面試題總結（2） IO模型，集合，NIO 原理，緩存穿透，擊穿雪崩

1.幾種 IO 模型，

       阻塞IO、非阻塞IO、多路複用IO、信號驅動IO， 异步IO    （在我前面文章有詳細講解IO的幾種模型 阻塞，非阻塞，io多路複用，信號驅動和异步io_是小晴晴呀的博客-CSDN博客

2.Java集合類 

 Java中的集合類分為4大類，分別由4個接口來代錶，

 它們是Set、List、Queue、Map。其中，Set、List、Queue、都繼承自Collection接口。

  Set代錶無序的、元素不可重複的集合。

  List代錶有序的、元素可以重複的集合。

  Queue代錶先進先出（FIFO）的隊列。

  Map代錶具有映射關系（key-value）的集合。

 Java提供了眾多集合的實現類，它們都是這些接口的直接或間接的實現類，其中比較常用的有：HashSet、TreeSet、ArrayList、LinkedList、ArrayDeque、HashMap、TreeMap等。

上面所說的集合類的接口或實現，都比特於java.util包下，這些實現大多數都是非線程安全的。雖然非線程安全，但是這些類的性能較好。如果需要使用線程安全的集合類，則可以利用Collections工具類，該工具類提供的synchronizedXxx()方法，可以將這些集合類包裝成線程安全的集合類。

 java.util包下的集合類中，也有少數的線程安全的集合類，例如Vector、Hashtable，它們都是非常古老的API。雖然它們是線程安全的，但是性能很差，已經不推薦使用了。

 3.NIO 的實現原理

      （Buffer、Channel、Selector）

   NIO是基於IO多路複用模型的實現，它包含三個核心組件，分別是Buffer、Channel、Selector。

1. NIO是面向緩沖區的，在NIO中所有的數據都是通過緩沖區處理的。Buffer就是緩沖區對象，無論讀取還是寫入，數據都是先進入Buffer的。Buffer的本質是一個數組，通常它是一個字節數組，也可以是其他類型的數組。Buffer是一個接口，它的實現類有ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer。

2. Channel是一個通道，可以通過它讀取和寫入數據。與流不同的是，流是單向的，而Channel是雙向的。數據可以通過Channel讀到Buffer裏，也可以通過Channel寫入到Buffer裏。為了支持不同的設備，Channel接口有好幾種子類，如FileChannel用於訪問磁盤文件、SocketChannel和ServerSocketChannel用於TCP協議的網絡通信、DatagramChannel用於UDP協議的網絡通信。

3. Selector是多路複用器，可以通過它監聽網絡IO的狀態。它可以不斷輪詢注册的Channel，如果某Channel上有連接、讀取、寫入事件發生，則這個Channel就處於就緒狀態，就會被Selector輪詢出來。所有被輪詢出來的Channel集合，我們可以通過SelectionKey獲取到，然後進行後續的IO操作。

4.緩存穿透、緩存擊穿、緩存雪崩有什麼區別，該如何解决？

 緩存穿透：客戶端查詢根本不存在的數據，使得請求直達存儲層，導致其負載過大，甚至宕機。出現這種情况的原因，可能是業務層誤將緩存和庫中的數據删除了，也可能是有人惡意攻擊，專門訪問庫中不存在的數據。

解决方案：

1. 緩存空對象：存儲層未命中後，仍將空值存入緩存層，客戶端再次訪問數據時，緩存層直接返回空值。

2. 布隆過濾器：將數據存入布隆過濾器，訪問緩存之前以過濾器攔截，如果數據不存在則直接返回空值。

緩存擊穿：一份熱點數據，它的訪問量非常大。在其緩存失效的瞬間，大量請求直達存儲層，導致服務崩潰。

· 解决方案：

1. 永不過期：熱點數據不設置過期時間，所以不會出現上述問題，這是“物理”上的永不過期。或者為每個數據設置邏輯過期時間，當發現該數據邏輯過期時，使用單獨的線程重建緩存。

2. 加互斥鎖：對數據的訪問加互斥鎖，當一個線程訪問該數據時，其他線程只能等待。這個線程訪問過後，緩存中的數據將被重建，届時其他線程就可以直接從緩存中取值。

緩存雪崩：在某一時刻，緩存層無法繼續提供服務，導致所有的請求直達存儲層，造成數據庫宕機。可能是緩存中有大量數據同時過期，可能是Redis節點發生故障，導致大量請求無法處理。

· 解决方案：

1. 避免數據同時過期：設置過期時間時，附加一個隨機數，避免大量的key同時過期。

2. 啟用降級和熔斷措施：在發生雪崩時，若應用訪問的不是核心數據，則直接返回預定義信息/空值/錯誤信息。或者在發生雪崩時，對於訪問緩存接口的請求，客戶端並不會把請求發給Redis，而是直接返回。

3. 構建高可用的Redis服務：采用哨兵或集群模式，部署多個Redis實例，個別節點宕機，依然可以保持服務的整體可用。