6.30 Java面试

1.HashMap和HashTable区别？HashMap的原理？如何实现线程安全的HashMap（ConcurrentHashMap原理）？

HashMap是基于哈希表实现的，每个元素是一个key-value对，内部通过单链表解决哈希冲突。
HashMap存放数据过程：
HashMap内部维护了一个Entry数组，每一个Entry实际上是一个链表，在添加一个key-value键值对时，首先通过hash(key)函数计算哈希值，然后通过index索引计算出key-value对应的存放位置(哈希值 & 0x7FFFFFFF实现均匀散列，比取模效率高)，若某位置上的key和hashcode相等，则进行覆盖，否则将value插入到头节点。
HashMap的默认数组长度为16，size记录所有元素数量，threshold是HashMap阈值，用于判断是否需要扩容(size>threshold)，注意，扩容是新建一个2倍大小的HashMap，重新计算hash值索引并复制，比较耗费性能。

jdk1.8优化：当Hash冲突严重，数组上的链表长度过长时，会降低查询效率，jdk1.8增加了树阈值用于判断是否需要将链表转换为红黑树，每增加一个元素都会判断当前链表是否需要转为红黑树

HashTable与HashMap结构相近，不同点在于：
1.Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap继承自AbstractMap类，二者都实现了Map接口
2.Hashtable 中的方法是Synchronize修饰线程安全的。
3.HashTable不允许key-value为null，
4.HashTable在不指定容量的情况下的默认容量为11，而HashMap为16；Hashtable扩容时，将容量变为原来的2倍加1，而HashMap扩容时，将容量变为原来的2倍

ConcurrentHashMap原理
CHP在Entry数组的基础上进行了分段，关键用了volatile修饰value值和链表，保证了可见性，同时采用了分段锁技术，其中Segment继承于ReentrantLock，当一个线程占用锁访问一个Segment时，不会影响到其他的Segment访问。

jdk1.8优化：同样为了解决查询效率低，增加了红黑树，抛弃了原来的分段锁，而是采用了CAS和Synchronized保证并发安全。详情见博客put(),get()方法。
面试详细阐述get()，put()，扩容操作，多总结多表达。
博客详情

2.Synchronized的使用与底层原理，除了Synchronized锁还有哪些方法实现线程安全？Volatile原理？

实现并发的几种方式：
①synchronized同步方法
②synchronized同步代码块
③使用volatile 原理：多线程访问volatile修饰的变量时都是从内存中读取，而不是从线程缓存读取，因此每个线程访问到的变量值都是一样的。以此保证同步
④使用重入锁ReentrantLock
⑤使用ThreadLocal管理局部变量，每个线程会创建该变量的独立副本，不受其他线程影响。
⑥线程需要同步的根本原因在于对共享变量的操作不是原子的，因此可以将一些共享变量设为原子类

3.MySQL两种引擎区别？什么是聚簇索引和非聚簇索引？查询性能下降如何优化？

常用的有InnoDB和InnoDB
InnoDB是MySQL默认的引擎，主要原因在于：1.支持事务ACID属性 2.支持行级锁，高并发 3.支持外键约束 4.索引更高效
两种引擎的区别：
① InnoDB索引是聚簇索引，InnoDB是非聚簇索引
② InnoDB主键索引的叶子节点存放行数据，因此索引效率高；MyISAM叶子节点存放的是行数据的地址，需要二次寻址。
③ InnoDB锁粒度是行级的，MyISAM锁粒度是表级的。
④ InnoDB同时缓存索引和数据，而MyISAM只缓存索引
⑤ InnoDB 哈希索引√全文索引× MyISAM 哈希索引× 全文索引 √
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聚簇索引：
数据存储与索引存放在一起，找到索引也就找到了数据。
非聚簇索引是指索引与数据分开，访问数据时先通过索引到磁盘找相应数据。
应用场景：
InnoDB：支持事务处理，支持外键，支持崩溃修复能力和并发控制。如果需要对事务的完整性要求比较高（比如银行），要求实现并发控制（比如售票），那选择InnoDB有很大的优势。如果需要频繁的更新、删除操作的数据库，也可以选择InnoDB，因为支持事务的提交（commit）和回滚（rollback）。

MyISAM：插入数据快，空间和内存使用比较低。如果表主要是用于插入新记录和读出记录，那么选择MyISAM能实现处理高效率。如果应用的完整性、并发性要求比 较低，也可以使用。
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索引
索引本身是一种数据结构，是为了帮助快速查找数据，其实现通常是B树/B+树(大多数场景，范围查询)或哈希索引(查询单条记录，对等=查询)，通俗的说就是帮助查找的目录。
索引的四种类型：主键索引（表唯一），唯一索引，普通索引，全文索引
索引查询方式：
主键索引区:PI(关联保存的时数据的地址)按主键查询,
普通索引区:si(关联的id的地址,然后再到达上面的地址)。所以按主键查询,速度最快
索引原理：

数据库为什么使用B+树而不是B树？
1.B树只适合随机检索，而B+树支持顺序检索和随机检索
2.B+树查询效率更稳定，空间利用更好，可以减少IO次数，增删节点(文件)更快

4.TCP为什么三次握手，两次会产生什么问题，第三次握手失败怎么处理？

网上答案：第三次握手是为了防止已经失效的连接请求报文又传到了服务端，产生错误。
根据TCP服务器和客户端的状态，第三次握手失败服务器不会重传ack报文，而是直接发生RTS报文，进度CLOSED状态，这么做的目的是防止SYN洪泛攻击

两次握手的问题：
两次握手，客户端收到服务端的应答后进入ESTABLISHED（已建立连接状态），而服务端在收到客户端的连接请求之后就进入了ESTABLISHED状态。如果出现网络拥塞，客户端发送的连接请求报文A过了很久没有到达服务端，会超时重发请求报文B，服务端正确接受并确认应答，连接建立并开始通信传输数据，等通信结束之后释放连接。此时，如果之前失效的连接请求A到达服务端，由于两次握手就能成功建立连接，服务端收到请求A之后进入ESTABLISHED已建立连接状态，等待发送数据或者主动发送数据，此时，客户端已经进入CLISED断开连接状态，服务器会一直等下去，浪费服务器连接资源。
解释
洪泛攻击
解决方法：
对于SYN泛洪攻击的防范，优化主机系统设置是常用的手段。如降低SYN timeout时间，使得主机尽快释放半连接的占用；又比如采用SYN cookie设置，如果短时间内连续收到某个IP的重复SYN请求，则认为受到了该IP的攻击，丢弃来自该IP的后续请求报文。此外合理地采用防火墙等外部网络安全设施也可缓解SYN泛洪攻击。
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