java面试Day14

末蓝、 2024-03-16 14:25 191阅读 0赞

## **1.如何使用 Redis 实现一个排行榜？** ##

> Redis实现排行榜是Redis中一个很常见的场景，**主要使用的是ZSet进行实现**，下面是为什么选用ZSet：
> 
>  *  **有序性**：排行榜肯定需要实现一个排序的功能，在Redis中有序的数据结构有List和ZSet；
>  *  **支持分数操作**：ZSet可以对集合中的元素进行增删改查操作，十分贴合排行榜中用户分数动态变化的场景，而List并不能针对分数进行操作，只有其中的value进行操作；
>  *  **支持范围查询**：ZSet可以按照分数进行范围查询，如排行榜中的Top10需求就可通过该特性进行实现；
>  *  **支持去重**：由于ZSet属于Set的特殊数据结构，因此同样拥有Set不可重复的特性，对于排行榜中不可出现重复项的需求也十分贴合，而List只能手动去重。
> 
> 因此选择ZSet实现排行榜相对于List实现会更合适和高效。
> 
> > 以学生成绩排行为例，下面是使用Redis命令实现
> 
>     # 添加示例数据
>     ZADD scores 90 "张三"
>     ZADD scores 85 "李四"
>     ZADD scores 95 "王五"
>     ZADD scores 92 "赵六"
>     # 查询排名前3的学生信息
>     ZRANGE scores 0 2 WITHSCORES
>     # 查询排名前3的打印
>     1) "王五"
>     2) "95"
>     3) "赵六"
>     4) "92"
>     5) "张三"
>     6) "90"
>     # 删除学生“李四”的成绩信息
>     ZREM scores "李四"
> 
> > 下面是SpringBoot整合Redis进行实现
> 
>     // 添加学生成绩
>     public void addScore(String name, int score) {
>         redisTemplate.opsForZSet().add("scores", name, score);
>     }
>     
>     // 查询排名前N的学生成绩
>     public List<Map.Entry<String, Double>> getTopScores(int n) {
>         return redisTemplate.opsForZSet().reverseRangeWithScores("scores", 0, n - 1)
>                 .stream()
>                 .map(tuple -> new AbstractMap.SimpleEntry<>(tuple.getValue(), tuple.getScore()))
>                 .collect(Collectors.toList());
>     }
>     
>     // 删除某个学生的成绩
>     public void removeScore(String name) {
>         redisTemplate.opsForZSet().remove("scores", name);
>     }

**2.什么是网关，网关有哪些作用？**

> 网关（Gateway）是在计算机网络中用于连接两个独立的网络的设备，它能够在两个不同协议的网络之间传递数据。在互联网中，网关是一个可以连接不同协议的网络的设备，比如说可以连接局域网和互联网，它可以把局域网的内部网络地址转换成互联网上的合法地址，从而使得局域网内的主机可以与外界通信。
> 
> 在计算机系统中，网关可以用于实现负载均衡、安全过滤、协议转换等功能。具体来说，**网关可以分为以下几种：**
> 
> 1.  应用网关：用于应用层协议的处理，如 HTTP、SMTP 等。(Nginx、HA Proxy)
> 2.  数据库网关：用于数据库访问的控制和管理。
> 3.  通信网关：用于不同通信协议之间的数据交换，如 TCP/IP、UDP/IP 等。
> 4.  API 网关：用于管理和转发 API 请求，实现 API 的授权、限流、监控等功能。( Spring Cloud Gateway )
> 
> **网关的作用如下：**
> 
> 1.  **实现协议的转换**：不同网络之间通常使用不同的协议，通过网关可以实现协议的转换，使得不同网络之间能够相互通信。
> 2.  **提供数据转发功能**：网关可以对传输的数据进行过滤、路由、转发等处理，确保数据的可靠传输。
> 3.  **实现安全策略**：网关可以对传输的数据进行加密、认证、授权等操作，保证数据的安全性和可靠性。
> 4.  **提供缓存功能**：网关可以将一部分数据缓存起来，提高数据的访问速度和响应性能。
> 5.  **支持负载均衡**：网关可以将请求分配到不同的服务器上，实现负载均衡，提高系统的可用性和性能。
> 6.  **实现访问控制**：网关可以对访问进行控制，防止未授权的访问和攻击，提高系统的安全性。
> 
> 总的来说，网关可以为不同网络提供连接和通信的功能，同时也可以提供安全、性能、可靠性等方面的增强功能，是现代计算机系统中不可或缺的一部分。
> 
> **针对Spring Cloud Gateway：**
> 
> 官网：[Spring Cloud Gateway][]
> 
> 网关出现的原因是微服务架构的出现，**不同的微服务一般会有不同的网络地址，而外部客户端可能需要调用多个服务的接口才能完成一个业务需求**。如果让客户端直接与各个微服务通信，会有以下的问题：
> 
>  *  客户端会多次请求不同的微服务，增加了客户端的复杂性；
>  *  存在跨域请求，在一定场景下处理相对复杂；
>  *  认证复杂，每个服务都需要独立认证；
>  *  难以重构，随着项目的迭代，可能需要重新划分微服务。例如，可能将多个服务合并成一个或者将一个服务拆分成多个。而划分出多个微服务就代表可能出现多个新的访问地址，如果客户端直接与微服务通信，那么重构将会很难实施；
>  *  某些微服务可能使用了防火墙/浏览器不友好的协议，直接访问会有一定的困难；
> 
> **那么使用网关的好处就如下：**
> 
>  *  路由
>  *  负载均衡
>  *  统一鉴权
>  *  跨域
>  *  统一业务处理
>  *  访问控制
>  *  发布控制
>  *  流量染色
>  *  接口保护
>  *  同一日志
>  *  统一文档
> 
> 常见的网关产品有Tyk，Kong，Zuul以及Spring Cloud Gateway

**3.线程的生命周期是什么，线程有几种状态，什么是上下文切换？**

来自：Starry、黑马程序员

> **1、六种状态** `Java`中有六种状态：新建状态(New)、就绪状态(Runnable)、阻塞状态(Blocked)、等待状态(Waiting)、超时等待(Timed\_Waiting)、终止状态(Terminated)
> 
>  *  NEW：初始状态，线程被创建出来但没有被调用 start() 。
>  *  RUNNABLE：运行状态，线程被调⽤了 start() 等待运行的状态。
>  *  BLOCKED：阻塞状态，需要等待锁释放。
>  *  WAITING：等待状态，表示该线程需要等待其他线程做出⼀些特定动作（通知或中断）。
>  *  TIME\_WAITING：超时等待状态，可以在指定的时间自行返回而不是像 WAITING 那样⼀直等待。
>  *  TERMINATED：终⽌状态，表示该线程已经运行完毕。
> 
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> 
> **2、五种状态**
> 
> 从`操作系统`层面的划分，线程有五种状态：新建、就绪、运行、阻塞和死亡状态。
> 
> 1.  新建状态(New) ： 新创建了一个线程对象
> 2.  就绪状态(runnable) ： 线程对象创建后，其他线程调用了该对象的 start 方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权
> 3.  运行状态(Running) ： 就绪状态的线程获取了 CPU，执行程序代码
> 4.  阻塞状态(Blocked)：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态
> 5.  死亡状态(Dead) ：线程执行完了或者因异常退出了 run 方法，该线程结束生命周期。
> 
> 阻塞情况又分为三种：
> 
> 1.  等待阻塞：运行的线程执行 wait 方法，该线程会释放占用的所有资源，JVM会把该线程放入 "等待池"中，进入这个状态后，是不能自动唤醒的，必须依靠其他线程调用 notify 或者 notifyAll 方法才能被唤醒，wait 是object 类的方法。
> 2.  同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则 JVM 会把该线程放入 "锁池"中。
> 3.  其他阻塞：运行的线程执行 sleep 或者 join 方法，或者发出了 I/O请求时，JVM 会把该线程设置为阻塞状态。当 sleep 状态超时、join 等待线程终止或者超时、或者 I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。 sleep 是 Thread 类的方法。
> 
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> 
> **3、上下文切换**
> 
> 线程的状态变化通常是由操作系统进行管理和控制的，当线程状态发生变化时，需要进行上下文切换。
> 
> **上下文切换**是指将当前线程的状态保存下来，并将CPU资源切换到另一个线程上运行的过程。上下文切换需要花费一定的时间和系统资源，因此，线程的上下文切换次数要尽量减少，以提高系统的性能。

[Spring Cloud Gateway]: https://spring.io/projects/spring-cloud-gateway
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