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讲一下 JVM 的垃圾回收的相关概念?
Java虚拟机(JVM)的垃圾回收(Garbage Collection,GC)是Java内存管理的一个重要部分,它负责自动化地管理Java程序的内存,通过识别和回收不再使用的对象来释放内存。垃圾回收器在程序运行时进行,尽管开发者无法直接控制其精确的运行时间,但可以通过编写“内存友好”的代码以及调整JVM配置参数来影响其行为。
以下是关于JVM垃圾回收的一些基本概念:
对象的生命周期:Java对象的生命周期开始于创建(当使用new关键字时)并在不再有引用指向它们时结束。如果一个对象不再被引用,那么它就可能被垃圾回收。
堆(Heap)内存:Java对象存储在堆内存中。堆在JVM启动时创建,可以通过JVM参数调整其大小。
垃圾回收算法:垃圾回收器使用特定的算法来确定哪些对象可以被视为"垃圾"并进行回收。常见的垃圾回收算法有标记-清除(Mark-and-Sweep)、标记-压缩(Mark-and-Compact)、复制(Copying)、以及分代回收(Generational Collection)等。
停顿时间(Stop-the-world):垃圾回收器在运行时,通常会导致Java应用程序的执行暂停,这种现象被称为“停顿时间”。减少停顿时间是垃圾回收器优化的一个重要目标。
分代回收:Java的垃圾回收器通常采用分代回收策略,将堆内存分为新生代(Young Generation)和老年代(Old Generation)。这种策略基于这样一个观察:大多数对象的生命周期都很短。
新生代(Young Generation):新创建的对象首先放在新生代。新生代通常分为一个Eden区和两个Survivor区(S0和S1)。大部分对象在Eden区被垃圾回收。
老年代(Old Generation):如果对象在新生代中存活了足够长的时间,它们会被移动到老年代。老年代的空间通常比新生代大,并且其垃圾回收频率较低。
垃圾回收器(GC Collectors):Java提供了多种垃圾回收器,包括Serial、Parallel、CMS(Concurrent Mark Sweep)、G1(Garbage-First)以及ZGC(Z Garbage Collector)等。每种垃圾回收器都有其特定的使用场景和优劣,选择哪种垃圾回收器取决于具体的应用需求。
JVM 常见调优方法有哪些?
内存分配:扩大JVM堆的大小可以提供更多的空间给对象,减少垃圾回收(GC)的次数。使用-Xms和-Xmx参数可以分别设置堆的初始大小和最大大小。然而,分配过多的内存可能会导致更长的GC停顿时间,并可能影响其他进程的性能。
选择垃圾回收器:根据应用的需求和特性选择合适的垃圾回收器。例如,对于需要低延迟的实时系统,选择并发垃圾回收器(如CMS或G1)可能是个好选择。对于可以容忍更长GC停顿时间的批处理任务,使用并行垃圾回收器(Parallel GC)可能更为合适。
调整新生代和老年代的比例:JVM的堆内存被划分为新生代和老年代,其中新生代通常分为Eden区和两个Survivor区(S0和S1)。这些区域的大小可以通过参数-XX:NewRatio,-XX:SurvivorRatio进行调整。这种调整可以根据应用的对象生命周期进行,以减少GC的次数。
调整线程堆栈大小:使用-Xss参数可以设置每个线程的堆栈大小。如果应用创建了大量的线程,减小线程堆栈大小可能会帮助减少内存消耗。
启用类数据共享:类数据共享(Class Data Sharing, CDS)可以加快JVM启动速度并减少内存消耗。可以通过-XX:+UseSharedSpaces参数启用CDS。
使用JVM内建工具进行监控和故障排查:JVM提供了一些内建工具,如JConsole, VisualVM, jstat等,可以用于监控JVM的性能和资源使用情况,帮助定位和解决性能问题。
讲一下 ElasticSearch 的基本结构、索引和分片
Elasticsearch 结构
Elasticsearch 是一个开源的搜索引擎,基于 Apache Lucene 构建,它可以提供全文搜索功能,具有 HTTP web 接口和无模式 JSON 文档。Elasticsearch 能够处理大量数据,并且能在实时条件下提供搜索和分析功能。它的体系结构主要包括以下几个层次:
集群 (Cluster):Elasticsearch 能够将多个服务器组织在一起,形成一个集群。集群能共享负载,提供冗余,从而提供高可靠性。
节点 (Node):节点是集群中的一个服务器,负责存储数据,参与集群的索引和搜索功能。
索引 (Index):索引是一种类似于数据库的数据结构,用于存储在 Elasticsearch 中的文档。
文档 (Document):文档是 Elasticsearch 中存储的基本信息单位,类似于数据库中的一行数据。
分片 (Shard):每个索引都会分成多个分片,每个分片是一个独立的 "索引",可以被分配到集群中的任何节点。
副本 (Replica):为了提高系统的容错性,Elasticsearch 会创建分片的副本。
Elasticsearch 索引
索引是 Elasticsearch 中用于存储类似类型文档的地方。比如说,你可以有一个客户的索引 (customer),另一个订单的索引 (order)。一个索引由一个或多个称为 shards 的物理分区组成。每个分片都是一个自包含的索引,可以在 Elasticsearch 集群中的任何节点上托管。
Elasticsearch 集群和分片
在 Elasticsearch 中,集群是由一个或多个节点组成的,能够共同执行数据索引、搜索和分析的服务器组。每个节点都知道所有其他节点的存在,并且可以直接与任何其他节点通信。
分片是 Elasticsearch 进行数据分片的方式,每个索引可以被分割成多个分片。每个分片都是一个完全独立的索引,可以在集群中的任何节点上托管。分片的主要优点是,它们允许你水平地拆分和扩展你的数据量,并且分片可以在多个节点之间分配,这有助于提高性能和吞吐量。
redis 的数据结构有哪些 ?
字符串(String):字符串是 Redis 最基本的数据类型,你可以理解成与 Memcached 一样的功能,一个 key 对应一个 value。这个字符串类型是二进制安全的。意思是 Redis 的 string 可以包含任何数据,比如 jpg 图片或者序列化的对象。
哈希(Hash):这是一个键值对集,Hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表,特别适合用于存储对象。
列表(List):Redis 列表是简单的字符串列表,按插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边)。
集合(Set):Set 是 string 类型的无序集合。和列表一样,你也可以添加、删除单个元素。但是,它保证存储的每个 string 都是唯一的。
有序集合(Sorted Set):有序集合和普通集合一样也是 string 的集合, 同时又是每个元素都会关联一个 double 类型的分数。Redis 通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。有序集合的成员是唯一的, 但分数(score)却可以重复。
位图(Bitmaps):实际上是字符串的一种特殊类型。通过特殊的命令,你可以设置字符串中的某个位(bit),或者获取该位的值。
HyperLogLogs:这是一种用来统计唯一值(如一个网站的每日独立访客数)的数据结构。尽管它只使用了极小的内存,但是它可以统计几亿个对象。
地理空间索引(Geo):你可以将地理位置(如经纬度)添加到这种数据结构中,然后在此基础上进行各种地理空间相关的操作。
MySQL MVCC 的原理
在 MySQL 中,MVCC 是一种多版本并发控制(Multi-Version Concurrency Control)的机制。MVCC 主要用于实现数据库的事务(Transaction)、并发控制(Concurrency Control),以及读一致性(Read Consistency)。
MVCC 主要在 InnoDB 存储引擎中实现,通过在每行记录后面保存两个隐藏的列来实现。这两个隐藏的列分别是:
创建版本号(CREATION)
删除版本号(DELETION)
当开始一个新的事务时,事务版本号会自动递增。这两个隐藏列的值会被设置为当前的事务版本号。这意味着在同一时间可以有多个版本的行存在,每个版本都对应一个或多个指定的事务。
对于任何特定的 SQL 查询,MVCC 会返回所有满足下列条件的行:
行的创建版本号小于或等于事务版本号。
行的删除版本号要么未定义,要么大于事务版本号。
这就意味着,每个事务会看到一个它开始时的数据库快照,因此可以实现非锁定读(Non-Locking Reads),也就是读一致性。
MVCC 的主要优点是它允许数据库进行更高的并发操作。因为读操作和写操作不会互相阻塞,所以可以大大提高数据库的性能。然而,MVCC 也有其缺点,例如它需要更多的磁盘空间来存储多个版本的行,并且对于大量的更新操作,可能需要更多的 CPU 和 I/O 资源来清理旧的行版本。