一天五道Java面试题----第十一天（分布式架构下，Session共享有什么方案---------＞分布式事务解决方案）

这里是参考B站上的大佬做的面试题笔记。大家也可以去看视频讲解！！！

文章目录

• 1、分布式架构下，Session共享有什么方案
• 2、简述你对RPC、RMI的理解
• 3、分布式id生成方案
• 4、分布式锁解决方案
• 5、分布式事务解决方案

1、分布式架构下，Session共享有什么方案

1、采用无服务状态，抛弃session

2、存入cookie（有安全风险）

3、服务器之间进行session同步，这样可以保证每个服务器上都有全部的session信息，不过当服务器数量比较多的时候，同步是会有延迟甚至同步失败；

4、IP绑定策略
使用Nginx（或其他复杂负载均衡硬件）中的IP绑定策略，同一个IP只能在指定的同一个机器访问，但是这样做失去了负载均衡的意义，当挂掉一台服务器的时候，会影响一批用户的使用，风险很大；

5、使用Redis存储
把Session放到Redis中存储，虽然架构上变得复杂，并且访问需要多访问一次Redis，但是这种方案带来的好处也是很大的：

• 实现了session共享
• 可以水平扩展（增加Redis服务器）
• 服务器重启Session不丢失（不过也要注意Session在Redis中的刷新/失效机制）；
• 不仅可以跨服务器Session共享，甚至可以跨平台（例如网页端和APP端）

2、简述你对RPC、RMI的理解

RPC:在本地调用远程的函数，远程过程调用，可以跨语言实现， httpClient

RMI：远程方法调用，java中用于实现RPC的一种机制，RPC的java版本，是J2EE的网路调用机制，跨JVM调用对象的方法，面向对象的思维方式

直接或间接实现接口 java.rmi.Remove 成为存在于服务端的远程对象，供客户端访问并提供一顶的服务
远程对象必须实现java.rmi.server.UniCastRemoteObject类，这样才能保证客户端访问获得远程对象时，该远程对象将会把自身的一个拷贝以Socket的形式传输给客户端。此时客户端所获得的这个拷贝称为”存根“，而服务器端本身已存在的远程对象则称之为”骨架“，其实此时的存根是客户端的一个代理，用于服务器端的通信，而骨架也可以认位是服务器端的一个代理，用于接收客户端的请求之后调用远程方法来响应客户端的请求。

3、分布式id生成方案

uuid

• 1、当前日期和时间 时间戳
• 时钟序列。 计数器
• 全局唯一的IEEE机器识别号，如果有网卡，从网卡MAC地址获得，没有网卡以其他方式获得。

优点：代码简单，性能好（本地生成，没有网络消耗），保证唯一（相对而言，重复概率极低可以忽略）

缺点：

• 每次生成的ID都是无序的，而且不是全数字，且无法保证趋势递增
• UUID生成的是字符串，字符串存储性能差，查询效率慢，写的时候由于不能产生顺序的append操作，需要进行insert操作，导致频繁的页分裂，这种操作在记录占用空间比较大的情况下，性能下降比较大，还会增加读取磁盘次数
• UUID长度过长，不适用于存储，耗费数据库性能。
• ID无一定业务含义，可读性差。
• 有信息安全问题，有可能泄漏mac地址

数据库自增序列

单机模式：
优点：

• 实现简单，依靠数据库即可，成本小。
• ID数字化，单调自增，满足数据库存储和查询性能。
• 具有一定的业务可读性。（结合业务code)

缺点：

• 强依赖DB，存在单点问题，如果数据库宕机，则业务不可用。
• DB生成ID性能有限，单点数据库压力大，无法抗高并发场景。
• 信息安全问题，比如暴露订单量，url查询改一下id查到别人的订单
  数据库高可用：多主模式做负载，基于序列的起始值和步长设置，不同的初始值，相同的步长，步长大于节点数。

优点：解决了ID生成的单点问题，同时平衡了负载。
缺点：

• 系统扩容困难：系统定义好步长之后，增加机器之后调整步长困难。
• 数据库压力大：每次获取一个ID都必须读写一次数据库。
• 主从同步的时候，电商下单---->支付insert master db select 数据，因为数据同步延迟导致查不到这个数据。加cache（不是最好的解决方式）数据要求比较严谨的话查master主库

leaf-sagmnet
-采用每次获取一个ID区间段的方式来解决，区间段用完之后再去数据库获取新的号段，这样一来就可以大大减轻数据库的压力

核心字段：biz_tag, max_id ,step

biz_tag用来区分业务，max_id表示该biz_tag目前所被分配的ID号段的最大值，step表示每次分配的号段长度，原来每次获取ID都需要访问数据库，现在只需要把Step设置的足够合理如1000，那么现在可以在1000个ID用完之后再去访问数据库

优点：

• 扩展灵活，性能强能撑起大部分业务场景。
• ID号码是趋势递增的，满足数据库存储和查询性能要求
• 可用性高，即使ID生成服务器不可用，也能够使得业务在短时间内可用，为排查问题争取时间。

缺点：

• 可能存在多个节点同时请求ID区间的情况，依赖DB

对buffer：将获取一个号段的方式优化成获取两个号段，在一个号段用完之后不用立马去更新号段，还有一个缓存号段备用，这样能够有效解决这种冲突问题，而且采用双buffer的方式，在当前号段消耗了10%的时候就去检查下一个号段有没有准备好，如果没有准备好就去更新下一个号段，当前号段用完了就切换到下一个已经缓存好的号段去使用，同时在下一个号段消耗到10%的时候，又去检测下一个号段有没有准备好，如此往复。

优点：

• 基于JVM存储双buffer的号段，减少了数据库查询，减少了网络依赖，效率更高。

缺点
segment号段长度是固定的，业务量大时可能会频繁更新号段，因为原本分配的号段会一下用完，如果号段长度设置的过长，但凡缓存中有号段没有消耗完，其他节点重新获取的号段与之前相比可能跨度会很大，动态调整Step

基于redis、mongodb、zk等中间件生成

雪花算法：
生成一个64bit的整性数字
第一位符号位固定为0，41位时间戳，10位workid，12位序列号
位数可以有不同实现

优点

• 每个毫秒值包含的ID值很大，不够可以变动位数来增加，性能佳（依赖workId的实现）。
• 时间戳值在高位，中间是固定的机器码，自增的序列在低位，整个ID是趋势递增的。
• 能够根据业务场景数据库节点布置灵活挑战bit位划分，灵活度高。

缺点

• 强依赖于机器时钟，如果时钟回拨，会导致重复的ID生成，所以一般基于此的算法发现时钟回拨，都会抛异常处理，阻止ID生成，这可能导致服务不可用。

4、分布式锁解决方案

需要这个锁独立于每一个服务之外，而不是在服务里面。
数据库：利用主键冲突控制一次只有一个线程能获取锁，非阻塞、不可重入、单点、失效时间

Zookeeper分布式锁：
zk通过临时节点，解决了死锁的问题，一旦客户端获取到锁之后突然挂掉（Session连接断开），那么这个临时节点就会自动删除，其他客户端自动获取锁。临时顺序节点解决惊群效应。

Redis分布式锁：setNX,单线程处理网络请求，不需要考虑并发安全性
所有服务节点设置相同的key，返回为0，则锁获取失败

setnx问题：

• 1、早期版本没有超时参数，需要单独设置，存在死锁问题(中途宕机）
• 2、后期版本提供加锁与设置原子性操作，但是存在任务超时，锁自动释放，导致并发问题，加锁与释放锁不是同一线程问题。

删除锁：判断线程唯一标志，再删除

可重入性及锁续期没有 实现，通过redisson解决（类似AQS的实现，看门狗机制）

redlock：意思的机制都只操作单节点、即使Redis通过sentinel保证高可用，如果这个master节点由于某些原因发生了主从切换，那么就会出现锁丢失的情况（redis同步设置可能数据丢失）。redlock从多个节点申请锁，当一半以上节点获取成功，锁才算获取成功，redission有相应的实现。

5、分布式事务解决方案

XA规范：分布式事务规范，定义了分布式事务模型

四个角色：事务管理器（协调者TM）、资源管理器（参与者RM）、应用程序AP、通信资源管理器CRM

全局事务：一个横跨多个数据库的事务，要么全部提交、要么全部回滚

JTA事务时java对XA规范的实现，对应JDBC的单库事务。

两阶段协议：

第一阶段（prepare）：每个参与者执行本地事务但不提交，进入ready状态，并通知协调者已经准备就绪。
第二阶段（commit）当协调者确认每个参与者都read后，通知参与者进行commit操作，如果有参与者fail，则发送rollback指令，各参与者做回滚。

问题：

• 单点故障：一旦事务管理器出现故障，整个系统不可用（参与者都会阻塞住）
• 数据不一致：在阶段二，如果事务管理器只发送了部分commit消息，此时网络发生异常，那么只有部分参与者接收到commit信息，也就是说只有部分参与者提交了事务，使得系统数据不一致。
• 响应时间较长：参与者和协调者资源都被锁住，提交或者回滚之后才能释放
• 不确定性：当协调者管理器发送commit之后，并且此时只有一个参与者收到了commit，那么当该参与者与事务管理器同时宕机之后，重新选举的事务管理器无法确定该条消息是否提交成功。

三阶段协议：主要是针对两阶段的优化，解决了2PC单点故障的问题，但是性能问题和不一致问题仍然没有根本解决

引入了超时机制解决参与者阻塞的问题，超时后本地提交，2pc只有协调者有超时机制

• 第一阶段：CanCommit阶段，协调者询问事务参与者，是否有能力完成此次事务。
  如果都返回yes，则进入第二阶段
  有一个返回no或等待响应超时，则中断事务，并向所有参与者发送abort请求

• 第二阶段:precommit阶段，此时协调者会向所有的参与者发送precommit请求，参与者收到后开始执行事务操作。参与者执行完事务操作后（此时属于未提交事务的状态），就会向协调者反馈”Ack“表示我已经准备好提交了，并等待协调者的下一步指令。

• 第三阶段：DoCommit阶段，在阶段二中如果所有的参与者节点都返回Ack，那么协调者就会从”预提交状态“转变为”提交状态“。然后向所有的参与者节点发送”doCommit"请求，参与者节点在收到提交请求后就会各自执行事务提交操作，并向协调者节点反馈“Ack”消息，协调者收到所有参与者的Ack消息后完成事务。相反，如果有一个参与者节点未完成PreCommit的反馈或者反馈超时，那么协调者都会向所有的参与者节点发送abort请求，从而中断事务。

TCC（补偿事务）：Try、Confirm、Cancel

• 针对每个操作，都要注册一个与其对应的确认和补偿（撤销）操作
  Try操作做业务检查及资源预留，Confirm做业务确认，Cancel实现一个与Try相反的操作既回滚操作。TM首先发起所有的分支事务的try操作，任何一个分支事务的try操作执行失败，TM将会发起所有分支事务的Cancel操作，若try操作全部成功，TM将会发起所有分支事务的Confirm操作，其中Confirm/Cancel操作若执行失败，TM会进行重试。

TCC模型对业务的侵入性较强，改造的难度较大，每个操作都需要try、confirm、cancel三个接口实现confirm和cancel接口还必须实现幂等性。

消息队列的事务信息：

• 发送prepare消息到消息中间件
• 发送成功后，执行本地事务
  如果事务执行成功，则commit，消息中间件将消息下发至消费端（commit前，消息不会被消费）
  如果事务执行失败，则回滚，消息中间件将这条prepare消息删除
• 消费端接收到消息进行消费，如果消费失败，则不断重试