面试题总结（2） IO模型，集合，NIO 原理，缓存穿透，击穿雪崩

1.几种 IO 模型，

       阻塞IO、非阻塞IO、多路复用IO、信号驱动IO， 异步IO    （在我前面文章有详细讲解IO的几种模型 阻塞，非阻塞，io多路复用，信号驱动和异步io_是小晴晴呀的博客-CSDN博客

2.Java集合类 

 Java中的集合类分为4大类，分别由4个接口来代表，

 它们是Set、List、Queue、Map。其中，Set、List、Queue、都继承自Collection接口。

  Set代表无序的、元素不可重复的集合。

  List代表有序的、元素可以重复的集合。

  Queue代表先进先出（FIFO）的队列。

  Map代表具有映射关系（key-value）的集合。

 Java提供了众多集合的实现类，它们都是这些接口的直接或间接的实现类，其中比较常用的有：HashSet、TreeSet、ArrayList、LinkedList、ArrayDeque、HashMap、TreeMap等。

上面所说的集合类的接口或实现，都位于java.util包下，这些实现大多数都是非线程安全的。虽然非线程安全，但是这些类的性能较好。如果需要使用线程安全的集合类，则可以利用Collections工具类，该工具类提供的synchronizedXxx()方法，可以将这些集合类包装成线程安全的集合类。

 java.util包下的集合类中，也有少数的线程安全的集合类，例如Vector、Hashtable，它们都是非常古老的API。虽然它们是线程安全的，但是性能很差，已经不推荐使用了。

 3.NIO 的实现原理

      （Buffer、Channel、Selector）

   NIO是基于IO多路复用模型的实现，它包含三个核心组件，分别是Buffer、Channel、Selector。

1. NIO是面向缓冲区的，在NIO中所有的数据都是通过缓冲区处理的。Buffer就是缓冲区对象，无论读取还是写入，数据都是先进入Buffer的。Buffer的本质是一个数组，通常它是一个字节数组，也可以是其他类型的数组。Buffer是一个接口，它的实现类有ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer。

2. Channel是一个通道，可以通过它读取和写入数据。与流不同的是，流是单向的，而Channel是双向的。数据可以通过Channel读到Buffer里，也可以通过Channel写入到Buffer里。为了支持不同的设备，Channel接口有好几种子类，如FileChannel用于访问磁盘文件、SocketChannel和ServerSocketChannel用于TCP协议的网络通信、DatagramChannel用于UDP协议的网络通信。

3. Selector是多路复用器，可以通过它监听网络IO的状态。它可以不断轮询注册的Channel，如果某Channel上有连接、读取、写入事件发生，则这个Channel就处于就绪状态，就会被Selector轮询出来。所有被轮询出来的Channel集合，我们可以通过SelectionKey获取到，然后进行后续的IO操作。

4.缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩有什么区别，该如何解决？

 缓存穿透：客户端查询根本不存在的数据，使得请求直达存储层，导致其负载过大，甚至宕机。出现这种情况的原因，可能是业务层误将缓存和库中的数据删除了，也可能是有人恶意攻击，专门访问库中不存在的数据。

解决方案：

1. 缓存空对象：存储层未命中后，仍将空值存入缓存层，客户端再次访问数据时，缓存层直接返回空值。

2. 布隆过滤器：将数据存入布隆过滤器，访问缓存之前以过滤器拦截，如果数据不存在则直接返回空值。

缓存击穿：一份热点数据，它的访问量非常大。在其缓存失效的瞬间，大量请求直达存储层，导致服务崩溃。

· 解决方案：

1. 永不过期：热点数据不设置过期时间，所以不会出现上述问题，这是“物理”上的永不过期。或者为每个数据设置逻辑过期时间，当发现该数据逻辑过期时，使用单独的线程重建缓存。

2. 加互斥锁：对数据的访问加互斥锁，当一个线程访问该数据时，其他线程只能等待。这个线程访问过后，缓存中的数据将被重建，届时其他线程就可以直接从缓存中取值。

缓存雪崩：在某一时刻，缓存层无法继续提供服务，导致所有的请求直达存储层，造成数据库宕机。可能是缓存中有大量数据同时过期，可能是Redis节点发生故障，导致大量请求无法处理。

· 解决方案：

1. 避免数据同时过期：设置过期时间时，附加一个随机数，避免大量的key同时过期。

2. 启用降级和熔断措施：在发生雪崩时，若应用访问的不是核心数据，则直接返回预定义信息/空值/错误信息。或者在发生雪崩时，对于访问缓存接口的请求，客户端并不会把请求发给Redis，而是直接返回。

3. 构建高可用的Redis服务：采用哨兵或集群模式，部署多个Redis实例，个别节点宕机，依然可以保持服务的整体可用。