Java ElasticSearch面试题

前言
1、ElasticSearch是什么？
2. 说说你们公司ES的集群架构，索引数据大小，分片有多少？
3. ES的倒排索引是什么？
4. ES是如何实现 master 选举的?
5. 描述一下 ES索引文档的过程：
6、文档从接收到写入磁盘过程：
7、ES在部署时，有哪些优化方法？
8、ES中的节点（比如共 20 个），其中的 10 个选了一个 master，另外 10 个选了另一个 master，怎么办？
9、详细描述一下 ES更新和删除文档的过程：
10、在并发情况下，ES如果保证读写一致？
11、如何避免订单重复提交？
12、说一下HTTP和HTTPS的区别？
13、什么是数字证书？
14、说说TCP与UDP的区别，以及各自的优缺点
15、你设计库表时会考虑哪些问题？
16、说一下你对设计模式的理解？
17、cpu高或者内存高，是怎去排查的问题？
18、你们JVM启动参数怎么设置的，大小怎么配置？
19、CMS简介？
20、SPI 机制了解吗？
总结

前言

最新的 Java 面试题，技术栈涉及 Java 基础、集合、多线程、Mysql、分布式、Spring全家桶、MyBatis、Dubbo、缓存、消息队列、Linux…等等，会持续更新。

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1、ElasticSearch是什么？

Elasticsearch是一个开源的分布式全文搜索引擎，它可以近乎实时的存储、检索数据。

2. 说说你们公司ES的集群架构，索引数据大小，分片有多少？

提供一组真实生产环境数据供参考：
379万数据；每条数据字符数大概是400个英文字母；1个副本、5个分片；占用空间1.53G（也就是es-head看到的索引大小）；每个节点的esdata目录大小：2.1G；

3. ES的倒排索引是什么？

传统的我们的检索是通过文章，逐个遍历找到对应关键词的位置。
倒排索引，是通过分词策略，形成了词和文章的映射关系表，这种词典+映射表即为倒排索引。有了倒排索引，检索文章的时间复杂度是 o（1），极大的提高了检索效率。

4. ES是如何实现 master 选举的?

ES的选主是ZenDiscovery模块负责,对所有可以成为Master的节点（node.master: true）根据 nodeId 排序，每次选举每个节点都把自己所知道节点排一次序，然后选出第一个（第0位）节点，暂且认为它是 Master 节点。
如果对某个节点的投票数超过一半，并且该节点自己也选举自己，那这个节点就是master，否则重新选举。

5. 描述一下 ES索引文档的过程：

1、客户端向 Node 1 发送新建、索引或者删除请求；
2、节点使用文档id 确定文档属于分片 0 ，请求会被转发到 Node 3，因为分片 0 的主分片目前被分配在 Node 3 上；
3、Node 3 在主分片上面执行请求，如果成功了，它将请求并行转发到 Node 1 和 Node 2 的副本分片上；
4、一旦所有的副本分片都报告成功, Node 3 就向协调节点报告成功，协调节点向客户端报告成功。

6、文档从接收到写入磁盘过程：

1、当分片所在的节点接收到来自协调节点的请求后，会将请求写入到 MemoryBuffer，然后定时（默认是每隔 1 秒）写入到 Filesystem Cache，这个从 MomeryBuffer 到 Filesystem Cache 的过程就叫做 refresh；
2、在某些情况下，存在 Momery Buffer 和 Filesystem Cache 的数据可能会丢失，ES 是通过 translog 的机制来保证数据的可靠性的。其实现机制是接收到请求后，同时也会写入到 translog 中，当 Filesystem cache 中的数据写入到磁盘中时，才会清除掉，这个过程叫做 flush；
3、在flush过程中，内存中的缓冲将被清除，内容被写入一个新段，段的 fsync将创建一个新的提交点，并将内容刷新到磁盘，旧的translog将被删除并开始一个新的 translog；
4、flush触发的时机是定时触发（默认30分钟）或者translog变得太大（默认为512M）时；
（1. translog 可以理解为就是一个文件，一直追加；MemoryBuffer 应用缓存； Filesystem Cache系统缓冲区）

7、ES在部署时，有哪些优化方法？

1、关闭缓存swap：
原因：大多数操作系统会将内存使用到文件系统缓存，会将应用程序未用到的内存交换出去。会导致jvm的堆内存交换到磁盘上。交换会导致性能问题。会导致内存垃圾回收延长。会导致集群节点响应时间变慢，或者从集群中断开。
2、堆内存设置为：Min（节点内存/2, 32GB）;
3、设置最大文件句柄数

8、ES中的节点（比如共 20 个），其中的 10 个选了一个 master，另外 10 个选了另一个 master，怎么办？

当集群maste候选数量不小于3个时，可以通过设置最少投票通过数量（discovery.zen.minimum_master_nodes）超过所有候选节点一半以上来解决脑裂问题；
当候选数量为两个时，只能修改为唯一的一个 master 候选，其他作为 data节点，避免脑裂问题。

9、详细描述一下 ES更新和删除文档的过程：

1、删除和更新也都是写操作，但是ES中的文档是不可变的，因此不能被删除或者改动以展示其变更；(原因是底层lucene的segment段文件不可更新删除)
磁盘上的每个段都有一个相应的 .del 文件，当删除请求发送后，文档并没有真的被删除，而是在 .del 文件中被标记为删除。该文档依然能匹配查询，但是会在结果中被过滤掉。当段合并时，在.del 文件中被标记为删除的文档将不会被写入新段。
2、在新的文档被创建时，ES会为该文档指定一个版本号，当执行更新时，旧版本的文档在.del文件中被标记为删除，新版本的文档被索引到一个新段。
旧版本的文档依然能匹配查询，但是会在结果中被过滤掉。

10、在并发情况下，ES如果保证读写一致？

1、可以通过乐观锁使用版本号并发控制，以确保新版本不会被旧版本覆盖，由应用层来处理具体的冲突；
2、对于写操作，一致性级别支持 quorum/one/all，默认为 quorum（指定人数），即只有当大多数分片可用时才允许写操作。但即使大多数可用，也可能存在因为网络等原因导致写入副本失败，这样该副本被认为故障，分片将会在一个不同的节点上重建；
3、对于读操作，可以设置replication为 sync(默认同步)，这使得操作在主分片和副本分片都完成后才会返回；如果设置 replication 为 async（异步）时，也可以通过设置搜索请求参数_preference 为 primary 来查询主分片，确保文档是最新版本。

11、如何避免订单重复提交？

1、前端做防重复提交，限制100ms只能请求一次；
2、在提交订单页面之前，先去后端服务获取一个token令牌，后端服务可以令牌放在redis中，前端提交订单后，后端会先去redis查看令牌是否存，如果存在则创建订单成功，同时删除该令牌，如果不存在，就拒绝请求，返回提示信息。

12、说一下HTTP和HTTPS的区别？

1、安全性：HTTP协议是明文传输数据的，因此不够安全，容易被黑客攻击拦截、篡改数据。而HTTPS通过SSL/TLS协议对数据进行加密传输，可以保证数据的安全性，防止数据被窃取和篡改；
2、数据传输方式： HTTP使用的是明文传输，数据包裹在请求报文和响应报文中，传输过程中可能会被拦截和篡改，而HTTPS通过TLS协议对数据进行加密传输，因此需要额外的SSL/TLS协议进行加解密操作，会比HTTP多消耗一些系统资源；
3、端口号：HTTP默认使用80端口进行通信，而HTTPS默认使用443端口进行通信；
4、数字证书：在HTTPS通信中，服务端需要提供数字证书，证书中包含了公钥和域名等信息，客户端通过验证证书的有效性，可以确认自己连接的是正确的服务器。
总的来说，HTTPS相比于HTTP具有更高的安全性，适合于需要保护用户隐私信息的场景。而HTTP则适用于一些不需要传输敏感数据的场景，例如一些公开的网站、博客等。

13、什么是数字证书？

客户端向服务端发起身份验证请求的一种证书，数字证书在许多相互认证设计中起着非常重要的作用，为请求者的身份提供了强有力的保证。

14、说说TCP与UDP的区别，以及各自的优缺点

1、连接性：TCP在通信之前必须要三次握手建立连接，而UDP是无连接的协议，通信双方不需要建立连接就可以进行数据传输；
2、可靠性：TCP是一种可靠的协议，它可以保证数据的完整性和准确性，而UDP不能保证可靠性，数据可能会丢失；
3、效率：由于TCP需要建立连接、进行错误检测等操作，所以效率较低，而UDP的效率较高，因为它不需要建立连接；
4、传输方式：TCP是面向字节流的协议，数据在传输过程中会被分成小的数据包进行传输，而UDP是面向数据包的协议，每个数据包都是独立的，互不干扰；
适用场景：由于TCP具有可靠性和连接性，适合用于传输要求可靠的数据，例如网页、电子邮件、文件传输等。而UDP适合用于传输实时性要求较高、数据量较小的数据，例如文本、音频等；

15、你设计库表时会考虑哪些问题？

字段的长度问题、创建的表的字段是否规范、风格是否和项目组统一、后续扩展问题、以及当前表的数据量级问题、后续的优化等。

16、说一下你对设计模式的理解？

设计模式是针对软件开发中经常遇到的一些设计问题，而总结出来的一套实用的解决方案或者设计思想，提高了代码的复用性和可扩展性。
设计模式的六大原则：

1.开闭原则：有开有闭原则，对扩展开放，但是对修改关闭；
2.里氏代换原则：子类可以扩展父类的功能，但不能改变原有父类的功能；
3.依赖倒转原则：依赖依于接口或者抽象类而不赖于实现类；
4.接口隔离原则：使用多个相互隔离的接口开发，比使用单个接口要好；
5.迪米特法则：最少知道原则，尽量降低类与类之间的耦合；
6.合成复用原则：通过将已有对象作为新对象的成员属性，新对象可以调用已有对象的功能，从而达到复用。

17、cpu高或者内存高，是怎去排查的问题？

原因：可能是业务代码死循环、GC频繁、线程阻塞等；

1.执行top命令，查看CPU占用过高的进程（按M可以排序）；
2.根据pid找到对应cpu占用最多的Java线程：top -Hp 4861；
3.将10进制线程id转换为16进制：
4.通过jstack 命令找到对应问题现场堆栈信息：jstack 4851|grep 12fd -C 10
查看线程运行状态和定位问题代码行数；如果有死锁会出现deadlock关键字；
如果线程阻塞，会出现BLOCKED关键字；
5.查看进程GC情况：jstat -GCutil <进程号> <统计间隔毫秒> <统计次数>
查看某进程GC持续变化情况，如果发现返回中FGC很大且一直增大，就是FGC；
6.出dump文件：jmap -dump:format=b,file=filename < PID >
导出某进程下内存heap到文件中，通过jdk自带 visualvm 或者 mat 工具查看内存中程序实例个数。

18、你们JVM启动参数怎么设置的，大小怎么配置？

java -Xms2048m -Xmx2048m -Xmn700m -Xss512K 
-XX:MaxMetaspaceSize=200m -XX:MetaspaceSize=200m -XX:ParallelGCThreads=8
-XX:+PrintGCDetails -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  -XX:HeapDumpPath=/usr/local/OutOfMemory.hprof
-jar lugu-portal-1.1.jar

可以看到堆内存为2G，新生代为700M，老年代为1348M，元数据区是200M；
UseParNewGC：新生代使用ParNew回收器，UseConcMarkSweepGC:老年代使用CMS算法；
线程栈为512k（默认1024k调小可以增加创建线程数，增加并发量）；
同时打印 GC 详细信息和打印 GC 发生时间，当发生OOM时，Dump文件到指定路径。

19、CMS简介？

CMS是一款基于并发、使用标记清除算法的垃圾回收算法，只针对老年代进行垃圾回收，会尽可能让GC线程和用户线程并发执行，以达到降低STW时间的目的。
原理是通过可达性分析算法（GC Root对象）。

能与CMS搭配使用的新生代垃圾收集器有Serial收集器和ParNew收集器。这2个收集器都采用标记复制算法，都会触发STW事件，停止所有的应用线程。不同之处在于，Serial是单线程执行，ParNew是多线程执行。
缺点：容易产生内存碎片和浮动垃圾（在并发清除过程中，由于用户线程也在不断的运行，所以会产生一些垃圾对象），由于CMS支持与用户线程并行，所以会与用户线程进行CPU资源争夺。

20、SPI 机制了解吗？

spi全称为 (Service Provider Interface)，是JDK内置的一种服务提供机制，用于提升接口的可扩展性，可以降低模块之间的解耦和相互依赖。
spi的工作原理：

1.服务的提供方对调用方的接口提供了一种实现，在jar包中resource的META-INF/services目录下创建一个接口的全限定名的文件，该文件的内容是是实现类的全限定名；
2.在主程序中使用java.util包中的ServiceLoader加载该接口从而获取该实现类；
3.实现类要带一个无参构造；