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Java Web技術經驗總結（六）

2018-08-16 分類：後端 閱讀(248) 評論(0)

1. synchronized的作用和原理：link

  • 使用經驗：synchronized是一種互斥鎖。在Java開發中，當某個變數需要在多個執行緒之間共享時，需要分析具體的場景：如果多個執行緒對該共享變數的讀和寫之間沒有競爭關係，則可以考慮使用concurrent包下提供的併發資料結構，例如ConcurrentHashMap；但是，如果多個執行緒對共享變數之間的讀和寫動作之間有競態關係，則需要將整個變數鎖住。

  • 作用：（1）確保多執行緒之間互斥訪問共享變數；（2）確保共享變數的修改能夠及時可見；（3）有效解決重排序問題。

  • 原理：synchronized是Java的內建鎖。JVM透過 monitorenter和 monitorexit指令實現內建鎖。

    • 每個物件都有一個監視器鎖（monitor），當monitor被佔用時，該物件就處於鎖定狀態，其他試圖訪問該物件的執行緒將阻塞;

    • 對於同一個執行緒來說，monitor是可重入的，重入的時候會將“佔用數”+1；

    • 當一個執行緒試圖訪問某個變數時，如果發現該變數的monitor佔用數為0，則可以佔用該物件；如果>=1，則進入阻塞。

    • 執行 monitorexit的執行緒必須是某個物件的monitor的所有者，當執行完該指令之後，如果佔用數為0，則當前執行緒釋放該monitor。

2. volatile的原理：link

  • 當我們宣告共享變數為volatile後，對這個變數的讀/寫將會很特別。理解volatile特性的一個好方法是：把對volatile變數的單個讀/寫，看成是使用同一個監視器鎖對這些單個讀/寫操作做了同步。

  • volatile的強度比synchronized弱，即對於volatile變數的多個讀/寫操作之間的沒有約束力。這個可以類比於我們用synchronized修飾某個HashMap物件和使用ConcurrentHashMap之間的關係。

  • 特性總結

    • 可見性。對一個volatile變數的讀，總是能看到（任意執行緒）對這個volatile變數最後的寫入。

    • 原子性：對任意單個volatile變數的讀/寫具有原子性，但類似於volatile++這種複合操作不具有原子性

  • 原理：加記憶體屏障，確保執行緒在讀某個變數之前，將該執行緒的私有快取失效，直接從記憶體中讀；確保執行緒在寫某個變數之後，將該執行緒私有快取刷入記憶體。

3. 分散式session服務的實現

在之前參加過的一個專案中，負責session服務的重寫（C++轉Java），站在更高的層面看，為什麼需要這個session服務呢？是為瞭解決分散式系統中，多臺機器之間的session同步問題（參考：分散式session中同步的那些事）。

  • 有狀態的session和無狀態的session之間如何選擇？有狀態的session，指的是使用者的資訊會被編碼到sid中；無狀態的session，則是該sid僅僅是隨機字串，沒有包含任何有效資訊。在分散式系統中，要根據業務特點選擇有狀態和無狀態session：含有使用者資訊的，適用於網站登入等經常登入登出的場景；不含使用者資訊的，適用於使用者登入操作不頻繁，其他業務操作比較頻繁的。

  • 分散式系統中的CAP理論

4. Spring MVC

@ResponseBody和HttpMessageConverter的實現原理？或者，換個問法：Spring MVC中自動傳回JSON、XML或者其他型別的資料的方式？這個問題我參考了SpringMVC關於json、xml自動轉換的原理研究[附帶原始碼分析]，並根據自己目前所用的4.2.6.RELEASE版本過了一遍原始碼。

  • 配置方法，在xxxx-servlet.xml檔案中新增mvc配置；然後使用@ResponseBody修飾Controller中的一個方法。

  • 原理分析

    • 在上使用Command + B快捷鍵，跳轉到該標簽的定義檔案，即spring-mvc-4.0.xsd，可以看到關於該標簽的定義，在這個檔案中有一行 name="message-converters"minOccurs="0">，表示該標簽內部可以提供一個巢狀標簽

    • 用於設定HttpMessageConverters。

    • 在Spring的容器中，對bean的處理分為兩步：（1）讀取元資料配置（XML檔案、JavaConfig或者註解），生成BeanDefinition物件；（2）透過各種BeanDefinitionParser的具體實現，生成我們定義的bean物件。

    • 這裡負責解析標簽的解析器是AnnotationDrivenBeanDefinitionParser。在該類的parse方法中，實體化了RequestMappingHandlerMapping、ConfigurableWebBindingInitializer、RequestMappingHandlerAdapter等類。其中，RequestMappingHandlerMapping負責定義url請求和具體的Controller方法直接的對映關係；RequestMappingHandlerAdapter負責作為配接器樣式出現，填平DispatchServlet與不同RequestMappingHandler之間的關係；

  • RequestMappingHandlerAdapter中有一個屬性messageConverters，就是我們這裡要講到的訊息轉換器。在AnnotationDrivenBeanDefinitionParser這個類中有一個方法：getMessageConverters，程式碼如下：

  1. private ManagedList> getMessageConverters(Element element,
  2.  Object source, ParserContext parserContext) {
  3.    Element convertersElement = DomUtils.getChildElementByTagName(element, "message-converters");
  4.    ManagedList super Object> messageConverters = new ManagedList<Object>();
  5.    if (convertersElement != null) {
  6.       messageConverters.setSource(source);
  7.       for (Element beanElement : DomUtils.getChildElementsByTagName(convertersElement, "bean", "ref")) {
  8.          Object object = parserContext.getDelegate().parsePropertySubElement(beanElement, null);
  9.          messageConverters.add(object);
  10.       }
  11.    }
  12.    if (convertersElement == null || Boolean.valueOf(convertersElement.getAttribute("register-defaults"))) {
  13.       messageConverters.setSource(source);
  14.       messageConverters.add(createConverterDefinition(ByteArrayHttpMessageConverter.class, source));
  15.       RootBeanDefinition stringConverterDef = createConverterDefinition(StringHttpMessageConverter.class, source);
  16.       stringConverterDef.getPropertyValues().add("writeAcceptCharset", false);
  17.       messageConverters.add(stringConverterDef);
  18.       messageConverters.add(createConverterDefinition(ResourceHttpMessageConverter.class, source));
  19.       messageConverters.add(createConverterDefinition(SourceHttpMessageConverter.class, source));
  20.       messageConverters.add(createConverterDefinition(AllEncompassingFormHttpMessageConverter.class, source));
  21.       if (romePresent) {
  22.          messageConverters.add(createConverterDefinition(AtomFeedHttpMessageConverter.class, source));
  23.          messageConverters.add(createConverterDefinition(RssChannelHttpMessageConverter.class, source));
  24.       }
  25.       if (jackson2XmlPresent) {
  26.          RootBeanDefinition jacksonConverterDef = createConverterDefinition(MappingJackson2XmlHttpMessageConverter.class, source);
  27.          GenericBeanDefinition jacksonFactoryDef = createObjectMapperFactoryDefinition(source);
  28.          jacksonFactoryDef.getPropertyValues().add("createXmlMapper", true);
  29.          jacksonConverterDef.getConstructorArgumentValues().addIndexedArgumentValue(0, jacksonFactoryDef);
  30.          messageConverters.add(jacksonConverterDef);
  31.       }
  32.       else if (jaxb2Present) {
  33.          messageConverters.add(createConverterDefinition(Jaxb2RootElementHttpMessageConverter.class, source));
  34.       }
  35.       if (jackson2Present) {
  36.          RootBeanDefinition jacksonConverterDef = createConverterDefinition(MappingJackson2HttpMessageConverter.class, source);
  37.          GenericBeanDefinition jacksonFactoryDef = createObjectMapperFactoryDefinition(source);
  38.          jacksonConverterDef.getConstructorArgumentValues().addIndexedArgumentValue(0, jacksonFactoryDef);
  39.          messageConverters.add(jacksonConverterDef);
  40.       }
  41.       else if (gsonPresent) {
  42.          messageConverters.add(createConverterDefinition(GsonHttpMessageConverter.class, source));
  43.       }
  44.    }
  45.    return messageConverters;
  46. }

這個函式中的關鍵是幾個If…else…陳述句，透過判斷指定的類是否存在，來決定是否新增對應的messageConverter（在4.0之後應該可以使用@Condition條件註解來最佳化這塊程式碼）。

  1. private static final boolean jackson2XmlPresent =
  2.       ClassUtils.isPresent("com.fasterxml.jackson.dataformat.xml.XmlMapper", AnnotationDrivenBeanDefinitionParser.class.getClassLoader());

  • 另外一方面，在Spring MVC的請求處理流程中，由RequestMappingHandlerAdapter實現具體的handler的呼叫，即handleInternal函式，在這個函式中，該類將具體的方法呼叫委託給了HandlerMethod的invokeHandle方法處理；在這個方法中又接著向下委託給具體的ServletInvocableHandlerMethod類的invokeAndHandle方法處理。

  • 在ServletInvocableHandlerMethod這個類中維護了一個類：HandlerMethodReturnValueHandlerComposite。

  1. private HandlerMethodReturnValueHandlerComposite returnValueHandlers;

  • 透過returnValueHandlers呼叫handleReturnValue方法，利用多型特性，找到具體的HandlerMethodReturnValueHandler實現去處理。這裡採用的是：RequestResponseBodyMethodProcessor ，即如下程式碼:

  1. @Override
  2. public void handleReturnValue(Object returnValue, MethodParameter returnType,
  3.       ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest)
  4.       throws IOException, HttpMediaTypeNotAcceptableException,
  5.  HttpMessageNotWritableException {
  7.          mavContainer.setRequestHandled(true);
  8.          // Try even with null return value. ResponseBodyAdvice could get involved.
  9.          writeWithMessageConverters(returnValue, returnType, webRequest);
  10. }

  • 具體的寫HTTP響應的方法就是writeWithMessageConverters，這個方法的主要內容是：（1）獲得客戶端可接受的媒體型別串列，即從HTTP request中拿到Accept引數；（2）獲得伺服器中定義的可提供的媒體型別；（3）將這兩個集合做交集，最終得到一個compatibleMediaTypes集合（如果該集合為空，則則丟擲異常）；（4）canwrite方法根據returnValueClass和selectedMediaType決定是否可以用某個轉換器輸出。

5. SSM(Spring MVC、Spring、MyBatis)專案中進行單元測試時，如何希望配置Log4j

可以參考這篇文章：link

6. 在專案中，遇到JVM中CPU過高的情況，如何處理？

我一般遵循如下步驟排查：

  • 透過 ps-ef|grep'java'命令找到jvm的PID，例如12345；

  • 透過 top-H-p12345命令檢視每個執行緒的工作狀態，截圖；

  • 透過 jstack-l12345>temp.txtdump執行緒棧

  • 將第二步中截圖留下的前幾個執行緒的執行緒號，轉換成16進位制，在temp.txt中查詢，就能找到對應的執行緒棧。

今天看到宏江前輩提供的一個指令碼：檢測最耗cpu的執行緒的指令碼，準備下次遇到類似問題的時候試試。

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