java后台面试知识点总结

　　本文主要记录在准备面试过程中遇到的一些基本知识点（持续更新）

一、Java基础知识

　　1、抽象类和接口的区别

　　　　接口和抽象类中都可以定义变量，但是接口中定义的必须是公共的、静态的、Final的，抽象类中的变量跟普通类中的没有区别。从设计上来说，接口是对一系列行为的抽象，而抽象类是对事物的抽象。
　　　　

　　2、什么时候使用抽象类和接口

　　　　①当希望某些方法具有默认实现时。

　　　　②希望实现多重继承，必须使用接口。由于Java不支持多继承，子类不能够继承多个类，但可以实现多个接口。因此你就可以使用接口来解决它。

　　　　③如果基本功能在不断改变，那么就需要使用抽象类。如果不断改变基本功能并且使用接口，那么就需要改变所有实现了该接口的类。

　　3、常用集合类

　　　　Java 集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。Collection 接口又有 3 种子类型，List、Set 和 Queue。

　　　　①List（有序、可重复）

　　　　　　  List里存放的对象是有序的，同时也是可以重复的，List关注的是索引，拥有一系列和索引相关的方法，查询速度快。因为往list集合里插入或删除数据时，会伴随着后面数据的移动，所有插入删除数据速度慢。

　　　　②Set（无序、不能重复）

　　　　　　 Set里存放的对象是无序，不能重复的，集合中的对象不按特定的方式排序，只是简单地把对象加入集合中。

　　　　③Queue

　　　　　　Queue用于模拟"队列"这种数据结构(先进先出 FIFO)。新元素插入(offer)到队列的尾部，访问元素(poll)操作会返回队列头部的元素，队列不允许随机访问队列中的元素。

　　　　④Map（键值对、键唯一、值不唯一）

　　　　　　Map集合中存储的是键值对，键不能重复，值可以重复。根据键得到值，对map集合遍历时先得到键的set集合，对set集合进行遍历，得到相应的值。

　　4、集合和数组的区别

　　　　①.数组长度在初始化时指定，意味着只能保存定长的数据。而集合可以保存数量不确定的数据。同时可以保存具有映射关系的数据（即关联数组，键值对 key-value）。

　　　　②数组元素即可以是基本类型的值，也可以是对象。集合里只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量），基本数据类型的变量要转换成对应的包装类才能放入集合类中。

　　5、反射

　　　　程序在运行状态中，可以根据类名动态地加载一个类，加载完类之后，在堆内存中，就生成了一个 Class 类型的对象，这个对象就包含了完整的结构信息，通过这个对象我们可以看到类的结构。

　　6、static关键字的作用

　　　　方便在没有创建对象的情况下来进行调用（方法/变量）。

 

二、计算机网络

　　1、为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？　

　　答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

　　2、为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

　　答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。在Client发送出最后的ACK回复，但该ACK可能丢失。Server如果没有收到ACK，将不断重复发送FIN片段。所以Client不能立即关闭，它必须确认Server接收到了该ACK。Client会在发送出ACK之后进入到TIME_WAIT状态。Client会设置一个计时器，等待2MSL的时间。如果在该时间内再次收到FIN，那么Client会重发ACK并再次等待2MSL。所谓的2MSL是两倍的MSL(Maximum Segment Lifetime)。MSL指一个片段在网络中最大的存活时间，2MSL就是一个发送和一个回复所需的最大时间。如果直到2MSL，Client都没有再次收到FIN，那么Client推断ACK已经被成功接收，则结束TCP连接。

　　3、为什么不能用两次握手进行连接？

　　答：可能会发生死锁。考虑计算机S和C之间的通信，假定C给S发送一个连接请求分组，S收到了这个分组，并发送了确认应答分组。按照两次握手的协定，S认为连接已经成功地建立了，可以开始发送数据分组。可是，C在S的应答分组在传输中被丢失的情况下，将不知道S是否已准备好，不知道S建立什么样的序列号，C甚至怀疑S是否收到自己的连接请求分组。在这种情况下，C认为连接还未建立成功，将忽略S发来的任何数据分组，只等待连接确认应答分组。而S在发出的分组超时后，重复发送同样的分组。这样就形成了死锁。

 　　4、HTTP请求中，GET和POST有什么区别？

　　答：GET在浏览器回退时是无害的，而POST会再次提交请求。GET产生的URL地址可以被Bookmark，而POST不可以。GET请求会被浏览器主动cache，而POST不会，除非手动设置。GET请求只能进行url编码，而POST支持多种编码方式。GET请求参数会被完整保留在浏览器历史记录里，而POST中的参数不会被保留。GET请求在URL中传送的参数是有长度限制的，而POST么有。对参数的数据类型，GET只接受ASCII字符，而POST没有限制。GET比POST更不安全，因为参数直接暴露在URL上，所以不能用来传递敏感信息。GET参数通过URL传递，POST放在Request body中。

　　对于GET方式的请求，浏览器会把http header和data一并发送出去，服务器响应200（返回数据）；而对于POST，浏览器先发送header，服务器响应100 continue，浏览器再发送data，服务器响应200 ok（返回数据）。

　　5、cookie和session的区别是什么？

　　答：cookie机制采用的是在客户端保持状态的方案，而session机制采用的是在服务器端保持状态的方案。cookie是服务器在本地机器上存储的小段文本并随每一个请求发送至同一个服务器，是一种在客户端保持状态的方案。session是在服务器端生产一个session ID，并将其通过响应发送到浏览器，当浏览器第二次发送请求，会将前一次服务器响应中的Session ID放在请求中一并发送到服务器上，服务器从请求中提取出Session ID，从而识别出客户端。

 　　6、常见HTTP请求方法

　　7、常见HTTP响应码

　　　　1xx：指示信息--表示请求已接收，继续处理。

　　　　2xx：成功--表示请求已被成功接收、理解、接受。

　　　　3xx：重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作。

　　　　4xx：客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现。

　　　　5xx：服务器端错误--服务器未能实现合法的请求

 

三、并发编程

　　1、进程和线程

　　　　进程（process）：是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。

　　　　线程（thread）：是操作系统能够进行运算调度的最小单位。一个进程可以由很多个线程组成，线程间共享进程的所有资源，每个线程有自己的堆栈和局部变量。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，每条线程并行执行不同的任务。

　　　　所以，线程可以理解为进程中独立运行的子任务。多线程的好处就是可以最大限度地利用CPU的空闲时间来处理其他的任务，比如任务1是在等待远程服务器返回数据，以便后续处理，此时就可以切换到任务2，使系统避免了不必要的等待时间，从而运行效率大大得到提升。

　　　　①主线程：当Java程序启动时，一个线程立刻运行，该线程通常叫做程序的主线程。

　　　　②子线程：由主线程直接或间接创建的线程。

　　　　③守护线程：用于服务其他非守护线程的线程，典型的守护进程就是垃圾回收线程，当进程中没有非守护线程了，则守护线程自动销毁。

　　2、生产者-消费者模式

　　　  生产者消费者模式是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消费者彼此之间不直接通讯，而通过阻塞队列来进行通讯，所以生产者生产完数据之后不用等待消费者处理，直接扔给阻塞队列，消费者不找生产者要数据，而是直接从阻塞队列里取，阻塞队列就相当于一个缓冲区，平衡了生产者和消费者的处理能力。

　　3、linux进程间通信的几种方式

　　　　　①管道；②信号量；③UNIX套接字；④信号；⑤消息队列；⑥共享内存

 

四、数据库

　　1、关系型数据库

　　　　MySQL数据库

　　　　　  ①数据库引擎：数据库引擎定义了数据库存储数据的数据结构特点，主要通过指定的数据库引擎对象来影响数据库操作数据不同方式的效率、锁和事务的支持、数据全文检索的支持、数据集的缓存操作等等特性。比较常见的数据库引擎对象主要有两种，一种是常见的InnoDB，另一种是很多人经常提到但是很少用到的MyIASM。两种数据库引擎都是通过B+树实现了数据库中最重要的数据索引。

　　　　　　　    • InnoDB引擎：该存储引擎提供了具有提交、回滚和崩溃恢复能力的事务安全。但是对比MyISAM引擎，写的处理效率会差一些，并且会占用更多的磁盘空间以保留数据和索引。 

　　　　　　　    • MyIASM引擎：不支持事务、也不支持外键，优势是访问速度快，对事务完整性没有要求或者以select，insert为主的应用基本上可以用这个引擎来创建表。

　　　　　　②两种引擎的选择：大尺寸的数据集趋向于选择InnoDB引擎，因为它支持事务处理和故障恢复。数据库的大小决定了故障恢复的时间长短，InnoDB可以利用事务日志进行数据恢复，这会比较快。主键查询在InnoDB引擎下也会相当快，不过需要注意的是如果主键太长也会导致性能问题。大批的INSERT语句(在每个INSERT语句中写入多行，批量插入)在MyISAM下会快一些，但是UPDATE语句在InnoDB下则会更快一些，尤其是在并发量大的时候。

　　　　索引

　　　　　　索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构，使用索引可快速访问数据库表中的特定信息。MyIASM和Innodb都使用了B+树这种数据结构做为索引。

　　　　　　注释：更新一个包含索引的表需要比更新一个没有索引的表更多的时间，这是由于索引本身也需要更新。因此，理想的做法是仅仅在常常被搜索的列（以及表）上面创建索引。

 　　2、非关系型数据库

　　　　　Mongodb

　　　　　　　　它是一个内存数据库，数据都是放在内存里面的。对数据的操作大部分都在内存中。但mongodb并不是单纯的内存数据库，mongodb的所有数据实际上是存放在硬盘上的，所有要操作的数据通过mmap的方式映射到内存某个区域内。然后，mongodb就在这块区域里面进行数据修改，避免了零碎的硬盘操作。至于mmap上的内容flush到硬盘就是操作系统的事情了，所以，如果mongodb在内存中修改了数据后，mmap数据flush到硬盘之前，系统宕机了，数据就会丢失。

　　　　　Redis

　　　　　　       它就是一个不折不扣的内存数据库。Redis通常将全部的数据存储在内存中。当前通过两种方式实现持久化：

　　　　　　　　（1）使用快照，一种半持久耐用模式。不时的将数据集以异步方式从内存以RDB格式写入硬盘。

　　　　　　　　（2）1.1版本开始使用更安全的AOF格式替代，一种只能追加的日志类型。将数据集修改操作记录起来。Redis能够在后台对只可追加的记录作修改来避免无限增长的日志。

 

　　 3、数据库事务四大特性：

　　　　　　①原子性（Atomicity）：原子性是指事务包含的所有操作要么全部成功，要么全部失败回滚，因此事务的操作如果成功就必须要完全应用到数据库，如果操作失败则不能对数据库有任何影响。

　　　　　　② 一致性（Consistency）：一致性是指事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另一个一致性状态，也就是说一个事务执行之前和执行之后都必须处于一致性状态。拿转账来说，假设用户A和用户B两者的钱加起来一共是5000，那么不管A和B之间如何转账，转几次账，事务结束后两个用户的钱相加起来应该还得是5000，这就是事务的一致性。

　　　　　　③隔离性（Isolation）：隔离性是当多个用户并发访问数据库时，比如操作同一张表时，数据库为每一个用户开启的事务，不能被其他事务的操作所干扰，多个并发事务之间要相互隔离。即要达到这么一种效果：对于任意两个并发的事务T1和T2，在事务T1看来，T2要么在T1开始之前就已经结束，要么在T1结束之后才开始，这样每个事务都感觉不到有其他事务在并发地执行。

　　　　　　④持久性（Durability）：持久性是指一个事务一旦被提交了，那么对数据库中的数据的改变就是永久性的，即便是在数据库系统遇到故障的情况下也不会丢失提交事务的操作。

 　　4、索引

　　　　　单一索引：单一索引是指索引列为一列的情况,即新建索引的语句只实施在一列上。

　　　　　复合索引：用户可以在多个列上建立索引,这种索引叫做复合索引(组合索引)。复合索引在数据库操作期间所需的开销更小,可以代替多个单一索引。

五、数据结构与算法

　　1、树

　　　　　①B树：B树和平衡二叉树稍有不同的是B树属于多叉树又名平衡多路查找树（查找路径不只两个），数据库索引技术里大量使用者B树和B+树的数据结构。B树相对于平衡二叉树的不同是，每个节点包含的关键字增多了，特别是在B树应用到数据库中的时候，数据库充分利用了磁盘块的原理（磁盘数据存储是采用块的形式存储的，每个块的大小为4K，每次IO进行数据读取时，同一个磁盘块的数据可以一次性读取出来）把节点大小限制和充分使用在磁盘块大小范围内；把树的节点关键字增多后树的层级比原来的二叉树少了，减少数据查找的次数和复杂度。

　　　　　②B+树：B+树是B树的一个升级版，相对于B树来说B+树更充分的利用了节点的空间，让查询速度更加稳定，其速度完全接近于二分法查找。B+跟B树不同B+树的非叶子节点不保存关键字记录的指针，只进行数据索引，这样使得B+树每个非叶子节点所能保存的关键字大大增加。B+树叶子节点的关键字从小到大有序排列，左边结尾数据都会保存右边节点开始数据的指针。

　　　　　B+ 树的优点在于：

　　　　　　　由于B+树在内部节点上不包含数据信息，因此在内存页中能够存放更多的key。 数据存放的更加紧密，具有更好的空间局部性。因此访问叶子节点上关联的数据也具有更好的缓存命中率。

　　　　　　　B+树的叶子结点都是相链的，因此对整棵树的遍历只需要一次线性遍历叶子结点即可。而且由于数据顺序排列并且相连，所以便于区间查找和搜索。而B树则需要进行每一层的递归遍历。相邻的元素可能在内存中不相邻，所以缓存命中性没有B+树好。

　　　　　B树的优点在于：由于B树的每一个节点都包含key和value，因此如果经常访问的元素离根节点较近，可能访问速度会更快。

　　2、HashMap实现原理

　　　　　　HashMap的主干是一个Entry数组。Entry是HashMap的基本组成单元，每一个Entry包含一个key-value键值对。

　　　　HashMap由数组+链表组成的，数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的。如果定位到的数组位置不含链表（当前entry的next指向null）,那么对于查找，添加等操作很快，仅需一次寻址即可；如果定位到的数组包含链表，对于添加操作，其时间复杂度依然为O(1)，因为最新的Entry会插入链表头部，仅需要简单改变引用链即可，而对于查找操作来讲，此时就需要遍历链表，然后通过key对象的equals方法逐一比对查找。

　　　　HashMap的put过程：

六、JVM

　　 1、四种GC算法：

　　　　①引用技术算法：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

　　　　②根搜索算法：由于引用计数算法的缺陷，所以JVM一般会采用一种新的算法，叫做根搜索算法。它的处理方式就是，设立若干种根对象，当任何一个根对象到某一个对象均不可达时，则认为这个对象是可以被回收的。

 　　　   ③标记清除算法：标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是，在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象；然后，在清除阶段，清除所有未被标记

　　　　 的对象。

　　　　　　　　标记：标记的过程其实就是，遍历所有的GC Roots，然后将所有GC Roots可达的对象标记为存活的对象。

　　　　　　　　清除：清除的过程将遍历堆中所有的对象，将没有标记的对象全部清除掉。

　　　　④复制算法：将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后，清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收。

 　　2、双亲委托机制

　　　　工作过程：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委托给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需要加载的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

　　　　好处：能够有效确保一个类的全局唯一性，当程序中出现多个限定名相同的类时，类加载器在执行加载时，始终只会加载其中的某一个类。

　　3、类加载过程

　　　　类加载器：是Java运行时环境（Java Runtime Environment）的一部分，负责动态加载Java类到Java虚拟机的内存空间中（通过一个类的全限定名来获取描述此类的二进制字节流）。从Java虚拟机的角度来讲，只存在两种不同的类加载器：一种是启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），这个类加载器使用C++语言实现，是虚拟机自身的一部分；另一种就是所有其他的类加载器，这些类加载器都由Java语言实现，独立于虚拟机外部，并且全都继承自抽象类java.lang.ClassLoader。

　　　　类加载过程包括加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段。

　　　　加载：类加载阶段就是由类加载器负责根据一个类的全限定名来读取此类的二进制字节流到JVM内部，并存储在运行时内存区的方法区，然后将其转换为一个与目标类型对应的java.lang.Class对象实例，这个Class对象在日后就会作为方法区中该类的各种数据的访问入口。

　　　　　　验证：验证类数据信息是否符合JVM规范，是否是一个有效的字节码文件，验证内容涵盖了类数据信息的格式验证、语义分析、操作验证等。

　　　　　　准备：为类中的所有静态变量分配内存空间，并为其设置一个初始值（由于还没有产生对象，实例变量不在此操作范围内）被final修饰的静态变量，会直接赋予原值。

　　　　　　解析：是将常量池中的符号引用转化为直接引用的过程，这个过程的执行时间是不确定的，静态绑定是在初始化之前进行解析，如果有动态绑定的话，它会在初始化后进行解析。

　　　　初始化：将一个类中所有被static关键字标识的代码统一执行一遍，如果执行的是静态变量，那么就会使用用户指定的值覆盖之前在准备阶段设置的初始值；如果执行的是static代码块，那么在初始化阶段，JVM就会执行static代码块中定义的所有操作。

 

七、操作系统

　　1、mmap

　　　　mmap将一个文件或者其它对象映射进内存，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系。实现这样的映射关系后，进程就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写脏页面到对应的文件磁盘上，即完成了对文件的操作而不必再调用read,write等系统调用函数。这种机制只需要从文件到用户空间再从用户空间到文件两次拷贝，相比较在用户空间、内核空间和文件之间四次拷贝数据，效率更高。文件被映射到多个页上，如果文件的大小不是所有页的大小之和，最后一个页不被使用的空间将会清零。