一、进程通信和线程通信方式
进程通信方式
- 管道（Pipe）
半双工通信，数据单向流动，仅用于有亲缘关系的进程 （如父子进程）。通过内核缓冲区实现数据传输，如父进程写、子进程读。 - 命名管道（FIFO）
同样半双工，但允许无亲缘关系的进程通信 。在磁盘 上有对应节点，进程通过文件名访问，解决了普通管道只能在亲缘进程间使用的限制。 - 消息队列（Message Queue）
内核中由消息链表构成，通过消息类型标识。进程可按自定义条件发送或接收消息（如按类型读取），克服了信号信息量少、管道无格式等缺点。 - 共享内存（Shared Memory）
映射一段可被多个进程访问的内存区域 ，进程直接读写共享内存交换数据，无需多次拷贝，效率高。常配合信号量等同步机制，解决读写同步问题。 - 信号量（Semaphore）
本质是计数器 ，用于控制多进程对共享资源的访问，确保互斥或同步。例如，防止多个进程同时访问临界资源。 - 套接字（Socket）
支持不同主机间的进程通信，是网络通信的基本构件，适用于分布式场景。 - 信号（Signal）
一种较复杂的通信方式，用于通知进程某个事件发生 （如程序异常终止、键盘中断等），属于异步通信。
线程通信方式
1. 共享内存方式
线程共享程序的公共状态（如堆内存中的变量）。通过 volatile 关键字保证内存可见性，即一个线程修改共享变量后，其他线程能及时感知。例如，线程 A 修改 volatile 修饰的变量后，需将更新刷新到主内存，线程 B 从主内存读取更新后的值，实现隐式通信。
2. wait, notify 机制
基于 Object 类，在synchronized代码块中使用。wait使线程释放内置锁并等待；notify随机唤醒单个等待线程；notifyAll唤醒所有等待线程，用于生产者 - 消费者等模型。
3. Lock, Condition 机制
来自 Java 并发包。Lock提供灵活锁操作，Condition配合Lock。await让线程释Lock锁等待，signal唤醒单个、signalAll唤醒所有等待线程，用于复杂多线程协作场景。
4. 管道流通信
通过 PipedOutputStream、PipedInputStream（面向字节）或 PipedReader、PipedWriter（面向字符）实现。基于循环缓冲数组，写满时写线程阻塞，读空时读线程阻塞，适用于线程间直接数据传输。
二、JVM内存模型和Java内存模型（JMM）
JVM内存区域则定义了不同组件的存储位置，而JMM则保证了线程间通信的原子性、可见性和有序性。
JVM内存模型：
Java内存模型(JMM)：
三、kafka消息传递如何确保消息有序
1.生产者端
- 固定 Key 分区：按业务特性选用户 ID、订单 ID 等唯一且关联业务的字段作消息 Key，Kafka 据此分配分区，相同 Key 消息入同一分区，保证分区内消息顺序，如订单消息用订单 ID 作 Key。
- 同步发送消息 ：使用
send().get()同步发送，等待服务器响应确保消息成功发送后再发下一条，避免异步乱序，但降低发送效率。 - 开启幂等性 ：设置
enable.idempotence=true开启幂等性，Kafka 对消息去重，防止重试导致的乱序和重复问题。
2.Kafka Topic 设计
高顺序要求时，将 Topic 分区设为 1，因单分区内消息天然有序，可简化顺序管理，但可能影响吞吐量。
3.消费端
- 单消费者消费单分区：消费者组内保证一个分区仅由一个消费者消费，避免多消费者并行处理打乱分区内消息顺序，合理分配分区保证顺序消费。
- 串行处理消息 ：业务逻辑采用串行处理，按接收顺序处理消息，防止并发重排，但可能影响处理性能，需结合业务权衡。
四、二叉树层序遍历算法手撕
java
import java.util.*;
/*
* public class TreeNode {
* int val = 0;
* TreeNode left = null;
* TreeNode right = null;
* public TreeNode(int val) {
* this.val = val;
* }
* }
*/
public class Solution {
/**
* 代码中的类名、方法名、参数名已经指定，请勿修改，直接返回方法规定的值即可
*
*
* @param root TreeNode类
* @return int整型ArrayList<ArrayList<>>
*/
public ArrayList<ArrayList<Integer>> levelOrder (TreeNode root) {
Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
ArrayList<ArrayList<Integer>> arrli = new ArrayList<>();
// write code here
if (root == null) return arrli;
queue.offer(root);
while (!queue.isEmpty()) {
ArrayList<Integer> tm = new ArrayList<>();
int tmp=queue.size();
for (int i = 0; i < tmp; i++) {
TreeNode p=queue.poll();
tm.add(p.val);
if (p.left != null)
queue.offer(p.left);
if (p.right != null)
queue.offer(p.right);
}
arrli.add(tm);
}
return arrli;
}
}java中queue的LinkedList实现类方法
| 操作类型 | 抛出异常 | 返回特殊值 |
|---|---|---|
| 插入元素 | add(E e) |
offer(E e) |
| 删除元素 | remove() |
poll() |
| 获取队首元素 | element() |
peek() |
五、TCP、UDP区别
- 连接性：TCP 是面向连接的，需 "三次握手" 建立连接和 "四次挥手" 断开连接；UDP 是无连接的，直接发送数据。
- 可靠性：TCP 提供可靠传输，通过序列号、确认应答等确保数据无差错、不丢失、不重复且按序到达；UDP 不保证可靠传输，不关心数据是否正确到达。
- 传输效率：TCP 因建立连接、确认应答等操作，效率较低，开销大；UDP 无需这些操作，效率高，开销小。
- 传输速度：TCP 有额外开销，速度相对慢；UDP 无额外开销，速度快。
- 流量与拥塞控制：TCP 有流量控制和拥塞控制机制，能根据接收方能力和网络状况调整发送速率；UDP 没有这些机制。
- 首部开销：TCP 首部可变，最短 20 字节，最长 60 字节；UDP 首部固定为 8 字节。
- 应用场景：TCP 适用于文件传输、网页浏览等对数据准确性要求高的场景；UDP 适用于在线视频、游戏等对实时性要求高的场景。
六、TCP哪一层协议、HTTP哪一层协议，http和https区别
TCP 是传输层协议，HTTP 是应用层协议。
http和https区别：
- 安全性：HTTP 数据以明文传输，容易被监听、篡改和窃取；HTTPS 对数据进行加密，通过 SSL/TLS 协议保证数据的安全性和完整性，防止信息泄露和中间人攻击。
- 连接方式：HTTP 连接较为简单，客户端发送请求，服务器响应后连接结束；HTTPS 在连接前需进行 SSL/TLS 握手，以验证服务器身份和协商加密算法等参数。
- 端口：HTTP 默认使用 80 端口；HTTPS 默认使用 443 端口。
- 证书：HTTP 不需要数字证书；HTTPS 要求服务器拥有由权威证书颁发机构颁发的数字证书，供客户端验证服务器身份。
- 性能与成本：HTTP 没有加密和解密过程，性能较好，且无需购买证书，成本较低；HTTPS 因加密和解密会消耗一定计算资源和时间，性能略差，且需要购买和维护 SSL/TLS 证书，成本较高。
七、https如何进行加密
HTTPS 采用对称加密和非对称加密结合的方式进行加密。
- 客户端发起 HTTPS 请求：客户端通过输入 HTTPS 网址，向服务器发起请求，尝试连接到服务器的 443 端口。
- 服务器发送 SSL 证书：服务器收到请求后，向客户端发送一个 SSL 证书，包含服务器的公钥、证书颁发机构的信息、证书的有效期等。
- 客户端验证 SSL 证书：客户端收到证书后，检查证书的颁发机构是否可信、证书是否过期、证书中的域名是否与请求的域名一致等，确保服务器身份的真实性。
- 密钥交换：如果证书验证通过，客户端生成一个随机的对称密钥（会话密钥），使用服务器证书中的公钥对其加密，然后发送给服务器。服务器收到后，使用自己的私钥解密，获取对称密钥。至此，客户端和服务器都拥有了相同的对称密钥。
- 数据传输：密钥交换完成后，客户端和服务器之间使用对称密钥对传输的数据进行加密和解密。同时，HTTPS 还使用消息认证码等机制，基于密钥的哈希函数对传输的数据进行校验，确保数据的完整性和真实性。
八、http中有哪些状态码，各种状态码分别代表什么
|-----|-----------------------------------------------------------------------|
| 1xx | 消息，这一类型的状态码，代表请求已被接受，需要继续处理。但是一般服务器禁止向客户端发送此类状态码； |
| 2xx | 成功，这一类型的状态码，代表请求已成功被服务器接收、理解、并接受； |
| 3xx | 重定向，这类状态码代表需要客户端采取进一步的操作才能完成请求； |
| 4xx | 请求错误，这类的状态码代表了客户端看起来可能发生了错误，妨碍了服务器的处理； |
| 5xx | 服务器错误，这类状态码代表了服务器在处理请求的过程中有错误或者异常状态发生，也有可能是服务器意识到以当前的软硬件资源无法完成对请求的处理。 |
1xx 信息性状态码
- 100 Continue：客户端应继续其请求。服务器已收到请求的第一部分，正在等待其余部分。
2xx 成功状态码
- 200 OK：请求成功，服务器已成功处理了请求并返回了请求的资源。
- 201 Created：请求成功，并且服务器创建了新的资源。通常在 POST 请求创建新对象时返回。
- 204 No Content：请求成功，但服务器没有返回任何内容。常用于只需要执行服务器端操作而不需要返回数据的情况。
3xx 重定向状态码
- 301 Moved Permanently：请求的资源已被永久移动到新的 URL。客户端应使用新的 URL 进行后续请求。
- 302 Found：请求的资源临时移动到了新的 URL。客户端应使用新的 URL 进行本次请求，但后续请求仍可使用原 URL。
- 304 Not Modified：客户端发送了附带条件的请求，且服务器发现资源未被修改，客户端可以使用缓存的版本。
4xx 客户端错误状态码
- 400 Bad Request：客户端发送的请求有语法错误，服务器无法理解。
- 401 Unauthorized：客户端请求需要用户认证。通常是因为未提供有效的身份验证信息或身份验证失败。
- 403 Forbidden：服务器理解请求，但拒绝执行该请求。客户端没有足够的权限访问请求的资源。
- 404 Not Found：服务器无法找到请求的资源。可能是 URL 输入错误或资源已被删除。
5xx 服务器错误状态码
- 500 Internal Server Error：服务器内部发生错误，无法完成请求。通常是服务器端代码出现问题或服务器配置错误。
- 502 Bad Gateway：服务器作为网关或代理，从上游服务器收到了无效的响应。
- 503 Service Unavailable：服务器暂时无法处理请求，通常是由于服务器过载或正在维护中。
九、Java垃圾回收算法
JVM 的垃圾回收（Garbage Collection，简称 GC）是一种自动内存管理机制，用于回收不再使用的内存空间，以避免内存泄漏和内存溢出。在 Java 程序中，对象的创建和销毁是动态的，当一个对象不再被引用时 ，它所占用的内存空间就可以被回收。垃圾回收器会定期或在内存不足时自动检测并回收这些不再使用的对象。
垃圾回收算法
- 标记 - 清除算法（Mark-Sweep） ：先标记出需要回收的对象，然后统一清除这些被标记的对象。（注意：这里所谓的清除并不是真的置空，而是把需要清除的对象地址保存在空闲的地址列表里。下次有新对象需要加载时，判断垃圾的位置空间是否够，如果够，就存放覆盖原有的位置。）
- 标记 - 整理算法（Mark-Compact）：先标记出存活的对象，然后将这些存活对象向一端移动，最后清理掉边界以外的内存空间。
- 复制算法（Copying）：将内存空间划分为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。当该区域内存不足时，将存活的对象复制到另一个区域，然后清除当前区域的所有对象。
- 分代收集算法（Generational Collection） ：根据对象的存活周期将内存划分为不同的区域，一般分为新生代和老年代。不同的区域采用不同的垃圾回收算法，例如新生代采用复制算法，老年代采用标记 - 清除或标记 - 整理算法。
标记 - 清除算法原理
- 标记阶段：从根对象（如栈中的引用、静态变量等）开始，遍历所有可达对象，并标记需要回收的对象。
- 清除阶段：遍历整个内存空间，将所有标记的对象占用的内存空间回收。
标记 - 整理算法原理
- 标记阶段：与标记 - 清除算法相同，从根对象开始，遍历所有可达对象，并标记为存活对象。
- 整理阶段：将所有存活对象向内存空间的一端移动，使它们连续存储，然后清理掉边界以外的内存空间。
标记 - 清除和标记 - 整理算法的区别
- 内存碎片：标记 - 清除算法会产生大量的内存碎片，导致后续分配大对象时可能无法找到足够的连续内存空间。而标记 - 整理算法通过移动存活对象，避免了内存碎片的产生。
- 性能开销 ：标记 - 整理算法的性能开销相对较大，因为它需要移动存活对象，涉及到对象的复制和内存地址的更新。而标记 - 清除算法只需要标记和清除对象，不需要移动对象，性能开销相对较小。