大厂面试题分享第一期

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  • Redis持久化方式
    • AOF优缺点
    • RDB优缺点
  • 如何保证Redis和Myql的一致性
  • 索引下推
  • 输入url到浏览器发生了什么
  • ReentranLock底层原理
  • SpringBoot 的启动流程

Redis持久化方式

Redis提供了两种主要的持久化机制，分别是AOF（Append-Only File）和RDB（Redis Database）

  • AOF日志：每执行一条写操作命令，就把该命令以追加的方式写入到一个文件里
  • RDB快照：将某一个时刻的内存数据，以二进制的方式写入磁盘
  1. AOF持久化：是将Redis的操作命令追加到一个只追加文件中。通过记录所有的写操作命令，AOF文件可以重建整个数据集。AOF持久化适用于数据的持久性和故障恢复。

这里以 [set name xiaolin」命令作为例子，Redis 执行了这条命令后，记录在 AOF 日志里的内容如下
在这里插入图片描述
Redis 提供了3种写回硬盘的策略，在 Redis.conf配置文件中的 appendfsync 配置项可以有以下3种参数可填:

  • Always，这个单词的意思是「总是」，所以它的意思是每次写操作命令执行完后，同步将 AOF 日志数据写回硬盘:
  • Everysec，这个单词的意思是「每秒」，所以它的意思是每次写操作命令执行完后，先将命令写入到AOF 文件的内核缓冲区，然后每隔一秒将缓冲区里的内容写回到硬盘;
  • No，意味着不由 Redis 控制写回硬盘的时机，转交给操作系统控制写回的时机，也,就是每次写操作命令执行完后，先将命令写入到 AOF 文件的内核缓冲区，再由操作系统决定何时将缓冲区内容写回硬盘。在这里插入图片描述
  1. RDB持久化：是将Redis的内存数据以快照的方式写入磁盘文件。该机制会在指定的时间间隔或者达到一定的数据变化量时，将当前数据库的数据集合保存到磁盘上的一个二进制文件中。RDB持久化适用于数据备份和恢复，以及冷启动时快速加载数据。

AOF优缺点

优点：

  • 提供了更好的数据安全性，因为它默认每接受到一个写命令就会追加到文件末尾，即使Redis服务器宕机，也只会丢失最后一次写入前的数据；
  • AOF支持多种同步策略(如everysec、always等)，可以根据需要调整数据安全性和性能之间的平衡。同时，AOF文件在Redis启动时可以通过重写机制优化，减少文件体积，加快恢复速度。

缺点：
因为记录了每一个写操作，所以AOF文件通常比RDB文件更大，消耗更多的磁盘空间。并且，频繁的磁盘IO操作(尤其是同步策略设置为always时)可能会对Redis的写入性能造成一定影响。

RDB优缺点

优点：

  • RDB通过快照的形式保存某一时刻的数据状态，文件体积小，备份和恢复的速度非常快。
  • RDB是在主线程之外通过fork子进程来进行的，不会阻塞服务器处理命令请求，对Redis服务的性能影响较小。最后，由于是定期快照，RDB文件通常比AOF文件小得多。

缺点：

  • RDB方式在两次快照之间，如果Redis服务器发生故障，这段时间的数据将会丢失。并且，如果在RDB创建快照到恢复期间有写操作，恢复后的数据可能与故障前的数据不完全一致

如何保证Redis和Myql的一致性

如何保证Redis和Myql的一致性

索引下推

在MySQL5.6之前，当查询使用到复合索引时，MySQL会先根据索引的最左前缀原则，在索引上查找到满足条件的记录的主键或行指针，然后再根据这些主键或行指针到数据表中查询完整的行记录。之后，MySQL再根据WHERE子句中的其他条件对这些行进行过滤。这种方式可能导致大量的数据行被检索出来，但实际上只有很少的行满足WHERE子句中的所有条件。

从MySQL5.6开始引入的一个特性,索引下推通过减少回表的次数来提高数据库的查询效率;

注意：索引下推是为了减少回表而发明的。

索引下推的产生一定围绕着回表，没有回表那就没必要产生索引下推，因为上面也说了索引下推的目的就是减少回表，而不是避免回表。（题外话：避免回表使用索引覆盖——建立覆盖索引）

为了解决这个问题，MySQL 5.6引入了索引下推优化。

索引下推（index condition pushdown ）简称ICP，在Mysql5.6的版本上推出，用于优化查询。
需求: 建立了(name,age)组合索引，查询users表中 “名字第一个字是张，年龄为10岁的所有记录”。

SELECT * FROM users WHERE user_name LIKE '张%' AND user_age = 10;

根据最左前缀法则，该语句在搜索索引树的时候，只能匹配到名字第一个字是‘张’的记录，接下来是怎么处理的呢？当然就是从该记录开始，逐个回表，到主键索引上找出相应的记录，再比对 age 这个字段的值是否符合。

图1: 在 (name,age) 索引里面特意去掉了 age 的值，这个过程 InnoDB 并不会去看 age 的值，只是按顺序把“name 第一个字是’张’”的记录一条条取出来回表。因此，需要回表 4 次

image.png

MySQL 5.6引入了索引下推优化，可以在索引遍历过程中，对索引中包含的字段先做判断，过滤掉不符合条件的记录，减少回表次数。

图2: InnoDB 在 (name,age) 索引内部就判断了 age 是否等于 10，对于不等于 10 的记录，直接判断并跳过,减少回表次数.
image.png
总结
如果没有索引下推优化（或称ICP优化），当进行索引查询时，首先根据索引来查找记录，然后再根据where条件来过滤记录；

在支持ICP优化后，MySQL会在取出索引的同时，判断是否可以进行where条件过滤再进行索引查询，也就是说提前执行where的部分过滤操作，在某些场景下，可以大大减少回表次数，从而提升整体性能。

输入url到浏览器发生了什么

  1. 用户输入URL（Uniform Resource Locator）：用户在浏览器的地址栏输入网址，例如：https://www.example.com。
  2. DNS解析：浏览器将解析输入的URL，首先检查其是否符合有效URL的规范。接下来，浏览器会通过DNS（Domain Name System）将域名解析为对应的IP地址。DNS解析过程可能涉及本地缓存、本地域名服务器、根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器。
  3. 获取MAC地址:当浏览器得到IP 地址后，数据传输还需要知道目的主机 MAC 地址，因为应用层下发数据给传输层，TCP 协议会指定源端口号和目的端口号，然后下发给网络层。网络层会将本机地址作为源地址，获取的IP 地址作为目的地址。然后将下发给数据链路层，数据链路层的发送需要加入通信双方的 MAC 地址，本机的 MAC 地址作为源 MAC 地址，目的 MAC 地址需要分情况处理。

通过将 IP 地址与本机的子网掩码相结合，可以判断是否与请求主机在同一个子网里，如果在同一个子网里，可以使用 APR 协议获取到目的主机的MAC 地址，如果不在一个子网里，那么请求应该转发给网关，由它代头转发，此时同样可以通过 ARP 协议来获取网关的 MAC地址，此时目的主机的 MAC 地址应该为网关的地址

  1. 建立TCP连接：在获取到目标服务器的IP地址后，浏览器会向该服务器发送一个TCP连接请求。这个过程通常包括“三次握手”。
  2. 发送HTTP请求：TCP连接建立后，浏览器会通过这个连接向服务器发送一个HTTP（Hypertext Transfer Protocol）请求。请求中包含了请求方法（例如：GET或POST）、请求的资源路径、HTTP版本、请求头（包含浏览器信息、语言、编码等信息）等。
  3. 服务器处理请求：服务器接收到浏览器的请求后，会根据请求的资源路径查找对应的资源，并进行相关处理（例如执行服务器脚本、查询数据库等）。
  4. 服务器响应：服务器处理完请求后，会生成一个HTTP响应，包含HTTP响应状态码（例如200表示成功），响应头（包含响应内容类型、编码等信息）和响应体（请求的资源内容，如HTML文档）。
  5. 浏览器接收响应：浏览器收到服务器的响应后，会根据响应头信息解析响应体中的内容。如果响应内容是HTML文档，浏览器会进行下一步的解析和渲染

ReentranLock底层原理

简单介绍一下AQS
AQS 核心思想是，如果被请求的共享资源空闲，则将当前请求资源的线程设置为有效的工作线程，并且将共享资源设置为锁定状态。如果被请求的共享资源被占用，那么就需要一套线程阻塞等待以及被唤醒时锁分配的机制，这个机制 AQS 是用 CLH 队列锁 实现的，
在这里插入图片描述
ReentrantLock 主要利用 CAS + AQS队列来实现，通过重写了 AQS 的 tryAcquire 和 tryRelease方法实现的 lock 和 unlock。

  • 它的原理是基于AQS(AbstractQueuedSynchronizer ),多个线程抢锁时，如果争抢失败则会进入阻塞队列。等待唤醒，重新尝试加锁。
  • AQS的子类有公平锁FairSync和非公平锁NofairSync，ReentrantLock的无参构造默认是非公平锁，有参构造参数是true可以设置成公平锁。
    在这里插入图片描述
  • 公平锁：ReentrantLock调用lock方法，最终会调用Sync类的tryAcquire函数，获取资源。当前线程只有在队列为空或者时队首节点的时候，才能获取资源，否则会被加入到阻塞队列中。
  • 非公平锁：调用lock方法时 lock：直接利用CAS尝试将state从 0 改为 1，如果成功，拿锁直接走，如果失败了，执行sync的tryAcquire，不同的是tryAcquire还会调用nofairTryAcquire。在nofairTryAcquire中会再次判断当前锁是否被占用
    1. 如果当前锁没有占用(state==0),直接再次尝试将state从0 改为 1 如果成功，拿锁直接走。
    2. 如果当前锁被占用(state!=0)：如果被自己占用，则计数器会state++(可重入锁)，如果被其他线程占用加入AQS队列
  • 公平锁和非公平锁的区别： 非公平锁在调用NonfairSync的lock的时候就会马上进行CAS抢锁，抢不到就和公平锁一样进入tryAcquire方法尝试抢锁，如果发现锁被释放了（state==0），非公平锁马上CAS抢锁，而不会管阻塞队列里是否有线程等待。而公平锁会排队等待。

SpringBoot 的启动流程

构造方法

public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) {this.resourceLoader = resourceLoader;Assert.notNull(primarySources, "PrimarySources must not be null");this.primarySources = new LinkedHashSet<>(Arrays.asList(primarySources));// 获取应用类型，根据是否加载Servlet类判断是否是web环境this.webApplicationType = WebApplicationType.deduceFromClasspath();this.bootstrappers = new ArrayList<>(getSpringFactoriesInstances(Bootstrapper.class));// 读取META-INFO/spring.factories文件，获取对应的ApplicationContextInitializer装配到集合setInitializers((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationContextInitializer.class));// 设置所有监听器setListeners((Collection) getSpringFactoriesInstances(ApplicationListener.class));// 推断main函数this.mainApplicationClass = deduceMainApplicationClass();
}

当启动springboot应用程序时，会先创建SpringApplication对象，在其构造方法中进行参数的初始化工作：

  1. 推断并设置当前web应用类型
  2. 获取所有初始化器、监听器。扫描所有META-INF/spring.factories文件中分别读取key为ApplicationContextInitializer、ApplicationListener 三种接口类型的实现类，并分别设置对应的属性，将文件中的内容放到缓存对象中，方便后续获取
  3. 定位main应用程序类
/*** Run the Spring application, creating and refreshing a new* {@link ApplicationContext}.** @param args the application arguments (usually passed from a Java main method)* @return a running {@link ApplicationContext}*/public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {// 启动一个秒表计时器，用于统计项目启动时间StopWatch stopWatch = new StopWatch();stopWatch.start();// 创建启动上下文对象即spring根容器DefaultBootstrapContext bootstrapContext = createBootstrapContext();// 定义可配置的应用程序上下文变量ConfigurableApplicationContext context = null;/*** 设置jdk系统属性* headless直译就是无头模式，* headless模式的意思就是明确Springboot要在无鼠键支持的环境中运行，一般程序也都跑在Linux之类的服务器上，无鼠键支持，这里默认值是true；*/configureHeadlessProperty();/*** 获取运行监听器 getRunListeners, 其中也是调用了上面说到的getSpringFactoriesInstances 方法* 从spring.factories中获取配置*/SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);// 启动监听器listeners.starting(bootstrapContext, this.mainApplicationClass);try {// 包装默认应用程序参数，也就是在命令行下启动应用带的参数，如--server.port=9000ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);///*** 准备环境 prepareEnvironment 是个硬茬，里面主要涉及到* getOrCreateEnvironment、configureEnvironment、configurePropertySources、configureProfiles* environmentPrepared、bindToSpringApplication、attach诸多方法可以在下面的例子中查看*/ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners, bootstrapContext, applicationArguments);// 配置忽略的 beanconfigureIgnoreBeanInfo(environment);// 打印 SpringBoot 标志，即启动的时候在控制台的图案logo，可以在src/main/resources下放入名字是banner的自定义文件Banner printedBanner = printBanner(environment);// 创建 IOC 容器context = createApplicationContext();// 设置一个启动器，设置应用程序启动context.setApplicationStartup(this.applicationStartup);// 配置 IOC 容器的基本信息 (spring容器前置处理)prepareContext(bootstrapContext, context, environment, listeners, applicationArguments, printedBanner);/*** 刷新IOC容器* 这里会涉及Spring容器启动、自动装配、创建 WebServer启动Web服务即SpringBoot启动内嵌的 Tomcat*/refreshContext(context);/*** 留给用户自定义容器刷新完成后的处理逻辑* 刷新容器后的扩展接口(spring容器后置处理)*/afterRefresh(context, applicationArguments);// 结束计时器并打印，这就是我们启动后console的显示的时间stopWatch.stop();if (this.logStartupInfo) {// 打印启动完毕的那行日志new StartupInfoLogger(this.mainApplicationClass).logStarted(getApplicationLog(), stopWatch);}// 发布监听应用上下文启动完成（发出启动结束事件），所有的运行监听器调用 started() 方法listeners.started(context);// 执行runner，遍历所有的 runner，调用 run 方法callRunners(context, applicationArguments);} catch (Throwable ex) {// 异常处理，如果run过程发生异常handleRunFailure(context, ex, listeners);throw new IllegalStateException(ex);}try {// 所有的运行监听器调用 running() 方法,监听应用上下文listeners.running(context);} catch (Throwable ex) {// 异常处理handleRunFailure(context, ex, null);throw new IllegalStateException(ex);}// 返回最终构建的容器对象return context;}
复制代码
  1. 在SpringApplication对象创建完成后，开始执行run方法，来完成整个启动，启动过程中最主要有两个方法，一个是prepareContext，另外一个是refreshContext，之前的处理逻辑包含创建定时器、上下文对象的创建、banner的打印等各个准备工作，方便后续来进行调用
  2. 在prepareContext方法主要完成对上下文对象的初始化操作，包括属性的设置，比如把Environment环境变量设置给Spring容器
  3. 在refreshContext方法中会进行整个容器刷新过程，会调用Spring中AbstractApplicationContext#refresh方法，其中有13个关键的方法，来完成整个spring IOC容器的创建过程，这里会涉及Spring容器启动、自动装配、创建 WebServer启动Web服务即SpringBoot启动内嵌的 Tomcat
  4. listeners.started(context); 发布容器已启动的事件
  5. callRunners(context, applicationArguments); 遍历运行器，并调用run方法

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