JAVA的冪等性面試題有哪些

這篇文章主要介紹“JAVA的冪等性面試題有哪些”，在日常操作中，相信很多人在JAVA的冪等性面試題有哪些問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”JAVA的冪等性面試題有哪些”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

兩個對象相互引用會不會被GC？

仍然會被GC。因為JVM按照對象在以GC root為根節點的圖中的可達性來決定對象是否被GC。相互引用的兩個對象，引用數雖然不為0，但如果跟外界其他對象都沒有引用關系，即是一個孤島，仍然會被GC。

java中可作為GC Root的對象有

1. 虛擬機棧中引用的對象（本地變量表）

2. 方法區中靜態屬性引用的對象

3. 方法區中常量引用的對象

4. 本地方法棧中引用的對象（Native對象）

樂觀鎖與悲觀鎖

悲觀鎖

悲觀鎖（Pessimistic Lock），顧名思義，就是很悲觀，每次去拿數據的時候都認為別人會修改，所以每次在拿數據的時候都會上鎖，這樣別人想拿這個數據就會block直到它拿到鎖。 悲觀鎖：假定會發生并發沖突，屏蔽一切可能違反數據完整性的操作。 Java synchronized 就屬于悲觀鎖的一種實現，每次線程要修改數據時都先獲得鎖，保證同一時刻只有一個線程能操作數據，其他線程則會被block。

樂觀鎖

樂觀鎖（Optimistic Lock），顧名思義，就是很樂觀，每次去拿數據的時候都認為別人不會修改，所以不會上鎖，但是在提交更新的時候會判斷一下在此期間別人有沒有去更新這個數據。樂觀鎖適用于讀多寫少的應用場景，這樣可以提高吞吐量。 樂觀鎖：假設不會發生并發沖突，只在提交操作時檢查是否違反數據完整性。

樂觀鎖一般來說有以下2種方式：

使用數據版本（Version）記錄機制實現，這是樂觀鎖最常用的一種實現方式。何謂數據版本？即為數據增加一個版本標識，一般是通過為數據庫表增加一個數字類型的 “version” 字段來實現。當讀取數據時，將version字段的值一同讀出，數據每更新一次，對此version值加一。當我們提交更新的時候，判斷數據庫表對應記錄的當前版本信息與第一次取出來的version值進行比對，如果數據庫表當前版本號與第一次取出來的version值相等，則予以更新，否則認為是過期數據。 使用時間戳（timestamp）。

樂觀鎖定的第二種實現方式和第一種差不多，同樣是在需要樂觀鎖控制的table中增加一個字段，名稱無所謂，字段類型使用時間戳（timestamp）, 和上面的version類似，也是在更新提交的時候檢查當前數據庫中數據的時間戳和自己更新前取到的時間戳進行對比，如果一致則OK，否則就是版本沖突。 Java JUC中的atomic包就是樂觀鎖的一種實現，AtomicInteger 通過CAS（Compare And Set）操作實現線程安全的自增。

ThreadLocal內存泄漏問題，如何防止

ThreadLocal的實現是這樣的：每個Thread 維護一個 ThreadLocalMap 映射表，這個映射表的 key 是 ThreadLocal 實例本身，value 是真正需要存儲的 Object。

也就是說 ThreadLocal 本身并不存儲值，它只是作為一個 key 來讓線程從 ThreadLocalMap 獲取 value。值得注意的是圖中的虛線，表示 ThreadLocalMap 是使用 ThreadLocal 的弱引用作為 Key 的，弱引用的對象在 GC 時會被回收。

ThreadLocal內存泄漏的根源是：由于ThreadLocalMap的生命周期跟Thread一樣長，如果沒有手動刪除對應key就會導致內存泄漏，而不是因為弱引用。 綜合上面的分析，我們可以理解ThreadLocal內存泄漏的前因后果，那么怎么避免內存泄漏呢？

每次使用完ThreadLocal，都調用它的remove()方法，清除數據。 在使用線程池的情況下，沒有及時清理ThreadLocal，不僅是內存泄漏的問題，更嚴重的是可能導致業務邏輯出現問題。所以，使用ThreadLocal就跟加鎖完要解鎖一樣，用完就清理。

開閉原則

定義：一個軟件實體如類、模塊和函數應該對擴展開放，對修改關閉。 問題由來：在軟件的生命周期內，因為變化、升級和維護等原因需要對軟件原有代碼進行修改時，可能會給舊代碼中引入錯誤，也可能會使我們不得不對整個功能進行重構，并且需要原有代碼經過重新測試。

解決方案：當軟件需要變化時，盡量通過擴展軟件實體的行為來實現變化，而不是通過修改已有的代碼來實現變化。

開閉原則是面向對象設計中最基礎的設計原則，它指導我們如何建立穩定靈活的系統。開閉原則可能是設計模式六項原則中定義最模糊的一個了，它只告訴我們對擴展開放，對修改關閉，可是到底如何才能做到對擴展開放，對修改關閉，并沒有明確的告訴我們。以前，如果有人告訴我“你進行設計的時候一定要遵守開閉原則”，我會覺的他什么都沒說，但貌似又什么都說了。因為開閉原則真的太虛了。

在仔細思考以及仔細閱讀很多設計模式的文章后，終于對開閉原則有了一點認識。其實，我們遵循設計模式前面5大原則，以及使用23種設計模式的目的就是遵循開閉原則。也就是說，只要我們對前面5項原則遵守的好了，設計出的軟件自然是符合開閉原則的，這個開閉原則更像是前面五項原則遵守程度的“平均得分”，前面5項原則遵守的好，平均分自然就高，說明軟件設計開閉原則遵守的好；如果前面5項原則遵守的不好，則說明開閉原則遵守的不好。

其實，開閉原則無非就是想表達這樣一層意思：用抽象構建框架，用實現擴展細節。因為抽象靈活性好，適應性廣，只要抽象的合理，可以基本保持軟件架構的穩定。而軟件中易變的細節，我們用從抽象派生的實現類來進行擴展，當軟件需要發生變化時，我們只需要根據需求重新派生一個實現類來擴展就可以了。當然前提是我們的抽象要合理，要對需求的變更有前瞻性和預見性才行。

說到這里，再回想一下前面說的5項原則，恰恰是告訴我們用抽象構建框架，用實現擴展細節的注意事項而已：單一職責原則告訴我們實現類要職責單一；里氏替換原則告訴我們不要破壞繼承體系；依賴倒置原則告訴我們要面向接口編程；接口隔離原則告訴我們在設計接口的時候要精簡單一；迪米特法則告訴我們要降低耦合。而開閉原則是總綱，他告訴我們要對擴展開放，對修改關閉。

冪等設計

高并發的核心技術-冪等的實現方案

一、背景 我們實際系統中有很多操作，是不管做多少次，都應該產生一樣的效果或返回一樣的結果。 例如：

1. 前端重復提交選中的數據，應該后臺只產生對應這個數據的一個反應結果。

2. 我們發起一筆付款請求，應該只扣用戶賬戶一次錢，當遇到網絡重發或系統bug重發，也應該只扣一次錢；

3. 發送消息，也應該只發一次，同樣的短信發給用戶，用戶會哭的；

4. 創建業務訂單，一次業務請求只能創建一個，創建多個就會出大問題。

等等很多重要的情況，這些邏輯都需要冪等的特性來支持。

二、冪等性概念 冪等（idempotent、idempotence）是一個數學與計算機學概念，常見于抽象代數中。

在編程中.一個冪等操作的特點是其任意多次執行所產生的影響均與一次執行的影響相同。冪等函數，或冪等方法，是指可以使用相同參數重復執行，并能獲得相同結果的函數。這些函數不會影響系統狀態，也不用擔心重復執行會對系統造成改變。例如，“getUsername()和setTrue()”函數就是一個冪等函數.

更復雜的操作冪等保證是利用唯一交易號(流水號)實現.

我的理解：冪等就是一個操作，不論執行多少次，產生的效果和返回的結果都是一樣的

三、技術方案

1. 查詢操作

查詢一次和查詢多次，在數據不變的情況下，查詢結果是一樣的。select是天然的冪等操作

2. 刪除操作

刪除操作也是冪等的，刪除一次和多次刪除都是把數據刪除。(注意可能返回結果不一樣，刪除的數據不存在，返回0，刪除的數據多條，返回結果多個)

3. 唯一索引，

防止新增臟數據 比如：支付寶的資金賬戶，支付寶也有用戶賬戶，每個用戶只能有一個資金賬戶，怎么防止給用戶創建資金賬戶多個，那么給資金賬戶表中的用戶ID加唯一索引，所以一個用戶新增成功一個資金賬戶記錄

要點： 唯一索引或唯一組合索引來防止新增數據存在臟數據 （當表存在唯一索引，并發時新增報錯時，再查詢一次就可以了，數據應該已經存在了，返回結果即可）

4. token機制，

防止頁面重復提交 業務要求： 頁面的數據只能被點擊提交一次 發生原因： 由于重復點擊或者網絡重發，或者nginx重發等情況會導致數據被重復提交 解決辦法： 集群環境：采用token加redis（redis單線程的，處理需要排隊） 單JVM環境：采用token加redis或token加jvm內存 處理流程：

1. 數據提交前要向服務的申請token，token放到redis或jvm內存，token有效時間

2. 提交后后臺校驗token，同時刪除token，生成新的token返回 token特點： 要申請，一次有效性，可以限流

注意：redis要用刪除操作來判斷token，刪除成功代表token校驗通過，如果用select+delete來校驗token，存在并發問題，不建議使用

5. 悲觀鎖

獲取數據的時候加鎖獲取 select * from table_xxx where id='xxx' for update; 注意：id字段一定是主鍵或者唯一索引，不然是鎖表，會死人的 悲觀鎖使用時一般伴隨事務一起使用，數據鎖定時間可能會很長，根據實際情況選用

6. 樂觀鎖

樂觀鎖只是在更新數據那一刻鎖表，其他時間不鎖表，所以相對于悲觀鎖，效率更高。

樂觀鎖的實現方式多種多樣可以通過version或者其他狀態條件：

1. 通過版本號實現 update table_xxx set name=#name#,version=version+1 where version=#version# 如下圖(來自網上)：

2. 通過條件限制 update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where avai_amount-#subAmount# >= 0 要求：quality-#subQuality# >= ，這個情景適合不用版本號，只更新是做數據安全校驗，適合庫存模型，扣份額和回滾份額，性能更高

注意：樂觀鎖的更新操作，最好用主鍵或者唯一索引來更新,這樣是行鎖，否則更新時會鎖表，上面兩個sql改成下面的兩個更好 update table_xxx set name=#name#,version=version+1 where id=#id# and version=#version# update table_xxx set avai_amount=avai_amount-#subAmount# where id=#id# and avai_amount-#subAmount# >= 0

7. 分布式鎖

還是拿插入數據的例子，如果是分布是系統，構建全局唯一索引比較困難，例如唯一性的字段沒法確定，這時候可以引入分布式鎖，通過第三方的系統(redis或zookeeper)，在業務系統插入數據或者更新數據，獲取分布式鎖，然后做操作，之后釋放鎖，這樣其實是把多線程并發的鎖的思路，引入多多個系統，也就是分布式系統中得解決思路。

要點：某個長流程處理過程要求不能并發執行，可以在流程執行之前根據某個標志(用戶ID+后綴等)獲取分布式鎖，其他流程執行時獲取鎖就會失敗，也就是同一時間該流程只能有一個能執行成功，執行完成后，釋放分布式鎖(分布式鎖要第三方系統提供)

8. select + insert 并發不高的后臺系統，或者一些任務JOB，為了支持冪等，支持重復執行，簡單的處理方法是，先查詢下一些關鍵數據，判斷是否已經執行過，在進行業務處理，就可以了 注意：核心高并發流程不要用這種方法

9. 狀態機冪等 在設計單據相關的業務，或者是任務相關的業務，肯定會涉及到狀態機(狀態變更圖)，就是業務單據上面有個狀態，狀態在不同的情況下會發生變更，一般情況下存在有限狀態機，這時候，如果狀態機已經處于下一個狀態，這時候來了一個上一個狀態的變更，理論上是不能夠變更的，這樣的話，保證了有限狀態機的冪等。

注意：訂單等單據類業務，存在很長的狀態流轉，一定要深刻理解狀態機，對業務系統設計能力提高有很大幫助

10. 對外提供接口的api如何保證冪等 如銀聯提供的付款接口：需要接入商戶提交付款請求時附帶：source來源，seq序列號 source+seq在數據庫里面做唯一索引，防止多次付款，(并發時，只能處理一個請求)

重點： 對外提供接口為了支持冪等調用，接口有兩個字段必須傳，一個是來源source，一個是來源方序列號seq，這個兩個字段在提供方系統里面做聯合唯一索引，這樣當第三方調用時，先在本方系統里面查詢一下，是否已經處理過，返回相應處理結果；沒有處理過，進行相應處理，返回結果。注意，為了冪等友好，一定要先查詢一下，是否處理過該筆業務，不查詢直接插入業務系統，會報錯，但實際已經處理了。

到此，關于“JAVA的冪等性面試題有哪些”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！