前言

《java開(kāi)發(fā)手冊(cè)》這本書(shū)是一本由阿里巴巴公司的開(kāi)發(fā)工程師們編寫(xiě)的技術(shù)書(shū)籍，
相比于其他編程書(shū)籍，本書(shū)更為貼近一些共通的知識(shí)而非實(shí)際的代碼，對(duì)開(kāi)發(fā)工程師的綜合素質(zhì)有顯著的提升，本書(shū)共有九章，筆者計(jì)劃用八篇文章去記錄讀這本書(shū)的一些心得和體會(huì)

正文

首先是第一章，這章內(nèi)容主要是講一些基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，包括浮點(diǎn)數(shù)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)，這些都是和日常開(kāi)發(fā)非常相關(guān)的一些東西

二進(jìn)制的加減法

計(jì)算機(jī)基本是0和1，二進(jìn)制，具體就是一條電路，具有高低電平兩種狀態(tài)，日常說(shuō)的32位機(jī)器，就是2的32次方-1個(gè)狀態(tài)；表示負(fù)數(shù)時(shí)就是最左一位為符號(hào)位，0正1負(fù)，那么最大就是01111111，換算就是127
同時(shí)二進(jìn)制數(shù)運(yùn)算時(shí)用補(bǔ)碼，正數(shù)的原反補(bǔ)碼三者相同，而負(fù)數(shù)補(bǔ)碼等于反碼+1，這樣底層減法也能當(dāng)加法算，減少運(yùn)算器消耗

位移運(yùn)算

位移運(yùn)算在開(kāi)發(fā)中可以見(jiàn)到，通常是用于進(jìn)行乘除2的n次方時(shí)，進(jìn)行快速操作，底層操作是：右移n位時(shí)把這個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)碼最右邊抹去n位，最左分為兩種情況：負(fù)數(shù)補(bǔ)1，正數(shù)補(bǔ)0，左移同理


這里連續(xù)三個(gè)>就是無(wú)符號(hào)

其他位運(yùn)算

還有一些位運(yùn)算就是按位與，按位取反 （ 符號(hào)為～）、按位與（符號(hào)為 ＆） 、接位或（符號(hào)為｜）、接位異或等運(yùn)算
按位與：比如獲取網(wǎng)段值，IP地址與掩碼255.255.255.0進(jìn)行按位與運(yùn)算得到高24位，即為當(dāng)前ip的網(wǎng)段，底層就是換成二進(jìn)制進(jìn)行與運(yùn)算
邏輯與：&& ，有短路功能，左為false直接退出
邏輯或：同邏輯與，左為true直接退出
異或：無(wú)短路功能，左右不同為1，否則為0

浮點(diǎn)數(shù)

浮點(diǎn)數(shù)是相對(duì)于定點(diǎn)數(shù)來(lái)說(shuō)的，定點(diǎn)就是確定小數(shù)點(diǎn)的位置，由此確定整數(shù)和小數(shù)部分
浮點(diǎn)數(shù)則是由科學(xué)計(jì)數(shù)法表示的，由符號(hào)位，有效數(shù)字，指數(shù)三部分組成，這點(diǎn)高中數(shù)學(xué)有講
目前常用的就是單雙精度浮點(diǎn)數(shù)
單精度：4字節(jié)，32位，底層如圖
在計(jì)算機(jī)學(xué)中，指數(shù)叫階碼，有效數(shù)字叫尾數(shù)
符號(hào)位很簡(jiǎn)單：0正1負(fù)
階碼其實(shí)是移碼， ［x ］ 移 ＝ x+(2^n-1)(n 為 x的二進(jìn)制位數(shù)，含符號(hào)位）
尾數(shù)很簡(jiǎn)單，就是原碼

浮點(diǎn)數(shù)使用

使用時(shí)推薦使用雙精度，單精度容易出問(wèn)題

如金融行業(yè)的貨幣表示，推薦使用整型存儲(chǔ)其最小單位的值，人民幣的分，美元的美分，用時(shí)再換算
如圓周率要求存儲(chǔ)小數(shù)點(diǎn)后 1000 位數(shù)字，使用單雙精度難以保存，推薦使用數(shù)組存小數(shù)部分
在比較浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，由于存在誤差，所以禁止通過(guò)判斷兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)是否相等來(lái)控制某些業(yè)務(wù)流程
數(shù)據(jù)庫(kù)使用decimal，禁止使用單雙浮點(diǎn)

字符集與亂碼

01如何表示文字，是英文字母，那么就是大小寫(xiě)52個(gè)，加上一些特殊字符，也就是 ASCII碼
其中有一個(gè)特殊的換行符
unix中是\n,
windows :\r\n
舊macos:\r
新macos：\n
而漢字的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)英文字符的個(gè)數(shù)
GB2312：6712
GBK ：支持繁體，兼容gb2312
GB18030：為gbk超集并兼容gbk
unicode：規(guī)定了所有語(yǔ)言的字符，實(shí)現(xiàn) Unicode 的編碼格式有三種 ， UTF-8 、 UTF-16 、 UTF -
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實(shí)際開(kāi)發(fā)中，為了避免亂碼，服務(wù)器級(jí)別、 schema 級(jí)、表級(jí)別乃至列級(jí)別應(yīng)該規(guī)定一致的編碼

Cpu與內(nèi)存

Cpu是一塊高精密度集成電路板，承載運(yùn)算和控制，執(zhí)行指令功能，是編程的中心，通常與內(nèi)存的關(guān)系非常緊密；其主要組成是控制器和運(yùn)算器，由寄存器對(duì)這兩者進(jìn)行協(xié)調(diào)如下圖為cpu內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

控制器：類(lèi)似一個(gè)編譯器，其中
控制單元主要控制時(shí)序和指令
指令譯碼器：在控制單元智慧下讀取分析指令，交由運(yùn)算器執(zhí)行
指令寄存器：存儲(chǔ)指令集
運(yùn)算器：ALU：算邏運(yùn)算單元，運(yùn)算器核心
運(yùn)算器執(zhí)行01的計(jì)算
寄存器：高速緩存L1L2，遠(yuǎn)小于內(nèi)存空間，成本也非常高
部分處理器也有L3緩存
相比C++可以malloc操作內(nèi)存,java都交給jvm操作內(nèi)存，也就是垃圾回收

TCP/IP

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

這里講到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，計(jì)算機(jī)之間需要網(wǎng)絡(luò)連接，而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是規(guī)則，各方遵守規(guī)則就可以互相交流
包括HTTP, HTTPS、 FTP 、SMTP 、 UDP, ARP 、 PPP 、 IEEE 802.x等協(xié)議
TCP/IP協(xié)議也叫傳輸控制協(xié)議，是一個(gè)以TCPIP為核心的協(xié)議族
它對(duì)網(wǎng)絡(luò)分層是4層
鏈路層：以字節(jié)為單位對(duì)01分組做為數(shù)據(jù)，添加源和目標(biāo)機(jī)器的物理地址，校驗(yàn)位，封成一個(gè)包傳輸

網(wǎng)絡(luò)層：根據(jù)ip定義網(wǎng)絡(luò)地址，區(qū)分網(wǎng)段；子網(wǎng)內(nèi)用ARP協(xié)議進(jìn)行mac尋址，子網(wǎng)外通過(guò)路由轉(zhuǎn)發(fā)ip數(shù)據(jù)包
傳輸層：數(shù)據(jù)包到了目標(biāo)計(jì)算機(jī)后，在傳輸層進(jìn)行確認(rèn)并交給應(yīng)用程序，這里一般是TCP和UDP協(xié)議
應(yīng)用層：傳輸層信息到了應(yīng)用程序后，進(jìn)行解讀，通常有一個(gè)固定格式

IP協(xié)議

計(jì)算機(jī)有mac地址進(jìn)行區(qū)分，但這樣很多計(jì)算機(jī)，找到過(guò)于費(fèi)時(shí)，所以有ip地址進(jìn)行分段分層的管理，就類(lèi)似于快遞分省市縣層層分發(fā)，最后快遞員喊小區(qū)的人取快遞
IP地址屬于網(wǎng)絡(luò)層，在wlan內(nèi)進(jìn)行路由尋址，長(zhǎng)度32位4個(gè)字節(jié)，掩碼用來(lái)區(qū)分子網(wǎng)，下圖為ip協(xié)議格式，注意不是ip地址格式

TTL：數(shù)據(jù)包的生存時(shí)間，代表可經(jīng)過(guò)路由器數(shù)，經(jīng)過(guò)一個(gè)自減一，為0時(shí)，數(shù)據(jù)包被丟棄并通知源主機(jī)
ICMP：一個(gè)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)通暢，主機(jī)可達(dá)性的協(xié)議，ping，tracert這些命令就是基于ICMP的檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的工具

TCP建立連接

TCP，又稱(chēng)傳輸控制協(xié)議，它是面向連接、確保數(shù)據(jù)在端到端間可靠傳輸?shù)膮f(xié)議
面向連接是指?jìng)鬏斍跋冉⒁粭l信道
可靠是指要確認(rèn)發(fā)出字節(jié)的編號(hào)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)包的有效性，超時(shí)重傳，滑動(dòng)窗口，擁塞控制等等

服務(wù)端和客戶端：tcp的面向連接由這兩個(gè)端實(shí)現(xiàn)，首先需要服務(wù)端在特定端口監(jiān)聽(tīng)，然后客戶端發(fā)送
SYN ：用作建立連接時(shí)的同步信號(hào)
ACK： 用于對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，所確認(rèn)的數(shù)據(jù)由確認(rèn)序列號(hào)表示；
FIN ：表示后面沒(méi)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，通常意昧著所建立的連接需要關(guān)閉了。
三次揮手：這個(gè)概念是計(jì)網(wǎng)基礎(chǔ)概念了
A 機(jī)器發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)包并將 SYN 置 l ，表示希望建立連接。這個(gè)包中的序列
號(hào)假設(shè)是 x 。
B 機(jī)器收到 數(shù)據(jù)包后，通過(guò) SYN 得知這是一個(gè)建立連接的請(qǐng)求，于是發(fā)送一個(gè)響應(yīng)包并將 SYN 和 ACK 標(biāo)記都置 l 。假設(shè)這個(gè)包中的序列號(hào)是 y ，而確認(rèn)序列號(hào)必須是 x+l ，表示收到了 A 發(fā)過(guò)來(lái)的 SYN
A 收到 B 的響應(yīng)包后需進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)包中將 ACK 置 l ，并將確認(rèn)序列號(hào)
設(shè)置為 y+ l ，表示收到了來(lái)自 B 的 SYN

三次握手的原因很好理解，這張圖就可以解釋
只有三次后才能確認(rèn)這八種能力，后續(xù)傳輸才能不出問(wèn)題
還有一個(gè)就是兩次就會(huì)產(chǎn)生臟連接，因?yàn)閳?bào)文存活時(shí)間是大于tcp連接時(shí)間的
從底層看，tcp連接通過(guò)fd文件描述符完成，linux中，很多資源都是通過(guò)fd數(shù)描述
在協(xié)議層面，可以keep-alive，也就是定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包，表示健康狀態(tài)，通常也可在應(yīng)用層發(fā)送心跳包檢查健康

TCP斷開(kāi)連接

作為一種全雙工連接，tcp連接需要四次握手

第一步：A 想要關(guān)閉連接，待本方數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，傳遞 FIN 信號(hào)給 B。
第二步：B 應(yīng)答 ACK ，告訴 A 可以斷開(kāi)，但是需要等 B 處理完數(shù)據(jù)，再主動(dòng)給 A 發(fā)送 FIN 信號(hào)。這時(shí)， A 處于半關(guān)閉狀態(tài)（ FIN WAIT 2 ），無(wú)法再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。
第三步：B 做好連接關(guān)閉前的準(zhǔn)備工作后，發(fā)送 FIN 給 A ，此時(shí)B 機(jī)器也進(jìn)入半關(guān)閉狀態(tài)（ CLOSE_WAIT ）。
第四步A 發(fā)送針對(duì) B FIN 的 ACK 后，進(jìn)入 TIME - WAIT 狀態(tài)，經(jīng)過(guò) 2MSL ( Maximum Segment Lifetime ）后，沒(méi)有收到 B傳來(lái)的報(bào)文，確定 B 已經(jīng)收到 A 機(jī)器最后發(fā)送的 ACK 指令，此時(shí) TCP連接正式釋放。

TIME WAIT 和 CLOSE WAIT在實(shí)際業(yè)務(wù)中是優(yōu)化的兩個(gè)重點(diǎn)，參數(shù)設(shè)置不當(dāng)會(huì)對(duì)服務(wù)器造成大量負(fù)載

連接池

對(duì)于大量的連接，頻繁創(chuàng)建斷開(kāi)會(huì)加重負(fù)載，這時(shí)就用連接池來(lái)重復(fù)利用連接，
RPC 服務(wù)集群的注冊(cè)中心與服務(wù)提供方、消費(fèi)方之間，消息服務(wù)集群的緩存服務(wù)器和消費(fèi)者服務(wù)器之間，應(yīng)用后臺(tái)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)之間，都會(huì)使用連接池來(lái)提升性能。
比較常用的就是數(shù)據(jù)庫(kù)層面連接池，以druid為例子，主要是連接數(shù)min和max的設(shè)置，如果 MIN 過(guò)小，可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)多請(qǐng)求排隊(duì)等待獲取連接，如果 MIN 過(guò)大，會(huì)造成資源浪費(fèi)。如果 MAX 過(guò)小，則峰值情況下仍有很多請(qǐng)求處于等待狀態(tài)；如果MAX 過(guò)大，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)連接被占滿，大量請(qǐng)求超時(shí)，進(jìn)而影響其他應(yīng)用，引發(fā)服務(wù)器連環(huán)雪崩。
這里還提到了數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化手段：
高效且合適的索引
排查連接資源未顯式關(guān)閉的情形
合并短的請(qǐng)求
合理拆分多個(gè)表 join 的SQL ，若超過(guò)三個(gè)表則禁止 join
使用臨時(shí)表
應(yīng)用層優(yōu)化。 包括進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、并發(fā)多線程改造等
改用其他數(shù)據(jù)庫(kù)。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的《码出高效：Java 开发手册》技术笔记的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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