字节跳动面经（2020春招）

根据别人的最新春招面试整理，刚好自己也复习一下

- hashmap和hashTable的区别？为何一个线程安全一个线程不安全？

区别：

Hashtable 是早期Java类库提供的一个哈希表实现，本身是同步（synchronized）的，不支持 null 键和值，由于同步导致的性能开销，所以已经很少被推荐使用。

HashMap与 HashTable主要区别在于 HashMap 不是同步的，支持 null 键和值等。通常情况下，HashMap 进行 put 或者 get 操作，可以达到常数时间的性能，所以它是绝大部分利用键值对存取场景的首选。

底层实现：

JDK1.8 之前 HashMap 底层是 数组和链表 结合在一起使用也就是 链表散列。HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。

而HashTable底层与HashMap基本类似，主要区别在HashTable为了实现同步，所有方法都加了synchronized

线程安全：

HashMap 是非线程安全的，HashTable 是线程安全的；因为HashTable 内部的方法基本都经过synchronized 修饰。但HashTable效率低于HashMap，虽然能保证多线程下同步，但也会大大降低程序的性能（如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧，下面会有说到！）；

 

- java中的hashmap 和 concurrenHashmap的区别？

区别：

HashMap是非同步的,这也意味着，HashMap在进行插入、删除等操作的时候，是线程不安全的，如果自己没有在程序上对HashMap进行同步的处理，则不能让多个线程共享一个变量。

concurrenHashmap

底层数据结构： JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底层采用 分段的数组+链表 实现，JDK1.8 采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样，数组+链表/红黑二叉树。Hashtable 和 JDK1.8 之前的 HashMap 的底层数据结构类似都是采用 数组+链表 的形式，数组是 HashMap 的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的；

实现线程安全的方式（重要）： ① 在JDK1.7的时候，ConcurrentHashMap（分段锁） 对整个桶数组进行了分割分段(Segment)，每一把锁只锁容器其中一部分数据，多线程访问容器里不同数据段的数据，就不会存在锁竞争，提高并发访问率。 到了 JDK1.8 的时候已经摒弃了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。（JDK1.6以后 对 synchronized锁做了很多优化） 整个看起来就像是优化过且线程安全的 HashMap，虽然在JDK1.8中还能看到 Segment 的数据结构，但是已经简化了属性，只是为了兼容旧版本；② Hashtable(同一把锁) :使用 synchronized 来保证线程安全，效率非常低下。当一个线程访问同步方法时，其他线程也访问同步方法，可能会进入阻塞或轮询状态，如使用 put 添加元素，另一个线程不能使用 put 添加元素，也不能使用 get，竞争会越来越激烈效率越低。

 

- concurrenHashMap如何实现线程安全且并发性能比hashTable高？

锁分段：

在多线程情况下，既然不能全锁（HashTable）又不能不锁（HashMap），所以就搞个部分锁，只锁部分，用到哪部分就锁哪部分。一个大仓库，里面有若干个隔间，每个隔间都有锁，同时只允许一个人进隔间存取东西。但是，在存取东西之前，需要有一个全局索引，告诉你要操作的资源在哪个隔间里，然后当你看到隔间空闲时，就可以进去存取，如果隔间正在占用，那你就得等着。

 解释下锁分段？

首先将数据分为一段一段的存储，然后给每一段数据配一把锁，当一个线程占用锁访问其中一个段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。

JDK1.7的ConcurrentHashMap 是由 Segment 数组结构和 HashEntry 数组结构组成。

Segment 实现了 ReentrantLock,所以 Segment 是一种可重入锁，扮演锁的角色。HashEntry 用于存储键值对数据。

static class Segment extends ReentrantLock implements Serializable {
}

一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组。Segment 的结构和HashMap类似，是一种数组和链表结构，一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组，每个 HashEntry 是一个链表结构的元素，每个 Segment 守护着一个HashEntry数组里的元素，当对 HashEntry 数组的数据进行修改时，必须首先获得对应的 Segment的锁。

 

JDK1.8的ConcurrentHashMap取消了Segment分段锁，采用CAS和synchronized来保证并发安全。数据结构跟HashMap1.8的结构类似，数组+链表/红黑二叉树。Java 8在链表长度超过一定阈值（8）时将链表（寻址时间复杂度为O(N)）转换为红黑树（寻址时间复杂度为O(log(N))）

synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点，这样只要hash不冲突，就不会产生并发，效率又提升N倍。

 

-聊一下volatile作用？ 

作用：

（1）保证可见性，不保证原子性

（2）禁止指令重排

谈谈原子性：

定义： 即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。

原子性是拒绝多线程操作的，不论是多核还是单核，具有原子性的量，同一时刻只能有一个线程来对它进行操作。简而言之，在整个操作过程中不会被线程调度器中断的操作，都可认为是原子性。例如 a=1是原子性操作，但是a++和a +=1就不是原子性操作。Java中的原子性操作包括：

a. 基本类型的读取和赋值操作，且赋值必须是数字赋值给变量，变量之间的相互赋值不是原子性操作。

b.所有引用reference的赋值操作

c.java.concurrent.Atomic.* 包中所有类的一切操作
 

谈谈可见性：

定义：指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

在多线程环境下，一个线程对共享变量的操作对其他线程是不可见的。Java提供了volatile来保证可见性，当一个变量被volatile修饰后，表示着线程本地内存无效，当一个线程修改共享变量后他会立即被更新到主内存中，其他线程读取共享变量时，会直接从主内存中读取。当然，synchronize和Lock都可以保证可见性。synchronized和Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码，并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存当中。因此可以保证可见性。
 

谈谈有序性（指令重排）：

定义：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

Java内存模型中的有序性可以总结为：如果在本线程内观察，所有操作都是有序的；如果在一个线程中观察另一个线程，所有操作都是无序的。前半句是指“线程内表现为串行语义”，后半句是指“指令重排序”现象和“工作内存主主内存同步延迟”现象。

在Java内存模型中，为了效率是允许编译器和处理器对指令进行重排序，当然重排序不会影响单线程的运行结果，但是对多线程会有影响。Java提供volatile来保证一定的有序性。最著名的例子就是单例模式里面的DCL（双重检查锁）。另外，可以通过synchronized和Lock来保证有序性，synchronized和Lock保证每个时刻是有一个线程执行同步代码，相当于是让线程顺序执行同步代码，自然就保证了有序性。
 

volatile使用场景

单例模式的双重锁

共享变量读多写少的情况

 

聊一下synchronize关键字实现原理？

使用方式:

• 同步普通方法，锁的是当前对象。
• 同步静态方法，锁的是当前 Class 对象。
• 同步块，锁的是 {} 中的对象。

实现原理：

JVM 是通过进入、退出对象监视器( Monitor )来实现对方法、同步块的同步的。具体实现是在编译之后在同步方法调用前加入一个 monitor.enter 指令，在退出方法和异常处插入 monitor.exit 的指令。其本质就是对一个对象监视器( Monitor )进行获取，而这个获取过程具有排他性从而达到了同一时刻只能一个线程访问的目的。而对于没有获取到锁的线程将会阻塞到方法入口处，直到获取锁的线程 monitor.exit 之后才能尝试继续获取锁。

synchronize的锁升级？

- 无锁 -> 轻量锁 -> 解锁 -> 偏向锁 -> 释放锁

 

谈谈轻量锁：

当代码进入同步块时，如果同步对象为无锁状态时，当前线程会在栈帧中创建一个锁记录(Lock Record)区域，同时将锁对象的对象头中 Mark Word 拷贝到锁记录中，再尝试使用 CAS 将 Mark Word 更新为指向锁记录的指针。

如果更新成功，当前线程就获得了锁。

如果更新失败 JVM 会先检查锁对象的 Mark Word 是否指向当前线程的锁记录。

如果是则说明当前线程拥有锁对象的锁，可以直接进入同步块。

不是则说明有其他线程抢占了锁，如果存在多个线程同时竞争一把锁，轻量锁就会膨胀为重量锁。

解锁：

轻量锁的解锁过程也是利用 CAS 来实现的，会尝试锁记录替换回锁对象的 Mark Word 。如果替换成功则说明整个同步操作完成，失败则说明有其他线程尝试获取锁，这时就会唤醒被挂起的线程(此时已经膨胀为重量锁)

轻量锁能提升性能的原因是：认为大多数锁在整个同步周期都不存在竞争，所以使用 CAS 比使用互斥开销更少。但如果锁竞争激烈，轻量锁就不但有互斥的开销，还有 CAS 的开销，甚至比重量锁更慢。

 

偏向锁:

为了进一步的降低获取锁的代价，JDK1.6 之后还引入了偏向锁。

偏向锁的特征是:锁不存在多线程竞争，并且应由一个线程多次获得锁。

当线程访问同步块时，会使用 CAS 将线程 ID 更新到锁对象的 Mark Word 中，如果更新成功则获得偏向锁，并且之后每次进入这个对象锁相关的同步块时都不需要再次获取锁了。

 

释放锁:

当有另外一个线程获取这个锁时，持有偏向锁的线程就会释放锁，释放时会等待全局安全点(这一时刻没有字节码运行)，接着会暂停拥有偏向锁的线程，根据锁对象目前是否被锁来判定将对象头中的 Mark Word 设置为无锁或者是轻量锁状态。

轻量锁可以提高带有同步却没有竞争的程序性能，但如果程序中大多数锁都存在竞争时，那偏向锁就起不到太大作用。可以使用 -XX:-userBiasedLocking=false 来关闭偏向锁，并默认进入轻量锁。

 

有用过java中的队列吗？

队列是一种特殊的线性表，遵循的原则就是“先入先出”。在我们日常使用中，经常会用来并发操作数据。在并发编程中，有时候需要使用线程安全的队列。如果要实现一个线程安全的队列通常有两种方式：一种是使用阻塞队列，另一种是使用线程同步锁。

阻塞队列有哪些:

 

 

 

• ArrayBlockingQueue：是一个基于数组结构的有界阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）对元素进行排序。
• LinkedBlokcingQueue：是一个基于链表结构的阻塞队列，此队列按 FIFO（先进先出）对元素进行排序，吞吐量通常要高于 ArrayBlockingQueue。
• SynchronousQueue：是一个不存储元素的阻塞队列，每个插入操作必须等到另一个线程调用移除操作，否则插入操作一直处于阻塞状态，吞吐量通常要高于 LinkedBlokcingQueue。

 

什么是阻塞队列:

• 阻塞队列，顾名思义，首先它是一个队列，而一个阻塞队列在数据结构中所起的作用大致如图所示：
• 当阻塞队列是空时，从队列中获取元素的操作将会被阻塞。
• 当阻塞队列是满时，往队列里添加元素的操作将会被阻塞。

 

数据库：

- MySQL事务隔离级别说一下？

1、原子性（Atomicity）：事务开始后所有操作，要么全部做完，要么全部不做，不可能停滞在中间环节。事务执行过程中出错，会回滚到事务开始前的状态，所有的操作就像没有发生一样。也就是说事务是一个不可分割的整体，就像化学中学过的原子，是物质构成的基本单位。

　　 2、一致性（Consistency）：事务开始前和结束后，数据库的完整性约束没有被破坏 。比如A向B转账，不可能A扣了钱，B却没收到。

　　 3、隔离性（Isolation）：同一时间，只允许一个事务请求同一数据，不同的事务之间彼此没有任何干扰。比如A正在从一张银行卡中取钱，在A取钱的过程结束前，B不能向这张卡转账。

　　 4、持久性（Durability）：事务完成后，事务对数据库的所有更新将被保存到数据库，不能回滚。

 

- 可重复读如何实现？

MySQL默认的隔离级别是可重复读，即：事务A在读到一条数据之后，此时事务B对该数据进行了修改并提交，那么事务A再读该数据，读到的还是原来的内容。
那么MySQL可重复读是如何实现的呢？

使用的的一种叫MVCC的控制方式 ，即Mutil-Version Concurrency Control,多版本并发控制，类似于乐观锁的一种实现方式

实现方式：

InnoDB在每行记录后面保存两个隐藏的列来，分别保存了这个行的创建时间和行的删除时间。这里存储的并不是实际的时间值,而是系统版本号，当数据被修改时，版本号加1
在读取事务开始时，系统会给当前读事务一个版本号，事务会读取版本号<=当前版本号的数据
此时如果其他写事务修改了这条数据，那么这条数据的版本号就会加1，从而比当前读事务的版本号高，读事务自然而然的就读不到更新后的数据了

 

- MySQL中有几种类型的锁？

不同的锁在开销、加锁速度、死锁、粒度、并发性能等方面也有很大差异，

表锁：开销小，加锁快；不会出现死锁；锁定力度大，发生锁冲突概率高，并发度最低 

行锁：开销大，加锁慢；会出现死锁；锁定粒度小，发生锁冲突的概率低，并发度高

页锁：开销和加锁速度介于表锁和行锁之间；会出现死锁；锁定粒度介于表锁和行锁之间，并发度一般

 

 

- 聊一下索引，MySQL的索引是什么数据结构

mysql索引的数据结构是树，常用的存储引擎innodb采用的是B+Tree

 

- 为什么用B+树？

 B+树，多叉平衡树，可以在较少的IO次数下，完成我们的查询工作

 一般来说，索引本身也很大，不可能全部存储在内存中，因此索引往往以索引文件的形式存储在磁盘上，这样，索引查找过程中就要产生磁盘IO消耗。因此，选择数据结构时，索引的结构组织要尽量减少查找过程中磁盘IO的存取次数。
 

 

- 聊一下最左匹配原则

最左优先，以最左边的为起点任何连续的索引都能匹配上。同时遇到范围查询(>、<、between、like)就会停止匹配。

 

- 计算机网络

- tcp三次握手，四次挥手过程

见博客：https://blog.csdn.net/qq_41216743/article/details/103957833

 

- 最后的等待2msl的作用

1、防止客户端最后一次发给服务器的确认在网络中丢失以至于客户端关闭，而服务端并未关闭，导致资源的浪费。

　　2、等待最大的2msl可以让本次连接的所有的网络包在链路上消失，以防造成不必要的干扰。

　　如果client直接closed，然后又向server发起了一个新连接，我们不能保证这个新连接和刚关闭的连接的端口号是不同的。假设新连接和已经关闭的老端口号是一样的，如果前一次滞留的某些数据仍然在网络中，这些延迟数据会在新连接建立后到达Server，所以socket就认为那个延迟的数据是属于新连接的，数据包就会发生混淆。所以client要在TIME_WAIT状态等待2倍的MSL，这样保证本次连接的所有数据都从网络中消失。

 

- 最后15分钟做一道算法题？

   leetcode单词拆分

给定一个非空字符串 s 和一个包含非空单词列表的字典 wordDict，判定 s 是否可以被空格拆分为一个或多个在字典中出现的单词。

说明：

拆分时可以重复使用字典中的单词。
你可以假设字典中没有重复的单词。
示例 1：

输入: s = "leetcode", wordDict = ["leet", "code"]
输出: true
解释: 返回 true 因为 "leetcode" 可以被拆分成 "leet code"。
示例 2：

输入: s = "applepenapple", wordDict = ["apple", "pen"]
输出: true
解释: 返回 true 因为 "applepenapple" 可以被拆分成 "apple pen apple"。
     注意你可以重复使用字典中的单词。
示例 3：

输入: s = "catsandog", wordDict = ["cats", "dog", "sand", "and", "cat"]
输出: false