

略。默认情况下，此参数的值为：

org.apache.kafka.clients.consumer.RangeAssignor，即采用

RangeAssignor 分配策略

RangeAssignor 范围分区

Range 范围分区策略是对每个 topic 而言的。首先对同一个 topic 里面的分区按照序号进行排序，并对消费者按照字母顺序进行排序。假如现在有 10 个分区，3 个消费者，排序后的分区将会是 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9；消费者排序完之后将会是 C1-0,C2-0,C3-0。通过 partitions 数/consumer 数 来决定每个消费者应该消费几个分区。如果除不尽，那么前面几个消费者将会多消费 1 个分区。

例如，10/3 = 3 余 1 ，除不尽，那么 消费者 C1-0 便会多消费 1 个分区，最终分区分配结果如下：

Range 范围分区的弊端：

如上，只是针对 1 个 topic 而言，C1-0 消费者多消费 1 个分区影响不是很大。如果有 N 多个 topic，那么针对每个 topic，消费者 C1-0 都将多消费

1 个分区，topic 越多，C1-0 消费的分区会比其他消费者明显多消费 N 个分区。这就是 Range 范围分区的一个很明显的弊端了

由于 Range 范围分区存在的弊端，于是有了 RoundRobin 轮询分区策略，如下介绍↓↓↓

RoundRobinAssignor 轮询分区

RoundRobin 轮询分区策略，是把所有的 partition 和所有的 consumer 都列出来，然后按照 hascode 进行排序，最后通过轮询算法来分配 partition 给到各个消费者。

轮询分区分为如下两种情况：

  • 同一消费组内所有消费者订阅的消息都是相同的。
  • 同一消费者组内的消费者锁定月的消息不相同。

如果同一消费组内，所有的消费者订阅的消息都是相同的，那么 RoundRobin 策略的分区分配会是均匀的。

例如：同一消费者组中，有 3 个消费者 C0、C1 和 C2，都订阅了 2 个主题 t0 和 t1，并且每个主题都有 3 个分区(p0、p1、p2)，那么所订阅的所以分区可以标识为 t0p0、t0p1、t0p2、t1p0、t1p1、t1p2。最终分区分配结果如下：

如果同一消费者组内，所订阅的消息是不相同的，那么在执行分区分配的时候，就不是完全的轮询分配，有可能会导致分区分配的不均匀。如果某个消费者没有订阅消费组内的某个 topic，那么在分配分区的时候，此消费者将不会分配到这个 topic 的任何分区。

例如：同一消费者组中，有 3 个消费者 C0、C1 和 C2，他们共订阅了 3 个主

题：t0、t1 和 t2，这 3 个主题分别有 1、2、3 个分区(即:t0 有 1 个分区(p0)，t1 有 2 个分区(p0、p1)，t2 有 3 个分区(p0、p1、p2))，即整个消费者所订阅的所有分区可以标识为 t0p0、t1p0、t1p1、t2p0、t2p1、t2p2。具体而言，消费者 C0 订阅的是主题 t0，消费者 C1 订阅的是主题 t0 和 t1，消费者 C2 订阅的是主题 t0、t1 和 t2，最终分区分配结果如下：

RoundRobin 轮询分区的弊端

从如上实例，可以看到 RoundRobin 策略也并不是十分完美，这样分配其实并不是最优解，因为完全可以将分区 t1p1 分配给消费者 C1。

所以，如果想要使用 RoundRobin 轮询分区策略，必须满足如下两个条件：

  • 每个消费者订阅的主题，必须是相同的。
  • 每个主题的消费者实例都是相同的。(即：上面的第一种情况，才优先使用 RoundRobin 轮询分区策略)。

什么时候触发分区分配策略

当出现以下几种情况时，Kafka 会进行一次分区分配操作，即 Kafka 消费者

端的 Rebalance 操作

  • 同一个 consumer 消费者组 group.id 中，新增了消费者进来，会执行 Rebalance 操作。
  • 消费者离开当期所属的 consumer group 组。比如主动停机或者宕机。
  • 分区数量发生变化时（即 topic 的分区数量发生变化时）。
  • 消费者主动取消订阅。

Kafka 消费端的 Rebalance 机制，规定了一个 Consumer group 下的所有 consumer 如何达成一致来分配订阅 topic 的每一个分区。而具体如何执行分区策略，就是上面提到的 Range 范围分区 和 RoundRobin 轮询分区 两种内置的分区策略。

Kafka 对于分区分配策略这块，也提供了可插拔式的实现方式，除了上面两种分区分配策略外，我们也可以创建满足自己使用的分区分配策略，即：自定义分区策略。

(ps:面经资料来自网络