java 面试的一些问题整理 金九银十希望大家都有一份合适的工作

心得整理

Final

    final关键字可以用于类,方法,变量前,用来表示该关键字修饰的类,方法,变量具有不可变的特性。

(1)final关键字用于基本数据类型前:这时表明该关键字修饰的变量是一个常量,在定义后该变量的值就不能被修改。

(2)final关键字用于方法声明前:这时意味着该方法时最终方法,只能被调用,不能被覆盖,但是可以被重载。

(3)final关键字用于类名前:此时该类被称为最终类,该类不能被其他类继承

垃圾回收机制

标记垃圾的算法

Java中标记垃圾的算法主要有两种, 引用计数法和可达性分析算法。我们首先来介绍引用计数法。

引用计数法

引用计数法就是给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它,计数器就加 1;当引用失效,计数器就减 1;任何时候计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的,可以当做垃圾收集。这种方法实现起来很简单而且优缺点都很明显。

优点: 执行效率高,程序执行受影响较小

缺点: 无法检测出循环引用的情况,导致内存泄露

可达性分析算法

这个算法的基本思想就是通过一系列的称为 “GC Roots” 的对象作为起点,从这些节点开始向下搜索,节点所走过的路径称为引用链,当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连的话,则证明此对象是不可用的。

那么什么对象可以作为GCRoot?

虚拟机栈中的引用对象

方法区中的常量引用对象

方法区中的类静态属性引用对象

本地方法栈中的引用对象

活跃线程中的引用对象

常说的GC(Garbage Collector) roots,特指的是垃圾收集器(Garbage Collector)的对象,GC会收集那些不是GC roots且没有被GC roots引用的对象。

一个对象可以属于多个root,GC root有几下种:

  • Class - 由系统类加载器(system class loader)加载的对象,这些类是不能够被回收的,他们可以以静态字段的方式保存持有其它对象。我们需要注意的一点就是,通过用户自定义的类加载器加载 的类,除非相应的java.lang.Class实例以其它的某种(或多种)方式成为roots,否则它们并不是roots,.
  • Thread - 活着的线程
  • Stack Local - Java方法的local变量或参数
  • JNI Local - JNI方法的local变量或参数
  • JNI Global - 全局JNI引用
  • Monitor Used - 用于同步的监控对象
  • Held by JVM - 用于JVM特殊目的由GC保留的对象,但实际上这个与JVM的实现是有关的。可能已知的一些类型是:系统类加载器、一些JVM知道的重要的异常类、一些用于处理异常的预分配对象以及一些自定义的类加载器等。然而,JVM并没有为这些对象提供其它的信息,因此需要去确定哪些是属于"JVM持有"的了。

在Java中存在着四种垃圾回收算法,标记清除算法、复制算法、标记整理算法以及分代回收算法。

标记清除算法

该算法分为“标记”和“清除”两个阶段:标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象,清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。

它是最基础的收集算法,效率也很高,但是会带来两个明显的问题:

1、效率问题

2、空间问题(标记清除后会产生大量不连续的碎片)

复制算法

为了解决效率问题,我们开发出了复制算法。它可以将内存分为大小相同的两块,每次使用其中的一块。当第一块的内存使用完后,就将还存活的对象复制到另一块去,然后再把使用的空间一次清理掉。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

简单来说就是该对象分为对象面以及空闲面,对象在对象面上创建,对象面上存活的对象会被复制到空闲面,接下来就可以清除对象面的内存。

这种算法的优缺点也比较明显

优点:解决碎片化问题,顺序分配内存简单高效

缺点:只适用于存活率低的场景,如果极端情况下如果对象面上的对象全部存活,就要浪费一半的存储空间。

标记整理算法

为了解决复制算法的缺陷,充分利用内存空间,提出了标记整理算法。该算法标记阶段和标记清除一样,但是在完成标记之后,它不是直接清理可回收对象,而是将存活对象都向一端移动,然后清理掉端边界以外的内存

分代收集算法

  根据内存中对象的存活周期不同,将内存划分为几块,java的虚拟机中一般把内存划分为新生代和年老代,当新创建对象时一般在新生代中分配内存空间,当新生代垃圾收集器回收几次之后仍然存活的对象会被移动到年老代内存中,当大对象在新生代中无法找到足够的连续内存时也直接在年老代中创建。

  对于新生代和老年代来说,新生代回收频率很高,但是每次回收耗时很短,而老年代回收频率较低,但是耗时会相对较长,所以应该尽量减少老年代的GC。

什么是Java垃圾回收器

  Java垃圾回收器是Java虚拟机(JVM)的三个重要模块(另外两个是解释器和多线程机制)之一,为应用程序提供内存的自动分配(Memory Allocation)、自动回收(Garbage Collect)功能,这两个操作都发生在Java堆上(一段内存块)。某一个时点,一个对象如果有一个以上的引用(Rreference)指向它,那么该对象就为活着的(Live),否则死亡(Dead),视为垃圾,可被垃圾回收器回收再利用。垃圾回收操作需要消耗CPU、线程、时间等资源,所以容易理解的是垃圾回收操作不是实时的发生(对象死亡马上释放),当内存消耗完或者是达到某一个指标(Threshold,使用内存占总内存的比列,比如0.75)时,触发垃圾回收操作。有一个对象死亡的例外,java.lang.Thread类型的对象即使没有引用,只要线程还在运行,就不会被回收。

3.2、串行回收器(Serial Collector)

  单线程执行回收操作,回收期间暂停所有应用线程的执行,client模式下的默认回收器,通过-XX:+UseSerialGC命令行可选项强制指定。参数可以设置使用新生代串行和老年代串行回收器

  年轻代的回收算法(Minor Collection):把Eden区的存活对象移到To区,To区装不下直接移到年老代,把From区的移到To区,To区装不下直接移到年老代,From区里面年龄很大的升级到年老代。回收结束之后,Eden和From区都为空,此时把From和To的功能互换,From变To,To变From,每一轮回收之前To都是空的。设计的选型为复制。

  年老代的回收算法(Full Collection):年老代的回收分为三个步骤,标记(Mark)、清除(Sweep)、合并(Compact)。标记阶段把所有存活的对象标记出来,清除阶段释放所有死亡的对象,合并阶段把所有活着的对象合并到年老代的前部分,把空闲的片段都留到后面。设计的选型为合并,减少内存的碎片。

3.3、并行回收器(ParNew回收器)

  并行回收器在串行回收器基础上做了改进,他可以使用多个线程同时进行垃圾回收,对于计算能力强的计算机而言,可以有效的缩短垃圾回收所需的尖际时间。

  ParNew回收器是一个工作在新生代的垃圾收集器,他只是简单的将串行回收器多线程快他的回收策略和算法和串行回收器一样。使用XX:+UseParNewGC 新生代ParNew回收器,老年代则使用串行回收器

ParNew回收器工作时的线程数量可以使用XX:ParaleiGCThreads参数指定,一般最好和计算机的CPU相当,避免过多的栽程影响性能。

3.4、并行回收集器(ParallelGC)

  老年代ParallelOldGC回收器也是一种多线程的回收器,和新生代的ParallelGC回收器一样,也是一种关往吞吐量的回收器,他使用了标记压缩算法进行实现。

  -XX:+UseParallelOldGC 进行设置

  -XX:+ParallelCThread也可以设置垃圾收集时的线程教量。

3.5、并CMS(并发GC)收集器

  CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的,整个收集过程大致分为4个步骤:

    ①.初始标记(CMS initial mark)

    ②.并发标记(CMS concurrenr mark)

    ③.重新标记(CMS remark)

    ④.并发清除(CMS concurrent sweep)

 

  其中初始标记、重新标记这两个步骤任然需要停顿其他用户线程。初始标记仅仅只是标记出GC ROOTS能直接关联到的对象,速度很快,并发标记阶段是进行GC ROOTS 根搜索算法阶段,会判定对象是否存活。而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间,因用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录,这个阶段的停顿时间会被初始标记阶段稍长,但比并发标记阶段要短。

 

     由于整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中,收集器线程都可以与用户线程一起工作,所以整体来说,CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。

  CMS收集器的优点:并发收集、低停顿

  但是CMS还远远达不到完美,主要有三个显著缺点:

 

    CMS收集器对CPU资源非常敏感。在并发阶段,虽然不会导致用户线程停顿,但是会占用CPU资源而导致引用程序变慢,总吞吐量下降。CMS默认启动的回收线程数是:(CPU数量+3) / 4。

 

    CMS收集器无法处理浮动垃圾,可能出现“Concurrent Mode Failure“,失败后而导致另一次Full  GC的产生。由于CMS并发清理阶段用户线程还在运行,伴随程序的运行自热会有新的垃圾不断产生,这一部分垃圾出现在标记过程之后,CMS无法在本次收集中处理它们,只好留待下一次GC时将其清理掉。这一部分垃圾称为“浮动垃圾”。也是由于在垃圾收集阶段用户线程还需要运行,即需要预留足够的内存空间给用户线程使用,因此CMS收集器不能像其他收集器那样等到老年代几乎完全被填满了再进行收集,需要预留一部分内存空间提供并发收集时的程序运作使用。在默认设置下,CMS收集器在老年代使用了68%的空间时就会被激活,也可以通过参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值来提供触发百分比,以降低内存回收次数提高性能。要是CMS运行期间预留的内存无法满足程序其他线程需要,就会出现“Concurrent Mode Failure”失败,这时候虚拟机将启动后备预案:临时启用Serial Old收集器来重新进行老年代的垃圾收集,这样停顿时间就很长了。所以说参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设置的过高将会很容易导致“Concurrent Mode Failure”失败,性能反而降低。

 

    CMS是基于“标记-清除”算法实现的收集器,使用“标记-清除”算法收集后,会产生大量碎片。空间碎片太多时,将会给对象分配带来很多麻烦,比如说大对象,内存空间找不到连续的空间来分配不得不提前触发一次Full  GC。为了解决这个问题,CMS收集器提供了一个-XX:UseCMSCompactAtFullCollection开关参数,用于在Full  GC之后增加一个碎片整理过程,还可通过-XX:CMSFullGCBeforeCompaction参数设置执行多少次不压缩的Full  GC之后,跟着来一次碎片整理过程。

3.6、G1回收器

  G1是一个分代分步的并行收集器,并且他也会有stop-the-world问题。与其他收集器类似,G1将堆内存分为新生代和老年代。内存回收主要发生在新生代,而在老年代中也会间歇性回收内存。

      为了提高吞吐量G1将一些指定操作只在stw阶段进行,例如全局标记这样耗时间的操作会和用户的应用一起并发进行。为了降低垃圾回收时的stw暂停时长,G1通过并行分步的方式进行垃圾回收。G1通过对应用和垃圾回收的行为记录进行建模,从而达到可预测的回收停顿时间,并且通过这些数据来衡量暂停时候完成的工作量。举例来说,G1首先在回收效率最高的区域(垃圾最多的区域)进行回收,G1通过分散法来回收空间:将存活对象复制分散到新的内存区域,并且在此过程中进行对象整理。在此之后,之前被占据的那一片区域都会释放出来。

      G1收集器其实并非实时垃圾回收器。他的目标是在长期运行的应用中达到设置的目标暂停时间。

  使用.XXX:+UseG1GC 应用G1收集器,

  Mills指定最大停顿时间

  使用-XX:MaxGCPausel

  设置并行回收的线程数量

  使用-XX:ParallelGCThreads

Jvm 运行时数据区 方法去 虚拟机栈 本地方法栈 堆 程序计数器

对象的生命周期

(1)进入Eden区, 区内存不够的时候就会触发MinorGC,对新生代区进行一次垃圾回收。

(2)MinorGC会清除Eden区的游离对象(没有被GC Roots标记的对象),非垃圾对象(被GC Roots标记的对象)会被复制到SurvivorFrom区,这些对象的分代年龄为1(经历了1次GC)。

(3)Eden内存不够又触发了MinorGC,MinorGC又会和步骤(2)一样清理垃圾,From区也会被清理,没有被清理的对象会被复制到To区,清空Eden区和From区。ServicorTo 和ServicorFrom 互换,原ServivorTo 成为下一次GC 时的ServivorFrom区。

(4)重复(1)(2)(3)步骤如果对象的还没有被清理,分代年龄达15次,该对象就会被复制到老年代。

(5)老年代内存不够时会触发full GC清理整个堆空间—包括年轻代和老年代。会导致STW(stop the world)停止所有用户线程让GC专心回收垃圾,用户线程会出现短暂卡顿。JVM调优就是为了减少STW时间和降低full GC发生次数。

(6)如果full GC后还没有更多的空间放新对象就会发生OOM(内存溢出)

对象内存中的组成

1,对象头

2,实例数据    对象的实例数据就是在java代码中能看到的属性和他们的值

3,对齐填充字节 因为JVM要求java的对象占的内存大小应该是8bit的倍数,所以后面有几个字节用于把对象的大小补齐至8bit的倍数

对象头

1,Mark Word  Mark Word记录了对象和锁有关的信息

2,指向类的指针 Java对象的类数据保存在方法区

3,数组长度(只有数组对象才有)

栈帧

局部变量表:用于存放参数和方法内部定义的局部变量,方法的Code属性的max_locals确定它的最大容量。

操作数栈:先入后出栈,临时存储运行时数据,由Code属性的max_stacks设定最大值。

动态连接:存放栈帧所属方法的引用和方法内部的一些对其他引用。

返回地址:方法返回时需要在栈帧中保存的一些信息。

synchronized(monitorentrymonitorexit)和ReentrantLock的区别

1.首先synchronized是java内置关键字,在jvm层面,Lock是个java类;

2.synchronized无法判断是否获取锁的状态,Lock可以判断是否获取到锁;

3.synchronized会自动释放锁(a 线程执行完同步代码会释放锁 ;b 线程执行过程中发生异常会释放锁),Lock需在finally中手工释放锁(unlock()方法释放锁),否则容易造成线程死锁;

4.用synchronized关键字的两个线程1和线程2,如果当前线程1获得锁,线程2线程等待。如果线程1阻塞,线程2则会一直等待下去,而Lock锁就不一定会等待下去,如果尝试获取不到锁,线程可以不用一直等待就结束了;

5.synchronized的锁可重入、不可中断、非公平,而Lock锁可重入、可判断、可公平(两者皆可)

6.Lock锁适合大量同步的代码的同步问题,synchronized锁适合代码少量的同步问题。

ThreadPoolExcutor

参数:

     corePoolSize:      线程池维护线程的最少数量 (core : 核心)

     maximumPoolSize:   线程池维护线程的最大数量 

     keepAliveTime:     线程池维护线程所允许的空闲时间

     unit:               线程池维护线程所允许的空闲时间的单位

     workQueue:          线程池所使用的缓冲队列

     handler:            线程池对拒绝任务的处理策略

handler有四个选择:

          ThreadPoolExecutor.AbortPolicy():     抛出java.util.concurrent.RejectedExecutionException异常

          ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy():     重试添加当前的任务,他会自动重复调用execute()方法

          ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy():  会抛弃任务队列中最旧的任务也就是最先加入队列的,再把这个新任务添加进去。

          ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy():     抛弃当前的任务

           也可以自定义策略

            static class MyRejectedExecutionHandler implements RejectedExecutionHandler {

    @Override

    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor executor) {

        new Thread(r,"新线程"+new Random().nextInt(10)).start();

    }

}

Executors

Java通过Executors提供四种线程池,分别为:

    newCachedThreadPool创建一个可缓存线程池,如果线程池长度超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。

    newFixedThreadPool 创建一个定长线程池,可控制线程最大并发数,超出的线程会在队列中等待。

    newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池,支持定时及周期性任务执行。

    newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池,它只会用唯一的工作线程来执行任务,保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

线程池的大小如何确定?CPU 密集型任务(N+1)、I/O 密集型任务(2N)

单例模式的通用(饿汉式)定义

饿汉式:

即无论是否使用了该对象,在一开始的时候就创建该对象

懒汉式定义:

当程序获取该单例对象时,会判断该对象是否已经创建

只有第一次使用该对象时会创建对象(如果不使用该对象就不创建,到了使用的时候如果有就拿来用,如果没有再创建该对象)

一、懒汉式:

//懒汉式单例类.延迟加载,在第一次调用的时候实例化自己

public class SingleTon{

private static SingleTon instance;

private SingleTon(){}

public static synchronized SingleTon getInstance(){//这种方式在方法上加同步,每次调用该方法都要同步

if(instance==null){

instance = new SingleTon();

}

return instance;

}

}

public static SingleTon getInstance(){//双重检查锁定,只有第一次调用单例的时候才会做同步

if(instance==null){

synshronized(SingleTon.class){

if(instance==null){

instance = new SingleTon();

}

}

}

return instance;

}

 

public class SingleTon{//利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有同步的性能损耗

private static class LazyHolder{

private static SingleTon instane = new SingleTon();

}

private SingleTon(){}

public static SingleTon getInstance(){

return LazyHolder.instance;

}

}

二、恶汉式:

//饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化,天生线程安全

public class SingleTon{

private static SingleTon instance = new SingleTon();

private SingleTon(){}

public static SingleTon getInstance(){

return instance;

}

}

 

volatile

1.保证此变量对所有的线程的可见性,这里的“可见性”,如本文开头所述,当一个线程修改了这个变量的值,volatile 保证了新值能立即同步到主内存,以及每次使用前立即从主内存刷新。但普通变量做不到这点,普通变量的值在线程间传递均需要通过主内存(详见:Java内存模型)来完成。

  2.禁止指令重排序优化。有volatile修饰的变量,赋值后多执行了一个“load addl $0x0, (%esp)”操作,这个操作相当于一个内存屏障(指令重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置),只有一个CPU访问内存时,并不需要内存屏障;(什么是指令重排序:是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理)

JAVA多线程——线程安全之原子性,有序性和可见性

hashmap扩容

那么hashmap什么时候进行扩容呢?当hashmap中的元素个数超过数组大小*loadFactor时,就会进行数组扩容,loadFactor的默认值为0.75,也就是说,默认情况下,数组大小为16,那么当hashmap中元素个数超过16*0.75=12的时候,就把数组的大小扩展为2*16=32,即扩大一倍,然后重新计算每个元素在数组中的位置,而这是一个非常消耗性能的操作,所以如果我们已经预知hashmap中元素的个数,那么预设元素的个数能够有效的提高hashmap的性能

ConcurrentHashMap

1.7

原理

Segment的大小最多65536个,没有指定concurrencyLevel元素初始化,Segment的大小size默认为16

从上Segment的继承体系可以看出,Segment实现了ReentrantLock,也就带有锁的功能,当执行put操作时,会进行第一次key的hash来定位Segment的位置,如果该Segment还没有初始化,即通过CAS操作进行赋值,然后进行第二次hash操作,找到相应的HashEntry的位置,这里会利用继承过来的锁的特性,在将数据插入指定的HashEntry位置时(链表的尾端),会通过继承ReentrantLock的tryLock()方法尝试去获取锁,如果获取成功就直接插入相应的位置,如果已经有线程获取该Segment的锁,那当前线程会以自旋的方式去继续的调用tryLock()方法去获取锁,超过指定次数就挂起,等待唤醒

获取Mapsize问题

第一种方案他会使用不加锁的模式去尝试多次计算ConcurrentHashMap的size,最多三次,比较前后两次计算的结果,结果一致就认为当前没有元素加入,计算的结果是准确的

第二种方案是如果第一种方案不符合,他就会给每个Segment加上锁,然后计算ConcurrentHashMap的size返回

 

 

1.8

JDK1.8的实现已经摒弃了Segment的概念,而是直接用Node数组+链表+红黑树的数据结构来实现,并发控制使用Synchronized和CAS来操作,整个看起来就像是优化过且线程安全的HashMap

到JDK1.8版本中synchronized+CAS+HashEntry+红黑树,相对而言,总结如下思考

 

JDK1.8的实现降低锁的粒度,JDK1.7版本锁的粒度是基于Segment的,包含多个HashEntry,而JDK1.8锁的粒度就是HashEntry(首节点)

JDK1.8版本的数据结构变得更加简单,使得操作也更加清晰流畅,因为已经使用synchronized来进行同步,所以不需要分段锁的概念,也就不需要Segment这种数据结构了,由于粒度的降低,实现的复杂度也增加了

JDK1.8使用红黑树来优化链表,基于长度很长的链表的遍历是一个很漫长的过程,而红黑树的遍历效率是很快的,代替一定阈值的链表,这样形成一个最佳拍档

JDK1.8为什么使用内置锁synchronized来代替重入锁ReentrantLock,我觉得有以下几点

因为粒度降低了,在相对而言的低粒度加锁方式,synchronized并不比ReentrantLock差,在粗粒度加锁中ReentrantLock可能通过Condition来控制各个低粒度的边界,更加的灵活,而在低粒度中,Condition的优势就没有了

JVM的开发团队从来都没有放弃synchronized,而且基于JVM的synchronized优化空间更大,使用内嵌的关键字比使用API更加自然

在大量的数据操作下,对于JVM的内存压力,基于API的ReentrantLock会开销更多的内存,虽然不是瓶颈,但是也是一个选择依据

Mysql

Mvcc

类似于乐观锁

在每一行数据中额外保存两个隐藏的列:当前行创建时的版本号和删除时的版本号(可能为空,其实还有一列称为回滚指针,用于事务回滚,不在本文范畴)。这里的版本号并不是实际的时间值,而是系统版本号。每开始新的事务,系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号,用来和查询每行记录的版本号进行比较。

每个事务又有自己的版本号,这样事务内执行CRUD操作时,就通过版本号的比较来达到数据版本控制的目的

事物管理

原子性(Atomicity)

原子性是指事务是一个不可分割的工作单位,事务中的操作要么都发生,要么都不发生。

一致性(Consistency)

事务前后数据的完整性必须保持一致。

隔离性(Isolation)

事务的隔离性是多个用户并发访问数据库时,数据库为每一个用户开启的事务,不能被其他事务的操作数据所干扰,多个并发事务之间要相互隔离。

持久性(Durability)

持久性是指一个事务一旦被提交,它对数据库中数据的改变就是永久性的,接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响

事物隔离级别

 

   事务的并发问题

  1、脏读:事务A读取了事务B更新的数据,然后B回滚操作,那么A读取到的数据是脏数据

  2、不可重复读:事务 A 多次读取同一数据,事务 B 在事务A多次读取的过程中,对数据作了更新并提交,导致事务A多次读取同一数据时,结果 不一致。

  3、幻读:系统管理员A将数据库中所有学生的成绩从具体分数改为ABCDE等级,但是系统管理员B就在这个时候插入了一条具体分数的记录,当系统管理员A改结束后发现还有一条记录没有改过来,就好像发生了幻觉一样,这就叫幻读。

聚集(clustered)索引,也叫聚簇索引

定义:数据行的物理顺序与列值(一般是主键的那一列)的逻辑顺序相同,一个表中只能拥有一个聚集索引

非聚集(unclustered)索引

定义:该索引中索引的逻辑顺序与磁盘上行的物理存储顺序不同,一个表中可以拥有多个非聚集索引。

其实按照定义,除了聚集索引以外的索引都是非聚集索引,只是人们想细分一下非聚集索引,分成普通索引,唯一索引,全文索引。如果非要把非聚集索引类比成现实生活中的东西,那么非聚集索引就像新华字典的偏旁字典,他结构顺序与实际存放顺序不一定一致。

为什么选用B+树作为数据库的索引结构:

B+树的中间节点不保存数据,是纯索引,但是B树的中间节点是保存数据和索引的,相对来说,B+树磁盘页能容纳更多节点元素,更“矮胖”;

B+树查询必须查找到叶子节点,B树只要匹配到即可不用管元素位置,因此b+树查找更稳定(并不慢);

对于范围查找来说,B+树只需遍历叶子节点链表即可,B树却需要重复地中序遍历,在项目中范围查找又很是常见的

增删文件(节点)时,效率更高,因为B+树的叶子节点包含所有关键字,并以有序的链表结构存储,这样可很好提高增删效率

 

redis

基本数据类型

String,Hashs,List,Set,ZSet

使用场景: 缓存数据,分布式锁

setnx 没有值才会put成功

持久化

RDB持久化(原理是将Reids在内存中的数据库记录定时dump到磁盘上的RDB持久化)

AOF(append only file)持久化(原理是将Reids的操作日志以追加的方式写入文件)二者优缺点

RDB存在哪些优势呢?

1). 一旦采用该方式,那么你的整个Redis数据库将只包含一个文件,这对于文件备份而言是非常完美的。比如,你可能打算每个小时归档一次最近24小时的数据,同时还要每天归档一次最近30天的数据。通过这样的备份策略,一旦系统出现灾难性故障,我们可以非常容易的进行恢复

2). 对于灾难恢复而言,RDB是非常不错的选择。因为我们可以非常轻松的将一个单独的文件压缩后再转移到其它存储介质上。3). 性能最大有。对于Redis的服务进程而言,在开始持久化时,它唯一需要做的只是fork出子进程,之后再由子进程完成这些持久化的工作,这样就可以极大的避免服务进程执行IO操作了。

4). 相比于AOF机制,如果数据集很大,RDB的启动效率会更高。

RDB又存在哪些劣势呢?

1). 如果你想保证数据的高可用性,即最大限度的避免数据丢失,那么RDB将不是一个很好的选择。因为系统一旦在定时持久化之前出现宕机现象,此前没有来得及写入磁盘的数据都将丢失。

2). 由于RDB是通过fork子进程来协助完成数据持久化工作的,因此,如果当数据集较大时,可能会导致整个服务器停止服务几百毫秒,甚至是1秒钟。

好AOF的优势有哪些呢?

1). 该机制可以带来更高的数据安全性,即数据持久性。Redis中提供了3中同步策略,即每秒同步、每修改同步和不同步。事实上,每秒同步也是异步完成的,其效率也是非常高的,所差的是一旦系统出现宕机现象,那么这一秒钟之内修改的数据将会丢失。而每修改同步,我们可以将其视为同步持久化,即每次发生的数据变化都会被立即记录到磁盘中。可以预见,这种方式在效率上是最低的。至于无同步,无需多言,我想大家都能正确的理解它。

2). 由于该机制对日志文件的写入操作采用的是append模式,因此在写入过程中即使出现宕机现象,也不会破坏日志文件中已经存在的内容。然而如果我们本次操作只是写入了一半数据就出现了系统崩溃问题,不用担心,在Redis下一次启动之前,我们可以通过redis-check-aof工具来帮助我们解决数据一致性的问题。

3). 如果日志过大,Redis可以自动启用rewrite机制。即Redis以append模式不断的将修改数据写入到老的磁盘文件中,同时Redis还会创建一个新的文件用于记录此期间有哪些修改命令被执行。因此在进行rewrite切换时可以更好的保证数据安全性。

4). AOF包含一个格式清晰、易于理解的日志文件用于记录所有的修改操作。事实上,我们也可以通过该文件完成数据的重建。

AOF的劣势有哪些呢?

1). 对于相同数量的数据集而言,AOF文件通常要大于RDB文件。RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。

2). 根据同步策略的不同,AOF在运行效率上往往会慢于RDB。总之,每秒同步策略的效率是比较高的,同步禁用策略的效率和RDB一样高效。

二者选择的标准,就是看系统是愿意牺牲一些性能,换取更高的缓存一致性(aof),还是愿意写操作频繁的时候,不启用备份来换取更高的性能,待手动运行save的时候,再做备份(rdb)。rdb这个就更有些 eventually consistent的意思了。

4、常用配置

RDB持久化配置

Redis会将数据集的快照dump到dump.rdb文件中。此外,我们也可以通过配置文件来修改Redis服务器dump快照的频率,在打开6379.conf文件之后,我们搜索save,可以看到下面的配置信息:

save 900 1              #在900秒(15分钟)之后,如果至少有1个key发生变化,则dump内存快照。

save 300 10            #在300秒(5分钟)之后,如果至少有10个key发生变化,则dump内存快照。

save 60 10000        #在60秒(1分钟)之后,如果至少有10000个key发生变化,则dump内存快照。

AOF持久化配置

在Redis的配置文件中存在三种同步方式,它们分别是:

appendfsync always     #每次有数据修改发生时都会写入AOF文件。

appendfsync everysec  #每秒钟同步一次,该策略为AOF的缺省策略。

appendfsync no          #从不同步。高效但是数据不会被持久化。

 

 

 

 

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