【Java实习生】每日10道面试题打卡！

阳光穿透心脏的1/2处 2022-10-11 00:47 159阅读 0赞

*  备战实习 Day27，祝大家都能拿到自己满意的 Offer！

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## 1、什么是ARQ协议 ##

**自动重传请求**（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）是OSI模型中数据链路层和传输层的错误纠正协议之一。它通过使用确认和超时这两个机制，在不可靠服务的基础上实现可靠的信息传输。如果发送方在发送后一段时间之内没有收到确认帧，它通常会重新发送。ARQ包括停止等待ARQ协议和连续ARQ协议。

### 停止等待ARQ协议 ###

停止等待协议是为了实现可靠传输的，它的基本原理就是每发完一个分组就停止发送，等待对方确认（回复ACK）。如果过了一段时间（超时时间后），还是没有收到 ACK 确认，说明没有发送成功，需要重新发送，直到收到确认后再发下一个分组。

在停止等待协议中，若接收方收到重复分组，就丢弃该分组，但同时还要发送确认。

**优缺点：**

*  **优点：** 简单
 *  **缺点：** 信道利用率低，等待时间长

**1) 无差错情况:**

发送方发送分组,接收方在规定时间内收到,并且回复确认.发送方再次发送。

**2) 出现差错情况（超时重传）:**

停止等待协议中超时重传是指只要超过一段时间仍然没有收到确认，就重传前面发送过的分组（认为刚才发送过的分组丢失了）。因此每发送完一个分组需要设置一个超时计时器，其重传时间应比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。这种自动重传方式常称为 **自动重传请求 ARQ** 。另外在停止等待协议中若收到重复分组，就丢弃该分组，但同时还要发送确认。**连续 ARQ 协议** 可提高信道利用率。发送维持一个发送窗口，凡位于发送窗口内的分组可连续发送出去，而不需要等待对方确认。接收方一般采用累积确认，对按序到达的最后一个分组发送确认，表明到这个分组位置的所有分组都已经正确收到了。

**3) 确认丢失和确认迟到**

*  **确认丢失** ：确认消息在传输过程丢失。当A发送M1消息，B收到后，B向A发送了一个M1确认消息，但却在传输过程中丢失。而A并不知道，在超时计时过后，A重传M1消息，B再次收到该消息后采取以下两点措施：1. 丢弃这个重复的M1消息，不向上层交付。 2. 向A发送确认消息。（不会认为已经发送过了，就不再发送。A能重传，就证明B的确认消息丢失）。
 *  **确认迟到** ：确认消息在传输过程中迟到。A发送M1消息，B收到并发送确认。在超时时间内没有收到确认消息，A重传M1消息，B仍然收到并继续发送确认消息（B收到了2份M1）。此时A收到了B第二次发送的确认消息。接着发送其他数据。过了一会，A收到了B第一次发送的对M1的确认消息（A也收到了2份确认消息）。处理如下：1. A收到重复的确认后，直接丢弃。2. B收到重复的M1后，也直接丢弃重复的M1。

### 连续ARQ协议 ###

连续 ARQ 协议可提高信道利用率。发送方维持一个发送窗口，凡位于发送窗口内的分组可以连续发送出去，而不需要等待对方确认。接收方一般采用累计确认，对按序到达的最后一个分组发送确认，表明到这个分组为止的所有分组都已经正确收到了。

**优缺点：**

*  **优点：** 信道利用率高，容易实现，即使确认丢失，也不必重传。
 *  **缺点：** 不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。 比如：发送方发送了 5条 消息，中间第三条丢失（3号），这时接收方只能对前两个发送确认。发送方无法知道后三个分组的下落，而只好把后三个全部重传一次。这也叫 Go-Back-N（回退 N），表示需要退回来重传已经发送过的 N 个消息。

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## 2、HTTPS的加密、解密的过程 ##

> 转载自：[HTTPS的加密过程][HTTPS]

我们都知道HTTPS能够加密信息，以免敏感信息被第三方获取。所以很多银行网站或电子邮箱等等安全级别较高的服务都会采用HTTPS 协议。HTTPS其实是有两部分组成：HTTP + SSL / TLS，也就是在HTTP上又加了一层处理加密信息的模块。服务端和客户端的信息传输都会通过TLS进行加密，所以传输的数据都是加密后的数据。

**1. 客户端发起HTTPS请求**

这个没什么好说的，就是用户在浏览器里输入一个https网址，然后连接到server的443端口。

**2. 服务端的配置**

采用HTTPS协议的服务器必须要有一套数字证书，可以自己制作，也可以向组织申请。区别就是自己颁发的证书需要客户端验证通过，才可以继续访问，而使用受信任的公司申请的证书则不会弹出提示页面(startssl就是个不错的选择，有1年的免费服务)。这套证书其实就是一对公钥和私钥。如果对公钥和私钥不太理解，可以想象成一把钥匙和一个锁头，只是全世界只有你一个人有这把钥匙，你可以把锁头给别人，别人可以用这个锁把重要的东西锁起来，然后发给你，因为只有你一个人有这把钥匙，所以只有你才能看到被这把锁锁起来的东西。

**3. 传送证书**

这个证书其实就是公钥，只是包含了很多信息，如证书的颁发机构，过期时间等等。

**4. 客户端解析证书**

这部分工作是有客户端的TLS来完成的，首先会验证公钥是否有效，比如颁发机构，过期时间等等，如果发现异常，则会弹出一个警告框，提示证书存在问题。如果证书没有问题，那么就生成一个随即值。然后用证书对该随机值进行加密。就好像上面说的，把随机值用锁头锁起来，这样除非有钥匙，不然看不到被锁住的内容。

**5. 传送加密信息**

这部分传送的是用证书加密后的随机值，目的就是让服务端得到这个随机值，以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来进行加密解密了。

**6. 服务段解密信息**

服务端用私钥解密后，得到了客户端传过来的随机值(私钥)，然后把内容通过该值进行对称加密。所谓对称加密就是，将信息和私钥通过某种算法混合在一起，这样除非知道私钥，不然无法获取内容，而正好客户端和服务端都知道这个私钥，所以只要加密算法够彪悍，私钥够复杂，数据就够安全。

**7. 传输加密后的信息**

这部分信息是服务段用私钥加密后的信息，可以在客户端被还原

**8. 客户端解密信息**

客户端用之前生成的私钥解密服务段传过来的信息，于是获取了解密后的内容。整个过程第三方即使监听到了数据，也束手无策。

### 总结： ###

HTTPS 之所以保证数据可以安全保密传输，就是在建立 TCP 三次握手之后，还需要进行一次 SSL/TCL 加解密流程：（包含对称加密和非对称加密）

*  客户使用 https 的URL访问Web服务器，要求与Web服务器建立SSL连接。
 *  首先服务器端需要向 CA 申请证书（其实就是一对公钥和私钥），然后服务端将私钥保留，将公钥发送给客户端。
 *  客户端收到公钥后，先对公钥进行验证（判断是否过期，颁发机构是否存在等）。如果公钥验证合法，则客户端生成一个 随机值（作为对称加密的密钥），并将其通过公钥加密后传递给服务器端。
 *  服务器端收到这个 被公钥加密的随机值 后，使用私钥对其进行解密，获取这一随机值。之后，客户端和服务器端进行数据通信时，就可以通过这一随机值作为密钥，对称加密解密要传输的数据！（所谓对称加密就是，将信息和密钥通过某种算法混合在一起，这样除非知道密钥，不然无法获取传输的内容）

> 什么是数字证书？

**作用**：解决身份认证问题。

**过程**：借助第三方权威机构 CA（数字证书认证机构），将服务器公钥放在数字证书（由数字证书认证机构办法）中，只要证书是可信的，公钥就是可信的。

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## 3、深入理解三次握手、四次挥手流程 ##

> [彻底明白TCP的三次握手与四次挥手][TCP]

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## 4、Spring AOP 如何实现（实现原理） ##

Sprign AOP 本质是通过动态代理来实现的（JDK动态代理、CGLIB动态代理），利用截取消息的方式，对该消息进行装饰，以取代原有对象。主要有以下几个步骤。

1、获取增强器，(例如被 Aspect 注解修饰的类)。

2、在创建每一个 bean 时，会检查是否有增强器能应用于这个 bean，简单理解就是该 bean 是否在该增强器指定的 execution 表达式中。如果是，则将增强器作为拦截器参数，使用动态代理创建 bean 的代理对象实例。

3、当我们调用被增强过的 bean 时，就会走到代理类中，从而可以触发增强器，本质跟拦截器类似。

> Spring 的 AOP 有哪几种创建代理的方式?

Spring 中的 AOP 目前支持 JDK 动态代理和 Cglib 代理。

通常来说：如果被代理对象实现了接口，则使用 JDK 动态代理，否则使用 Cglib 代理。另外，也可以通过指定 `proxyTargetClass=true` 来实现强制走 Cglib 代理。

> JDK 动态代理和 Cglib 代理的区别?

1、JDK 动态代理本质上是实现了被代理对象的接口，而 Cglib 本质上是继承了被代理对象，覆盖其中的方法。

2、JDK 动态代理只能对实现了接口的类生成代理，Cglib 则没有这个限制。但是 Cglib 因为使用继承实现，所以 Cglib 无法代理被 final 修饰的方法或类。

3、在调用代理方法上，JDK 是通过反射机制调用，Cglib是通过FastClass 机制直接调用。FastClass 简单的理解，就是使用 index 作为入参，可以直接定位到要调用的方法直接进行调用。

4、在性能上，JDK1.7 之前，由于使用了 FastClass 机制，Cglib 在执行效率上比 JDK 快，但是随着 JDK 动态代理的不断优化，从 JDK 1.7 开始，JDK 动态代理已经明显比 Cglib 更快了。

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## 5、摘要算法：HTTPS如何方式数据发生了篡改？ ##

**作用**：防止数据被篡改。

**摘要算法**：实现数据完整性，能够为数据生成独一无二的指纹，指纹用于校验数据的完整性，解决了被篡改的风险。

**过程**  
1、客户端发送明文前，会通过摘要算法算出明文的指纹，发送时明文和指纹一同加密，发送给服务器。

2、服务器解密后，用相同的摘要算法算出发送过来的明文，通过比较客户端携带的指纹和当前指纹做比较，若相同，则说明数据是完整的。

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## 6、介绍一下JVM运行时数据区：堆与栈 ##

**JVM栈**：

JVM栈是线程私有的，每个线程创建的同时都会创建JVM栈，JVM栈中存放的为当前线程中局部基本类型的变量（java中定义的八种基本类型：`boolean、char、byte、short、int、long、float、double`）， 非基本类型的对象在JVM栈上仅存放一个指向堆上的引用地址，JVM栈的空间是在物理内存上分配的，而不是从堆上分配。 由于JVM栈是线程私有的，因此其在内存分配上非常高效，并且当线程运行完毕后，这些内存也就被自动回收。 当JVM栈的空间不足时，会抛出 **StackOverflowError** 的错误，可以通过 `-Xss` 来指定栈的大小

**堆（Heap）** ：

Heap是大家最为熟悉的区域，它是JVM用来存储对象实例以及数组值的区域，可以认为Java中所有通过 **new** 创建的对象的内存都在此分配， Heap中的对象的内存需要等待GC进行回收，Heap在 32 位的操作系统上最大为 `2G` ，在 64 位的操作系统上则没有限制， 其大小通过 `-Xms` 和 `-Xmx` 来控制，`-Xms` 为JVM启动时申请的最小Heap内存，默认为物理内存的 `1/64` 但小于 `1G`，`-Xmx` 为JVM可申请的最大Heap内存，默认为物理内存的 `1/4` ，默认当空余堆内存小于 `40%` 时，JVM会增大Heap的大小到 `-Xmx` 指定的大小 ，可通过 `-XX:MinHeapFreeRatio=` 来指定这个比例，当空余堆内存大于 `70%` 时，JVM会将Heap的大小往 `-Xms` 指定的大小调整，可通过 `-XX:MaxHeapFreeRatio=` 来指定这个比例， 但对于运行系统而言，为了避免频繁的Heap Size的大小，通常都会将 `-Xms` 和 `-Xmx` 的值设成一样，因此这两个用于调整比例的参数通常是没用的。其实jvm中对于堆内存的分配、使用、管理、收集等有更为精巧的设计，具体可以在JVM堆内存分析中进行详细介绍。 当堆中需要使用的内存超过其允许的大小时，会抛出 **OutOfMemory** 的错误信息。

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## 7、强引用，软引用和弱引用的区别？ ##

在JDK 1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）四种，这四种引用强度依次逐渐减弱。

*  **强引用**就是指在程序代码之中普遍存在的，类似 `Object obj = new Object()` 这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。
 *  **软引用**用来描述一些还有用，但并非必需的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中并进行第二次回收。如果这次回收还是没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。 在JDK 1.2之后，提供了 **SoftReference** 类来实现软引用。
 *  **弱引用**也是用来描述非必需对象的，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。 在JDK 1.2之后，提供了 **WeakReference** 类来实现弱引用。
 *  **虚引用**也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。 为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是希望能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。在JDK 1.2之后，提供了 **PhantomReference** 类来实现虚引用

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## 8、如何减少线程的上下文切换？ ##

多线程竞争时，会引起上下文切换。

*  **无锁并发编程**：用一些办法来避免使用锁，如将数据的ID按照Hash取模分段，不同线程处理不同段数据。
 *  **CAS算法**：Java的Atomic包使用CAS算法来更新数据，而不需加锁。
 *  **使用最少线程**：避免创建不需要的线程。
 *  **协程**：在单线程里实现多任务的调度，维持多任务间的切换。

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## 9、操作系统进程的调度策略 ##

为了确定首先执行哪个进程以及最后执行哪个进程以实现最大 CPU 利用率，计算机科学家已经定义了一些算法，它们是：

*  **先到先服务(FCFS)调度算法** : 从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程为之分配资源，使它立即执行并一直执行到完成或发生某事件而被阻塞放弃占用 CPU 时再重新调度。
 *  **短作业优先(SJF)的调度算法** : 从就绪队列中选出一个运行时间最短的进程为之分配资源，使它立即执行并一直执行到完成或发生某事件而被阻塞放弃占用 CPU 时再重新调度。
    
     *  缺点：仅照顾了短进程而忽略了长进程。
 *  **时间片轮转调度算法** : 时间片轮转调度是一种最古老，最简单，最公平且使用最广的算法，又称 RR(Round robin)调度。每个进程被分配一个时间片，时间片用尽则退出对CPU资源的使用。
 *  **优先级调度** ： 为每个进程分配优先级，首先执行具有最高优先级的进程\*\*，依此类推。\*\*具有相同优先级的进程以 FCFS 方式执行。可以根据内存要求，时间要求或任何其他资源要求来确定优先级。
    
     *  存在的主要问题是：低优先级进程无穷等待CPU。
 *  **多级队列调度算法：**将就绪队列分成多个独立的队列，每个队列都有自己的调度算法，队列之间采用固定优先级抢占调度。其中，一个进程根据自身属性被**永久、固定**地分配到一个队列中。
 *  **多级反馈队列调度算法** ：目前**被公认的一种较好的进程调度算法**，UNIX 操作系统采取的便是这种调度算法。与多级队列调度算法相比，其允许进程在队列之间移动：若进程使用过多CPU时间，那么它会被转移到优先级更低的队列；在较低优先级队列等待时间过长的进程会被转移到更高优先级队列，以防止饥饿发生。

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## 10、什么是虚拟内存？ ##

**虚拟内存允许执行任务的进程不必完全在内存中**。很多时候我们使用点开了很多占内存的软件，这些软件占用的内存可能已经远远超出了我们电脑本身具有的物理内存。 正是因为 **虚拟内存** 的存在，通过 **虚拟内存** 可以让程序可以拥有超过系统物理内存大小的可用内存空间（**把内存扩展到硬盘空间**）。

### 虚拟内存的基本思想： ###

*  每个进程拥有独立的地址空间，这个空间被分为大小相等的多个块，称为页(Page)，每个页都是一段连续的地址。
 *  这些页被映射到物理内存，**但并不是所有的页都必须在内存中才能运行程序**。
 *  当程序引用到一部分在物理内存中的地址空间时，由硬件立刻进行必要的映射。
 *  当程序引用到一部分不在物理内存中的地址空间时，由操作系统负责将缺失的部分装入物理内存并重新执行失败的命令。
 *  这样，对于进程而言，逻辑上似乎有很大的内存空间，实际上其中一部分对应物理内存上的一块(称为帧，通常页和帧大小相等)，还有一些没加载在内存中的对应在硬盘上

**注意**：

1、请求分页系统、请求分段系统和请求段页式系统都是针对虚拟内存的，通过请求实现内存与外存的信息置换。

2、如果虚拟内存的页并不存在于物理内存中，会产生缺页中断，从磁盘中取得缺的页放入内存，如果内存已满，还会根据某种算法将磁盘中的页换出。

### 页面置换算法： ###

当发生缺页中断时，如果当前内存中并没有空闲的页面，操作系统就必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间。用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法，我们可以把页面置换算法看成是淘汰页面的规则。

*  **OPT 页面置换算法（最佳页面置换算法）** ：最佳(Optimal, OPT)置换算法所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面,这样可以保证获得最低的缺页率。但由于人们目前无法预知进程在内存下的若千页面中哪个是未来最长时间内不再被访问的，因而该算法无法实现。一般作为衡量其他置换算法的方法。
 *  **FIFO（First In First Out） 页面置换算法（先进先出页面置换算法）** : 总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面进行淘汰。
 *  **LRU （Least Currently Used）页面置换算法（最近最久未使用页面置换算法）** ：LRU算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间 T，当须淘汰一个页面时，选择现有页面中其 T 值最大的，即最近最久未使用的页面予以淘汰。
 *  **LFU （Least Frequently Used）页面置换算法（最少使用页面置换算法）** : 该置换算法选择在之前时期使用次数最少的页面作为淘汰页。

### 虚拟内存的应用与优点： ###

适合多道程序设计系统，许多程序的片段同时保存在内存中。

当一个程序等待它的一部分读入内存时，可以把CPU交给另一个进程使用。

**优点**：

1、在内存中可以保留多个进程，系统并发度提高。  
2、解除了用户与内存之间的紧密约束，进程可以比内存的全部空间还大。

### 局部性原理： ###

(1) 时间上的局部性：最近被访问的页在不久的将来还会被访问。

(2) 空间上的局部性：内存中被访问的页周围的页也很可能被访问。

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[HTTPS]: https://www.cnblogs.com/lollipop/archive/2012/12/03/2799081.html
[TCP]: https://blog.csdn.net/qzcsu/article/details/72861891
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