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面试 | 阿里问的相当基础!

2023/06/19
2031
阅读需 30 分钟
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大家好,我是小林。

今天分享一篇一位同学暑期实习面试阿里Java后端岗位的一面的面经。

主要拷打了项目+Java 集合+Java并发+网络+mysql,一场面试大概问了 20 个题目,问的还是比较基础,不算太难。

问题记录

自我介绍

balabala(略)

简历上有两个项目,选一个你比较熟悉的介绍

balabala(略)

项目用到了哪个线程实现类?

用了ScheduledThreadPool这个线程实现类

为什么要使用这个线程类?

这个实现类可以设置定期的执行任务,它支持定时或周期性执行任务,比如每隔 10 秒钟执行一次任务,我通过这个实现类设置定期执行任务的策略。

你还了解别的线程实现类吗?

除了这个之外,还有就是newSingleThreadExecuter,别的就不太熟悉了。

小林补充:

除了 ScheduledThreadPool 线程池之外,还有 4 种常见的线程池如下:

    FixedThreadPool:它的核心线程数和最大线程数是一样的,所以可以把它看作是固定线程数的线程池,它的特点是线程池中的线程数除了初始阶段需要从 0 开始增加外,之后的线程数量就是固定的,就算任务数超过线程数,线程池也不会再创建更多的线程来处理任务,而是会把超出线程处理能力的任务放到任务队列中进行等待。而且就算任务队列满了,到了本该继续增加线程数的时候,由于它的最大线程数和核心线程数是一样的,所以也无法再增加新的线程了。CachedThreadPool:可以称作可缓存线程池,它的特点在于线程数是几乎可以无限增加的(实际最大可以达到 Integer.MAX_VALUE,为 2^31-1,这个数非常大,所以基本不可能达到),而当线程闲置时还可以对线程进行回收。也就是说该线程池的线程数量不是固定不变的,当然它也有一个用于存储提交任务的队列,但这个队列是 SynchronousQueue,队列的容量为0,实际不存储任何任务,它只负责对任务进行中转和传递,所以效率比较高。SingleThreadExecutor:它会使用唯一的线程去执行任务,原理和 FixedThreadPool 是一样的,只不过这里线程只有一个,如果线程在执行任务的过程中发生异常,线程池也会重新创建一个线程来执行后续的任务。这种线程池由于只有一个线程,所以非常适合用于所有任务都需要按被提交的顺序依次执行的场景,而前几种线程池不一定能够保障任务的执行顺序等于被提交的顺序,因为它们是多线程并行执行的。SingleThreadScheduledExecutor:它实际和 ScheduledThreadPool 线程池非常相似,它只是 ScheduledThreadPool 的一个特例,内部只有一个线程。

看你项目上有用到雪花算法,你为什么要使用雪花算法?

除了考虑使用主键自增保持主键的唯一性外,我就使用到了雪花算法,算出一个不会重复的数做为id,保证主键唯一。

那你还了解别的生成主键的策略吗,你觉得他们能代替雪花算法吗

除了主键自增和雪花算法,别的我暂时没了解的,但是只要是能保证主键唯一的主键生成策略都可以使用

小林补充:

    除了雪花算法之外,还有很多优秀的互联网公司也提供了唯一 ID 生成的方案或框架,比如美团开源的 Leaf ,百度开源的 UidGenerator 等等。UUID 虽然也可以保证唯一性,但是 UUID 的值是随机的,无序的,不太适合作为主键,因为随机插入,可能会引起页分裂的问题,从而影响查询性能。

List的实现类

ArrayList、Vector、LinkedList

小林补充:

Java中的List接口有多个实现类,常用的包括:

ArrayList:基于动态数组实现,优势在于支持随机访问和快速插入/删除元素,适用于频繁读取和遍历的场景。

LinkedList:基于双向链表实现,优势在于支持快速插入/删除元素,适用于频繁插入/删除元素的场景。

Vector:和ArrayList类似,但由于其线程安全性,适用于多线程环境。

Stack:基于Vector实现,是一个后进先出(LIFO)的数据结构,适用于需要按照后进先出顺序处理元素的场景。

List和Set的区别

List是有序的,Set是无序的

List可以存放相同的元素,Set不可以存放重复的元素

小林补充:

顺序:List是有序的集合,它可以按照元素插入的顺序进行存储和访问。而Set是无序的集合,元素在集合中的位置是不固定的。

重复元素:List允许存储重复的元素,即可以有多个相同的对象。Set不允许存储重复的元素,即每个对象在集合中只能出现一次。

实现类:List的常用实现类有ArrayList和LinkedList,分别使用数组和链表作为底层数据结构。Set的常用实现类有HashSet、LinkedHashSet和TreeSet,分别基于哈希表、链表+哈希表和红黑树实现。

性能:由于底层数据结构的差异,List和Set在增加、删除、查找等操作上的性能表现有所不同。例如,ArrayList在随机访问元素时性能较好,而LinkedList在插入和删除元素时性能较好。HashSet在查找、添加和删除元素时性能较好,但不保证元素顺序。TreeSet在保持元素排序的同时,也能提供较好的查找性能。

针对你说的List和Set的性质,那你会用这两种结构解决哪些问题

对于取消重复数据的场景,选择set,对于只是保存数据、或者需要按存储顺序进行访问的场景使用List。

小林补充:

List(列表)适用于以下场景:

    有序数据:列表中的元素按照插入顺序存储,因此适用于需要保持元素顺序的场景。允许重复元素:列表允许存储重复的元素,因此适用于需要统计元素出现次数的场景。需要根据索引进行查找、插入和删除操作:列表允许通过索引值直接访问、插入或删除元素,适用于需要频繁进行这些操作的场景。

Set(集合)适用于以下场景:

    去重:集合中的元素不能重复,因此适用于去除数据中重复元素的场景。无需关心元素顺序:集合中的元素没有固定顺序,适用于元素顺序无关紧要的场景。快速判断元素是否存在:集合提供了高效率的查找算法,适用于需要快速判断某个元素是否存在于数据集中的场景。集合运算:集合支持交集、并集、差集等运算,适用于需要进行这些运算的场景。

常用的网络状态码有哪些

100开头是表示协议执行的中间状态,一般不常用,400开头的表示协议执行失败,例如404是指服务端找不到页面的请求地址,500是协议的完成(这个没记住答错了,面试官提示了,说那200表示什么)。

小林补充:

常用的网络状态码分为五类,分别是:

1xx(信息):表示接收到请求,需要继续处理。

    100 Continue:继续,客户端应继续其请求。

2xx(成功):表示请求已成功被服务器接收、理解和接受。

    200 OK:请求成功,请求所希望的响应头或数据体将随此响应返回。201 Created:请求已成功,并因此创建了一个新的资源。204 No Content:无内容,服务器成功处理,但未返回内容。

3xx(重定向):需要后续操作才能完成这一请求。

    301 Moved Permanently:永久重定向,请求的资源已被永久移动到新位置。302 Found:临时重定向,请求的资源临时从不同位置响应。304 Not Modified:资源未修改,使用缓存的资源。

4xx(客户端错误):请求包含错误语法或无法完成。

    400 Bad Request:客户端请求的语法错误,服务器无法理解。401 Unauthorized:请求需要用户验证。403 Forbidden:服务器理解请求客户端的请求,但是拒绝执行它。404 Not Found:请求的资源无法在服务器上找到。

5xx(服务器错误):服务器未能实现合法的请求。

    500 Internal Server Error:服务器内部错误,无法完成请求。501 Not Implemented:服务器不支持请求的功能。503 Service Unavailable:服务器暂不可用,可能是服务器过载或停机维护。

ps:《HTTP 常见面试题》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/network/2_http/http_interview.html

流量控制和拥塞控制的原理

流量控制是服务端和客户端协议的窗口实现,在客户端发送数据的时候,服务端返回窗口的容量,客户端通过容量来调整发送信息的大小

拥塞控制是通过滑动窗口实现,服务端只接收拥塞窗口大小内的数据,客服端发送的报文丢失后,没有收到服务端的确认信息,就将没有收到确认信息的保温再发送。

小林补充:

TCP一种面向连接的、可靠的传输层协议。为了确保数据的有效传输,TCP 提供了两种重要的控制机制:流量控制和拥塞控制。

流量控制(Flow Control)

流量控制的主要目的是防止发送方向接收方发送过多数据,导致接收方处理不过来。TCP 使用滑动窗口机制来实现流量控制。在 TCP 连接中,接收方为每个连接分配一个接收缓冲区。接收方通过通知发送方自己的窗口大小,告知发送方可以发送的数据量。窗口大小表示接收方当前能接受的数据字节数。

滑动窗口的工作原理如下:

    发送方根据接收方的窗口大小来确定发送的数据量。当接收方收到数据后,发送确认报文,同时更新窗口大小。发送方收到确认报文后,更新已发送但未确认的数据量,并根据新的窗口大小调整发送速率。

拥塞控制(Congestion Control)

拥塞控制的目的是防止过多的数据进入网络,导致网络拥塞。TCP 使用四种算法来实现拥塞控制:慢开始、拥塞避免、快速重传和快速恢复。

    慢开始:发送方初始拥塞窗口设置为一个较小的值。随后,每收到一个确认报文,拥塞窗口大小加倍。这样,发送速率会以指数形式增长,直到达到一个阈值(ssthresh)。拥塞避免:当拥塞窗口到达阈值后,发送方转入拥塞避免阶段,窗口大小每经过一个往返时间(RTT)就增加1。这样,拥塞窗口的大小呈线性增长,避免了网络拥塞。快速重传:当发送方连续收到三个重复的确认报文,表示可能有一个数据包丢失。此时,发送方立即重传丢失的数据包,而不是等待超时重传。快速恢复:快速重传后,发送方降低拥塞窗口阈值,然后进入拥塞避免阶段。这样可以在丢包后尽快恢复传输速率。

通过这两种控制机制,TCP 能确保在各种网络条件下有效、可靠地传输数据。

ps:《TCP 重传、滑动窗口、流量控制、拥塞控制》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/network/3_tcp/tcp_feature.html

一条url请求页面的执行过程

(这块我答的不太好,忘了dns服务器的名字)浏览器先解析url地址,然后生成http消息,生成的消息需要知道ip地址才能发送,就先去浏览器的缓存中查询,没有的话查看操作系统的缓存,如果还是没有就在本地dns中查询,本地dns查询不到后会先访问根dns,根dns查询的是存放这个ip的二级dns服务器(忘了名字),二级dns服务器会向对应的权威dns服务器查询,权威dns服务器会向本地返回ip地址,然后本地通过这个ip地址和请求的服务端建立起tcp连接,服务端向本地发送请求的资源。

小林补充:

ps:《键入网址到网页显示,期间发生了什么?》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/network/1_base/what_happen_url.html

TCP是如何建立连接的

三次握手

1、客户端发送请求建立连接报文,报文的SYN=1

2、服务端收到后,发送连接报文,报文的SYN=1,并且发送一个序号字段

3、客户端收到后报文后,客户端到服务端的连接已经建立,客户端发送报文对上一个报文的序号端进行确认

小林补充:

TCP 是面向连接的协议,所以使用 TCP 前必须先建立连接,而建立连接是通过三次握手来进行的。三次握手的过程如下图:

TCP 三次握手

    • 一开始,客户端和服务端都处于

CLOSE

    • 状态。先是服务端主动监听某个端口,处于

LISTEN

    • 状态客户端会随机初始化序号(

client_isn

    • ),将此序号置于 TCP 首部的「序号」字段中,同时把

SYN

    • 标志位置为

1

    • ,表示

SYN

    • 报文。接着把第一个 SYN 报文发送给服务端,表示向服务端发起连接,该报文不包含应用层数据,之后客户端处于

SYN-SENT

    • 状态。服务端收到客户端的

SYN

    • 报文后,首先服务端也随机初始化自己的序号(

server_isn

    • ),将此序号填入 TCP 首部的「序号」字段中,其次把 TCP 首部的「确认应答号」字段填入

client_isn + 1

    • , 接着把

SYN

ACK

    • 标志位置为

1

    • 。最后把该报文发给客户端,该报文也不包含应用层数据,之后服务端处于

SYN-RCVD

    • 状态。客户端收到服务端报文后,还要向服务端回应最后一个应答报文,首先该应答报文 TCP 首部

ACK

    • 标志位置为

1

    • ,其次「确认应答号」字段填入

server_isn + 1

    • ,最后把报文发送给服务端,这次报文可以携带客户到服务端的数据,之后客户端处于

ESTABLISHED

    • 状态。服务端收到客户端的应答报文后,也进入

ESTABLISHED

    状态。

ps:《TCP 三次握手与四次挥手面试题》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/network/3_tcp/tcp_interview.html

http和https的区别

1、https是需要通过CA申请才能获得,所以数量是比较少的

2、http发送的报文是明文,所以不安全,https在传输层之上加了ssl协议

小林补充:

HTTP是一种用于传输超文本的协议,数据传输是明文的,不具备加密和安全性。HTTP使用的端口号是 80

HTTPS是在HTTP的基础上加入了SSL/TLS协议进行加密和身份验证的安全版本。它使用加密的SSL/TLS协议进行数据传输,保证了数据的机密性和完整性。HTTPS使用的端口号是443。

ps:《 HTTP 常见面试题》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/network/2_http/http_interview.html

数据库的索引

B+树索引,hash索引、全文索引

B+树索引的话是innodb采用的索引,索引的叶子结点上是数据,非叶子结点是索引信息

hash索引单个的查找效率很高

为什么采用B+树索引,它有什么优点

这里我将B+树和B树、红黑树做了比较。

B+树相对于B树,只有叶子结点存储的是数据信息,非叶子结点都是索引信息,所以在查找时加载到内存中的数据少,B+树的增删相对于B树来说比较稳定,不会发生频繁的父子结点替换,B+树的叶子结点是连接的,所以很容易实现范围查询

B+树相对于红黑树,首先B+树的层高比较小,意味着读取数据时IO磁盘的次数比较少,红黑树增删结点时需要保持子树的稳定性,增删的效率很低,B+树更容易实现范围查询。

小林补充:

树的高度决定于磁盘 I/O 操作的次数,因为树是存储在磁盘中的,访问每个节点,都对应一次磁盘 I/O 操作,也就是说树的高度就等于每次查询数据时磁盘 IO 操作的次数,所以树的高度越高,就会影响查询性能。

B 树和 B+ 都是通过多叉树的方式,会将树的高度变矮,所以这两个数据结构非常适合检索存于磁盘中的数据。

但是 MySQL 默认的存储引擎 InnoDB 采用的是 B+ 作为索引的数据结构,原因有:

    B+ 树的非叶子节点不存放实际的记录数据,仅存放索引,因此数据量相同的情况下,相比存储即存索引又存记录的 B 树,B+树的非叶子节点可以存放更多的索引,因此 B+ 树可以比 B 树更「矮胖」,查询底层节点的磁盘 I/O次数会更少。B+ 树有大量的冗余节点(所有非叶子节点都是冗余索引),这些冗余索引让 B+ 树在插入、删除的效率都更高,比如删除根节点的时候,不会像 B 树那样会发生复杂的树的变化;B+ 树叶子节点之间用链表连接了起来,有利于范围查询,而 B 树要实现范围查询,因此只能通过树的遍历来完成范围查询,这会涉及多个节点的磁盘 I/O 操作,范围查询效率不如 B+ 树。

ps:《为什么 MySQL 采用 B+ 树作为索引?》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/mysql/index/why_index_chose_bpuls_tree.html

数据库中事务可能带来的问题

有脏读、不可重复读、幻读三个问题:

脏读:一个事务读取另一个事务没有提交的数据

不可重复读:一个事务重复读取一条数据时发现读取到的数据不相同

幻读:一个事务后读取的数据相比之前读取的数据中多了一些数据

小林补充:

MySQL 服务端是允许多个客户端连接的,这意味着 MySQL 会出现同时处理多个事务的情况。

那么在同时处理多个事务的时候,就可能出现脏读(dirty read)、不可重复读(non-repeatable read)、幻读(phantom read)的问题。

1、脏读:如果一个事务「读到」了另一个「未提交事务修改过的数据」,就意味着发生了「脏读」现象。

举个栗子,假设有 A 和 B 这两个事务同时在处理,事务 A 先开始从数据库中读取小林的余额数据,然后再执行更新操作,如果此时事务 A 还没有提交事务,而此时正好事务 B 也从数据库中读取小林的余额数据,那么事务 B 读取到的余额数据是刚才事务 A 更新后的数据,即使没有提交事务。

图片

因为事务 A 是还没提交事务的,也就是它随时可能发生回滚操作,如果在上面这种情况事务 A 发生了回滚,那么事务 B 刚才得到的数据就是过期的数据,这种现象就被称为脏读。

2、不可重复读:在一个事务内多次读取同一个数据,如果出现前后两次读到的数据不一样的情况,就意味着发生了「不可重复读」现象。

举个栗子,假设有 A 和 B 这两个事务同时在处理,事务 A 先开始从数据库中读取小林的余额数据,然后继续执行代码逻辑处理,在这过程中如果事务 B 更新了这条数据,并提交了事务,那么当事务 A 再次读取该数据时,就会发现前后两次读到的数据是不一致的,这种现象就被称为不可重复读。

图片

3、幻读:在一个事务内多次查询某个符合查询条件的「记录数量」,如果出现前后两次查询到的记录数量不一样的情况,就意味着发生了「幻读」现象

举个栗子,假设有 A 和 B 这两个事务同时在处理,事务 A 先开始从数据库查询账户余额大于 100 万的记录,发现共有 5 条,然后事务 B 也按相同的搜索条件也是查询出了 5 条记录。

图片

接下来,事务 A 插入了一条余额超过 100 万的账号,并提交了事务,此时数据库超过 100 万余额的账号个数就变为 6。然后事务 B 再次查询账户余额大于 100 万的记录,此时查询到的记录数量有 6 条,发现和前一次读到的记录数量不一样了,就感觉发生了幻觉一样,这种现象就被称为幻读。

ps:《事务隔离级别是怎么实现的?》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/mysql/transaction/mvcc.html

通过什么隔离级别解决这些问题

脏读:读写已提交

不可重复读:可重复读

幻读:串行化

小林补充:

针对不同的隔离级别,并发事务时可能发生的现象也会不同。

图片

也就是说:

    在「读未提交」隔离级别下,可能发生脏读、不可重复读和幻读现象;在「读提交」隔离级别下,可能发生不可重复读和幻读现象,但是不可能发生脏读现象;在「可重复读」隔离级别下,可能发生幻读现象,但是不可能脏读和不可重复读现象;在「串行化」隔离级别下,脏读、不可重复读和幻读现象都不可能会发生。

所以,要解决脏读现象,就要升级到「读提交」以上的隔离级别;要解决不可重复读现象,就要升级到「可重复读」的隔离级别,要解决幻读现象不建议将隔离级别升级到「串行化」。

不同的数据库厂商对 SQL 标准中规定的 4 种隔离级别的支持不一样,有的数据库只实现了其中几种隔离级别,我们讨论的 MySQL 虽然支持 4 种隔离级别,但是与SQL 标准中规定的各级隔离级别允许发生的现象却有些出入

MySQL 在「可重复读」隔离级别下,可以很大程度上避免幻读现象的发生(注意是很大程度避免,并不是彻底避免),所以 MySQL 并不会使用「串行化」隔离级别来避免幻读现象的发生,因为使用「串行化」隔离级别会影响性能。

ps:《事务隔离级别是怎么实现的?》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/mysql/transaction/mvcc.html

mysql的隔离级别是什么?mysql是如何实现的?

不可重复读,但是很大程度上避免幻读

快照读(只读):MVCC

当前读(更新操作):记录锁+间隙锁

小林补充:

MySQL InnoDB 引擎的默认隔离级别虽然是「可重复读」,但是它很大程度上避免幻读现象(并不是完全解决了),解决的方案有两种:

    • 针对

快照读

    • (普通 select 语句),是

通过 MVCC 方式解决了幻读

    • ,因为可重复读隔离级别下,事务执行过程中看到的数据,一直跟这个事务启动时看到的数据是一致的,即使中途有其他事务插入了一条数据,是查询不出来这条数据的,所以就很好了避免幻读问题。针对

当前读

    • (select ... for update 等语句),是

通过 next-key lock(记录锁+间隙锁)方式解决了幻读

    ,因为当执行 select ... for update 语句的时候,会加上 next-key lock,如果有其他事务在 next-key lock 锁范围内插入了一条记录,那么这个插入语句就会被阻塞,无法成功插入,所以就很好了避免幻读问题。

ps:《事务隔离级别是怎么实现的?》完整详细讲解:https://xiaolincoding.com/mysql/transaction/mvcc.html

算法

写一个数据库的多表联查问题

没写出来(平时写的少,只知道命令,不熟练),讲解下思路

反问

1、咱们部门具体做什么

2、进来需要转语言吗

面试总结

    一定要补足sql方面的知识,多写一写计网的知识回答的太模糊多看java并发相关的知识平时还是要积累,多问问为什么

 

 

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