致命十连问，如此回答竟吊打面试官！（后五问）

别掉头发了
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6.单例模式有几种写法？

“你知道茴香豆的‘茴’字有几种写法吗？”

纠结单例模式有几种写法有用吗？有点用，面试中经常选择其中一种或几种写法作为话头，考查设计模式和coding style的同时，还很容易扩展到其他问题。

这里讲解几种笔者常用的写法，但切忌生搬硬套，去记“茴香豆的写法”。编程最大的乐趣在于“know everything, control everything”。

JDK版本：oracle java 1.8.0_102

大体可分为4类，下面分别介绍他们的基本形式、变种及特点。

饱汉模式

饱汉是变种最多的单例模式。我们从饱汉出发，通过其变种逐渐了解实现单例模式时需要关注的问题。

基础的饱汉

饱汉，即已经吃饱，不着急再吃，饿的时候再吃。所以他就先不初始化单例，等第一次使用的时候再初始化，即“懒加载”。

// 饱汉
// UnThreadSafe
public class Singleton1 {
  private static Singleton1 singleton = null;
  private Singleton1() {
  }
  public static Singleton1 getInstance() {
    if (singleton == null) {
      singleton = new Singleton1();
    }
    return singleton;
  }
}

饱汉模式的核心就是懒加载。好处是更启动速度快、节省资源，一直到实例被第一次访问，才需要初始化单例；小坏处是写起来麻烦，大坏处是线程不安全，if语句存在竞态条件。

写起来麻烦不是大问题，可读性好啊。因此，单线程环境下，基础饱汉是笔者最喜欢的写法。但多线程环境下，基础饱汉就彻底不可用了。下面的几种变种都在试图解决基础饱汉线程不安全的问题。

饱汉 - 变种 1

最粗暴的犯法是用synchronized关键字修饰getInstance()方法，这样能达到绝对的线程安全。

// 饱汉
// ThreadSafe
public class Singleton1_1 {
  private static Singleton1_1 singleton = null;
  private Singleton1_1() {
  }
  public synchronized static Singleton1_1 getInstance() {
    if (singleton == null) {
      singleton = new Singleton1_1();
    }
    return singleton;
  }
}

变种1的好处是写起来简单，且绝对线程安全；坏处是并发性能极差，事实上完全退化到了串行。单例只需要初始化一次，但就算初始化以后，synchronized的锁也无法避开，从而getInstance()完全变成了串行操作。性能不敏感的场景建议使用。

饱汉 - 变种 2

变种2是“臭名昭著”的DCL 1.0。

针对变种1中单例初始化后锁仍然无法避开的问题，变种2在变种1的外层又套了一层check，加上synchronized内层的check，即所谓“双重检查锁”（Double Check Lock，简称DCL）。

// 饱汉
// UnThreadSafe
public class Singleton1_2 {
  private static Singleton1_2 singleton = null;

  public int f1 = 1;   // 触发部分初始化问题
  public int f2 = 2;
  private Singleton1_2() {
  }
  public static Singleton1_2 getInstance() {
    // may get half object
    if (singleton == null) {
      synchronized (Singleton1_2.class) {
        if (singleton == null) {
          singleton = new Singleton1_2();
        }
      }
    }
    return singleton;
  }
}

变种2的核心是DCL，看起来变种2似乎已经达到了理想的效果：懒加载+线程安全。可惜的是，正如注释中所说，DCL仍然是线程不安全的，由于指令重排序，你可能会得到“半个对象”，即”部分初始化“问题。

饱汉 - 变种 3

变种3专门针对变种2，可谓DCL 2.0。

针对变种3的“半个对象”问题，变种3在instance上增加了volatile关键字，原理见上述参考。

// 饱汉
// ThreadSafe
public class Singleton1_3 {
  private static volatile Singleton1_3 singleton = null;

  public int f1 = 1;   // 触发部分初始化问题
  public int f2 = 2;
  private Singleton1_3() {
  }
  public static Singleton1_3 getInstance() {
    if (singleton == null) {
      synchronized (Singleton1_3.class) {
        // must be a complete instance
        if (singleton == null) {
          singleton = new Singleton1_3();
        }
      }
    }
    return singleton;
  }
}

多线程环境下，变种3更适用于性能敏感的场景。但后面我们将了解到，就算是线程安全的，还有一些办法能破坏单例。

当然，还有很多方式，能通过与volatile类似的方式防止部分初始化。读者可自行阅读内存屏障相关内容，但面试时不建议主动装B。

饿汉模式

与饱汉相对，饿汉很饿，只想着尽早吃到。所以他就在最早的时机，即类加载时初始化单例，以后访问时直接返回即可。

// 饿汉
// ThreadSafe
public class Singleton2 {
  private static final Singleton2 singleton = new Singleton2();
  private Singleton2() {
  }
  public static Singleton2 getInstance() {
    return singleton;
  }
}

饿汉的好处是天生的线程安全（得益于类加载机制），写起来超级简单，使用时没有延迟；坏处是有可能造成资源浪费（如果类加载后就一直不使用单例的话）。

值得注意的时，单线程环境下，饿汉与饱汉在性能上没什么差别；但多线程环境下，由于饱汉需要加锁，饿汉的性能反而更优。

Holder模式

我们既希望利用饿汉模式中静态变量的方便和线程安全；又希望通过懒加载规避资源浪费。Holder模式满足了这两点要求：核心仍然是静态变量，足够方便和线程安全；通过静态的Holder类持有真正实例，间接实现了懒加载。

// Holder模式
// ThreadSafe
public class Singleton3 {
  private static class SingletonHolder {
    private static final Singleton3 singleton = new Singleton3();
    private SingletonHolder() {
    }
  }
  private Singleton3() {
  }

  /**
  * 勘误：多写了个synchronized。。
  public synchronized static Singleton3 getInstance() {
    return SingletonHolder.singleton;
  }
  */
  public static Singleton3 getInstance() {
    return SingletonHolder.singleton;
  }
}

相对于饿汉模式，Holder模式仅增加了一个静态内部类的成本，与饱汉的变种3效果相当（略优），都是比较受欢迎的实现方式。同样建议考虑。

枚举模式

用枚举实现单例模式，相当好用，但可读性是不存在的。

基础的枚举

将枚举的静态成员变量作为单例的实例：

// 枚举
// ThreadSafe
public enum Singleton4 {
  SINGLETON;
}

代码量比饿汉模式更少。但用户只能直接访问实例Singleton4.SINGLETON——事实上，这样的访问方式作为单例使用也是恰当的，只是牺牲了静态工厂方法的优点，如无法实现懒加载。

丑陋但好用的语法糖

Java的枚举是一个“丑陋但好用的语法糖”。

枚举型单例模式的本质

通过反编译打开语法糖，就看到了枚举类型的本质，简化如下：

// 枚举
// ThreadSafe
public class Singleton4 extends Enum<Singleton4> {
  ...
  public static final Singleton4 SINGLETON = new Singleton4();
  ...
}

本质上和饿汉模式相同，区别仅在于公有的静态成员变量。

用枚举实现一些trick

这一部分与单例没什么关系，可以跳过。如果选择阅读也请认清这样的事实：虽然枚举相当灵活，但如何恰当的使用枚举有一定难度。一个足够简单的典型例子是TimeUnit类，建议有时间耐心阅读。

上面已经看到，枚举型单例的本质仍然是一个普通的类。实际上，我们可以在枚举型型单例上增加任何普通类可以完成的功能。要点在于枚举实例的初始化，可以理解为实例化了一个匿名内部类。为了更明显，我们在Singleton4_1中定义一个普通的私有成员变量，一个普通的公有成员方法，和一个公有的抽象成员方法，如下：

// 枚举
// ThreadSafe
public enum Singleton4_1 {
  SINGLETON("enum is the easiest singleton pattern, but not the most readable") {
    public void testAbsMethod() {
      print();
      System.out.println("enum is ugly, but so flexible to make lots of trick");
    }
  };
  private String comment = null;
  Singleton4_1(String comment) {
    this.comment = comment;
  }
  public void print() {
    System.out.println("comment=" + comment);
  }
  abstract public void testAbsMethod();
  public static Singleton4_1 getInstance() {
    return SINGLETON;
  }
}

这样，枚举类Singleton4_1中的每一个枚举实例不仅继承了父类Singleton4_1的成员方法print()，还必须实现父类Singleton4_1的抽象成员方法testAbsMethod()。

总结

上面的分析都忽略了反射和序列化的问题。通过反射或序列化，我们仍然能够访问到私有构造器，创建新的实例破坏单例模式。此时，只有枚举模式能天然防范这一问题。反射和序列化笔者还不太了解，但基本原理并不难，可以在其他模式上手动实现。

下面继续忽略反射和序列化的问题，做个总结回味一下：

Java架构师大厂面试致命十连问，你接得住吗？

单例模式是面试中的常考点，写起来非常简单。

7.消息队列中，如何保证消息的顺序性？

问：如何保证消息的顺序性？

面试官心理分析

其实这个也是用 MQ 的时候必问的话题，第一看看你了不了解顺序这个事儿？第二看看你有没有办法保证消息是有顺序的？这是生产系统中常见的问题。

面试题剖析

我举个例子，我们以前做过一个 mysql binlog 同步的系统，压力还是非常大的，日同步数据要达到上亿，就是说数据从一个 mysql 库原封不动地同步到另一个 mysql 库里面去（mysql -> mysql）。常见的一点在于说比如大数据 team，就需要同步一个 mysql 库过来，对公司的业务系统的数据做各种复杂的操作。

你在 mysql 里增删改一条数据，对应出来了增删改 3 条 binlog 日志，接着这三条 binlog 发送到 MQ 里面，再消费出来依次执行，起码得保证人家是按照顺序来的吧？不然本来是：增加、修改、删除；你楞是换了顺序给执行成删除、修改、增加，不全错了么。

本来这个数据同步过来，应该最后这个数据被删除了；结果你搞错了这个顺序，最后这个数据保留下来了，数据同步就出错了。

先看看顺序会错乱的俩场景：

  • RabbitMQ：一个 queue，多个 consumer。比如，生产者向 RabbitMQ 里发送了三条数据，顺序依次是 data1/data2/data3，压入的是 RabbitMQ 的一个内存队列。有三个消费者分别从 MQ 中消费这三条数据中的一条，结果消费者2先执行完操作，把 data2 存入数据库，然后是 data1/data3。这不明显乱了。

Java架构师大厂面试致命十连问，你接得住吗？

  • Kafka：比如说我们建了一个 topic，有三个 partition。生产者在写的时候，其实可以指定一个 key，比如说我们指定了某个订单 id 作为 key，那么这个订单相关的数据，一定会被分发到同一个 partition 中去，而且这个 partition 中的数据一定是有顺序的。消费者从 partition 中取出来数据的时候，也一定是有顺序的。到这里，顺序还是 ok 的，没有错乱。接着，我们在消费者里可能会搞多个线程来并发处理消息。因为如果消费者是单线程消费处理，而处理比较耗时的话，比如处理一条消息耗时几十 ms，那么 1 秒钟只能处理几十条消息，这吞吐量太低了。而多个线程并发跑的话，顺序可能就乱掉了。

Java架构师大厂面试致命十连问，你接得住吗？

解决方案

RabbitMQ

拆分多个 queue，每个 queue 一个 consumer，就是多一些 queue 而已，确实是麻烦点；或者就一个 queue 但是对应一个 consumer，然后这个 consumer 内部用内存队列做排队，然后分发给底层不同的 worker 来处理。

Java架构师大厂面试致命十连问，你接得住吗？

Kafka

  • 一个 topic，一个 partition，一个 consumer，内部单线程消费，单线程吞吐量太低，一般不会用这个。
  • 写 N 个内存 queue，具有相同 key 的数据都到同一个内存 queue；然后对于 N 个线程，每个线程分别消费一个内存 queue 即可，这样就能保证顺序性。

Java架构师大厂面试致命十连问，你接得住吗？

8.你能说说Spring框架中Bean的生命周期吗？

1、实例化一个Bean－－也就是我们常说的new；

2、按照Spring上下文对实例化的Bean进行配置－－也就是IOC注入；

3、如果这个Bean已经实现了BeanNameAware接口，会调用它实现的setBeanName(String)方法，此处传递的就是Spring配置文件中Bean的id值

4、如果这个Bean已经实现了BeanFactoryAware接口，会调用它实现的setBeanFactory(setBeanFactory(BeanFactory)传递的是Spring工厂自身（可以用这个方式来获取其它Bean，只需在Spring配置文件中配置一个普通的Bean就可以）；

5、如果这个Bean已经实现了ApplicationContextAware接口，会调用setApplicationContext(ApplicationContext)方法，传入Spring上下文（同样这个方式也可以实现步骤4的内容，但比4更好，因为ApplicationContext是BeanFactory的子接口，有更多的实现方法）；

6、如果这个Bean关联了BeanPostProcessor接口，将会调用
postProcessBeforeInitialization(Object obj, String s)方法，BeanPostProcessor经常被用作是Bean内容的更改，并且由于这个是在Bean初始化结束时调用那个的方法，也可以被应用于内存或缓存技术；

7、如果Bean在Spring配置文件中配置了init-method属性会自动调用其配置的初始化方法。

8、如果这个Bean关联了BeanPostProcessor接口，将会调用
postProcessAfterInitialization(Object obj, String s)方法、；

注：以上工作完成以后就可以应用这个Bean了，那这个Bean是一个Singleton的，所以一般情况下我们调用同一个id的Bean会是在内容地址相同的实例，当然在Spring配置文件中也可以配置非Singleton，这里我们不做赘述。

9、当Bean不再需要时，会经过清理阶段，如果Bean实现了DisposableBean这个接口，会调用那个其实现的destroy()方法；

10、最后，如果这个Bean的Spring配置中配置了destroy-method属性，会自动调用其配置的销毁方法。

结合代码理解一下

1、Bean的定义

Spring通常通过配置文件定义Bean。如：

<?xml version=”1.0″ encoding=”UTF-8″?>

<beans xmlns=”http://www.springframework.org/schema/beans”
xmlns:xsi=”http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance”
xsi:schemaLocation=”http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-2.0.xsd”>

<bean id=”HelloWorld” class=”com.pqf.beans.HelloWorld”>
    <property name=”msg”>
       <value>HelloWorld</value>
    </property>
</bean>

</beans>

这个配置文件就定义了一个标识为 HelloWorld 的Bean。在一个配置文档中可以定义多个Bean。

2、Bean的初始化

有两种方式初始化Bean。

1、在配置文档中通过指定init-method 属性来完成

在Bean的类中实现一个初始化Bean属性的方法，如init()，如：

public class HelloWorld{
   public String msg=null;
   public Date date=null;

    public void init() {
      msg=”HelloWorld”;
      date=new Date();
    }
    …… 
}

然后，在配置文件中设置init-mothod属性：

2、实现
org.springframwork.beans.factory.InitializingBean接口

Bean实现InitializingBean接口，并且增加 afterPropertiesSet() 方法：

public class HelloWorld implement InitializingBean {
   public String msg=null;
   public Date date=null;

   public void afterPropertiesSet() {
       msg="向全世界问好！";
       date=new Date();
   }
    …… 
}

那么，当这个Bean的所有属性被Spring的BeanFactory设置完后，会自动调用afterPropertiesSet()方法对Bean进行初始化，于是，配置文件就不用指定 init-method属性了。

3、Bean的调用

有三种方式可以得到Bean并进行调用：

1、使用BeanWrapper

HelloWorld hw=new HelloWorld();
BeanWrapper bw=new BeanWrapperImpl(hw);
bw.setPropertyvalue(”msg”,”HelloWorld”);
system.out.println(bw.getPropertyCalue(”msg”));

2、使用BeanFactory

InputStream is=new FileInputStream(”config.xml”);
XmlBeanFactory factory=new XmlBeanFactory(is);
HelloWorld hw=(HelloWorld) factory.getBean(”HelloWorld”);
system.out.println(hw.getMsg());

3、使用ApplicationConttext

ApplicationContext actx=new FleSystemXmlApplicationContext(”config.xml”);
HelloWorld hw=(HelloWorld) actx.getBean(”HelloWorld”);
System.out.println(hw.getMsg());

4、Bean的销毁

1、使用配置文件中的 destory-method 属性

与初始化属性 init-methods类似，在Bean的类中实现一个撤销Bean的方法，然后在配置文件中通过 destory-method指定，那么当bean销毁时，Spring将自动调用指定的销毁方法。

2、实现
org.springframwork.bean.factory.DisposebleBean接口

如果实现了DisposebleBean接口，那么Spring将自动调用bean中的Destory方法进行销毁，所以，Bean中必须提供Destory方法。

图解

Java架构师大厂面试致命十连问，你接得住吗？

9.Spring，SpringMVC，SpringBoot，SpringCloud有什么区别和联系？

Spring是一个轻量级的控制反转(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架。Spring使你能够编写更干净、更可管理、并且更易于测试的代码。

Spring MVC是Spring的一个模块，一个web框架。通过Dispatcher Servlet, ModelAndView 和 View Resolver，开发web应用变得很容易。主要针对的是网站应用程序或者服务开发——URL路由、Session、模板引擎、静态Web资源等等。

Spring配置复杂，繁琐，所以推出了Spring boot，约定优于配置，简化了spring的配置流程。

Spring Cloud构建于Spring Boot之上，是一个关注全局的服务治理框架。

Spring VS SpringMVC：

Spring是一个一站式的轻量级的java开发框架，核心是控制反转（IOC）和面向切面（AOP），针对于开发的WEB层(springMvc)、业务层(Ioc)、持久层(jdbcTemplate)等都提供了多种配置解决方案；

SpringMVC是Spring基础之上的一个MVC框架，主要处理web开发的路径映射和视图渲染，属于Spring框架中WEB层开发的一部分；

SpringMVC VS SpringBoot：

SpringMVC属于一个企业WEB开发的MVC框架，涵盖面包括前端视图开发、文件配置、后台接口逻辑开发等，XML、config等配置相对比较繁琐复杂；

SpringBoot框架相对于SpringMVC框架来说，更专注于开发微服务后台接口，不开发前端视图；

SpringBoot和SpringCloud：

SpringBoot使用了默认大于配置的理念，集成了快速开发的Spring多个插件，同时自动过滤不需要配置的多余的插件，简化了项目的开发配置流程，一定程度上取消xml配置，是一套快速配置开发的脚手架，能快速开发单个微服务；

SpringCloud大部分的功能插件都是基于SpringBoot去实现的，SpringCloud关注于全局的微服务整合和管理，将多个SpringBoot单体微服务进行整合以及管理；SpringCloud依赖于SpringBoot开发，而SpringBoot可以独立开发；

总结下来：

  • Spring是核心，提供了基础功能；
  • Spring MVC 是基于Spring的一个 MVC 框架 ；
  • Spring Boot 是为简化Spring配置的快速开发整合包；
  • Spring Cloud是构建在Spring Boot之上的服务治理框架。

10.分布式系统接口，如何避免表单的重复提交？

关于怎么实现承载更多用户量的系统，一直是我重点关注的一个技术方向。改造架构提高承载力，通常来讲分为两个大方向，互相配合实现。

**硬件架构改进，**主要是使用阿里云这种多组件的云环境：通过负载均衡SLB，模版克隆的云服务器ECS，云数据库RDS，共享对象存储OSS等不同职责的云产品组合实现。

**软件架构优化，**主要是软件代码开发的规范：业务解耦合，架构微服务，单机无状态化，文件存储共享等

在分布式系统的学习途中也不断见识新的知识点，今天要说的就是软件开发时候对于接口服务的“幂等性”实现！

幂等性

**效果：**系统对某接口的多次请求，都应该返回同样的结果！（网络访问失败的场景除外）

**目的：**避免因为各种原因，重复请求导致的业务重复处理

重复请求场景案例：

1，客户端第一次请求后，网络异常导致收到请求执行逻辑但是没有返回给客户端，客户端的重新发起请求

2，客户端迅速点击按钮提交，导致同一逻辑被多次发送到服务器

简单来划分，业务逻辑无非都可以归纳为增删改查！

对于查询，内部不包含其他操作，属于只读性质的那种业务必然符合幂等性要求的。

对于删除，重复做删除请求至少不会造成数据杂乱，不过也有些场景更希望重复点击提示的是删除成功，而不是目标不存在的提示。

对于新增和修改，这里是今天要重点关注的部分：新增，需要避免重复插入；修改，避免进行无效的重复修改；

幂等性的实现方式

**实现方法：**客户端做某一请求的时候带上识别参数标识，服务端对此标识进行识别，重复请求则重复返回第一次的结果即可。

**举个栗子：**比如添加请求的表单里，在打开添加表单页面的时候，就生成一个AddId标识，这个AddId跟着表单一起提交到后台接口。

后台接口根据这个AddId，服务端就可以进行缓存标记并进行过滤，缓存值可以是AddId作为缓存key，返回内容作为缓存Value，这样即使添加按钮被多次点下也可以识别出来。

这个AddId什么时候更新呢？只有在保存成功并且清空表单之后，才变更这个AddId标识，从而实现新数据的表单提交

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