今天動力節(jié)點java培訓(xùn)機構(gòu)小編為大家匯總了史上最全的中高級JAVA工程師面試題及答案，分別是java緩存技術(shù)面試題和java中的hashmap面試題，希望能夠幫助到正在找工作的中高級JAVA程序員，下面就隨小編一起來看看吧。

java緩存技術(shù)面試題

1.memcache的分布式原理

memcached 雖然稱為 “ 分布式 ” 緩存服務(wù)器，但服務(wù)器端并沒有 “ 分布式 ” 功能。每個服務(wù)器都是完全獨立和隔離的服務(wù)。memcached 的分布式，則是完全由客戶端程序庫實現(xiàn)的。這種分布式是 memcached 的最大特點。

2.memcache的內(nèi)存分配機制

如何存放數(shù)據(jù)到memcached緩存中?(memcache內(nèi)存分配機制)

Slab Allocator內(nèi)存分配機制：預(yù)先將內(nèi)存分配成數(shù)個slab倉庫，每個倉庫再切出不同大小的chunk，去適配收到的數(shù)據(jù)。多余的只能造成浪費，不可避免。 增長因子(Grace factor)：一般而言觀察數(shù)據(jù)大小的變化規(guī)律設(shè)置合理的增長因子，默認(rèn)1.25倍. 太大容易造成浪費。memcached.exe -m 64 -p 11211 -f 1.25

如果有100byte的內(nèi)容要存儲，但122大小的倉庫的chunk用滿了怎么辦?

答：是并不會尋找更大倉庫的chunk來存儲，而是把122倉庫中的舊數(shù)據(jù)踢掉!

3.memcache的惰性失效機制

• 當(dāng)某個值過期后并不會從內(nèi)存刪除。(因此status統(tǒng)計時的curr_items有其信息)
• 如果之前沒有g(shù)et過，將不會自動刪除。如果(過期失效，沒get過一次)又沒有一個新值去占用他的位置時，當(dāng)做空的chunk占用。
• 當(dāng)取其值(get)時，判斷是否過期：如果過期返回空，且清空。(所以curr_items就減少了) 即這個過期只是讓用戶看不到這個數(shù)據(jù)而已，并沒有在過期的瞬間立即從內(nèi)存刪除，這個過程 稱為lazy expirtion，屬性失效，好處是節(jié)約了cpu和檢測的成本，稱為“惰性失效機制”

4.memcache緩存的無底洞現(xiàn)象

• 緩存的無底洞現(xiàn)象：facebook的工作人員反應(yīng)，他們在2010年左右，memcacahed節(jié)點就已經(jīng)達(dá)到3000個，大約數(shù)千G的緩存，他們發(fā)現(xiàn)一個問題，memchache連接頻率太高導(dǎo)致效率下降，于是加memcache節(jié)點，添加后發(fā)現(xiàn)連接頻率導(dǎo)致的問題仍然沒有好轉(zhuǎn)，稱之為“無底洞現(xiàn)象”。
• 問題分析：以用戶為例：user-133-age，user-133_name，user-133-height.........N個key 當(dāng)服務(wù)器增多，133號用戶的信息也被散落在更多的服務(wù)器， 所以同樣是訪問個人主頁，得到相同的個人信息，節(jié)點越多，要連接節(jié)點越多，對于memcache的連接數(shù)并沒有隨著節(jié)點的增多而降低，問題出現(xiàn)。
• 事實上：nosql和傳統(tǒng)的rdbms并不是水火不容，兩者在某些設(shè)計上是可以相互參考的。對于nosql的key-value這種存儲，key的設(shè)計可以參考mysql中表和列的設(shè)計。比如user表下有age、name、height列，對應(yīng)的key可以用user：133：age=23，user：133：name=ls，user：133：height=168;
• 問題的解決方案：把某一組key按其共同前綴來分布，比如：user：133：age=23，user：133：name=ls，user：133：height=168;在用分布式算法求其節(jié)點時，應(yīng)該以user：133來計算，而不是以user：133：age來計算，這樣這三個關(guān)于個人信息的key都落在同一個節(jié)點上。再次訪問只需要連接一個節(jié)點。問題解決。

5.一致性Hash算法的實現(xiàn)原理

(1)Hash環(huán)

我們把232次方想成一個環(huán)，比如鐘表上有60個分針點組成一個圓，那么hash環(huán)就是由232個點組成的圓。第一個點是0，最后一個點是232-1,我們把這232個點組成的環(huán)稱之為HASH環(huán)。

(2)一致性Hash算法

將memcached物理機節(jié)點通過Hash算法虛擬到一個虛擬閉環(huán)上(由0到232構(gòu)成)，key請求的時候通過Hash算法計算出Hash值然后對232取模，定位到環(huán)上順時針方向最接近的虛擬物理節(jié)點就是要找到的緩存服務(wù)器。

假設(shè)有ABC三臺緩存服務(wù)器：我們使用這三臺服務(wù)器各自的IP進(jìn)行hash計算然后對232取模即：==**Hash(服務(wù)器IP)%232== 計算出來的結(jié)果是0到232-1的一個整數(shù)，那么Hash環(huán)上必有一個點與之對應(yīng)。比如：

現(xiàn)在緩存服務(wù)器已經(jīng)落到了Hash環(huán)上，接下來我們就看我們的數(shù)據(jù)是怎么放到緩存服務(wù)器的?我們可以同樣對Object取Hash值然后對232取模，比如落到了接近A的一個點上：

那么這個數(shù)據(jù)理應(yīng)存到A這個緩存服務(wù)器節(jié)點上

所以，在緩存服務(wù)器節(jié)點數(shù)量不變的情況下，緩存的落點是不會變的。

但是如果B掛掉了呢? 按照hash且取模的算法，圖中3這個Object理應(yīng)就分配到了C這個節(jié)點上去了，所以就會到C上找緩存數(shù)據(jù)，結(jié)果當(dāng)然是找不到，進(jìn)而從DB讀取數(shù)據(jù)重新放到了C上。

但是對于編號為1,2的Object還是落到A，編號為4的Object還是落到C，B宕機所影響的僅僅是3這個Object。這就是一致性Hash算法的優(yōu)點。

(3)Hash環(huán)的傾斜

前面我們理想化的把三臺memcache機器均勻分到了Hash環(huán)上：

但是現(xiàn)實情況可能是：

如果Hash環(huán)傾斜，即緩存服務(wù)器過于集中將會導(dǎo)致大量緩存數(shù)據(jù)被分配到了同一個服務(wù)器上。比如編號1,2,3,4,6的Object都被存到了A，5被存到B，而C上竟然一個數(shù)據(jù)都沒有，這將造成內(nèi)存空間的浪費。為了解決這個問題，一致性Hash算法中使用“虛擬節(jié)點”解決。

虛擬節(jié)點解決Hash環(huán)傾斜

“虛擬節(jié)點”是“實際節(jié)點”在hash環(huán)上的復(fù)制品，一個實際節(jié)點可能對應(yīng)多個虛擬節(jié)點。這樣就可以將ABC三臺服務(wù)器相對均勻分配到Hash環(huán)上，以減少Hash環(huán)傾斜的影響，使得緩存被均勻分配到hash環(huán)上。

6.hash算法平衡性

平衡性指的是hash的結(jié)果盡可能分布到所有的緩存中去，這樣可以使得所有的緩存空間都可以得到利用。但是hash算法不保證絕對的平衡性，為了解決這個問題一致性hash引入了“虛擬節(jié)點”的概念。虛擬節(jié)點”( virtual node )是實際節(jié)點在 hash 空間的復(fù)制品( replica )，一實際個節(jié)點對應(yīng)了若干個“虛擬節(jié)點”，這個對應(yīng)個數(shù)也成為“復(fù)制個數(shù)”，“虛擬節(jié)點”在 hash 空間中以 hash 值排列。“虛擬節(jié)點”的hash計算可以采用對應(yīng)節(jié)點的IP地址加數(shù)字后綴的方式。 

例如假設(shè) cache A 的 IP 地址為202.168.14.241 。引入“虛擬節(jié)點”前，計算 cache A 的 hash 值：Hash(“202.168.14.241”); 引入“虛擬節(jié)點”后，計算“虛擬節(jié)”點 cache A1 和 cache A2 的 hash 值： 

Hash(“202.168.14.241#1”); // cache A1 ?
Hash(“202.168.14.241#2”); // cache A2 ??

這樣只要是命中cacheA1和cacheA2節(jié)點，就相當(dāng)于命中了cacheA的緩存。這樣平衡性就得到了提高。  

7.memcached與redis的區(qū)別

• redis做存儲，可以持久化，memcache做緩存，數(shù)據(jù)易丟失。
• redis支持多數(shù)據(jù)類型，memcache存放字符串。
• redis服務(wù)端僅支持單進(jìn)程、單線程訪問，也就是先來后到的串行模式，避免線程上下文切換，自然也就保證數(shù)據(jù)操作的原子性。Memcache服務(wù)端是支持多線程訪問的。
• redis雖然是單進(jìn)程單線程模式，但是redis使用了IO多路復(fù)用技術(shù)做到一個線程可以處理很多個請求來保證高性能。

8.Redis的主從復(fù)制

• 在Slave啟動并連接到Master之后，它將主動發(fā)送一個SYNC命令給Master。
• Master在收到SYNC命令之后，將執(zhí)行BGSAVE命令執(zhí)行后臺存盤進(jìn)程(rdb快照), 同時收集所有接收到的修改數(shù)據(jù)集的命令即寫命令到緩沖區(qū)，在后臺存盤進(jìn)程執(zhí)行完畢后，Master將傳送整個數(shù)據(jù)庫文件到Slave。
• Slave在接收到數(shù)據(jù)庫文件數(shù)據(jù)之后，將自身內(nèi)存清空，加載rdb文件到內(nèi)存中完成一次完全同步。
• 接著，Master繼續(xù)將所有已經(jīng)收集到緩沖區(qū)的修改命令，和新的修改命令依次傳送給Slaves
• Slave將在本地執(zhí)行這些數(shù)據(jù)修改命令，從而達(dá)到最終的數(shù)據(jù)同步
• 之后Master和Slave之間會不斷通過異步方式進(jìn)行命令的同步，從而保證數(shù)據(jù)的實時同步
• 如果Master和Slave之間的鏈接出現(xiàn)斷連現(xiàn)象，Slave可以自動重連Master，但是在重新連接成功之后。

9.Redis的部分復(fù)制過程

部分同步工作原理如下：

• Master為被發(fā)送的復(fù)制流創(chuàng)建一個內(nèi)存緩沖區(qū)(in-memory backlog)，記錄最近發(fā)送的復(fù)制流命令
• Master和Slave之間都記錄一個復(fù)制偏移量(replication offset)和當(dāng)前Master ID(Master run id)
• 當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)斷開，Slave會重新連接，并且向Master請求繼續(xù)執(zhí)行原來的復(fù)制進(jìn)程
• 如果Slave中斷網(wǎng)前的MasterID和當(dāng)前要連的MasterID相同，并且從斷開時到當(dāng)前時刻Slave記錄的偏移量所指定的數(shù)據(jù)仍然保存在Master的復(fù)制流緩沖區(qū)里面，則Master會向Slave發(fā)送缺失的那部分?jǐn)?shù)據(jù)，Slave執(zhí)行后復(fù)制工作可以繼續(xù)執(zhí)行。
• 否則Slave就執(zhí)行完整重同步操作

10.Redis的主從復(fù)制阻塞模式

• 同一個Master服務(wù)可以同步n多個Slave服務(wù)
• Slave節(jié)點同樣可以接受其它Slave節(jié)點的連接和同步服務(wù)請求，分擔(dān)Master節(jié)點的同步壓力
• Master是以非阻塞方式為Slave提供同步服務(wù)，所以主從復(fù)制期間Master一樣可以提供讀寫請求。
• Slave同樣是以非阻塞的方式完成數(shù)據(jù)同步，在同步期間，如果有客戶端提交查詢請求，Redis則返回同步之前的數(shù)據(jù)

11.Redis的數(shù)據(jù)持久化方式

Rdb快照和aof ?RDB快照：可以配置在n秒內(nèi)有m個key修改就做自動化快照方式 ?AOF：每一個收到的寫命令都通過write函數(shù)追加到文件中。更安全。

12.Redis的高可用部署方式

(1)哨兵模式

redis3.0之前的Sentinel哨兵機制，redis3.0之前只能使用一致性hash方式做分布式緩存。哨兵的出現(xiàn)主要是解決了主從復(fù)制出現(xiàn)故障時需要人為干預(yù)的問題。

(2)Redis哨兵主要功能

• 集群監(jiān)控：負(fù)責(zé)監(jiān)控Redis master和slave進(jìn)程是否正常工作
• 消息通知：如果某個Redis實例有故障，那么哨兵負(fù)責(zé)發(fā)送消息作為報警通知給管理員
• 故障轉(zhuǎn)移：如果master node掛掉了，會自動轉(zhuǎn)移到slave node上
• 配置中心：如果故障轉(zhuǎn)移發(fā)生了，通知client客戶端新的master地址

(3)Redis哨兵的高可用

原理：當(dāng)主節(jié)點出現(xiàn)故障時，由Redis Sentinel自動完成故障發(fā)現(xiàn)和轉(zhuǎn)移，并通知應(yīng)用方，實現(xiàn)高可用性

• 哨兵機制建立了多哨兵節(jié)點，共同監(jiān)控數(shù)據(jù)節(jié)點的運行狀況。
• 同時哨兵節(jié)點之間也互相通信，交換對主從節(jié)點的監(jiān)控狀況。
• 每隔1秒每個哨兵會向整個集群：Master主服務(wù)器+Slave從服務(wù)器+其他Sentinel(哨兵)進(jìn)程，發(fā)送一次ping命令做一次心跳檢測。

(4)哨兵如何判斷redis主從節(jié)點是否正常?

涉及兩個新的概念：主觀下線和客觀下線。

• 主觀下線：一個哨兵節(jié)點判定主節(jié)點down掉是主觀下線。
• 客觀下線：只有半數(shù)哨兵節(jié)點都主觀判定主節(jié)點down掉，此時多個哨兵節(jié)點交換主觀判定結(jié)果，才會判定主節(jié)點客觀下線。

原理：基本上哪個哨兵節(jié)點最先判斷出這個主節(jié)點客觀下線，就會在各個哨兵節(jié)點中發(fā)起投票機制Raft算法(選舉算法)，最終被投為領(lǐng)導(dǎo)者的哨兵節(jié)點完成主從自動化切換的過程。

(5)集群模式

redis3.0之后的容錯集群方式，無中心結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點保存數(shù)據(jù)和整個集群狀態(tài),每個節(jié)點都和其他所有節(jié)點連接，需要至少三個master提供寫的功能。  

因此集群中至少應(yīng)該有奇數(shù)個節(jié)點，因此至少有三個節(jié)點，每個節(jié)點至少有一個備份節(jié)點，所以redis集群應(yīng)該至少6個節(jié)點。  

每個Master有一個范圍的slot槽位用于寫數(shù)據(jù)。

13.Redis可以在線擴容嗎?zk呢

Reids的在線擴容，不需要重啟服務(wù)器，動態(tài)的在原始集群中添加新的節(jié)點,并分配slot槽。但是zk不能在線擴容，需要重啟，但是我們可以選擇一個一個重啟。

14.Redis高并發(fā)和快速的原因

• redis是基于內(nèi)存的，內(nèi)存的讀寫速度非常快;
• redis是單線程的，省去了很多上下文切換線程的時間;
• redis使用多路復(fù)用技術(shù)，可以處理并發(fā)的連接。

缺點：無法發(fā)揮多核CPU性能

15.瀏覽器本地緩存的了解和使用

資源在瀏覽器端的本地緩存可以通過Expires和Last-Modified返回頭信息進(jìn)行有效控制。

(1)Expires告訴瀏覽器在該指定過期時間前再次訪問同一URL時，直接從本地緩存讀取，無需再向服務(wù)器發(fā)起http請求;  

• 優(yōu)點是：瀏覽器直接讀取緩存信息無需發(fā)起http請求。  
• 缺點是：當(dāng)用戶按F5或Ctl+F5刷新頁面時瀏覽器會再次發(fā)起http請求。

(2)當(dāng)服務(wù)器返回設(shè)置了Last-Modified頭，下次發(fā)起同一URL的請求時，請求頭會自動包含If-Modified-Since頭信息，服務(wù)器對靜態(tài)內(nèi)容會根據(jù)該信息跟文件的最后修改時間做比較，如果最后修改時間不大于If-Modified-Since頭信息，則返回304：告訴瀏覽器請求內(nèi)容未更新可直接使用本地緩存。(注意：只對靜態(tài)內(nèi)容有效，如js/css/image/html等，不包括動態(tài)內(nèi)容，如JSP)

• 優(yōu)點：無論用戶行為如何都有效;
• 缺點：仍需向服務(wù)器發(fā)起一次http請求;

16.緩存雪崩

如果緩存集中在一段時間內(nèi)失效，發(fā)生大量的緩存穿透，所有的查詢都落在數(shù)據(jù)庫上，造成了緩存雪崩。

解決辦法：沒有完美的解決方案，可以通過隨機算法讓失效時間隨機分布，避免同一時刻失效。

17.緩存穿透

訪問一個不存在的key，緩存不起作用，請求會穿透到DB，可能DB也沒查到，流量大時DB會掛掉。

解決辦法： 1.采用布隆過濾器，使用一個足夠大的bitmap，用于存儲可能訪問的key，不存在的key直接被過濾;2訪問key未在DB查詢到值，也將空值寫進(jìn)緩存，但可以設(shè)置較短過期時間。

java中的hashmap面試題

HashMap的Hash碰撞

Hash值沖突問題是Hash表存儲模型需要解決的一個問題。通常有兩種方法：

將相同Hash值的Entry對象組織成一個鏈表放置在hash值對應(yīng)的槽位。HashMap采用的是鏈表法，且是單向鏈表(通過head元素就可以操作后續(xù)所有元素，對鏈表而言，新加入的節(jié)點會從頭節(jié)點加入。) 核心源碼：

private void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entrye = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry(hash, key, value, e);
if (size++ >= threshold)
resize(2 * table.length);
}

以上代碼說明：系統(tǒng)總是將新添加的 Entry 對象放入 table 數(shù)組的 bucketIndex 索引處。

• 如果 bucketIndex 索引處已經(jīng)有了一個 Entry 對象，那新添加的 Entry 對象指向原有的 Entry 對象 (產(chǎn)生一個 Entry 鏈)
• 如果 bucketIndex 索引處沒有 Entry 對象，也就是上面程序代碼的 e 變量是 null，也就是新放入的 Entry 對象指向 null，也就是沒有產(chǎn)生 Entry 鏈。HashMap里面沒有出現(xiàn)hash沖突時，沒有形成單鏈表時，hashmap查找元素很快,get()方法能夠直接定位到元素， 但是出現(xiàn)單鏈表后，單個bucket 里存儲的不是一個 Entry，而是一個 Entry 鏈，系統(tǒng)只能必須按順序遍歷每個 Entry，直到找到想搜索的 Entry 為止——如果恰好要搜索的 Entry 位于該 Entry 鏈的最末端(該 Entry 是最早 放入該 bucket 中)，那系統(tǒng)必須循環(huán)到最后才能找到該元素。

18.HashMap的get和put原理

PUT原理：當(dāng)調(diào)用HashMap的put方法傳遞key和value時，先調(diào)用key的hashcode方法。通過key的Hash值來找到Bucket----‘桶’的位置，然后迭代這個位置的Entry列表 判斷是否存在key的hashcode和equals完全相同的key，如果完全相同則覆蓋value， 否則插入到entry鏈的頭部。

HashMap在put時的Entry鏈形成的場景?

當(dāng)程序試圖將一個key-value對放入HashMap中時，程序首先根據(jù)該 key 的 hashCode() 返回值決定該 Entry 的存儲位置：

如果這兩個 Entry 的 key 的 hashCode() 返回值相同，那它們的存儲位置相同。

如果這兩個 Entry 的 key 通過 equals 比較返回 true，新添加 Entry 的 value 將覆蓋集合中原有 Entry 的 value，但key不會覆蓋。

如果這兩個 Entry 的 key 通過 equals 比較返回 false，新添加的 Entry 將與集合中原有 Entry 形成 Entry 鏈，而且新添加的 Entry 位于 Entry 鏈的頭部

GET原理：根據(jù)該 key 的 hashCode 值計算它的 hash 碼，遍歷并循環(huán)取出 Entry 數(shù)組中指定索引處的Entry值，如果該 Entry 的 key 與被搜索 key 相同 ，且Enrty的hash值跟key的hash碼相同，然后看是否是Entry鏈，如果是則迭代這個位置的Entry列表,判斷是否存在key的hashcode和equals完全相同的key，如果完全相同則獲取value。

19.HashMap的rehash

HashMap初始容量大小為16,一般來說，當(dāng)有數(shù)據(jù)要插入時，都會檢查容量有沒有超過設(shè)定的thredhold，如果超過，需要增大Hash表的尺寸，但是這樣一來，整個Hash表里的元素都需要被重算一遍。這叫rehash，這個成本相當(dāng)?shù)拇?/p>

20.HashMap的線程不安全問題

比如put操作時，有兩個線程A和B，首先A希望插入一個key-value對到HashMap中，首先計算記錄所要落到的桶的索引BucketIndex坐標(biāo)，然后獲取到該桶里面的Entry鏈表header頭結(jié)點，此時線程A的時間片用完了，而此時線程B被調(diào)度得以執(zhí)行，和線程A一樣執(zhí)行，只不過線程B成功將記錄插到了桶里面，假設(shè)線程A插入的記錄計算出來的桶索引和線程B要插入的記錄計算出來的桶索引是一樣的，那么當(dāng)線程B成功插入之后，線程A再次被調(diào)度運行時，它依然持有過期的鏈表頭但是它對此一無所知，以至于它認(rèn)為它應(yīng)該這樣做，如此一來就覆蓋了線程B插入的記錄，這樣線程B插入的記錄就憑空消失了，造成了數(shù)據(jù)不一致的行為。另一個不安全的體現(xiàn)是是get操作可能由于resize而死循環(huán)。

21.HashMap和Hashtable的區(qū)別

相同點：

• 都實現(xiàn)了Map接口
• Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一樣，所以性能不會有很大的差異

不同點：

• hashMap允許NULL作為key和value，而hashtable不允許
• hashMap線程不安全，Hashtable線程安全
• hashMap速度快于hashtable
• HashMap 把 Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey,避免引起誤會
• Hashtable是基于陳舊的Dictionary類的，HashMap是Java 1.2引進(jìn)的Map接口的一個實現(xiàn)

22.為什么collection沒有實現(xiàn)clonable接口

Collection接口有很多不同的集合實現(xiàn)形式，而clonable只對具體的對象有意義。

23.為什map沒有實現(xiàn)collection接口

Set 和List 都繼承了Conllection，Map沒有繼承于Collection接口，Map提供的是key-Value的映射，而Collection代表一組對象。

24.Map接口的實現(xiàn)有哪些,區(qū)別是什么

HashMap,LinkedHashMap,Hashtable,TreeMap。

LinkedHashMap 是HashMap的一個子類，保存了記錄的插入順序 Hashtable和HashMap類似，它繼承自Dictionary類，不同的是它不允許鍵或值為空。TreeMap實現(xiàn)SortMap接口，能夠把它保存的記錄根據(jù)鍵排序,默認(rèn)是按鍵值的升序排序，也可以指定排序的比較器。

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