面经三

说一下Spring中bean的加载过程，BeanFactory和FactoryBean有什么区别

概述

Spring 作为 Ioc 框架，实现了依赖注入，由一个中心化的 Bean 工厂来负责各个 Bean 的实例化和依赖管理。各个 Bean 可以不需要关心各自的复杂的创建过程，达到了很好的解耦效果。

我们对 Spring 的工作流进行一个粗略的概括，主要为两大环节：

• 解析，读 xml 配置，扫描类文件，从配置或者注解中获取 Bean 的定义信息，注册一些扩展功能。
• 加载，通过解析完的定义信息获取 Bean 实例。我们假设所有的配置和扩展类都已经装载到了 ApplicationContext 中，然后具体的分析一下 Bean 的加载流程。
• 作用域。单例作用域或者原型作用域，单例的话需要全局实例化一次，原型每次创建都需要重新实例化。
• 依赖关系。一个 Bean 如果有依赖，我们需要初始化依赖，然后进行关联。如果多个 Bean 之间存在着循环依赖，A 依赖 B，B 依赖 C，C 又依赖 A，需要解这种循环依赖问题。

2. 总体流程

• 获取 BeanName，对传入的 name 进行解析，转化为可以从 Map 中获取到 BeanDefinition 的 bean name。
• 合并 Bean 定义，对父类的定义进行合并和覆盖，如果父类还有父类，会进行递归合并，以获取完整的 Bean 定义信息。
• 实例化，使用构造或者工厂方法创建 Bean 实例。
• 属性填充，寻找并且注入依赖，依赖的 Bean 还会递归调用 getBean 方法获取。
• 初始化，调用自定义的初始化方法。
• 获取最终的 Bean，如果是 FactoryBean 需要调用 getObject 方法，如果需要类型转换调用 TypeConverter 进行转化。

BeanFactory与FactoryBean的区别

BeanFactory 以Factory结尾，表示它是一个工厂类，用于管理Bean的一个工厂

             在Spring中，所有的Bean都是由BeanFactory(也就是IOC容器)来进行管理的。

      但对FactoryBean而言，这个Bean不是简单的Bean，而是一个能生产或者修饰对象生成的工厂Bean,

             它的实现与设计模式中的工厂模式和修饰器模式类似。

Synchronized的底层原理字节码层面如何实现加锁

应用方式

synchronized 是解决Java并发最常见的一种方法，也是最简单的一种方法。关键字 synchronized 可以保证在同一时刻，只有一个线程可以访问某个方法或者某个代码块。同时 synchronized 也可以保证一个线程的变化，被另一个线程看到（保证了可见性）
这里要注意：synchronized是一个互斥的 重量级锁 （细节部分后续会讲）

synchronized的作用主要有三个：

1. 确保线程互斥的访问代码
2. 保证共享变量的修改能够及时可见（可见性）
3. 可以阻止JVM的指令重排序

在Java中所有对象都可以作为锁，这是synchronized实现同步的基础。
synchronized主要有三种应用方式：

1. 普通同步方法，锁的是当前实例的对象
2. 静态同步方法，锁的是静态方法所在的类对象
3. 同步代码块，锁的是括号里的对象。（此处的可以是实例对象，也可以是类的class对象。）

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原理概要

Java虚拟机中的同步（Synchronization）都是基于进入和退出Monitor对象实现，无论是显示同步（同步代码块）还是隐式同步（同步方法）都是如此。

• 同步代码块
  monitorenter指令插入到同步代码块的开始位置。monitorexit指令插入到同步代码块结束的位置。JVM需要保证每一个monitorenter都有一个monitorexit与之对应。
  任何对象，都有一个monitor与之相关联，当monitor被持有以后，它将处于锁定状态。线程执行到monitorenter指令时，会尝试获得monitor对象的所有权，即尝试获取锁。

虚拟机规范对 monitorenter 和 monitorexit 的行为描述中，有两点需要注意。首先 synchronized 同步快对于同一条线程来说是可重入的，也就是说，不会出现把自己锁死的问题。其次，同步快在已进入的线程执行完之前，会阻塞后面其他线程的进入。（摘自《深入理解JAVA虚拟机》）

• 同步方法
  synchronized方法则会被翻译成普通的方法调用和返回指令如:invokevirtual、areturn指令，在VM字节码层面并没有任何特别的指令来实现被synchronized修饰的方法，而是在Class文件的方法表中将该方法的access_flags字段中的synchronized标志位置1，表示该方法是同步方法并使用调用该方法的对象或该方法所属的Class在JVM的内部对象表示Klass做为锁对象。

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原理详解

要理解低层实现，就需要理解两个重要的概念 Monitor 和 Mark Word

• Java对象头

synchronized用到的锁，是存储在对象头中的。（这也是Java所有对象都可以上锁的根本原因）
HotSpot虚拟机中，对象头包括两部分信息：
Mark Word（对象头）和 Klass Pointer（类型指针）

• 其中类型指针，是对象指向它的类元素的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
• 对象头又分为两部分：第一部分存储对象自身的运行时数据，例如哈希码，GC分代年龄，线程持有的锁，偏向时间戳等。这一部分的长度是不固定的。第二部分是末尾两位，存储锁标志位，表示当前锁的级别。

对象头的长度一般占用两个机器码（32位JVM中，一个机器码等于4个字节，也就是32bit），但如果对象是数组类型，则需要三个机器码（多出的一块记录数组长度）。

下图是对象头运行时的变化状态：
锁标志位 和 是否偏向锁 确定唯一的锁状态
其中 轻量锁 和 偏向锁 是JDK1.6之后新加的，用于对synchronized优化。稍后讲到

java对象头

• Monitor

Monitor是 synchronized 重量级 锁的实现关键。锁的标识位为 10 。当然 synchronized作为一个重量锁是非常消耗性能的，所以在JDK1.6以后做了部分优化，接下来的部分是讲作为重量锁的实现。

Monitor是线程私有的数据结构，每一个对象都有一个monitor与之关联。每一个线程都有一个可用monitor record列表（当前线程中所有对象的monitor），同时还有一个全局可用列表（全局对象monitor）。每一个被锁住的对象，都会和一个monitor关联。

当一个monitor被某个线程持有后，它便处于锁定状态。此时，对象头中 MarkWord的 指向互斥量的指针，就是指向锁对象的monitor起始地址。
monitor是由 ObjectMonitor 实现的，其主要数据结构如下：（位于HotSpot虚拟机源码ObjectMonitor.hpp文件，C++实现的）

ObjectMonitor() {
    _header       = NULL;
    _count        = 0; //记录个数
    _waiters      = 0,
    _recursions   = 0;
    _object       = NULL;
    _owner        = NULL;
    _WaitSet      = NULL; //处于wait状态的线程，会被加入到_WaitSet
    _WaitSetLock  = 0 ;
    _Responsible  = NULL ;
    _succ         = NULL ;
    _cxq          = NULL ;
    FreeNext      = NULL ;
    _EntryList    = NULL ; //处于等待锁block状态的线程，会被加入到该列表
    _SpinFreq     = 0 ;
    _SpinClock    = 0 ;
    OwnerIsThread = 0 ;
  }

object monitor 有两个队列 _EntryList 和 _WaitSet ，用来保存ObjectWaiter对象列表（每个等待锁的线程都会被封装成ObjectWaiter对象）_owner 指向持有 objectMonitor的线程。

当多个线程同时访问一个同步代码时，首先会进入 _EntryList 集合，当线程获取到对象的monitor后，会进入_owner 区域，然后把monitor中的 _owner 变量修改为当前线程，同时monitor中的计数器_count 会加1。

根据虚拟机规范的要求，在执行monitorenter指令时，会尝试获取对象的锁。如果对象没有被锁定（获取锁），获取对象已经被该线程锁定（锁重入）。则把计数器加1（_count 加1）。相应的，在执行monitorexit指令时，会讲计数器减1。当计数器为0时，_owner指向Null，锁就被释放。（摘自《深入理解JAVA虚拟机》）

如果线程调用 wait() 方法，将释放当前持有的monitor，_owner变量恢复为null，_count变量减1，同时该线程进入_WaitSet 等待被唤醒。

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底层实现

• synchronized 代码块低层原理

从Javac编译成的字节码可以看出（具体编译文件看参考链接），同步代码块使用的是monitorenter和monitorexit指令，其中monitorenter指向同步代码块的开始位置，monitorexit指向同步代码块的结束位置。

在线程执行到monitorenter指令时，当前线程将尝试获取锁，即尝试获取锁对象对应的monitor的持有权。当monitor的count计数器为0，或者monitor的owner已经是该线程，则获取锁，count计数器+1。
如果其他线程已经持有该对象的锁，则该线程被阻塞，直到其他线程执行完毕释放锁。

线程执行完毕时，count归零，owner指向Null，锁释放。

值得注意的是，编译器将会确保，无论通过何种方法完成，方法中的每一条monitorenter指令，最终都会有monitorexit指令对应，不论这个方法正常结束还是异常结束，最终都会配对执行。
编译器会自动产生一个异常处理器，这个处理器声明可以处理所有的异常，它的目的就是为了确保monitorexit指令最终执行。

• synchronized 方法低层原理

方法级的同步是隐式，即无需通过字节码来控制的，它实现在方法调用和返回操作中。
在Class文件方法常量池中的方法表结构（method_info Structure）中， ACC_SYNCHRONIZED 访问标志区分一个方法是否为同步方法。在方法被调用时，会检查方法的 ACC_SYNCHRONIZED 标记是否被设置。如果被设置了，则线程将持有该方法对应对象的monitor（调用方法的实例对象or静态方法的类对象），然后再执行该方法。
最后在方法执行完成时，释放monitor。
在方法执行期间，执行线程持有了monitor，其他任何线程都无法再获得同一个monitor。
以下是字节码实现：

public class SyncMethod {

   public int i;

   public synchronized void syncTask(){
           i++;
   }
}

使用javap反编译后的字节码如下：

Classfile /Users/zejian/Downloads/Java8_Action/src/main/java/com/zejian/concurrencys/SyncMethod.class
  Last modified 2017-6-2; size 308 bytes
  MD5 checksum f34075a8c059ea65e4cc2fa610e0cd94
  Compiled from "SyncMethod.java"
public class com.zejian.concurrencys.SyncMethod
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool;

   //省略没必要的字节码
  //==================syncTask方法======================
  public synchronized void syncTask();
    descriptor: ()V
    //方法标识ACC_PUBLIC代表public修饰，ACC_SYNCHRONIZED指明该方法为同步方法
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_SYNCHRONIZED
    Code:
      stack=3, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: dup
         2: getfield      #2                  // Field i:I
         5: iconst_1
         6: iadd
         7: putfield      #2                  // Field i:I
        10: return
      LineNumberTable:
        line 12: 0
        line 13: 10
}
SourceFile: "SyncMethod.java"

从字节码可以看出，synchronized修饰的方法并没有monitorenter和monitorexit指令。而是用ACC_SYNCHRONIZED的flag标记该方法是否是同步方法，从而执行相应的同步调用。

ReentrantLock如何实现非公平锁的“非公平锁”与“公平锁”区别

1 ReentrantLock和synchronized区别

  (1) synchronized 是Java的一个内置关键字，而ReentrantLock是Java的一个类。
  (2) synchronized只能是非公平锁。而ReentrantLock可以实现公平锁和非公平锁两种。
  (3) synchronized不能中断一个等待锁的线程，而Lock可以中断一个试图获取锁的线程。
  (4) synchronized不能设置超时，而Lock可以设置超时。
  (5) synchronized会自动释放锁，而ReentrantLock不会自动释放锁，必须手动释放，否则可能会导致死锁。

2 公平锁和非公平锁的区别

(1) 线程在获取锁调用lock()时，非公平锁首先会进行一次CAS尝试抢锁，如果此时没有线程持有锁或者正好此刻有线程执行完释放了锁（state == 0），那么如果CAS成功则直接占用锁返回。
(2) 如果非公平锁在上一步获取锁失败了，那么就会进入nonfairTryAcquire(int acquires)，在该方法里，如果state的值为0，表示当前没有线程占用锁或者刚好有线程释放了锁，那么就会CAS抢锁，如果抢成功了，就直接返回了，不管是不是有其他线程早就到了在阻塞队列中等待锁了。而公平锁在这里抢到锁了，会判断阻塞队列是不是空的，毕竟要公平就要讲先来后到，如果发现阻塞队列不为空，表示队列中早有其他线程在等待了，那么公平锁情况下线程会乖乖排到阻塞队列的末尾。
  如果非公平锁 (1)(2) 都失败了，那么剩下的过程就和非公平锁一样了。
(3) 从(1)(2) 可以看出，非公平锁可能导致线程饥饿，但是非公平锁的效率要高。

concurrentHashmap是安全的吗，concurrentHashmap的size怎么求

并发场景下，需要怎么设定锁

mysql用什么索引

Mysql目前主要有以下几种索引类型：FULLTEXT，HASH，BTREE，RTREE。
1. FULLTEXT

即为全文索引，目前只有MyISAM引擎支持。其可以在CREATE TABLE ，ALTER TABLE ，CREATE INDEX 使用，不过目前只有 CHAR、VARCHAR ，TEXT 列上可以创建全文索引。

全文索引并不是和MyISAM一起诞生的，它的出现是为了解决WHERE name LIKE “%word%"这类针对文本的模糊查询效率较低的问题。
2. HASH

由于HASH的唯一（几乎100%的唯一）及类似键值对的形式，很适合作为索引。

HASH索引可以一次定位，不需要像树形索引那样逐层查找,因此具有极高的效率。但是，这种高效是有条件的，即只在“=”和“in”条件下高效，对于范围查询、排序及组合索引仍然效率不高。
3. BTREE

BTREE索引就是一种将索引值按一定的算法，存入一个树形的数据结构中（二叉树），每次查询都是从树的入口root开始，依次遍历node，获取leaf。这是MySQL里默认和最常用的索引类型。
4. RTREE

RTREE在MySQL很少使用，仅支持geometry数据类型，支持该类型的存储引擎只有MyISAM、BDb、InnoDb、NDb、Archive几种。

相对于BTREE，RTREE的优势在于范围查找。

B+树为什么索引快(B+树优点)

1. B+树的高度一般为2-4层，所以查找记录时最多只需要2-4次IO，相对二叉平衡树已经大大降低了。
2. 范围查找时，能通过叶子节点的指针获取数据。例如查找大于等于3的数据，当在叶子节点中查到3时，通过3的尾指针便能获取所有数据，而不需要再像二叉树一样再获取到3的父节点。

幻读是什么，Innodb如何避免幻读

innodb下的幻读是由MVCC 或者 GAP 锁 或者是next-key lock 解决的

间隙锁的锁定范围是多少

JVM内存模型

gc的种类 mingc和fullgc的区别，什么时候发生gc

     新生代 GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动作，因为 Java 对象大多都具
    备朝生夕灭的特性，所以 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也比较快。

     老年代 GC（Major GC  / Full GC）：指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC，经常
    会伴随至少一次的 Minor GC（但非绝对的，在 ParallelScavenge 收集器的收集策略里
    就有直接进行 Major GC 的策略选择过程） 。MajorGC 的速度一般会比 Minor GC 慢 10
    倍以上。

Minor GC触发机制：
当年轻代满时就会触发Minor GC，这里的年轻代满指的是Eden代满，Survivor满不会引发GC。
Full GC触发机制：
（1）调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行
（2）老年代空间不足
（3）方法区空间不足
（4）通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
（5）由Eden区、survivor space1（From Space）区向survivor space2（To Space）区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小

当永久代满时也会引发Full GC，会导致Class、Method元信息的卸载。

volatile底层实现

多核cpu在cpu级别怎么做到可见性

hashmap和concurrenthashmap的区别与实现

Hashmap本质是数组加链表。根据key取得hash值，然后计算出数组下标，如果多个key对应到同一个下标，就用链表串起来，新插入的在前面。

　　ConcurrentHashMap：在hashMap的基础上，ConcurrentHashMap将数据分为多个segment(段)，默认16个（concurrency level），然后每次操作对一个segment(段)加锁，避免多线程锁的几率，提高并发效率。

HashMap不是线程安全的，而ConcurrentHashMap是线程安全的

string stringbuffer stringbuilder区别及实现