java面试宝典第四弹

动态代理

1. 什么是代理

我们大家都知道微商代理，简单地说就是代替厂家卖商品，厂家“委托”代理为其销售商品。关于微商代理，首先我们从他们那里买东西时通常不知道背后的厂家究竟是谁，也就是说，“委托者”对我们来说是不可见的;其次，微商代理主要以朋友圈的人为目标客户，这就相当于为厂家做了一次对客户群体的“过滤”。我们把微商代理和厂家进一步抽象，前者可抽象为代理类，后者可抽象为委托类(被代理类)。通过使用代理，通常有两个优点，并且能够分别与我们提到的微商代理的两个特点对应起来：

优点一：可以隐藏委托类的实现;

优点二：可以实现客户与委托类间的解耦，在不修改委托类代码的情况下能够做一些额外的处理。

2. 静态代理

若代理类在程序运行前就已经存在，那么这种代理方式被成为静态代理，这种情况下的代理类通常都是我们在Java代码中定义的。通常情况下，静态代理中的代理类和委托类会实现同一接口或是派生自相同的父类。

代理模式最大的特点就是代理类和实际业务类实现同一个接口（或继承同一父类），代理对象持有一个实际对象的引用，外部调用时操作的是代理对象，而在代理对象的内部实现中又会去调用实际对象的操作

Java动态代理其实内部也是通过Java反射机制来实现的，即已知的一个对象，然后在运行时动态调用其方法，这样在调用前后作一些相应的处理

客户端必须设置正向代理服务器，当然前提是要知道正向代理服务器的IP地址，还有代理程序的端口。

：正向代理是一个位于客户端和原始服务器(origin server)之间的服务器，为了从原始服务器取得内容，客户端向代理发送一个请求并指定目标(原始服务器)，然后代理向原始服务器转交请求并将获得的内容返回给客户端。客户端必须要进行一些特别的设置才能使用正向代理。

　　正向代理的用途：vpn

　　（1）访问原来无法访问的资源，如google

（2）可以做缓存，加速访问资源

　　（3）对客户端访问授权，上网进行认证

　　（4）代理可以记录用户访问记录（上网行为管理），对外隐藏用户信息

反向代理（Reverse Proxy）实际运行方式是指以代理服务器来接受internet上的连接请求，然后将请求转发给内部网络上的服务器，并将从服务器上得到的结果返回给internet上请求连接的客户端，此时代理服务器对外就表现为一个服务器。

反向代理的作用：

（1）保证内网的安全，可以使用反向代理提供WAF功能，阻止web攻击内网

负载均衡，通过反向代理服务器来优化网站的负载

高并发解决方案之一 ——负载均衡

nginx支持配置反向代理，通过反向代理实现网站的负载均衡。

当一台服务器的性能达到极限时，我们可以使用服务器集群来提高网站的整体性能。那么，在服务器集群中，需要有一台服务器充当调度者的角色，用户的所有请求都会首先由它接收，调度者再根据每台服务器的负载情况将请求分配给某一台后端服务器去处理。

那么在这个过程中，调度者如何合理分配任务，保证所有后端服务器都将性能充分发挥，从而保持服务器集群的整体性能最优，这就是负载均衡问题。

（一）HTTP重定向实现负载均衡

过程描述

当用户向服务器发起请求时，请求首先被集群调度者截获；调度者根据某种分配策略，选择一台服务器，并将选中的服务器的IP地址封装在HTTP响应消息头部的Location字段中，并将响应消息的状态码设为302，最后将这个响应消息返回给浏览器。

当浏览器收到响应消息后，解析Location字段，并向该URL发起请求，然后指定的服务器处理该用户的请求，最后将结果返回给用户。

在使用HTTP重定向来实现服务器集群负载均衡的过程中，需要一台服务器作为请求调度者。用户的一项操作需要发起两次HTTP请求，一次向调度服务器发送请求，获取后端服务器的IP，第二次向后端服务器发送请求，获取处理结果。

调度策略

调度服务器收到用户的请求后，究竟选择哪台后端服务器处理请求，这由调度服务器所使用的调度策略决定。

随机分配策略

当调度服务器收到用户请求后，可以随机决定使用哪台后端服务器，然后将该服务器的IP封装在HTTP响应消息的Location属性中，返回给浏览器即可。

轮询策略(RR)

调度服务器需要维护一个值，用于记录上次分配的后端服务器的IP。那么当新的请求到来时，调度者将请求依次分配给下一台服务器。

由于轮询策略需要调度者维护一个值用于记录上次分配的服务器IP，因此需要额外的开销；此外，由于这个值属于互斥资源，那么当多个请求同时到来时，为了避免线程的安全问题，因此需要锁定互斥资源，从而降低了性能。而随机分配策略不需要维护额外的值，也就不存在线程安全问题，因此性能比轮询要高。

优缺点分析

采用HTTP重定向来实现服务器集群的负载均衡实现起来较为容易，逻辑比较简单，但缺点也较为明显。

在HTTP重定向方法中，调度服务器只在客户端第一次向网站发起请求的时候起作用。当调度服务器向浏览器返回响应信息后，客户端此后的操作都基于新的URL进行的(也就是后端服务器)，此后浏览器就不会与调度服务器产生关系，进而会产生如下几个问题：

l 由于不同用户的访问时间、访问页面深度有所不同，从而每个用户对各自的后端服务器所造成的压力也不同。而调度服务器在调度时，无法知道当前用户将会对服务器造成多大的压力，因此这种方式无法实现真正意义上的负载均衡，只不过是把请求次数平均分配给每台服务器罢了。

l 若分配给该用户的后端服务器出现故障，并且如果页面被浏览器缓存，那么当用户再次访问网站时，请求都会发给出现故障的服务器，从而导致访问失败。

（二）DNS负载均衡

DNS是什么？

在了解DNS负载均衡之前，我们首先需要了解DNS域名解析的过程。

我们知道，数据包采用IP地址在网络中传播，而为了方便用户记忆，我们使用域名来访问网站。那么，我们通过域名访问网站之前，首先需要将域名解析成IP地址，这个工作是由DNS完成的。也就是域名服务器。

我们提交的请求不会直接发送给想要访问的网站，而是首先发给域名服务器，它会帮我们把域名解析成IP地址并返回给我们。我们收到IP之后才会向该IP发起请求。

那么，DNS服务器有一个天然的优势，如果一个域名指向了多个IP地址，那么每次进行域名解析时，DNS只要选一个IP返回给用户，就能够实现服务器集群的负载均衡。

具体做法

首先需要将我们的域名指向多个后端服务器(将一个域名解析到多个IP上)，再设置一下调度策略，那么我们的准备工作就完成了，接下来的负载均衡就完全由DNS服务器来实现。

当用户向我们的域名发起请求时，DNS服务器会自动地根据我们事先设定好的调度策略选一个合适的IP返回给用户，用户再向该IP发起请求。

调度策略

一般DNS提供商会提供一些调度策略供我们选择，如随机分配、轮询、根据请求者的地域分配离他最近的服务器。

优缺点分析

DNS负载均衡最大的优点就是配置简单。服务器集群的调度工作完全由DNS服务器承担，那么我们就可以把精力放在后端服务器上，保证他们的稳定性与吞吐量。而且完全不用担心DNS服务器的性能，即便是使用了轮询策略，它的吞吐率依然卓越。

此外，DNS负载均衡具有较强了扩展性，你完全可以为一个域名解析较多的IP，而且不用担心性能问题。

但是，由于把集群调度权交给了DNS服务器，从而我们没办法随心所欲地控制调度者，没办法定制调度策略。

DNS服务器也没办法了解每台服务器的负载情况，因此没办法实现真正意义上的负载均衡。它和HTTP重定向一样，只不过把所有请求平均分配给后端服务器罢了。

此外，当我们发现某一台后端服务器发生故障时，即使我们立即将该服务器从域名解析中去除，但由于DNS服务器会有缓存，该IP仍然会在DNS中保留一段时间，那么就会导致一部分用户无法正常访问网站。这是一个致命的问题！好在这个问题可以用动态DNS来解决。

动态DNS

动态DNS能够让我们通过程序动态修改DNS服务器中的域名解析。从而当我们的监控程序发现某台服务器挂了之后，能立即通知DNS将其删掉。

综上所述

DNS负载均衡是一种粗犷的负载均衡方法，这里只做介绍，不推荐使用。

（三）反向代理负载均衡

什么是反向代理负载均衡？

反向代理服务器是一个位于实际服务器之前的服务器，所有向我们网站发来的请求都首先要经过反向代理服务器，服务器根据用户的请求要么直接将结果返回给用户，要么将请求交给后端服务器处理，再返回给用户。

之前我们介绍了用反向代理服务器实现静态页面和常用的动态页面的缓存。接下来我们介绍反向代理服务器更常用的功能——实现负载均衡。

我们知道，所有发送给我们网站的请求都首先经过反向代理服务器。那么，反向代理服务器就可以充当服务器集群的调度者，它可以根据当前后端服务器的负载情况，将请求转发给一台合适的服务器，并将处理结果返回给用户。

优点

隐藏后端服务器。

与HTTP重定向相比，反向代理能够隐藏后端服务器，所有浏览器都不会与后端服务器直接交互，从而能够确保调度者的控制权，提升集群的整体性能。

故障转移

与DNS负载均衡相比，反向代理能够更快速地移除故障结点。当监控程序发现某一后端服务器出现故障时，能够及时通知反向代理服务器，并立即将其删除。

合理分配任务

HTTP重定向和DNS负载均衡都无法实现真正意义上的负载均衡，也就是调度服务器无法根据后端服务器的实际负载情况分配任务。但反向代理服务器支持手动设定每台后端服务器的权重。我们可以根据服务器的配置设置不同的权重，权重的不同会导致被调度者选中的概率的不同。

缺点

调度者压力过大

由于所有的请求都先由反向代理服务器处理，那么当请求量超过调度服务器的最大负载时，调度服务器的吞吐率降低会直接降低集群的整体性能。

制约扩展

当后端服务器也无法满足巨大的吞吐量时，就需要增加后端服务器的数量，可没办法无限量地增加，因为会受到调度服务器的最大吞吐量的制约。

粘滞会话

反向代理服务器会引起一个问题。若某台后端服务器处理了用户的请求，并保存了该用户的session或存储了缓存，那么当该用户再次发送请求时，无法保证该请求仍然由保存了其Session或缓存的服务器处理，若由其他服务器处理，先前的Session或缓存就找不到了。

解决办法1：

可以修改反向代理服务器的任务分配策略，以用户IP作为标识较为合适。相同的用户IP会交由同一台后端服务器处理，从而就避免了粘滞会话的问题。

解决办法2：

可以在Cookie中标注请求的服务器ID，当再次提交请求时，调度者将该请求分配给Cookie中标注的服务器处理即可。

二分查找的思想

package com.lc;

import java.lang.reflect.Array;

import java.util.ArrayList;

public class demo {

/**

* 使用递归的二分查找 title:recursionBinarySearch

* @param arr

* 有序数组

* @param key

* 待查找关键字

* @return 找到的位置

public static int recursionBinarySearch(int[] arr, int key, int low, int high) {

if (key < arr[low] || key > arr[high] || low > high) {

return -1;

}

int middle = (low + high) / 2; // 初始中间位置

if (arr[middle] > key) {

// 比关键字大则关键字在左区域

return recursionBinarySearch(arr, key, low, middle - 1);

} else if (arr[middle] < key) {

// 比关键字小则关键字在右区域

return recursionBinarySearch(arr, key, middle + 1, high);

} else {

return middle;

}

/**

* 不使用递归的二分查找 title:commonBinarySearch

* @param arr

* @param key

* @return 关键字位置

public static int commonBinarySearch(int[] arr, int key) {

int low = 0;

int high = arr.length - 1;

int middle = 0; // 定义middle

if (key < arr[low] || key > arr[high] || low > high) {

return -1;

}

while (low <= high) {

middle = (low + high) / 2;

if (arr[middle] > key) {

// 比关键字大则关键字在左区域

high = middle - 1;

} else if (arr[middle] < key) {

// 比关键字小则关键字在右区域

low = middle + 1;

} else {

return middle;

}

return -1; // 最后仍然没有找到，则返回-1

}

public static void main(String[] args) {

int[] arr = {1,3,5,7,9,11};

int key = 9;

int position = recursionBinarySearch(arr,key,0,arr.length - 1);

// int position = commonBinarySearch(arr, key);

if(position == -1){

System.out.println("查找的是"+key+",序列中没有该数！");

}else{

System.out.println("查找的是"+key+",找到位置为："+position);

}

最常见的排序算法你见过哪些，快排的基本思想以及时间复杂度

红黑树原理

R-B Tree，全称是Red-Black Tree，又称为“红黑树”，它一种特殊的二叉查找树。红黑树的每个节点上都有存储位表示节点的颜色，可以是红(Red)或黑(Black)。

红黑树的特性:

（1）每个节点或者是黑色，或者是红色。

（2）根节点是黑色。

（3）每个叶子节点（NIL）是黑色。 [注意：这里叶子节点，是指为空(NIL或NULL)的叶子节点！]

（4）如果一个节点是红色的，则它的子节点必须是黑色的。

（5）从一个节点到该节点的子孙节点的所有路径上包含相同数目的黑节点。

注意：

(01) 特性(3)中的叶子节点，是只为空(NIL或null)的节点。

(02) 特性(5)，确保没有一条路径会比其他路径长出俩倍。因而，红黑树是相对是接近平衡的二叉树。

Java集合中的TreeSet和TreeMap，C++ STL中的set、map，以及Linux虚拟内存的管理，都是通过红黑树去实现的。

时间复杂度 0(lgN)