theme: cyanosis
【提醒】通过这次面试经验，你将可以复习到以下知识点：
- Java集合类的了解，如List, Set, Map及其实现类。
- HashMap 和 HashSet 的区别以及HashMap的底层实现原理。
- Java内存模型（JMM）的特征：原子性、可见性、有序性。
- 乐观锁和悲观锁的概念及其实现方式。
- synchronized 和 ReentrantLock 的区别及底层实现。
- Docker的使用理由和底层实现原理（Cgroups和Namespace）。
- 网络协议的了解，HTTP与HTTPS的区别，SSL/TLS协议下的连接流程。
- MySQL性能优化方法。索引的底层数据结构，索引失效的情况及优化方法。
- Leetcode算法题56合并区间的空间复杂度和时间复杂度分析。
面试官: 你好，我是美团二面面试官，请你做一个自我介绍吧。
求职者: 嗨，我是一名计算机科学与技术专业的学生，对Java后端开发非常感兴趣。我熟悉Java语言，并且对Spring框架有一定的了解。我也有使用Docker和Linux命令行的经验。我希望能够通过这次实习机会，提升我的技术能力并为团队贡献力量。
面试官: 很好。那我们就直接进入技术环节吧。你能告诉我你熟悉的集合类有哪些吗？
求职者: 当然。我熟悉的集合类包括List, Set, Map接口及其实现类，如ArrayList, LinkedList, HashSet, TreeSet, HashMap, TreeMap等。
面试官: 那么，HashMap和HashSet有什么区别？
求职者: HashMap是一个基于哈希表的Map接口实现，它存储键值对。而HashSet是一个基于HashMap实现的Set接口，它存储的是不重复的元素。在HashSet内部，它实际上是使用HashMap来存储元素的，每个元素都作为键存储在HashMap中，值则是一个固定的Object对象。
面试官: 明白了。能详细解释一下HashMap的底层实现原理吗？
求职者: 当然可以。HashMap的底层是一个数组结构，每个数组元素是一个链表或红黑树（当链表长度超过一定阈值时会转换为红黑树）。当我们往HashMap中插入一个键值对时，会根据键的哈希码来决定其在数组中的存储位置。如果两个键的哈希码相同，它们会存储在同一个链表或红黑树中。这就是所谓的哈希冲突。HashMap通过链表和红黑树解决了哈希冲突的问题。
面试官: 那HashMap是线程安全的吗？为什么？
求职者: 不，HashMap不是线程安全的。因为HashMap的操作没有进行同步措施，当多个线程同时对HashMap进行结构修改时，比如扩容，可能会导致数据的不一致性，甚至在极端情况下会造成死循环。
面试官: 那么，你能谈谈ConcurrentHashMap的底层实现原理，以及它与Hashtable的异同吗？
求职者: ConcurrentHashMap是Java中提供的一个线程安全的HashMap实现。它通过分段锁的机制来提高并发访问的效率。具体来说，它将数据分成一段一段存储，然后给每一段数据配上一把锁。当一个线程占用锁访问其中一段数据时，其他段的数据也能被其他线程访问。Hashtable也是线程安全的，但它是通过对整个数据结构加锁来实现的，这会导致当一个线程访问Hashtable时，其他所有线程都被阻塞，因此性能较低。
面试官: 你对JMM有了解吗？JMM主要是围绕哪些特征建立的？
求职者: 是的，我对JMM（Java内存模型）有一定的了解。它主要是为了解决并发过程中的原子性、可见性和有序性问题。原子性是指一个操作是不可中断的，要么全部执行，要么全部不执行；可见性是指当一个线程修改了共享变量的值，其他线程能够立即得知这个修改；有序性是指程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行，防止指令重排。
面试官: 好的，那乐观锁和悲观锁有什么区别？乐观锁有哪些实现方法？
求职者: 悲观锁认为冲突是常态，它会通过锁机制来确保同一时间只有一个线程能对数据进行操作。相反，乐观锁假设冲突较少，它通常会先进行操作，在提交时检查是否有冲突，如果有冲突则重试。乐观锁的实现方法有很多，比如版本号机制和CAS（Compare and Swap）操作。
面试官: 那么，你能解释一下CAS算法是什么吗？可能存在什么问题？
求职者: CAS算法包括三个操作数——内存位置（V）、预期原值（A）和新值（B）。如果内存位置的值与预期原值相匹配，那么处理器会自动将该位置值更新为新值。CAS存在的问题包括ABA问题和循环时间长的问题。ABA问题是指数据从A变成B后又变回A，CAS会误认为数据没有变化。循环时间长是指如果多个线程同时执行CAS，可能会导致其中一个线程一直获取不到锁。
面试官: 那synchronized和ReentrantLock的区别是什么？它们的底层实现原理呢？
求职者: synchronized是Java内置的同步机制，它依赖于JVM实现。它是非公平的，不能中断，也不能尝试非阻塞地获取锁。ReentrantLock是java.util.concurrent包提供的一个锁机制，它具有更高的灵活性，可以是公平锁也可以是非公平锁，支持中断和超时获取锁。ReentrantLock的底层是基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架实现的，它使用一个volatile变量来维护锁的状态。
面试官: 锁升级的过程是什么？不同状态锁的使用场景？
求职者: 在Java中，锁升级主要是指对象在被多线程访问时，锁状态的转换过程。最开始是无锁状态，当有线程进入同步块时，会先尝试使用偏向锁。偏向锁会在对象头中记录获取它的线程ID，如果该线程再次获取锁，就无需做额外同步。如果有另一个线程尝试获取这个锁，偏向锁就会升级为轻量级锁。轻量级锁会在当前线程的栈帧中创建锁记录，用CAS操作来获取锁。如果竞争激烈，则会升级为重量级锁，即传统的互斥锁，会使其他尝试获取锁的线程阻塞。轻量级锁适用于线程交替执行同步块的场景，而重量级锁适用于长时间执行的同步操作。
面试官: 说到Docker，你能告诉我为什么要在项目中使用Docker吗？你了解过其底层实现原理吗？
求职者: Docker可以帮助我们打包、部署和运行应用程序，它提供了一种轻量级的虚拟化解决方案。使用Docker可以使应用程序的部署更加快捷、可靠，并且环境一致性得到保障。Docker的底层实现原理主要依赖于Linux的Cgroups和Namespace。Cgroups用于资源的隔离和限制，而Namespace用于实现运行环境的隔离，例如PID Namespace可以使容器拥有独立的进程ID空间。
面试官: 你提到了Linux命令，能说说你熟悉的命令有哪些吗？解压压缩包的命令是什么？参数的含义？
求职者: 我熟悉的Linux命令包括cd、ls、grep、find、tar、wget等。解压压缩包的命令是tar，例如tar -xzvf file.tar.gz。其中，-x表示解压，-z表示gzip压缩，-v表示在解压的过程中显示文件，-f表示指定文件名。
面试官: 那么，介绍一下你熟悉的网络协议。HTTP和HTTPS有什么区别？SSL/TLS协议下建立连接的流程是怎样的？
求职者: 我熟悉的网络协议包括HTTP, HTTPS, FTP, TCP/IP等。HTTP和HTTPS的主要区别在于HTTPS是HTTP的安全版本。HTTPS在HTTP的基础上加入了SSL/TLS协议，可以提供数据的加密传输和身份认证。在SSL/TLS协议下建立连接的流程包括：客户端发送连接请求；服务器返回证书；客户端验证证书；双方协商加密算法；双方交换加密的密钥信息；之后的传输都是加密的。
面试官: HTTP状态码你熟悉哪些？各自的含义？平常使用浏览器的时候怎么查看请求的状态码？401的含义知道吗？
求职者: 我熟悉的HTTP状态码有200 OK, 301 Moved Permanently, 400 Bad Request, 401 Unauthorized, 403 Forbidden, 404 Not Found, 500 Internal Server Error等。200表示请求成功，301表示永久移动，400表示请求有语法错误，401表示请求需要用户验证，403表示服务器理解请求但拒绝执行，404表示服务器找不到请求的资源，500表示服务器内部错误。在浏览器中，我们可以通过开发者工具中的Network标签来查看每个HTTP请求的状态码。401的含义是请求没有被授权，通常需要输入用户名和密码。
面试官: 在MySQL中，你曾经使用了哪些方法来进行优化？
求职者: 在MySQL中，我使用了索引优化、查询优化、分表分库等方法来提高数据库性能。索引可以加快数据的检索速度，查询优化包括避免全表扫描、使用合适的数据类型、合理使用Join和子查询等。分表分库可以解决单一数据库的性能瓶颈，通过水平或垂直切分将数据分布到多个数据库实例中。
面试官: 你提到了索引，索引的底层数据结构是什么？与其他数据结构对比的优点？
求职者: 索引的底层数据结构通常是B-Tree或其变种B+Tree。与其他数据结构相比，B-Tree和B+Tree具有高效的插入、删除和查找性能，特别是在处理大量数据时。B-Tree保持数据平衡，所有叶子节点都在同一层，查找性能稳定。B+Tree的叶子节点包含所有数据并且相互链接，这使得范围查询更加高效。
面试官: 那么，哪些情况下索引会失效？有什么优化索引的方法？
求职者: 索引会在以下情况下失效：使用了不等于操作符（!= 或 <>），对索引列进行了计算或函数操作，使用了OR条件但两边的列都是索引列，以及数据分布不均导致优化器放弃使用索引。优化索引的方法包括重建和重新组织索引，选择合适的索引列，使用索引提示，以及避免在索引列上使用NULL值。我们还可以使用EXPLAIN命令来分析查询语句，确保索引被正确使用。
面试官: 对于这个问题，你能展示一下如何使用EXPLAIN命令来分析一个SQL语句是否走索引查询吗？
求职者: 当然可以。比如我们有一个查询语句 SELECT * FROM users WHERE username = 'JohnDoe';，我们可以在这个查询语句前加上EXPLAIN关键字，像这样：EXPLAIN SELECT * FROM users WHERE username = 'JohnDoe';。执行这个命令后，MySQL会返回一张表，其中包含关于如何执行这个查询的信息，包括是否使用了索引，使用了哪个索引，以及估计的行数等。
面试官: 很好。现在让我们来做一个实际的SQL题目。现在有语文、数学、外语三门课程的成绩单，要求输出每门课程成绩最好的前两名。你能写出对应的SQL语句吗？
求职者: 当然，这个问题可以使用子查询和JOIN来解决。这里是一个可能的解决方案： sql SELECT s1.* FROM scores s1 JOIN ( SELECT course, MAX(score) AS max_score FROM scores GROUP BY course ) AS max_scores ON s1.course = max_scores.course AND s1.score = max_scores.max_score UNION SELECT s2.* FROM scores s2 JOIN ( SELECT course, MAX(score) AS sec_max_score FROM scores WHERE (course, score) NOT IN ( SELECT course, MAX(score) FROM scores GROUP BY course ) GROUP BY course ) AS sec_max_scores ON s2.course = sec_max_scores.course AND s2.score = sec_max_scores.sec_max_score; 这个SQL语句首先找到每门课程的最高分，然后找到每门课程的次高分，最后通过UNION将两个结果合并起来。
面试官: 好的，最后一个问题，关于算法。你熟悉Leetcode 56 合并区间这道题目吗？能分析一下空间复杂度和时间复杂度吗？
求职者: 是的，我熟悉这个问题。这道题目要求将区间列表合并，我们可以先按照区间的起始位置排序，然后遍历区间列表，如果当前区间的起始位置小于等于结果列表中最后一个区间的结束位置，则合并这两个区间；否则，直接将当前区间添加到结果列表中。关于复杂度，排序的时间复杂度是O(nlogn)，遍历列表的时间复杂度是O(n)，所以整体的时间复杂度是O(nlogn)。空间复杂度主要取决于存储结果的列表，最坏的情况是所有区间都不重叠，所以空间复杂度是O(n)。
public int[][] merge(int[][] intervals) {
if (intervals.length <= 1) {
return intervals;
}
// Sort by ascending starting point
Arrays.sort(intervals, (a, b) -> Integer.compare(a[0], b[0]));
List<int[]> result = new ArrayList<>();
int[] newInterval = intervals[0];
result.add(newInterval);
for (int[] interval : intervals) {
if (interval[0] <= newInterval[1]) {
// Overlapping intervals, move the end if needed
newInterval[1] = Math.max(newInterval[1], interval[1]);
} else {
// Disjoint intervals, add the new interval to the list
newInterval = interval;
result.add(newInterval);
}
}
return result.toArray(new int[result.size()][]);
}
面试官: 非常详细的解答，谢谢你！这就是我们今天面试的所有内容。
题目来源:https://www.nowcoder.com/discuss/601813614772662272?sourceSSR=search