有点惊喜，理想一面通关了！

小林coding

发布于 2024-03-18 11:12:23

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发布于 2024-03-18 11:12:23

文章被收录于专栏：小林coding

大家好，我是小林。

这次给大家分享一位同学面试理想汽车的Java 后端校招一面面经，顺利通过一面了，进入二面。考察的知识点，针对八股文的涉及的内容，我帮大家列了一下：

Java并发：多线程（创建方式、线程状态）、锁（synchronized、reentrantlock）、公平锁和非公平锁
mysql：事务隔离级别、mvcc
jvm：jvm 内存模型
手撕：单例设计模式、算法

总共面试时长 45 分钟，整体难度算中等。

Java 并发

创建线程方式有哪些？

方式一：继承Thread类并重写run()方法。

public class CreatingThread01 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName() + " is running");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new CreatingThread01().start();
        new CreatingThread01().start();
        new CreatingThread01().start();
        new CreatingThread01().start();
    }
}

采用继承Thread类方式

优点: 编写简单，如果需要访问当前线程，无需使用Thread.currentThread ()方法，直接使用this，即可获得当前线程
缺点:因为线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他的父类

方式二：实现Runnable接口并实现run()方法，然后将实现了Runnable接口的类传递给Thread类。

public class CreatingThread02 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new CreatingThread02()).start();
        new Thread(new CreatingThread02()).start();
        new Thread(new CreatingThread02()).start();
        new Thread(new CreatingThread02()).start();
    }
}

采用实现Runnable接口方式：

优点：线程类只是实现了Runable接口，还可以继承其他的类。在这种方式下，可以多个线程共享同一个目标对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。
缺点：编程稍微复杂，如果需要访问当前线程，必须使用Thread.currentThread()方法。

方式三：使用Callable和Future接口通过Executor框架创建线程。

public class CreatingThread03 implements Callable<Long> {
    @Override
    public Long call() throws Exception {
        Thread.sleep(2000);
        System.out.println(Thread.currentThread().getId() + " is running");
        return Thread.currentThread().getId();
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        FutureTask<Long> task = new FutureTask<>(new CreatingThread03());
        new Thread(task).start();
        System.out.println("等待完成任务");
        Long result = task.get();
        System.out.println("任务结果：" + result);
    }
}

采用实现Callable接口方式：

缺点：编程稍微复杂，如果需要访问当前线程，必须调用Thread.currentThread()方法。
优点：线程只是实现Runnable或实现Callable接口，还可以继承其他类。这种方式下，多个线程可以共享一个target对象，非常适合多线程处理同一份资源的情形。

线程几种状态？

源自《Java并发编程艺术》 java.lang.Thread.State枚举类中定义了六种线程的状态，可以调用线程Thread中的getState()方法获取当前线程的状态。

线程状态	解释
NEW	尚未启动的线程状态，即线程创建，还未调用start方法
RUNNABLE	就绪状态（调用start，等待调度）+正在运行
BLOCKED	等待监视器锁时，陷入阻塞状态
WAITING	等待状态的线程正在等待另一线程执行特定的操作（如notify）
TIMED_WAITING	具有指定等待时间的等待状态
TERMINATED	线程完成执行，终止状态

如何保证线程安全？

使用同步代码块（synchronized）或同步方法来保护共享资源，确保在同一时刻只有一个线程访问。
使用线程安全的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。
使用Lock接口及其实现类（如ReentrantLock）来进行线程同步
使用ThreadLocal来保证每个线程都有自己独立的变量副本

synchronized和reentrantlock区别？

synchronized 和 ReentrantLock 都是 Java 中提供的可重入锁：

用法不同：synchronized 可用来修饰普通方法、静态方法和代码块，而 ReentrantLock 只能用在代码块上。
获取锁和释放锁方式不同：synchronized 会自动加锁和释放锁，当进入 synchronized 修饰的代码块之后会自动加锁，当离开 synchronized 的代码段之后会自动释放锁。而 ReentrantLock 需要手动加锁和释放锁
锁类型不同：synchronized 属于非公平锁，而 ReentrantLock 既可以是公平锁也可以是非公平锁。
响应中断不同：ReentrantLock 可以响应中断，解决死锁的问题，而 synchronized 不能响应中断。
底层实现不同：synchronized 是 JVM 层面通过监视器实现的，而 ReentrantLock 是基于 AQS 实现的。

什么是公平锁和非公平锁？

公平锁： 指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁，线程直接进入队列中排队，队列中的第一个线程才能获得锁。公平锁的优点在于各个线程公平平等，每个线程等待一段时间后，都有执行的机会，而它的缺点就在于整体执行速度更慢，吞吐量更小。
非公平锁： 多个线程加锁时直接尝试获取锁，能抢到锁到直接占有锁，抢不到才会到等待队列的队尾等待。非公平锁的优势就在于整体执行速度更快，吞吐量更大，但同时也可能产生线程饥饿问题，也就是说如果一直有线程插队，那么在等待队列中的线程可能长时间得不到运行。

reentrantlock如何实现公平锁和非公平锁？

下面我们来看一下公平锁与非公平锁的加锁方法的源码。公平锁的锁获取源码如下：

protected final boolean tryAcquire(int acquires) {

    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();

    if (c == 0) {

        if (!hasQueuedPredecessors() && //这里判断了 hasQueuedPredecessors()
                compareAndSetState(0, acquires)) {
            
            setExclusiveOwnerThread(current);
            
            return true;
        }

    } else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {

        int nextc = c + acquires;

        if (nextc < 0) {
            throw new Error("Maximum lock count exceeded");
        }
        setState(nextc);
        return true;

    }
    return false;
}

非公平锁的锁获取源码如下：

final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {

    final Thread current = Thread.currentThread();
    int c = getState();

    if (c == 0) {

        if (compareAndSetState(0, acquires)) { //这里没有判断      hasQueuedPredecessors()

            setExclusiveOwnerThread(current);

            return true;

        }

    }

    else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {

        int nextc = c + acquires;

        if (nextc < 0) // overflow

        throw new Error("Maximum lock count exceeded");

        setState(nextc);

        return true;

    }

    return false;

}

通过对比，我们可以明显的看出公平锁与非公平锁的 lock() 方法唯一的区别就在于公平锁在获取锁时多了一个限制条件：hasQueuedPredecessors() 为 false，这个方法就是判断在等待队列中是否已经有线程在排队了。这也就是公平锁和非公平锁的核心区别，如果是公平锁，那么一旦已经有线程在排队了，当前线程就不再尝试获取锁；对于非公平锁而言，无论是否已经有线程在排队，都会尝试获取一下锁，获取不到的话，再去排队。这里有一个特例需要我们注意，针对 tryLock() 方法，它不遵守设定的公平原则。例如，当有线程执行 tryLock() 方法的时候，一旦有线程释放了锁，那么这个正在 tryLock 的线程就能获取到锁，即使设置的是公平锁模式，即使在它之前已经有其他正在等待队列中等待的线程，简单地说就是 tryLock 可以插队。看它的源码就会发现：

public boolean tryLock() {

    return sync.nonfairTryAcquire(1);

}

这里调用的就是 nonfairTryAcquire()，表明了是不公平的，和锁本身是否是公平锁无关。综上所述，公平锁就是会按照多个线程申请锁的顺序来获取锁，从而实现公平的特性。非公平锁加锁时不考虑排队等待情况，直接尝试获取锁，所以存在后申请却先获得锁的情况，但由此也提高了整体的效率。

MySQL

数据库事务隔离级别有哪些？

SQL 标准提出了四种隔离级别来规避这些现象，隔离级别越高，性能效率就越低，这四个隔离级别如下：

读未提交，指一个事务还没提交时，它做的变更就能被其他事务看到；
读提交，指一个事务提交之后，它做的变更才能被其他事务看到；
可重复读，指一个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，MySQL InnoDB 引擎的默认隔离级别；
串行化；会对记录加上读写锁，在多个事务对这条记录进行读写操作时，如果发生了读写冲突的时候，后访问的事务必须等前一个事务执行完成，才能继续执行；

按隔离水平高低排序如下：

图片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。

MVCC是什么？

我们需要了解两个知识：

Read View 中四个字段作用；
聚簇索引记录中两个跟事务有关的隐藏列；

那 Read View 到底是个什么东西？

img Read View 有四个重要的字段：

m_ids ：指的是在创建 Read View 时，当前数据库中「活跃事务」的事务 id 列表，注意是一个列表，“活跃事务”指的就是，启动了但还没提交的事务。
min_trx_id ：指的是在创建 Read View 时，当前数据库中「活跃事务」中事务 id 最小的事务，也就是 m_ids 的最小值。
max_trx_id ：这个并不是 m_ids 的最大值，而是创建 Read View 时当前数据库中应该给下一个事务的 id 值，也就是全局事务中最大的事务 id 值 + 1；
creator_trx_id ：指的是创建该 Read View 的事务的事务 id。

知道了 Read View 的字段，我们还需要了解聚簇索引记录中的两个隐藏列。假设在账户余额表插入一条小林余额为 100 万的记录，然后我把这两个隐藏列也画出来，该记录的整个示意图如下：

图片对于使用 InnoDB 存储引擎的数据库表，它的聚簇索引记录中都包含下面两个隐藏列：

trx_id，当一个事务对某条聚簇索引记录进行改动时，就会把该事务的事务 id 记录在 trx_id 隐藏列里；
roll_pointer，每次对某条聚簇索引记录进行改动时，都会把旧版本的记录写入到 undo 日志中，然后这个隐藏列是个指针，指向每一个旧版本记录，于是就可以通过它找到修改前的记录。

在创建 Read View 后，我们可以将记录中的 trx_id 划分这三种情况：

img 一个事务去访问记录的时候，除了自己的更新记录总是可见之外，还有这几种情况：

如果记录的 trx_id 值小于 Read View 中的 min_trx_id 值，表示这个版本的记录是在创建 Read View 前已经提交的事务生成的，所以该版本的记录对当前事务可见。
如果记录的 trx_id 值大于等于 Read View 中的 max_trx_id 值，表示这个版本的记录是在创建 Read View 后才启动的事务生成的，所以该版本的记录对当前事务不可见。
如果记录的 trx_id 值在 Read View 的min_trx_id和max_trx_id之间，需要判断 trx_id 是否在 m_ids 列表中：
- 如果记录的 trx_id 在 m_ids 列表中，表示生成该版本记录的活跃事务依然活跃着（还没提交事务），所以该版本的记录对当前事务不可见。
- 如果记录的 trx_id 不在 m_ids列表中，表示生成该版本记录的活跃事务已经被提交，所以该版本的记录对当前事务可见。

这种通过「版本链」来控制并发事务访问同一个记录时的行为就叫 MVCC（多版本并发控制）。

JVM

JVM内存模型说一下？

JVM的内存结构主要分为以下几个部分：

程序计数器（Program Counter Register）：每个线程都有一个程序计数器。当线程执行 Java 方法时，程序计数器保存当前执行指令的地址，以便在 JVM 调用其他方法或恢复线程执行时重新回到正确的位置。
Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：每个线程都有一个虚拟机栈。虚拟机栈保存着方法执行期间的局部变量、操作数栈、方法出口等信息。线程每调用一个 Java 方法时，会创建一个栈帧（Stack Frame），栈帧包含着该方法的局部变量、操作数栈、方法返回地址等信息。栈帧在方法执行结束后会被弹出。
本地方法栈（Native Method Stack）：与 Java 虚拟机栈类似，但是为本地方法服务。
Java 堆（Java Heap）：Java 堆是 Java 虚拟机中最大的一块内存区域，用于存储各种类型的对象实例，也是垃圾收集器的主要工作区域，Java 堆根据对象存活时间的不同，Java 堆还被分为年轻代、老年代两个区域，年轻代还被进一步划分为 Eden 区、From Survivor 0、To Survivor 1 区。
方法区（Method Area）：方法区也是所有线程共享的部分，它用于存储类的加载信息、静态变量、常量池、方法字节码等数据。在 Java 8 及以前的版本中，方法区被实现为永久代（Permanent Generation），在 Java 8 中被改为元空间（Metaspace）。