性能调优经典面试题及答案（后端/JVM/数据库方向）
一、JVM性能调优
1. 描述JVM内存模型及垃圾回收机制
答案要点：
- 内存分区 ：
- 堆（新生代Eden/Survivor区、老年代）
- 方法区（元空间）
- 虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器
- 对象分配流程 ：
- 对象优先在Eden区分配
- 大对象直接进入老年代
- 长期存活对象（默认15次GC）晋升老年代
- 垃圾收集器 ：
- Serial/Parallel：适合单核/多核小内存
- CMS：并发标记清除，低停顿但会产生碎片
- G1：分Region收集，可预测停顿时间
- ZGC：超低延迟（JDK11+）
2. 如何排查和解决OOM问题？
排查步骤：
- 使用
jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>生成堆转储文件 - 用MAT/Eclipse Memory Analyzer分析内存泄漏
- 检查大对象分配（如大数组、未释放的资源）
- 分析GC日志（-XX:+PrintGCDetails）
解决方案：
- 调整堆大小（-Xms, -Xmx）
- 优化新生代/老年代比例（-XX:NewRatio）
- 修复内存泄漏代码（如未关闭的连接、静态集合）
- 使用堆外内存处理大对象
3. 如何选择垃圾收集器？
选择策略：
- 吞吐量优先：Parallel Scavenge + Parallel Old
- 低延迟优先：CMS（JDK8）或G1（JDK9+）
- 超大堆（>8G）：G1或ZGC
- 云原生环境：Shenandoah（JDK12+）
二、数据库性能优化
4. MySQL索引优化原则
核心原则：
- 最左前缀匹配原则
- 避免索引失效场景：
- 对索引列使用函数/运算
- 隐式类型转换
- 使用
!=或NOT IN - 前导模糊查询（LIKE '%xxx'）
- 使用覆盖索引减少回表
- 推荐自增主键（避免页分裂）
高级技巧：
- 索引下推（ICP，MySQL5.6+）
- MRR多范围读取优化
- 使用
FORCE INDEX强制索引
5. 如何处理千万级大表查询？
优化方案：
- 分库分表 ：
- 水平分表（按时间/ID范围）
- 垂直分表（按字段热度）
- 查询优化 ：
- 避免
SELECT *，只查必要字段 - 使用
EXPLAIN分析执行计划 - 合理使用覆盖索引
- 避免
- 架构升级 ：
- 读写分离
- 引入缓存层（Redis）
- 使用列式存储（如ClickHouse）处理分析型查询
6. 如何优化慢SQL？
排查流程：
- 开启慢查询日志（slow_query_log）
- 使用
EXPLAIN分析执行计划 - 关注关键指标：
- type（至少达到range）
- possible_keys vs key
- rows扫描行数
- Extra中的"Using filesort"等警告
优化手段：
- 重建不合理的索引
- 重写复杂查询（拆分为多个简单查询）
- 使用临时表预计算
- 调整join_buffer_size等参数
三、高并发系统优化
7. 如何设计高并发系统的缓存策略？
多级缓存架构：
- 客户端缓存（HTTP缓存头）
- CDN边缘缓存
- 应用层缓存（Guava Cache/Caffeine）
- 分布式缓存（Redis/Memcached）
- 数据库缓存（Buffer Pool）
Redis优化要点：
- 合理设置过期时间
- 使用Pipeline减少网络往返
- 大Key拆分（避免单Value过大）
- 热点Key本地缓存+随机过期
8. 如何解决缓存穿透/雪崩/击穿？
缓存穿透（查询不存在数据）：
- 布隆过滤器拦截
- 缓存空对象（设置短过期时间）
缓存雪崩（大量key同时失效）：
- 随机过期时间
- 多级缓存
- 熔断降级机制
缓存击穿（热点key失效）：
- 互斥锁重建缓存
- 逻辑过期（后台异步更新）
四、性能调优方法论
9. 性能调优的标准流程
-
指标量化：
- 确定QPS、RT、错误率等基线指标
- 使用APM工具（SkyWalking/Prometheus）监控
-
瓶颈定位：
- CPU瓶颈：top -H，jstack
- 内存瓶颈：jmap，GC日志
- IO瓶颈：iostat，vmstat
-
优化实施：
- 代码层：算法优化、并发控制
- JVM层：参数调优、GC策略
- 架构层：缓存、异步、分片
-
效果验证：
- 压力测试（JMeter/Gatling）
- A/B测试对比
10. 常用性能分析工具
| 场景 | 工具 |
|---|---|
| JVM分析 | VisualVM, Arthas, JProfiler |
| 线程分析 | jstack, Async-Profiler |
| 内存分析 | MAT, jmap, jstat |
| 数据库分析 | Explain, pt-query-digest |
| 系统监控 | Grafana+Prometheus, nmon |
高级技巧：
- Arthas热修复（redefine）
- JIT编译分析（-XX:+PrintCompilation）
- 火焰图生成（Async-Profiler）