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    常用的数组相关操作函数

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散列表(Hash table,也叫哈希表),是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说,它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录,以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数,存放记录的数组叫做散列表。 [编辑本段]基本概念 * 若结构中存在关键字和K相等的记录,则必定在f(K)的存储位置上。由此,不需比较便可直接取得所查记录。称这个对应关系f为散列函数(Hash function),按这个思想建立的表为散列表。 * 对不同的关键字可能得到同一散列地址,即key1≠key2,而f(key1)=f(key2),这种现象称冲突。具有相同函数值的关键字对该散列函数来说称做同义词。综上所述,根据散列函数H(key)和处理冲突的方法将一组关键字映象到一个有限的连续的地址集(区间)上,并以关键字在地址集中的“象” 作为记录在表中的存储位置,这种表便称为散列表,这一映象过程称为散列造表或散列,所得的存储位置称散列地址。 * 若对于关键字集合中的任一个关键字,经散列函数映象到地址集合中任何一个地址的概率是相等的,则称此类散列函数为均匀散列函数(Uniform Hash function),这就是使关键字经过散列函数得到一个“随机的地址”,从而减少冲突。 [编辑本段]常用的构造散列函数的方法 散列函数能使对一个数据序列的访问过程更加迅速有效,通过散列函数,数据元素将被更快地定位ǐ 1. 直接寻址法:取关键字或关键字的某个线性函数值为散列地址。即H(key)=key或H(key) = a•key + b,其中a和b为常数(这种散列函数叫做自身函数) 2. 数字分析法 3. 平方取中法 4. 折叠法 5. 随机数法 6. 除留余数法:取关键字被某个不大于散列表表长m的数p除后所得的余数为散列地址。即 H(key) = key MOD p, p<=m。不仅可以对关键字直接取模,也可在折叠、平方取中等运算之后取模。对p的选择很重要,一般取素数或m,若p选的不好,容易产生同义词。 [编辑本段]处理冲突的方法 1. 开放寻址法:Hi=(H(key) + di) MOD m, i=1,2,…, k(k<=m-1),其中H(key)为散列函数,m为散列表长,di为增量序列,可有下列三种取法: 1. di=1,2,3,…, m-1,称线性探测再散列; 2. di=1^2, (-1)^2, 2^2,(-2)^2, (3)^2, …, ±(k)^2,(k<=m/2)称二次探测再散列; 3. di=伪随机数序列,称伪随机探测再散列。 == 2. 再散列法:Hi=RHi(key), i=1,2,…,k RHi均是不同的散列函数,即在同义词产生地址冲突时计算另一个散列函数地址,直到冲突不再发生,这种方法不易产生“聚集”,但增加了计算时间。 3. 链地址法(拉链法) 4. 建立一个公共溢出区 [编辑本段]查找的性能分析 散列表的查找过程基本上和造表过程相同。一些关键码可通过散列函数转换的地址直接找到,另一些关键码在散列函数得到的地址上产生了冲突,需要按处理冲突的方法进行查找。在介绍的三种处理冲突的方法中,产生冲突后的查找仍然是给定值与关键码进行比较的过程。所以,对散列表查找效率的量度,依然用平均查找长度来衡量。 查找过程中,关键码的比较次数,取决于产生冲突的多少,产生的冲突少,查找效率就高,产生的冲突多,查找效率就低。因此,影响产生冲突多少的因素,也就是影响查找效率的因素。影响产生冲突多少有以下三个因素: 1. 散列函数是否均匀; 2. 处理冲突的方法; 3. 散列表的装填因子。 散列表的装填因子定义为:α= 填入表中的元素个数 / 散列表的长度 α是散列表装满程度的标志因子。由于表长是定值,α与“填入表中的元素个数”成正比,所以,α越大,填入表中的元素较多,产生冲突的可能性就越大;α越小,填入表中的元素较少,产生冲突的可能性就越小。 实际上,散列表的平均查找长度是装填因子α的函数,只是不同处理冲突的方法有不同的函数。 了解了hash基本定义,就不能不提到一些著名的hash算法,MD5 和 SHA-1 可以说是目前应用最广泛的Hash算法,而它们都是以 MD4 为基础设计的。那么他们都是什么意思呢? 这里简单说一下: (1) MD4 MD4(RFC 1320)是 MIT 的 Ronald L. Rivest 在 1990 年设计的,MD 是 Message Digest 的缩写。它适用在32位字长的处理器上用高速软件实现--它是基于 32 位操作数的位操作来实现的。 (2) MD5 MD5(RFC 1321)是 Rivest 于1991年对MD4的改进版本。它对输入仍以512位分组,其输出是4个32位字的级联,与 MD4 相同。MD5比MD4来得复杂,并且速度较之要慢一点,但更安全,在抗分析和抗差分方面表现更好 (3) SHA-1 及其他 SHA1是由NIST NSA设计为同DSA一起使用的,它对长度小于264的输入,产生长度为160bit的散列值,因此抗穷举(brute-force)性更好。SHA-1 设计时基于和MD4相同原理,并且模仿了该算法。 那么这些Hash算法到底有什么用呢? Hash算法在信息安全方面的应用主要体现在以下的3个方面: (1) 文件校验 我们比较熟悉的校验算法有奇偶校验和CRC校验,这2种校验并没有抗数据篡改的能力,它们一定程度上能检测并纠正数据传输中的信道误码,但却不能防止对数据的恶意破坏。 MD5 Hash算法的"数字指纹"特性,使它成为目前应用最广泛的一种文件完整性校验和(Checksum)算法,不少Unix系统有提供计算md5 checksum的命令。 (2) 数字签名 Hash 算法也是现代密码体系中的一个重要组成部分。由于非对称算法的运算速度较慢,所以在数字签名协议中,单向散列函数扮演了一个重要的角色。 对 Hash 值,又称"数字摘要"进行数字签名,在统计上可以认为与对文件本身进行数字签名是等效的。而且这样的协议还有其他的优点。 (3) 鉴权协议 如下的鉴权协议又被称作挑战--认证模式:在传输信道是可被侦听,但不可被篡改的情况下,这是一种简单而安全的方法。 MD5、SHA1的破解 2004年8月17日,在美国加州圣芭芭拉召开的国际密码大会上,山东大学王小云教授在国际会议上首次宣布了她及她的研究小组近年来的研究成果——对MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD等四个著名密码算法的破译结果。 次年二月宣布破解SHA-1密码。 [编辑本段]实际应用 以上就是一些关于hash以及其相关的一些基本预备知识。那么在emule里面他具体起到什么作用呢? 大家都知道emule是基于P2P (Peer-to-peer的缩写,指的是点对点的意思的软件), 它采用了"多源文件传输协议”(MFTP,the Multisource FileTransfer Protocol)。在协议中,定义了一系列传输、压缩和打包还有积分的标准,emule 对于每个文件都有md5-hash的算法设置,这使得该文件独一无二,并且在整个网络上都可以追踪得到。 什么是文件的hash值呢? MD5-Hash-文件的数字文摘通过Hash函数计算得到。不管文件长度如何,它的Hash函数计算结果是一个固定长度的数字。与加密算法不同,这一个Hash算法是一个不可逆的单向函数。采用安全性高的Hash算法,如MD5、SHA时,两个不同的文件几乎不可能得到相同的Hash结果。因此,一旦文件被修改,就可检测出来。 当我们的文件放到emule里面进行共享发布的时候,emule会根据hash算法自动生成这个文件的hash值,他就是这个文件唯一的身份标志,它包含了这个文件的基本信息,然后把它提交到所连接的服务器。当有他人想对这个文件提出下载请求的时候, 这个hash值可以让他人知道他正在下载的文件是不是就是他所想要的。尤其是在文件的其他属性被更改之后(如名称等)这个值就更显得重要。而且服务器还提供了,这个文件当前所在的用户的地址,端口等信息,这样emule就知道到哪里去下载了。 一般来讲我们要搜索一个文件,emule在得到了这个信息后,会向被添加的服务器发出请求,要求得到有相同hash值的文件。而服务器则返回持有这个文件的用户信息。这样我们的客户端就可以直接的和拥有那个文件的用户沟通,看看是不是可以从他那里下载所需的文件。 对于emule中文件的hash值是固定的,也是唯一的,它就相当于这个文件的信息摘要,无论这个文件在谁的机器上,他的hash值都是不变的,无论过了多长时间,这个值始终如一,当我们在进行文件的下载上传过程中,emule都是通过这个值来确定文件。 那么什么是userhash呢? 道理同上,当我们在第一次使用emule的时候,emule会自动生成一个值,这个值也是唯一的,它是我们在emule世界里面的标志,只要你不卸载,不删除config,你的userhash值也就永远不变,积分制度就是通过这个值在起作用,emule里面的积分保存,身份识别,都是使用这个值,而和你的id和你的用户名无关,你随便怎么改这些东西,你的userhash值都是不变的,这也充分保证了公平性。其实他也是一个信息摘要,只不过保存的不是文件信息,而是我们每个人的信息。 那么什么是hash文件呢? 我们经常在emule日志里面看到,emule正在hash文件,这里就是利用了hash算法的文件校验性这个功能了,文章前面已经说了一些这些功能,其实这部分是一个非常复杂的过程,目前在ftp,bt等软件里面都是用的这个基本原理,emule里面是采用文件分块传输,这样传输的每一块都要进行对比校验,如果错误则要进行重新下载,这期间这些相关信息写入met文件,直到整个任务完成,这个时候part文件进行重新命名,然后使用move命令,把它传送到incoming文件里面,然后met文件自动删除,所以我们有的时候会遇到hash文件失败,就是指的是met里面的信息出了错误不能够和part文件匹配,另外有的时候开机也要疯狂hash,有两种情况一种是你在第一次使用,这个时候要hash提取所有文件信息,还有一种情况就是上一次你非法关机,那么这个时候就是要进行排错校验了。 关于hash的算法研究,一直是信息科学里面的一个前沿,尤其在网络技术普及的今天,他的重要性越来越突出,其实我们每天在网上进行的信息交流安全验证,我们在使用的操作系统密钥原理,里面都有它的身影,特别对于那些研究信息安全有兴趣的朋友,这更是一个打开信息世界的钥匙,他在hack世界里面也是一个研究的焦点。 一般的线性表、树中,记录在结构中的相对位置是随机的即和记录的关键字之间不存在确定的关系,在结构中查找记录时需进行一系列和关键字的比较。这一类查找方法建立在“比较”的基础上,查找的效率与比较次数密切相关。理想的情况是能直接找到需要的记录,因此必须在记录的存储位置和它的关键字之间建立一确定的对应关系f,使每个关键字和结构中一个唯一的存储位置相对应。因而查找时,只需根据这个对应关系f找到给定值K的像f(K)。若结构中存在关键字和K相等的记录,则必定在f(K)的存储位置上,由此不需要进行比较便可直接取得所查记录。在此,称这个对应关系f为哈希函数,按这个思想建立的表为哈希表(又称为杂凑法或散列表)。 哈希表不可避免冲突(collision)现象:对不同的关键字可能得到同一哈希地址 即key1≠key2,而hash(key1)=hash(key2)。具有相同函数值的关键字对该哈希函数来说称为同义词(synonym)。 因此,在建造哈希表时不仅要设定一个好的哈希函数,而且要设定一种处理冲突的方法。可如下描述哈希表:根据设定的哈希函数H(key)和所选中的处理冲突的方法,将一组关键字映象到一个有限的、地址连续的地址集(区间)上并以关键字在地址集中的“象”作为相应记录在表中的存储位置,这种表被称为哈希表。 对于动态查找表而言,1) 表长不确定;2)在设计查找表时,只知道关键字所属范围,而不知道确切的关键字。因此,一般情况需建立一个函数关系,以f(key)作为关键字为key的录在表中的位置,通常称这个函数f(key)为哈希函数。(注意:这个函数并不一定是数学函数) 哈希函数是一个映象,即:将关键字的集合映射到某个地址集合上,它的设置很灵活,只要这个地址集合的大小不超出允许范围即可。 现实中哈希函数是需要构造的,并且构造的好才能使用的好。 用途:加密,解决冲突问题。。。。 用途很广,比特精灵中就使用了哈希函数,你可 以自己看看。 具体可以学习一下数据结构和算法的书。 [编辑本段]字符串哈希函数 (著名的ELFhash算法) int ELFhash(char *key) return h%MOD; }

晚来风急 2019-12-02 01:22:24 0 浏览量 回答数 0

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码栈最新教程2.0 发布啦

码栈 2019-12-01 21:45:55 4261 浏览量 回答数 2

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算法是比较复杂又基础的学科,每个学编程的人都会学习大量的算法。而根据统计,以下这18个问题是面试中最容易遇到的,本文给出了一些基本答案,供算法方向工程师或对此感兴趣的程序员参考。 1)请简单解释算法是什么? 算法是一个定义良好的计算过程,它将一些值作为输入并产生相应的输出值。简单来说,它是将输入转换为输出的一系列计算步骤。 2)解释什么是快速排序算法? 快速排序算法能够快速排序列表或查询。它基于分割交换排序的原则,这种类型的算法占用空间较小,它将待排序列表分为三个主要部分: ·小于Pivot的元素 ·枢轴元素Pivot(选定的比较值) ·大于Pivot的元素 3)解释算法的时间复杂度? 算法的时间复杂度表示程序运行完成所需的总时间,它通常用大O表示法来表示。 4)请问用于时间复杂度的符号类型是什么? 用于时间复杂度的符号类型包括: ·Big Oh:它表示小于或等于目标多项式 ·Big Omega:它表示大于或等于目标多项式 ·Big Theta:它表示与目标多项式相等 ·Little Oh:它表示小于目标多项式 ·Little Omega:它表示大于目标多项式 5)解释二分法检索如何工作? 在二分法检索中,我们先确定数组的中间位置,然后将要查找的值与数组中间位置的值进行比较,若小于数组中间值,则要查找的值应位于该中间值之前,依此类推,不断缩小查找范围,直至得到最终结果。 6)解释是否可以使用二分法检索链表? 由于随机访问在链表中是不可接受的,所以不可能到达O(1)时间的中间元素。因此,对于链表来说,二分法检索是不可以的(对顺序链表或排序后的链表是可以用的)。 7)解释什么是堆排序? 堆排序可以看成是选择排序的改进,它可以定义为基于比较的排序算法。它将其输入划分为未排序和排序的区域,通过不断消除最小元素并将其移动到排序区域来收缩未排序区域。 8)说明什么是Skip list? Skip list数据结构化的方法,它允许算法在符号表或字典中搜索、删除和插入元素。在Skip list中,每个元素由一个节点表示。搜索函数返回与key相关的值的内容。插入操作将指定的键与新值相关联,删除操作可删除指定的键。 9)解释插入排序算法的空间复杂度是多少? 插入排序是一种就地排序算法,这意味着它不需要额外的或仅需要少量的存储空间。对于插入排序,它只需要将单个列表元素存储在初始数据的外侧,从而使空间复杂度为O(1)。 10)解释什么是“哈希算法”,它们用于什么? “哈希算法”是一个哈希函数,它使用任意长度的字符串,并将其减少为唯一的固定长度字符串。它用于密码有效性、消息和数据完整性以及许多其他加密系统。 11)解释如何查找链表是否有循环? 要知道链表是否有循环,我们将采用两个指针的方法。如果保留两个指针,并且在处理两个节点之后增加一个指针,并且在处理每个节点之后,遇到指针指向同一个节点的情况,这只有在链表有循环时才会发生。 12)解释加密算法的工作原理? 加密是将明文转换为称为“密文”的密码格式的过程。要转换文本,算法使用一系列被称为“键”的位来进行计算。密钥越大,创建密文的潜在模式数越多。大多数加密算法使用长度约为64到128位的固定输入块,而有些则使用流方法。 13)列出一些常用的加密算法? 一些常用的加密算法是: ·3-way ·Blowfish ·CAST ·CMEA ·GOST ·DES 和Triple DES ·IDEA ·LOKI等等 14)解释一个算法的最佳情况和最坏情况之间有什么区别? ·最佳情况:算法的最佳情况解释为算法执行最佳的数据排列。例如,我们进行二分法检索,如果目标值位于正在搜索的数据中心,则这就是最佳情况,最佳情况时间复杂度为0。 ·最差情况:给定算法的最差输入参考。例如快速排序,如果选择关键值的子列表的最大或最小元素,则会导致最差情况出现,这将导致时间复杂度快速退化到O(n2)。 15)解释什么是基数排序算法? 基数排序又称“桶子法”,是通过比较数字将其分配到不同的“桶里”来排序元素的。它是线性排序算法之一。 16)解释什么是递归算法? 递归算法是一个解决复杂问题的方法,将问题分解成较小的子问题,直到分解的足够小,可以轻松解决问题为止。通常,它涉及一个调用自身的函数。 17)提到递归算法的三个定律是什么? 所有递归算法必须遵循三个规律: ·递归算法必须有一个基点 ·递归算法必须有一个趋向基点的状态变化过程 ·递归算法必须自我调用 18)解释什么是冒泡排序算法? 冒泡排序算法也称为下沉排序。在这种类型的排序中,要排序的列表的相邻元素之间互相比较。如果它们按顺序排列错误,将交换值并以正确的顺序排列,直到最终结果“浮”出水面。 满意记得采纳哈

玄学酱 2019-12-02 01:18:44 0 浏览量 回答数 0

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洵云 2019-12-01 22:01:23 1384 浏览量 回答数 2

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图解!24张图彻底弄懂九大常见数据结构! 7月22日 【今日算法】

游客ih62co2qqq5ww 2020-07-27 13:19:32 6 浏览量 回答数 1

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图解九大数据结构 6月13日 【今日算法】

游客ih62co2qqq5ww 2020-06-17 13:17:00 29 浏览量 回答数 1

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遍历一个 List 有哪些不同的方式?每种方法的实现原理是什么?Java 中 List 遍历的最佳实践是什么? 遍历方式有以下几种: for 循环遍历,基于计数器。在集合外部维护一个计数器,然后依次读取每一个位置的元素,当读取到最后一个元素后停止。 迭代器遍历,Iterator。Iterator 是面向对象的一个设计模式,目的是屏蔽不同数据集合的特点,统一遍历集合的接口。Java 在 Collections 中支持了 Iterator 模式。 foreach 循环遍历。foreach 内部也是采用了 Iterator 的方式实现,使用时不需要显式声明 Iterator 或计数器。优点是代码简洁,不易出错;缺点是只能做简单的遍历,不能在遍历过程中操作数据集合,例如删除、替换。 最佳实践:Java Collections 框架中提供了一个 RandomAccess 接口,用来标记 List 实现是否支持 Random Access。 如果一个数据集合实现了该接口,就意味着它支持 Random Access,按位置读取元素的平均时间复杂度为 O(1),如ArrayList。如果没有实现该接口,表示不支持 Random Access,如LinkedList。 推荐的做法就是,支持 Random Access 的列表可用 for 循环遍历,否则建议用 Iterator 或 foreach 遍历。 说一下 ArrayList 的优缺点 ArrayList的优点如下: ArrayList 底层以数组实现,是一种随机访问模式。ArrayList 实现了 RandomAccess 接口,因此查找的时候非常快。ArrayList 在顺序添加一个元素的时候非常方便。 ArrayList 的缺点如下: 删除元素的时候,需要做一次元素复制操作。如果要复制的元素很多,那么就会比较耗费性能。插入元素的时候,也需要做一次元素复制操作,缺点同上。 ArrayList 比较适合顺序添加、随机访问的场景。 如何实现数组和 List 之间的转换? 数组转 List:使用 Arrays. asList(array) 进行转换。List 转数组:使用 List 自带的 toArray() 方法。 代码示例: ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么? 数据结构实现:ArrayList 是动态数组的数据结构实现,而 LinkedList 是双向链表的数据结构实现。随机访问效率:ArrayList 比 LinkedList 在随机访问的时候效率要高,因为 LinkedList 是线性的数据存储方式,所以需要移动指针从前往后依次查找。增加和删除效率:在非首尾的增加和删除操作,LinkedList 要比 ArrayList 效率要高,因为 ArrayList 增删操作要影响数组内的其他数据的下标。内存空间占用:LinkedList 比 ArrayList 更占内存,因为 LinkedList 的节点除了存储数据,还存储了两个引用,一个指向前一个元素,一个指向后一个元素。线程安全:ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的,也就是不保证线程安全; 综合来说,在需要频繁读取集合中的元素时,更推荐使用 ArrayList,而在插入和删除操作较多时,更推荐使用 LinkedList。 补充:数据结构基础之双向链表 双向链表也叫双链表,是链表的一种,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。 ArrayList 和 Vector 的区别是什么? 这两个类都实现了 List 接口(List 接口继承了 Collection 接口),他们都是有序集合 线程安全:Vector 使用了 Synchronized 来实现线程同步,是线程安全的,而 ArrayList 是非线程安全的。性能:ArrayList 在性能方面要优于 Vector。扩容:ArrayList 和 Vector 都会根据实际的需要动态的调整容量,只不过在 Vector 扩容每次会增加 1 倍,而 ArrayList 只会增加 50%。 Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。 Arraylist不是同步的,所以在不需要保证线程安全时时建议使用Arraylist。 插入数据时,ArrayList、LinkedList、Vector谁速度较快?阐述 ArrayList、Vector、LinkedList 的存储性能和特性? ArrayList、LinkedList、Vector 底层的实现都是使用数组方式存储数据。数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,它们都允许直接按序号索引元素,但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作,所以索引数据快而插入数据慢。 Vector 中的方法由于加了 synchronized 修饰,因此 Vector 是线程安全容器,但性能上较ArrayList差。 LinkedList 使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行前向或后向遍历,但插入数据时只需要记录当前项的前后项即可,所以 LinkedList 插入速度较快。 多线程场景下如何使用 ArrayList? ArrayList 不是线程安全的,如果遇到多线程场景,可以通过 Collections 的 synchronizedList 方法将其转换成线程安全的容器后再使用。例如像下面这样: 为什么 ArrayList 的 elementData 加上 transient 修饰? ArrayList 中的数组定义如下: private transient Object[] elementData; 再看一下 ArrayList 的定义: public class ArrayList extends AbstractList implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 可以看到 ArrayList 实现了 Serializable 接口,这意味着 ArrayList 支持序列化。transient 的作用是说不希望 elementData 数组被序列化,重写了 writeObject 实现: 每次序列化时,先调用 defaultWriteObject() 方法序列化 ArrayList 中的非 transient 元素,然后遍历 elementData,只序列化已存入的元素,这样既加快了序列化的速度,又减小了序列化之后的文件大小。 List 和 Set 的区别 List , Set 都是继承自Collection 接口 List 特点:一个有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)容器,元素可以重复,可以插入多个null元素,元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。 Set 特点:一个无序(存入和取出顺序有可能不一致)容器,不可以存储重复元素,只允许存入一个null元素,必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。 另外 List 支持for循环,也就是通过下标来遍历,也可以用迭代器,但是set只能用迭代,因为他无序,无法用下标来取得想要的值。 Set和List对比 Set:检索元素效率低下,删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变。 List:和数组类似,List可以动态增长,查找元素效率高,插入删除元素效率低,因为会引起其他元素位置改变 Set接口 说一下 HashSet 的实现原理? HashSet 是基于 HashMap 实现的,HashSet的值存放于HashMap的key上,HashMap的value统一为PRESENT,因此 HashSet 的实现比较简单,相关 HashSet 的操作,基本上都是直接调用底层 HashMap 的相关方法来完成,HashSet 不允许重复的值。 HashSet如何检查重复?HashSet是如何保证数据不可重复的? 向HashSet 中add ()元素时,判断元素是否存在的依据,不仅要比较hash值,同时还要结合equles 方法比较。 HashSet 中的add ()方法会使用HashMap 的put()方法。 HashMap 的 key 是唯一的,由源码可以看出 HashSet 添加进去的值就是作为HashMap 的key,并且在HashMap中如果K/V相同时,会用新的V覆盖掉旧的V,然后返回旧的V。所以不会重复( HashMap 比较key是否相等是先比较hashcode 再比较equals )。 以下是HashSet 部分源码: hashCode()与equals()的相关规定: 如果两个对象相等,则hashcode一定也是相同的 两个对象相等,对两个equals方法返回true 两个对象有相同的hashcode值,它们也不一定是相等的 综上,equals方法被覆盖过,则hashCode方法也必须被覆盖 hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode(),则该class的两个对象无论如何都不会相等(即使这两个对象指向相同的数据)。 ** ==与equals的区别** ==是判断两个变量或实例是不是指向同一个内存空间 equals是判断两个变量或实例所指向的内存空间的值是不是相同 ==是指对内存地址进行比较 equals()是对字符串的内容进行比较3.==指引用是否相同 equals()指的是值是否相同 HashSet与HashMap的区别 Queue BlockingQueue是什么? Java.util.concurrent.BlockingQueue是一个队列,在进行检索或移除一个元素的时候,它会等待队列变为非空;当在添加一个元素时,它会等待队列中的可用空间。BlockingQueue接口是Java集合框架的一部分,主要用于实现生产者-消费者模式。我们不需要担心等待生产者有可用的空间,或消费者有可用的对象,因为它都在BlockingQueue的实现类中被处理了。Java提供了集中BlockingQueue的实现,比如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue,、SynchronousQueue等。 在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别? 相同点:都是返回第一个元素,并在队列中删除返回的对象。 不同点:如果没有元素 poll()会返回 null,而 remove()会直接抛出 NoSuchElementException 异常。 代码示例: Queue queue = new LinkedList (); queue. offer("string"); // add System. out. println(queue. poll()); System. out. println(queue. remove()); System. out. println(queue. size()); Map接口 说一下 HashMap 的实现原理? HashMap概述: HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。 HashMap的数据结构: 在Java编程语言中,最基本的结构就是两种,一个是数组,另外一个是模拟指针(引用),所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的,HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构,即数组和链表的结合体。 HashMap 基于 Hash 算法实现的 当我们往Hashmap中put元素时,利用key的hashCode重新hash计算出当前对象的元素在数组中的下标存储时,如果出现hash值相同的key,此时有两种情况。(1)如果key相同,则覆盖原始值;(2)如果key不同(出现冲突),则将当前的key-value放入链表中获取时,直接找到hash值对应的下标,在进一步判断key是否相同,从而找到对应值。理解了以上过程就不难明白HashMap是如何解决hash冲突的问题,核心就是使用了数组的存储方式,然后将冲突的key的对象放入链表中,一旦发现冲突就在链表中做进一步的对比。 需要注意Jdk 1.8中对HashMap的实现做了优化,当链表中的节点数据超过八个之后,该链表会转为红黑树来提高查询效率,从原来的O(n)到O(logn) HashMap在JDK1.7和JDK1.8中有哪些不同?HashMap的底层实现 在Java中,保存数据有两种比较简单的数据结构:数组和链表。数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;链表的特点是:寻址困难,但插入和删除容易;所以我们将数组和链表结合在一起,发挥两者各自的优势,使用一种叫做拉链法的方式可以解决哈希冲突。 JDK1.8之前 JDK1.8之前采用的是拉链法。拉链法:将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组,数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突,则将冲突的值加到链表中即可。 JDK1.8之后 相比于之前的版本,jdk1.8在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为8)时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。 JDK1.7 VS JDK1.8 比较 JDK1.8主要解决或优化了一下问题: resize 扩容优化引入了红黑树,目的是避免单条链表过长而影响查询效率,红黑树算法请参考解决了多线程死循环问题,但仍是非线程安全的,多线程时可能会造成数据丢失问题。 HashMap的put方法的具体流程? 当我们put的时候,首先计算 key的hash值,这里调用了 hash方法,hash方法实际是让key.hashCode()与key.hashCode()>>>16进行异或操作,高16bit补0,一个数和0异或不变,所以 hash 函数大概的作用就是:高16bit不变,低16bit和高16bit做了一个异或,目的是减少碰撞。按照函数注释,因为bucket数组大小是2的幂,计算下标index = (table.length - 1) & hash,如果不做 hash 处理,相当于散列生效的只有几个低 bit 位,为了减少散列的碰撞,设计者综合考虑了速度、作用、质量之后,使用高16bit和低16bit异或来简单处理减少碰撞,而且JDK8中用了复杂度 O(logn)的树结构来提升碰撞下的性能。 putVal方法执行流程图 ①.判断键值对数组table[i]是否为空或为null,否则执行resize()进行扩容; ②.根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i,如果table[i]==null,直接新建节点添加,转向⑥,如果table[i]不为空,转向③; ③.判断table[i]的首个元素是否和key一样,如果相同直接覆盖value,否则转向④,这里的相同指的是hashCode以及equals; ④.判断table[i] 是否为treeNode,即table[i] 是否是红黑树,如果是红黑树,则直接在树中插入键值对,否则转向⑤; ⑤.遍历table[i],判断链表长度是否大于8,大于8的话把链表转换为红黑树,在红黑树中执行插入操作,否则进行链表的插入操作;遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value即可; ⑥.插入成功后,判断实际存在的键值对数量size是否超多了最大容量threshold,如果超过,进行扩容。 HashMap的扩容操作是怎么实现的? ①.在jdk1.8中,resize方法是在hashmap中的键值对大于阀值时或者初始化时,就调用resize方法进行扩容; ②.每次扩展的时候,都是扩展2倍; ③.扩展后Node对象的位置要么在原位置,要么移动到原偏移量两倍的位置。 在putVal()中,我们看到在这个函数里面使用到了2次resize()方法,resize()方法表示的在进行第一次初始化时会对其进行扩容,或者当该数组的实际大小大于其临界值值(第一次为12),这个时候在扩容的同时也会伴随的桶上面的元素进行重新分发,这也是JDK1.8版本的一个优化的地方,在1.7中,扩容之后需要重新去计算其Hash值,根据Hash值对其进行分发,但在1.8版本中,则是根据在同一个桶的位置中进行判断(e.hash & oldCap)是否为0,重新进行hash分配后,该元素的位置要么停留在原始位置,要么移动到原始位置+增加的数组大小这个位置上 HashMap是怎么解决哈希冲突的? 答:在解决这个问题之前,我们首先需要知道什么是哈希冲突,而在了解哈希冲突之前我们还要知道什么是哈希才行; 什么是哈希? Hash,一般翻译为“散列”,也有直接音译为“哈希”的,这就是把任意长度的输入通过散列算法,变换成固定长度的输出,该输出就是散列值(哈希值);这种转换是一种压缩映射,也就是,散列值的空间通常远小于输入的空间,不同的输入可能会散列成相同的输出,所以不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。 所有散列函数都有如下一个基本特性**:根据同一散列函数计算出的散列值如果不同,那么输入值肯定也不同。但是,根据同一散列函数计算出的散列值如果相同,输入值不一定相同**。 什么是哈希冲突? 当两个不同的输入值,根据同一散列函数计算出相同的散列值的现象,我们就把它叫做碰撞(哈希碰撞)。 HashMap的数据结构 在Java中,保存数据有两种比较简单的数据结构:数组和链表。数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;链表的特点是:寻址困难,但插入和删除容易;所以我们将数组和链表结合在一起,发挥两者各自的优势,使用一种叫做链地址法的方式可以解决哈希冲突: 这样我们就可以将拥有相同哈希值的对象组织成一个链表放在hash值所对应的bucket下,但相比于hashCode返回的int类型,我们HashMap初始的容量大小DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4(即2的四次方16)要远小于int类型的范围,所以我们如果只是单纯的用hashCode取余来获取对应的bucket这将会大大增加哈希碰撞的概率,并且最坏情况下还会将HashMap变成一个单链表,所以我们还需要对hashCode作一定的优化 hash()函数 上面提到的问题,主要是因为如果使用hashCode取余,那么相当于参与运算的只有hashCode的低位,高位是没有起到任何作用的,所以我们的思路就是让hashCode取值出的高位也参与运算,进一步降低hash碰撞的概率,使得数据分布更平均,我们把这样的操作称为扰动,在JDK 1.8中的hash()函数如下: static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);// 与自己右移16位进行异或运算(高低位异或) } 这比在JDK 1.7中,更为简洁,相比在1.7中的4次位运算,5次异或运算(9次扰动),在1.8中,只进行了1次位运算和1次异或运算(2次扰动); JDK1.8新增红黑树 通过上面的链地址法(使用散列表)和扰动函数我们成功让我们的数据分布更平均,哈希碰撞减少,但是当我们的HashMap中存在大量数据时,加入我们某个bucket下对应的链表有n个元素,那么遍历时间复杂度就为O(n),为了针对这个问题,JDK1.8在HashMap中新增了红黑树的数据结构,进一步使得遍历复杂度降低至O(logn); 总结 简单总结一下HashMap是使用了哪些方法来有效解决哈希冲突的: 使用链地址法(使用散列表)来链接拥有相同hash值的数据;使用2次扰动函数(hash函数)来降低哈希冲突的概率,使得数据分布更平均;引入红黑树进一步降低遍历的时间复杂度,使得遍历更快; **能否使用任何类作为 Map 的 key? **可以使用任何类作为 Map 的 key,然而在使用之前,需要考虑以下几点: 如果类重写了 equals() 方法,也应该重写 hashCode() 方法。 类的所有实例需要遵循与 equals() 和 hashCode() 相关的规则。 如果一个类没有使用 equals(),不应该在 hashCode() 中使用它。 用户自定义 Key 类最佳实践是使之为不可变的,这样 hashCode() 值可以被缓存起来,拥有更好的性能。不可变的类也可以确保 hashCode() 和 equals() 在未来不会改变,这样就会解决与可变相关的问题了。 为什么HashMap中String、Integer这样的包装类适合作为K? 答:String、Integer等包装类的特性能够保证Hash值的不可更改性和计算准确性,能够有效的减少Hash碰撞的几率 都是final类型,即不可变性,保证key的不可更改性,不会存在获取hash值不同的情况 内部已重写了equals()、hashCode()等方法,遵守了HashMap内部的规范(不清楚可以去上面看看putValue的过程),不容易出现Hash值计算错误的情况; 如果使用Object作为HashMap的Key,应该怎么办呢? 答:重写hashCode()和equals()方法 重写hashCode()是因为需要计算存储数据的存储位置,需要注意不要试图从散列码计算中排除掉一个对象的关键部分来提高性能,这样虽然能更快但可能会导致更多的Hash碰撞; 重写equals()方法,需要遵守自反性、对称性、传递性、一致性以及对于任何非null的引用值x,x.equals(null)必须返回false的这几个特性,目的是为了保证key在哈希表中的唯一性; HashMap为什么不直接使用hashCode()处理后的哈希值直接作为table的下标 答:hashCode()方法返回的是int整数类型,其范围为-(2 ^ 31)~(2 ^ 31 - 1),约有40亿个映射空间,而HashMap的容量范围是在16(初始化默认值)~2 ^ 30,HashMap通常情况下是取不到最大值的,并且设备上也难以提供这么多的存储空间,从而导致通过hashCode()计算出的哈希值可能不在数组大小范围内,进而无法匹配存储位置; 那怎么解决呢? HashMap自己实现了自己的hash()方法,通过两次扰动使得它自己的哈希值高低位自行进行异或运算,降低哈希碰撞概率也使得数据分布更平均; 在保证数组长度为2的幂次方的时候,使用hash()运算之后的值与运算(&)(数组长度 - 1)来获取数组下标的方式进行存储,这样一来是比取余操作更加有效率,二来也是因为只有当数组长度为2的幂次方时,h&(length-1)才等价于h%length,三来解决了“哈希值与数组大小范围不匹配”的问题; HashMap 的长度为什么是2的幂次方 为了能让 HashMap 存取高效,尽量较少碰撞,也就是要尽量把数据分配均匀,每个链表/红黑树长度大致相同。这个实现就是把数据存到哪个链表/红黑树中的算法。 这个算法应该如何设计呢? 我们首先可能会想到采用%取余的操作来实现。但是,重点来了:“取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作(也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方;)。” 并且 采用二进制位操作 &,相对于%能够提高运算效率,这就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。 那为什么是两次扰动呢? 答:这样就是加大哈希值低位的随机性,使得分布更均匀,从而提高对应数组存储下标位置的随机性&均匀性,最终减少Hash冲突,两次就够了,已经达到了高位低位同时参与运算的目的; HashMap 与 HashTable 有什么区别? 线程安全: HashMap 是非线程安全的,HashTable 是线程安全的;HashTable 内部的方法基本都经过 synchronized 修饰。(如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧!); 效率: 因为线程安全的问题,HashMap 要比 HashTable 效率高一点。另外,HashTable 基本被淘汰,不要在代码中使用它; 对Null key 和Null value的支持: HashMap 中,null 可以作为键,这样的键只有一个,可以有一个或多个键所对应的值为 null。但是在 HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null,直接抛NullPointerException。 **初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 **: ①创建时如果不指定容量初始值,Hashtable 默认的初始大小为11,之后每次扩充,容量变为原来的2n+1。HashMap 默认的初始化大小为16。之后每次扩充,容量变为原来的2倍。②创建时如果给定了容量初始值,那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小,而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小。也就是说 HashMap 总是使用2的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是2的幂次方。 底层数据结构: JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为8)时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。 推荐使用:在 Hashtable 的类注释可以看到,Hashtable 是保留类不建议使用,推荐在单线程环境下使用 HashMap 替代,如果需要多线程使用则用 ConcurrentHashMap 替代。 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap? 对于在Map中插入、删除和定位元素这类操作,HashMap是最好的选择。然而,假如你需要对一个有序的key集合进行遍历,TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小,也许向HashMap中添加元素会更快,将map换为TreeMap进行有序key的遍历。 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别 ConcurrentHashMap对整个桶数组进行了分割分段(Segment),然后在每一个分段上都用lock锁进行保护,相对于HashTable的synchronized锁的粒度更精细了一些,并发性能更好,而HashMap没有锁机制,不是线程安全的。(JDK1.8之后ConcurrentHashMap启用了一种全新的方式实现,利用CAS算法。) HashMap的键值对允许有null,但是ConCurrentHashMap都不允许。 ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别? ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别主要体现在实现线程安全的方式上不同。 底层数据结构: JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底层采用 分段的数组+链表 实现,JDK1.8 采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样,数组+链表/红黑二叉树。Hashtable 和 JDK1.8 之前的 HashMap 的底层数据结构类似都是采用 数组+链表 的形式,数组是 HashMap 的主体,链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的; 实现线程安全的方式(重要): ① 在JDK1.7的时候,ConcurrentHashMap(分段锁) 对整个桶数组进行了分割分段(Segment),每一把锁只锁容器其中一部分数据,多线程访问容器里不同数据段的数据,就不会存在锁竞争,提高并发访问率。(默认分配16个Segment,比Hashtable效率提高16倍。) 到了 JDK1.8 的时候已经摒弃了Segment的概念,而是直接用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现,并发控制使用 synchronized 和 CAS 来操作。(JDK1.6以后 对 synchronized锁做了很多优化) 整个看起来就像是优化过且线程安全的 HashMap,虽然在JDK1.8中还能看到 Segment 的数据结构,但是已经简化了属性,只是为了兼容旧版本;② Hashtable(同一把锁) :使用 synchronized 来保证线程安全,效率非常低下。当一个线程访问同步方法时,其他线程也访问同步方法,可能会进入阻塞或轮询状态,如使用 put 添加元素,另一个线程不能使用 put 添加元素,也不能使用 get,竞争会越来越激烈效率越低。 两者的对比图: HashTable: JDK1.7的ConcurrentHashMap: JDK1.8的ConcurrentHashMap(TreeBin: 红黑二叉树节点 Node: 链表节点): 答:ConcurrentHashMap 结合了 HashMap 和 HashTable 二者的优势。HashMap 没有考虑同步,HashTable 考虑了同步的问题。但是 HashTable 在每次同步执行时都要锁住整个结构。 ConcurrentHashMap 锁的方式是稍微细粒度的。 ConcurrentHashMap 底层具体实现知道吗?实现原理是什么? JDK1.7 首先将数据分为一段一段的存储,然后给每一段数据配一把锁,当一个线程占用锁访问其中一个段数据时,其他段的数据也能被其他线程访问。 在JDK1.7中,ConcurrentHashMap采用Segment + HashEntry的方式进行实现,结构如下: 一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组。Segment 的结构和HashMap类似,是一种数组和链表结构,一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组,每个 HashEntry 是一个链表结构的元素,每个 Segment 守护着一个HashEntry数组里的元素,当对 HashEntry 数组的数据进行修改时,必须首先获得对应的 Segment的锁。 该类包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment ;前者用来封装映射表的键值对,后者用来充当锁的角色;Segment 是一种可重入的锁 ReentrantLock,每个 Segment 守护一个HashEntry 数组里得元素,当对 HashEntry 数组的数据进行修改时,必须首先获得对应的 Segment 锁。 JDK1.8 在JDK1.8中,放弃了Segment臃肿的设计,取而代之的是采用Node + CAS + Synchronized来保证并发安全进行实现,synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点,这样只要hash不冲突,就不会产生并发,效率又提升N倍。 结构如下: 如果该节点是TreeBin类型的节点,说明是红黑树结构,则通过putTreeVal方法往红黑树中插入节点;如果binCount不为0,说明put操作对数据产生了影响,如果当前链表的个数达到8个,则通过treeifyBin方法转化为红黑树,如果oldVal不为空,说明是一次更新操作,没有对元素个数产生影响,则直接返回旧值;如果插入的是一个新节点,则执行addCount()方法尝试更新元素个数baseCount; 辅助工具类 Array 和 ArrayList 有何区别? Array 可以存储基本数据类型和对象,ArrayList 只能存储对象。Array 是指定固定大小的,而 ArrayList 大小是自动扩展的。Array 内置方法没有 ArrayList 多,比如 addAll、removeAll、iteration 等方法只有 ArrayList 有。 对于基本类型数据,集合使用自动装箱来减少编码工作量。但是,当处理固定大小的基本数据类型的时候,这种方式相对比较慢。 如何实现 Array 和 List 之间的转换? Array 转 List: Arrays. asList(array) ;List 转 Array:List 的 toArray() 方法。 comparable 和 comparator的区别? comparable接口实际上是出自java.lang包,它有一个 compareTo(Object obj)方法用来排序comparator接口实际上是出自 java.util 包,它有一个compare(Object obj1, Object obj2)方法用来排序 一般我们需要对一个集合使用自定义排序时,我们就要重写compareTo方法或compare方法,当我们需要对某一个集合实现两种排序方式,比如一个song对象中的歌名和歌手名分别采用一种排序方法的话,我们可以重写compareTo方法和使用自制的Comparator方法或者以两个Comparator来实现歌名排序和歌星名排序,第二种代表我们只能使用两个参数版的Collections.sort(). 方法如何比较元素? TreeSet 要求存放的对象所属的类必须实现 Comparable 接口,该接口提供了比较元素的 compareTo()方法,当插入元素时会回调该方法比较元素的大小。TreeMap 要求存放的键值对映射的键必须实现 Comparable 接口从而根据键对元素进 行排 序。 Collections 工具类的 sort 方法有两种重载的形式, 第一种要求传入的待排序容器中存放的对象比较实现 Comparable 接口以实现元素的比较; 第二种不强制性的要求容器中的元素必须可比较,但是要求传入第二个参数,参数是Comparator 接口的子类型(需要重写 compare 方法实现元素的比较),相当于一个临时定义的排序规则,其实就是通过接口注入比较元素大小的算法,也是对回调模式的应用(Java 中对函数式编程的支持)。

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HTTPS基本原理 一、http为什么不安全。 http协议没有任何的加密以及身份验证的机制,非常容易遭遇窃听、劫持、篡改,因此会造成个人隐私泄露,恶意的流量劫持等严重的安全问题。 国外很多网站都支持了全站https,国内方面目前百度已经在年初完成了搜索的全站https,其他大型的网站也在跟进中,百度最先完成全站https的最大原因就是百度作为国内最大的流量入口,劫持也必然是首当其冲的,造成的有形的和无形的损失也就越大。关于流量劫持问题,我在另一篇文章中也有提到,基本上是互联网企业的共同难题,https也是目前公认的比较好的解决方法。但是https也会带来很多性能以及访问速度上的牺牲,很多互联网公司在做大的时候都会遇到这个问题:https成本高,速度又慢,规模小的时候在涉及到登录和交易用上就够了,做大以后遇到信息泄露和劫持,想整体换,代价又很高。 2、https如何保证安全 要解决上面的问题,就要引入加密以及身份验证的机制。 这时我们引入了非对称加密的概念,我们知道非对称加密如果是公钥加密的数据私钥才能解密,所以我只要把公钥发给你,你就可以用这个公钥来加密未来我们进行数据交换的秘钥,发给我时,即使中间的人截取了信息,也无法解密,因为私钥在我这里,只有我才能解密,我拿到你的信息后用私钥解密后拿到加密数据用的对称秘钥,通过这个对称密钥来进行后续的数据加密。除此之外,非对称加密可以很好的管理秘钥,保证每次数据加密的对称密钥都是不相同的。 但是这样似乎还不够,如果中间人在收到我的给你公钥后并没有发给你,而是自己伪造了一个公钥发给你,这是你把对称密钥用这个公钥加密发回经过中间人,他可以用私钥解密并拿到对称密钥,此时他在把此对称密钥用我的公钥加密发回给我,这样中间人就拿到了对称密钥,可以解密传输的数据了。为了解决此问题,我们引入了数字证书的概念。我首先生成公私钥,将公钥提供给相关机构(CA),CA将公钥放入数字证书并将数字证书颁布给我,此时我就不是简单的把公钥给你,而是给你一个数字证书,数字证书中加入了一些数字签名的机制,保证了数字证书一定是我给你的。 所以综合以上三点: 非对称加密算法(公钥和私钥)交换秘钥 + 数字证书验证身份(验证公钥是否是伪造的) + 利用秘钥对称加密算法加密数据 = 安全 3、https协议简介 为什么是协议简介呢。因为https涉及的东西实在太多了,尤其是一些加密算法,非常的复杂,对于这些算法面的东西就不去深入研究了,这部分仅仅是梳理一下一些关于https最基本的原理,为后面分解https的连接建立以及https优化等内容打下理论基础。 3.1 对称加密算法 对称加密是指加密和解密使用相同密钥的加密算法。它要求发送方和接收方在安全通信之前,商定一个密钥。对称算法的安全性依赖于密钥,泄漏密钥就意味着任何人都可以对他们发送或接收的消息解密,所以密钥的保密性对通信至关重要。 对称加密又分为两种模式:流加密和分组加密。 流加密是将消息作为位流对待,并且使用数学函数分别作用在每一个位上,使用流加密时,每加密一次,相同的明文位会转换成不同的密文位。流加密使用了密钥流生成器,它生成的位流与明文位进行异或,从而生成密文。现在常用的就是RC4,不过RC4已经不再安全,微软也建议网络尽量不要使用RC4流加密。 分组加密是将消息划分为若干位分组,这些分组随后会通过数学函数进行处理,每次一个分组。假设需要加密发生给对端的消息,并且使用的是64位的分组密码,此时如果消息长度为640位,就会被划分成10个64位的分组,每个分组都用一系列数学公式公式进行处理,最后得到10个加密文本分组。然后,将这条密文消息发送给对端。对端必须拥有相同的分组密码,以相反的顺序对10个密文分组使用前面的算法解密,最终得到明文的消息。比较常用的分组加密算法有DES、3DES、AES。其中DES是比较老的加密算法,现在已经被证明不安全。而3DES是一个过渡的加密算法,相当于在DES基础上进行三重运算来提高安全性,但其本质上还是和DES算法一致。而AES是DES算法的替代算法,是现在最安全的对称加密算法之一。分组加密算法除了算法本身外还存在很多种不同的运算方式,比如ECB、CBC、CFB、OFB、CTR等,这些不同的模式可能只针对特定功能的环境中有效,所以要了解各种不同的模式以及每种模式的用途。这个部分后面的文章中会详细讲。 对称加密算法的优、缺点: 优点:算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。 缺点:(1)交易双方都使用同样钥匙,安全性得不到保证; (2)每对用户每次使用对称加密算法时,都需要使用其他人不知道的惟一钥匙,这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量呈几何级数增长,密钥管理成为用户的负担。 (3)能提供机密性,但是不能提供验证和不可否认性。 3.2 非对称加密算法 在非对称密钥交换算法出现以前,对称加密一个很大的问题就是不知道如何安全生成和保管密钥。非对称密钥交换过程主要就是为了解决这个问题,使得对称密钥的生成和使用更加安全。 密钥交换算法本身非常复杂,密钥交换过程涉及到随机数生成,模指数运算,空白补齐,加密,签名等操作。 常见的密钥交换算法有RSA,ECDHE,DH,DHE等算法。涉及到比较复杂的数学问题,下面就简单介绍下最经典的RSA算法。RSA:算法实现简单,诞生于1977年,历史悠久,经过了长时间的破解测试,安全性高。缺点就是需要比较大的素数也就是质数(目前常用的是2048位)来保证安全强度,很消耗CPU运算资源。RSA是目前唯一一个既能用于密钥交换又能用于证书签名的算法。我觉得RSA可以算是最经典的非对称加密算法了,虽然算法本身都是数学的东西,但是作为最经典的算法,我自己也花了点时间对算法进行了研究,后面会详细介绍。 非对称加密相比对称加密更加安全,但也存在两个明显缺点: 1,CPU计算资源消耗非常大。一次完全TLS握手,密钥交换时的非对称解密计算量占整个握手过程的90%以上。而对称加密的计算量只相当于非对称加密的0.1%,如果应用层数据也使用非对称加解密,性能开销太大,无法承受。 2,非对称加密算法对加密内容的长度有限制,不能超过公钥长度。比如现在常用的公钥长度是2048位,意味着待加密内容不能超过256个字节。 所以公钥加密(极端消耗CPU资源)目前只能用来作密钥交换或者内容签名,不适合用来做应用层传输内容的加解密。 3.3 身份认证 https协议中身份认证的部分是由数字证书来完成的,证书由公钥、证书主体、数字签名等内容组成,在客户端发起SSL请求后,服务端会将数字证书发给客户端,客户端会对证书进行验证(验证查看这张证书是否是伪造的。也就是公钥是否是伪造的),并获取用于秘钥交换的非对称密钥(获取公钥)。 数字证书有两个作用: 1,身份授权。确保浏览器访问的网站是经过CA验证的可信任的网站。 2,分发公钥。每个数字证书都包含了注册者生成的公钥(验证确保是合法的,非伪造的公钥)。在SSL握手时会通过certificate消息传输给客户端。 申请一个受信任的数字证书通常有如下流程: 1,终端实体(可以是一个终端硬件或者网站)生成公私钥和证书请求。 2,RA(证书注册及审核机构)检查实体的合法性。如果个人或者小网站,这一步不是必须的。 3,CA(证书签发机构)签发证书,发送给申请者。 4,证书更新到repository(负责数字证书及CRL内容存储和分发),终端后续从repository更新证书,查询证书状态等。 数字证书验证: 申请者拿到CA的证书并部署在网站服务器端,那浏览器发起握手接收到证书后,如何确认这个证书就是CA签发的呢。怎样避免第三方伪造这个证书。答案就是数字签名(digital signature)。数字签名是证书的防伪标签,目前使用最广泛的SHA-RSA(SHA用于哈希算法,RSA用于非对称加密算法)数字签名的制作和验证过程如下: 1,数字签名的签发。首先是使用哈希函数对待签名内容进行安全哈希,生成消息摘要,然后使用CA自己的私钥对消息摘要进行加密。 2,数字签名的校验。使用CA的公钥解密签名,然后使用相同的签名函数对待签名证书内容进行签名并和服务端数字签名里的签名内容进行比较,如果相同就认为校验成功。 需要注意的是: 1)数字签名签发和校验使用的密钥对是CA自己的公私密钥,跟证书申请者提交的公钥没有关系。 2)数字签名的签发过程跟公钥加密的过程刚好相反,即是用私钥加密,公钥解密。 3)现在大的CA都会有证书链,证书链的好处一是安全,保持根CA的私钥离线使用。第二个好处是方便部署和撤销,即如果证书出现问题,只需要撤销相应级别的证书,根证书依然安全。 4)根CA证书都是自签名,即用自己的公钥和私钥完成了签名的制作和验证。而证书链上的证书签名都是使用上一级证书的密钥对完成签名和验证的。 5)怎样获取根CA和多级CA的密钥对。它们是否可信。当然可信,因为这些厂商跟浏览器和操作系统都有合作,它们的公钥都默认装到了浏览器或者操作系统环境里。 3.4 数据完整性验证 数据传输过程中的完整性使用MAC算法来保证。为了避免网络中传输的数据被非法篡改,SSL利用基于MD5或SHA的MAC算法来保证消息的完整性。 MAC算法是在密钥参与下的数据摘要算法,能将密钥和任意长度的数据转换为固定长度的数据。发送者在密钥的参与下,利用MAC算法计算出消息的MAC值,并将其加在消息之后发送给接收者。接收者利用同样的密钥和MAC算法计算出消息的MAC值,并与接收到的MAC值比较。如果二者相同,则报文没有改变;否则,报文在传输过程中被修改,接收者将丢弃该报文。 由于MD5在实际应用中存在冲突的可能性比较大,所以尽量别采用MD5来验证内容一致性。SHA也不能使用SHA0和SHA1,中国山东大学的王小云教授在2005年就宣布破解了 SHA-1完整版算法。微软和google都已经宣布16年及17年之后不再支持sha1签名证书。MAC算法涉及到很多复杂的数学问题,这里就不多讲细节了。 专题二--【实际抓包分析】 抓包结果: fiddler: wireshark: 可以看到,百度和我们公司一样,也采用以下策略: (1)对于高版本浏览器,如果支持 https,且加解密算法在TLS1.0 以上的,都将所有 http请求重定向到 https请求 (2)对于https请求,则不变。 【以下只解读https请求】 1、TCP三次握手 可以看到,我们访问的是 http://www.baidu.com/ , 在初次建立 三次握手的时候, 用户是去 连接 8080端口的(因为公司办公网做了代理,因此,我们实际和代理机做的三次握手,公司代理机再帮我们去连接百度服务器的80端口) 2、CONNECT 建立 由于公司办公网访问非腾讯域名,会做代理,因此,在进行https访问的时候,我们的电脑需要和公司代理机做 " CONNECT " 连接(关于 " CONNECT " 连接, 可以理解为虽然后续的https请求都是公司代理机和百度服务器进行公私钥连接和对称秘钥通信,但是,有了 " CONNECT " 连接之后,可以认为我们也在直接和百度服务器进行公私钥连接和对称秘钥通信。 ) fiddler抓包结果: CONNECT之后, 后面所有的通信过程,可以看做是我们的机器和百度服务器在直接通信 3、 client hello 整个 Secure Socket Layer只包含了: TLS1.2 Record Layer内容 (1)随机数 在客户端问候中,有四个字节以Unix时间格式记录了客户端的协调世界时间(UTC)。协调世界时间是从1970年1月1日开始到当前时刻所经历的秒数。在这个例子中,0x2516b84b就是协调世界时间。在他后面有28字节的随机数( random_C ),在后面的过程中我们会用到这个随机数。 (2)SID(Session ID) 如果出于某种原因,对话中断,就需要重新握手。为了避免重新握手而造成的访问效率低下,这时候引入了session ID的概念, session ID的思想很简单,就是每一次对话都有一个编号(session ID)。如果对话中断,下次重连的时候,只要客户端给出这个编号,且服务器有这个编号的记录,双方就可以重新使用已有的"对话密钥",而不必重新生成一把。 因为我们抓包的时候,是几个小时内第一次访问 https://www.baodu.com 首页,因此,这里并没有 Session ID. (稍会儿我们会看到隔了半分钟,第二次抓包就有这个Session ID) session ID是目前所有浏览器都支持的方法,但是它的缺点在于session ID往往只保留在一台服务器上。所以,如果客户端的请求发到另一台服务器,就无法恢复对话。session ticket就是为了解决这个问题而诞生的,目前只有Firefox和Chrome浏览器支持。 (3) 密文族(Cipher Suites): RFC2246中建议了很多中组合,一般写法是"密钥交换算法-对称加密算法-哈希算法,以“TLS_RSA_WITH_AES_256_CBC_SHA”为例: (a) TLS为协议,RSA为密钥交换的算法; (b) AES_256_CBC是对称加密算法(其中256是密钥长度,CBC是分组方式); (c) SHA是哈希的算法。 浏览器支持的加密算法一般会比较多,而服务端会根据自身的业务情况选择比较适合的加密组合发给客户端。(比如综合安全性以及速度、性能等因素) (4) Server_name扩展:( 一般浏览器也支持 SNI(Server Name Indication)) 当我们去访问一个站点时,一定是先通过DNS解析出站点对应的ip地址,通过ip地址来访问站点,由于很多时候一个ip地址是给很多的站点公用,因此如果没有server_name这个字段,server是无法给与客户端相应的数字证书的,Server_name扩展则允许服务器对浏览器的请求授予相对应的证书。 还有一个很好的功能: SNI(Server Name Indication)。这个的功能比较好,为了解决一个服务器使用多个域名和证书的SSL/TLS扩展。一句话简述它的工作原理就是,在连接到服务器建立SSL连接之前先发送要访问站点的域名(Hostname),这样服务器根据这个域名返回一个合适的CA证书。目前,大多数操作系统和浏览器都已经很好地支持SNI扩展,OpenSSL 0.9.8已经内置这一功能,据说新版的nginx也支持SNI。) 4、 服务器回复(包括 Server Hello, Certificate, Certificate Status) 服务器在收到client hello后,会回复三个数据包,下面分别看一下: 1)Server Hello 1、我们得到了服务器的以Unix时间格式记录的UTC和28字节的随机数 (random_S)。 2、Seesion ID,服务端对于session ID一般会有三种选择 (稍会儿我们会看到隔了半分钟,第二次抓包就有这个Session ID) : 1)恢复的session ID:我们之前在client hello里面已经提到,如果client hello里面的session ID在服务端有缓存,服务端会尝试恢复这个session; 2)新的session ID:这里又分两种情况,第一种是client hello里面的session ID是空值,此时服务端会给客户端一个新的session ID,第二种是client hello里面的session ID此服务器并没有找到对应的缓存,此时也会回一个新的session ID给客户端; 3)NULL:服务端不希望此session被恢复,因此session ID为空。 3、我们记得在client hello里面,客户端给出了21种加密族,而在我们所提供的21个加密族中,服务端挑选了“TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256”。 (a) TLS为协议,RSA为密钥交换的算法; (b) AES_256_CBC是对称加密算法(其中256是密钥长度,CBC是分组方式); (c) SHA是哈希的算法。 这就意味着服务端会使用ECDHE-RSA算法进行密钥交换,通过AES_128_GCM对称加密算法来加密数据,利用SHA256哈希算法来确保数据完整性。这是百度综合了安全、性能、访问速度等多方面后选取的加密组合。 2)Certificate 在前面的https原理研究中,我们知道为了安全的将公钥发给客户端,服务端会把公钥放入数字证书中并发给客户端(数字证书可以自签发,但是一般为了保证安全会有一个专门的CA机构签发),所以这个报文就是数字证书,4097 bytes就是证书的长度。 我们打开这个证书,可以看到证书的具体信息,这个具体信息通过抓包报文的方式不是太直观,可以在浏览器上直接看。 (点击 chrome 浏览器 左上方的 绿色 锁型按钮) 3)Server Hello Done 我们抓的包是将 Server Hello Done 和 server key exchage 合并的包: 4)客户端验证证书真伪性 客户端验证证书的合法性,如果验证通过才会进行后续通信,否则根据错误情况不同做出提示和操作,合法性验证包括如下: 证书链的可信性trusted certificate path,方法如前文所述; 证书是否吊销revocation,有两类方式离线CRL与在线OCSP,不同的客户端行为会不同; 有效期expiry date,证书是否在有效时间范围; 域名domain,核查证书域名是否与当前的访问域名匹配,匹配规则后续分析; 5)秘钥交换 这个过程非常复杂,大概总结一下: (1)首先,其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商,利用非对称加密,协商好加解密数据的 对称秘钥(外加CA认证,防止中间人窃取 对称秘钥) (2)然后,对称加密算法采用协商的密钥对数据加密,客户端和服务器利用 对称秘钥 进行通信; (3)最后,基于散列函数验证信息的完整性,确保通信数据不会被中间人恶意篡改。 此时客户端已经获取全部的计算协商密钥需要的信息:两个明文随机数random_C和random_S与自己计算产生的Pre-master(由客户端和服务器的 pubkey生成的一串随机数),计算得到协商对称密钥; enc_key=Fuc(random_C, random_S, Pre-Master) 6)生成 session ticket 如果出于某种原因,对话中断,就需要重新握手。为了避免重新握手而造成的访问效率低下,这时候引入了session ID的概念, session ID的思想很简单,就是每一次对话都有一个编号(session ID)。如果对话中断,下次重连的时候,只要客户端给出这个编号,且服务器有这个编号的记录,双方就可以重新使用已有的"对话密钥",而不必重新生成一把。 因为我们抓包的时候,是几个小时内第一次访问 https://www.baodu.com 首页,因此,这里并没有 Session ID. (稍会儿我们会看到隔了半分钟,第二次抓包就有这个Session ID) session ID是目前所有浏览器都支持的方法,但是它的缺点在于session ID往往只保留在一台服务器上。所以,如果客户端的请求发到另一台服务器,就无法恢复对话。session ticket就是为了解决这个问题而诞生的,目前只有Firefox和Chrome浏览器支持。 后续建立新的https会话,就可以利用 session ID 或者 session Tickets , 对称秘钥可以再次使用,从而免去了 https 公私钥交换、CA认证等等过程,极大地缩短 https 会话连接时间。 7) 利用对称秘钥传输数据 【半分钟后,再次访问百度】: 有这些大的不同: 由于服务器和浏览器缓存了 Session ID 和 Session Tickets,不需要再进行 公钥证书传递,CA认证,生成 对称秘钥等过程,直接利用半分钟前的 对称秘钥 加解密数据进行会话。 1)Client Hello 2)Server Hello

玄学酱 2019-12-02 01:27:08 0 浏览量 回答数 0

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爱吃鱼的程序员 2020-06-04 11:53:36 3 浏览量 回答数 1

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隐林 2019-12-01 20:19:23 38430 浏览量 回答数 18

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【精品问答】大数据计算技术1000问

问问小秘 2019-12-01 21:57:13 6895 浏览量 回答数 2

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一、数据库瓶颈 不管是IO瓶颈,还是CPU瓶颈,最终都会导致数据库的活跃连接数增加,进而逼近甚至达到数据库可承载活跃连接数的阈值。在业务Service来看就是,可用数据库连接少甚至无连接可用。接下来就可以想象了吧(并发量、吞吐量、崩溃)。 1、IO瓶颈 第一种:磁盘读IO瓶颈,热点数据太多,数据库缓存放不下,每次查询时会产生大量的IO,降低查询速度 -> 分库和垂直分表。 第二种:网络IO瓶颈,请求的数据太多,网络带宽不够 -> 分库。 2、CPU瓶颈 第一种:SQL问题,如SQL中包含join,group by,order by,非索引字段条件查询等,增加CPU运算的操作 -> SQL优化,建立合适的索引,在业务Service层进行业务计算。 第二种:单表数据量太大,查询时扫描的行太多,SQL效率低,CPU率先出现瓶颈 -> 水平分表。 二、分库分表 1、水平分库 概念:以字段为依据,按照一定策略(hash、range等),将一个库中的数据拆分到多个库中。 结果: 每个库的结构都一样; 每个库的数据都不一样,没有交集; 所有库的并集是全量数据; 场景:系统绝对并发量上来了,分表难以根本上解决问题,并且还没有明显的业务归属来垂直分库。 分析:库多了,io和cpu的压力自然可以成倍缓解。 2、水平分表 概念:以字段为依据,按照一定策略(hash、range等),将一个表中的数据拆分到多个表中。 结果: 每个表的结构都一样; 每个表的数据都不一样,没有交集; 所有表的并集是全量数据; 场景:系统绝对并发量并没有上来,只是单表的数据量太多,影响了SQL效率,加重了CPU负担,以至于成为瓶颈。推荐:一次SQL查询优化原理分析 分析:表的数据量少了,单次SQL执行效率高,自然减轻了CPU的负担。 3、垂直分库 概念:以表为依据,按照业务归属不同,将不同的表拆分到不同的库中。 结果: 每个库的结构都不一样; 每个库的数据也不一样,没有交集; 所有库的并集是全量数据; 场景:系统绝对并发量上来了,并且可以抽象出单独的业务模块。 分析:到这一步,基本上就可以服务化了。例如,随着业务的发展一些公用的配置表、字典表等越来越多,这时可以将这些表拆到单独的库中,甚至可以服务化。再有,随着业务的发展孵化出了一套业务模式,这时可以将相关的表拆到单独的库中,甚至可以服务化。 4、垂直分表 概念:以字段为依据,按照字段的活跃性,将表中字段拆到不同的表(主表和扩展表)中。 结果: 每个表的结构都不一样; 每个表的数据也不一样,一般来说,每个表的字段至少有一列交集,一般是主键,用于关联数据; 所有表的并集是全量数据; 场景:系统绝对并发量并没有上来,表的记录并不多,但是字段多,并且热点数据和非热点数据在一起,单行数据所需的存储空间较大。以至于数据库缓存的数据行减少,查询时会去读磁盘数据产生大量的随机读IO,产生IO瓶颈。 分析:可以用列表页和详情页来帮助理解。垂直分表的拆分原则是将热点数据(可能会冗余经常一起查询的数据)放在一起作为主表,非热点数据放在一起作为扩展表。这样更多的热点数据就能被缓存下来,进而减少了随机读IO。拆了之后,要想获得全部数据就需要关联两个表来取数据。 但记住,千万别用join,因为join不仅会增加CPU负担并且会讲两个表耦合在一起(必须在一个数据库实例上)。关联数据,应该在业务Service层做文章,分别获取主表和扩展表数据然后用关联字段关联得到全部数据。 三、分库分表工具 sharding-sphere:jar,前身是sharding-jdbc; TDDL:jar,Taobao Distribute Data Layer; Mycat:中间件。 注:工具的利弊,请自行调研,官网和社区优先。 四、分库分表步骤 根据容量(当前容量和增长量)评估分库或分表个数 -> 选key(均匀)-> 分表规则(hash或range等)-> 执行(一般双写)-> 扩容问题(尽量减少数据的移动)。 扩展:MySQL:分库分表与分区的区别和思考 五、分库分表问题 1、非partition key的查询问题 基于水平分库分表,拆分策略为常用的hash法。 端上除了partition key只有一个非partition key作为条件查询 映射法 基因法 注:写入时,基因法生成user_id,如图。关于xbit基因,例如要分8张表,23=8,故x取3,即3bit基因。根据user_id查询时可直接取模路由到对应的分库或分表。 根据user_name查询时,先通过user_name_code生成函数生成user_name_code再对其取模路由到对应的分库或分表。id生成常用snowflake算法。 端上除了partition key不止一个非partition key作为条件查询 映射法 冗余法 注:按照order_id或buyer_id查询时路由到db_o_buyer库中,按照seller_id查询时路由到db_o_seller库中。感觉有点本末倒置!有其他好的办法吗?改变技术栈呢? 后台除了partition key还有各种非partition key组合条件查询 NoSQL法 冗余法 2、非partition key跨库跨表分页查询问题 基于水平分库分表,拆分策略为常用的hash法。 注:用NoSQL法解决(ES等)。 3、扩容问题 基于水平分库分表,拆分策略为常用的hash法。 水平扩容库(升级从库法) 注:扩容是成倍的。 水平扩容表(双写迁移法) 第一步:(同步双写)修改应用配置和代码,加上双写,部署; 第二步:(同步双写)将老库中的老数据复制到新库中; 第三步:(同步双写)以老库为准校对新库中的老数据; 第四步:(同步双写)修改应用配置和代码,去掉双写,部署; 注:双写是通用方案。 六、分库分表总结 分库分表,首先得知道瓶颈在哪里,然后才能合理地拆分(分库还是分表?水平还是垂直?分几个?)。且不可为了分库分表而拆分。 选key很重要,既要考虑到拆分均匀,也要考虑到非partition key的查询。 只要能满足需求,拆分规则越简单越好。 七、分库分表示例 示例GitHub地址:https://github.com/littlecharacter4s/study-sharding 来源:cnblogs.com/littlecharacter/p/9342129.html 俩元

AA大大官 2020-03-31 12:45:48 0 浏览量 回答数 0

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珍宝珠 2019-12-01 21:56:45 2713 浏览量 回答数 3

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小太阳1号 2019-12-01 21:38:53 5902 浏览量 回答数 1

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问问小秘 2019-12-01 22:03:02 3129 浏览量 回答数 1

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如果对什么是线程、什么是进程仍存有疑惑,请先Google之,因为这两个概念不在本文的范围之内。 用多线程只有一个目的,那就是更好的利用cpu的资源,因为所有的多线程代码都可以用单线程来实现。说这个话其实只有一半对,因为反应“多角色”的程序代码,最起码每个角色要给他一个线程吧,否则连实际场景都无法模拟,当然也没法说能用单线程来实现:比如最常见的“生产者,消费者模型”。 很多人都对其中的一些概念不够明确,如同步、并发等等,让我们先建立一个数据字典,以免产生误会。 多线程:指的是这个程序(一个进程)运行时产生了不止一个线程 并行与并发: 并行:多个cpu实例或者多台机器同时执行一段处理逻辑,是真正的同时。 并发:通过cpu调度算法,让用户看上去同时执行,实际上从cpu操作层面不是真正的同时。并发往往在场景中有公用的资源,那么针对这个公用的资源往往产生瓶颈,我们会用TPS或者QPS来反应这个系统的处理能力。 并发与并行 线程安全:经常用来描绘一段代码。指在并发的情况之下,该代码经过多线程使用,线程的调度顺序不影响任何结果。这个时候使用多线程,我们只需要关注系统的内存,cpu是不是够用即可。反过来,线程不安全就意味着线程的调度顺序会影响最终结果,如不加事务的转账代码: void transferMoney(User from, User to, float amount){ to.setMoney(to.getBalance() + amount); from.setMoney(from.getBalance() - amount); } 同步:Java中的同步指的是通过人为的控制和调度,保证共享资源的多线程访问成为线程安全,来保证结果的准确。如上面的代码简单加入@synchronized关键字。在保证结果准确的同时,提高性能,才是优秀的程序。线程安全的优先级高于性能。 好了,让我们开始吧。我准备分成几部分来总结涉及到多线程的内容: 扎好马步:线程的状态 内功心法:每个对象都有的方法(机制) 太祖长拳:基本线程类 九阴真经:高级多线程控制类 扎好马步:线程的状态 先来两张图: 线程状态 线程状态转换 各种状态一目了然,值得一提的是"blocked"这个状态:线程在Running的过程中可能会遇到阻塞(Blocked)情况 调用join()和sleep()方法,sleep()时间结束或被打断,join()中断,IO完成都会回到Runnable状态,等待JVM的调度。 调用wait(),使该线程处于等待池(wait blocked pool),直到notify()/notifyAll(),线程被唤醒被放到锁定池(lock blocked pool ),释放同步锁使线程回到可运行状态(Runnable) 对Running状态的线程加同步锁(Synchronized)使其进入(lock blocked pool ),同步锁被释放进入可运行状态(Runnable)。 此外,在runnable状态的线程是处于被调度的线程,此时的调度顺序是不一定的。Thread类中的yield方法可以让一个running状态的线程转入runnable。内功心法:每个对象都有的方法(机制) synchronized, wait, notify 是任何对象都具有的同步工具。让我们先来了解他们 monitor 他们是应用于同步问题的人工线程调度工具。讲其本质,首先就要明确monitor的概念,Java中的每个对象都有一个监视器,来监测并发代码的重入。在非多线程编码时该监视器不发挥作用,反之如果在synchronized 范围内,监视器发挥作用。 wait/notify必须存在于synchronized块中。并且,这三个关键字针对的是同一个监视器(某对象的监视器)。这意味着wait之后,其他线程可以进入同步块执行。 当某代码并不持有监视器的使用权时(如图中5的状态,即脱离同步块)去wait或notify,会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException。也包括在synchronized块中去调用另一个对象的wait/notify,因为不同对象的监视器不同,同样会抛出此异常。 再讲用法: synchronized单独使用: 代码块:如下,在多线程环境下,synchronized块中的方法获取了lock实例的monitor,如果实例相同,那么只有一个线程能执行该块内容 复制代码 public class Thread1 implements Runnable { Object lock; public void run() { synchronized(lock){ ..do something } } } 复制代码 直接用于方法: 相当于上面代码中用lock来锁定的效果,实际获取的是Thread1类的monitor。更进一步,如果修饰的是static方法,则锁定该类所有实例。 public class Thread1 implements Runnable { public synchronized void run() { ..do something } } synchronized, wait, notify结合:典型场景生产者消费者问题 复制代码 /** * 生产者生产出来的产品交给店员 */ public synchronized void produce() { if(this.product >= MAX_PRODUCT) { try { wait(); System.out.println("产品已满,请稍候再生产"); } catch(InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return; } this.product++; System.out.println("生产者生产第" + this.product + "个产品."); notifyAll(); //通知等待区的消费者可以取出产品了 } /** * 消费者从店员取产品 */ public synchronized void consume() { if(this.product <= MIN_PRODUCT) { try { wait(); System.out.println("缺货,稍候再取"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return; } System.out.println("消费者取走了第" + this.product + "个产品."); this.product--; notifyAll(); //通知等待去的生产者可以生产产品了 } 复制代码 volatile 多线程的内存模型:main memory(主存)、working memory(线程栈),在处理数据时,线程会把值从主存load到本地栈,完成操作后再save回去(volatile关键词的作用:每次针对该变量的操作都激发一次load and save)。 volatile 针对多线程使用的变量如果不是volatile或者final修饰的,很有可能产生不可预知的结果(另一个线程修改了这个值,但是之后在某线程看到的是修改之前的值)。其实道理上讲同一实例的同一属性本身只有一个副本。但是多线程是会缓存值的,本质上,volatile就是不去缓存,直接取值。在线程安全的情况下加volatile会牺牲性能。太祖长拳:基本线程类 基本线程类指的是Thread类,Runnable接口,Callable接口Thread 类实现了Runnable接口,启动一个线程的方法:  MyThread my = new MyThread();  my.start(); Thread类相关方法:复制代码 //当前线程可转让cpu控制权,让别的就绪状态线程运行(切换)public static Thread.yield() //暂停一段时间public static Thread.sleep() //在一个线程中调用other.join(),将等待other执行完后才继续本线程。    public join()//后两个函数皆可以被打断public interrupte() 复制代码 关于中断:它并不像stop方法那样会中断一个正在运行的线程。线程会不时地检测中断标识位,以判断线程是否应该被中断(中断标识值是否为true)。终端只会影响到wait状态、sleep状态和join状态。被打断的线程会抛出InterruptedException。Thread.interrupted()检查当前线程是否发生中断,返回booleansynchronized在获锁的过程中是不能被中断的。 中断是一个状态!interrupt()方法只是将这个状态置为true而已。所以说正常运行的程序不去检测状态,就不会终止,而wait等阻塞方法会去检查并抛出异常。如果在正常运行的程序中添加while(!Thread.interrupted()) ,则同样可以在中断后离开代码体 Thread类最佳实践:写的时候最好要设置线程名称 Thread.name,并设置线程组 ThreadGroup,目的是方便管理。在出现问题的时候,打印线程栈 (jstack -pid) 一眼就可以看出是哪个线程出的问题,这个线程是干什么的。 如何获取线程中的异常 不能用try,catch来获取线程中的异常Runnable 与Thread类似Callable future模式:并发模式的一种,可以有两种形式,即无阻塞和阻塞,分别是isDone和get。其中Future对象用来存放该线程的返回值以及状态 ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(3); //submit方法有多重参数版本,及支持callable也能够支持runnable接口类型.Future future = e.submit(new myCallable());future.isDone() //return true,false 无阻塞future.get() // return 返回值,阻塞直到该线程运行结束 九阴真经:高级多线程控制类 以上都属于内功心法,接下来是实际项目中常用到的工具了,Java1.5提供了一个非常高效实用的多线程包:java.util.concurrent, 提供了大量高级工具,可以帮助开发者编写高效、易维护、结构清晰的Java多线程程序。1.ThreadLocal类 用处:保存线程的独立变量。对一个线程类(继承自Thread)当使用ThreadLocal维护变量时,ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本,所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。常用于用户登录控制,如记录session信息。 实现:每个Thread都持有一个TreadLocalMap类型的变量(该类是一个轻量级的Map,功能与map一样,区别是桶里放的是entry而不是entry的链表。功能还是一个map。)以本身为key,以目标为value。主要方法是get()和set(T a),set之后在map里维护一个threadLocal -> a,get时将a返回。ThreadLocal是一个特殊的容器。2.原子类(AtomicInteger、AtomicBoolean……) 如果使用atomic wrapper class如atomicInteger,或者使用自己保证原子的操作,则等同于synchronized //返回值为booleanAtomicInteger.compareAndSet(int expect,int update) 该方法可用于实现乐观锁,考虑文中最初提到的如下场景:a给b付款10元,a扣了10元,b要加10元。此时c给b2元,但是b的加十元代码约为:复制代码 if(b.value.compareAndSet(old, value)){ return ;}else{ //try again // if that fails, rollback and log} 复制代码 AtomicReference对于AtomicReference 来讲,也许对象会出现,属性丢失的情况,即oldObject == current,但是oldObject.getPropertyA != current.getPropertyA。这时候,AtomicStampedReference就派上用场了。这也是一个很常用的思路,即加上版本号3.Lock类  lock: 在java.util.concurrent包内。共有三个实现: ReentrantLockReentrantReadWriteLock.ReadLockReentrantReadWriteLock.WriteLock 主要目的是和synchronized一样, 两者都是为了解决同步问题,处理资源争端而产生的技术。功能类似但有一些区别。 区别如下:复制代码 lock更灵活,可以自由定义多把锁的枷锁解锁顺序(synchronized要按照先加的后解顺序)提供多种加锁方案,lock 阻塞式, trylock 无阻塞式, lockInterruptily 可打断式, 还有trylock的带超时时间版本。本质上和监视器锁(即synchronized是一样的)能力越大,责任越大,必须控制好加锁和解锁,否则会导致灾难。和Condition类的结合。性能更高,对比如下图: 复制代码 synchronized和Lock性能对比 ReentrantLock    可重入的意义在于持有锁的线程可以继续持有,并且要释放对等的次数后才真正释放该锁。使用方法是: 1.先new一个实例 static ReentrantLock r=new ReentrantLock(); 2.加锁       r.lock()或r.lockInterruptibly(); 此处也是个不同,后者可被打断。当a线程lock后,b线程阻塞,此时如果是lockInterruptibly,那么在调用b.interrupt()之后,b线程退出阻塞,并放弃对资源的争抢,进入catch块。(如果使用后者,必须throw interruptable exception 或catch)     3.释放锁    r.unlock() 必须做!何为必须做呢,要放在finally里面。以防止异常跳出了正常流程,导致灾难。这里补充一个小知识点,finally是可以信任的:经过测试,哪怕是发生了OutofMemoryError,finally块中的语句执行也能够得到保证。 ReentrantReadWriteLock 可重入读写锁(读写锁的一个实现)   ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock()  ReadLock r = lock.readLock();  WriteLock w = lock.writeLock(); 两者都有lock,unlock方法。写写,写读互斥;读读不互斥。可以实现并发读的高效线程安全代码4.容器类 这里就讨论比较常用的两个: BlockingQueueConcurrentHashMap BlockingQueue阻塞队列。该类是java.util.concurrent包下的重要类,通过对Queue的学习可以得知,这个queue是单向队列,可以在队列头添加元素和在队尾删除或取出元素。类似于一个管  道,特别适用于先进先出策略的一些应用场景。普通的queue接口主要实现有PriorityQueue(优先队列),有兴趣可以研究 BlockingQueue在队列的基础上添加了多线程协作的功能: BlockingQueue 除了传统的queue功能(表格左边的两列)之外,还提供了阻塞接口put和take,带超时功能的阻塞接口offer和poll。put会在队列满的时候阻塞,直到有空间时被唤醒;take在队 列空的时候阻塞,直到有东西拿的时候才被唤醒。用于生产者-消费者模型尤其好用,堪称神器。 常见的阻塞队列有: ArrayListBlockingQueueLinkedListBlockingQueueDelayQueueSynchronousQueue ConcurrentHashMap高效的线程安全哈希map。请对比hashTable , concurrentHashMap, HashMap5.管理类 管理类的概念比较泛,用于管理线程,本身不是多线程的,但提供了一些机制来利用上述的工具做一些封装。了解到的值得一提的管理类:ThreadPoolExecutor和 JMX框架下的系统级管理类 ThreadMXBeanThreadPoolExecutor如果不了解这个类,应该了解前面提到的ExecutorService,开一个自己的线程池非常方便:复制代码 ExecutorService e = Executors.newCachedThreadPool(); ExecutorService e = Executors.newSingleThreadExecutor(); ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(3); // 第一种是可变大小线程池,按照任务数来分配线程, // 第二种是单线程池,相当于FixedThreadPool(1) // 第三种是固定大小线程池。 // 然后运行 e.execute(new MyRunnableImpl()); 复制代码 该类内部是通过ThreadPoolExecutor实现的,掌握该类有助于理解线程池的管理,本质上,他们都是ThreadPoolExecutor类的各种实现版本。请参见javadoc: ThreadPoolExecutor参数解释 翻译一下:复制代码 corePoolSize:池内线程初始值与最小值,就算是空闲状态,也会保持该数量线程。maximumPoolSize:线程最大值,线程的增长始终不会超过该值。keepAliveTime:当池内线程数高于corePoolSize时,经过多少时间多余的空闲线程才会被回收。回收前处于wait状态unit:时间单位,可以使用TimeUnit的实例,如TimeUnit.MILLISECONDS workQueue:待入任务(Runnable)的等待场所,该参数主要影响调度策略,如公平与否,是否产生饿死(starving)threadFactory:线程工厂类,有默认实现,如果有自定义的需要则需要自己实现ThreadFactory接口并作为参数传入。 阿里云优惠券地址https://promotion.aliyun.com/ntms/yunparter/invite.html?userCode=nb3paa5b

景凌凯 2019-12-02 01:40:35 0 浏览量 回答数 0

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小太阳1号 2019-12-01 21:25:48 4942 浏览量 回答数 3

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游客ih62co2qqq5ww 2020-04-20 13:50:19 4 浏览量 回答数 1

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Go 的优势在于能够将简单的和经过验证的想法结合起来,同时避免了其他语言中出现的许多问题。本文概述了 Go 背后的一些设计原则和工程智慧,作者认为,Go 语言具备的所有这些优点,将共同推动其成为接替 Java 并主导下一代大型软件开发平台的最有力的编程语言候选。很多优秀的编程语言只是在个别领域比较强大,如果将所有因素都纳入考虑,没有其他语言能够像 Go 语言一样“全面开花”,在大型软件工程方面,尤为如此。 基于现实经验 Go 是由经验丰富的软件行业老手一手创建的,长期以来,他们对现有语言的各种缺点有过切身体会的痛苦经历。几十年前,Rob Pike 和 Ken Thompson 在 Unix、C 和 Unicode 的发明中起到了重要作用。Robert Griensemer 在为 JavaScript 和 Java 开发 V8 和 HotSpot 虚拟机之后,在编译器和垃圾收集方面拥有数十年的经验。有太多次,他们不得不等待 Google 规模的 C++/Java 代码库进行编译。于是,他们开始着手创建新的编程语言,将他们半个世纪以来的编写代码所学到的一切经验包含进去。 专注于大型工程 小型工程项目几乎可以用任何编程语言来成功构建。当成千上万的开发人员在数十年的持续时间压力下,在包含数千万行代码的大型代码库上进行协作时,就会发生真正令人痛苦的问题。这样会导致一些问题,如下: 较长的编译时间导致中断开发。代码库由几个人 / 团队 / 部门 / 公司所拥有,混合了不同的编程风格。公司雇佣了数千名工程师、架构师、测试人员、运营专家、审计员、实习生等,他们需要了解代码库,但也具备广泛的编码经验。依赖于许多外部库或运行时,其中一些不再以原始形式存在。在代码库的生命周期中,每行代码平均被重写 10 次,被弄得千疮百痍,而且还会发生技术偏差。文档不完整。 Go 注重减轻这些大型工程的难题,有时会以使小型工程变得更麻烦为代价,例如,代码中到处都需要几行额外的代码行。 注重可维护性 Go 强调尽可能多地将工作转给自动化的代码维护工具中。Go 工具链提供了最常用的功能,如格式化代码和导入、查找符号的定义和用法、简单的重构以及代码异味的识别。由于标准化的代码格式和单一的惯用方式,机器生成的代码更改看起来非常接近 Go 中人为生成的更改并使用类似的模式,从而允许人机之间更加无缝地协作。 保持简单明了 初级程序员为简单的问题创建简单的解决方案。高级程序员为复杂的问题创建复杂的解决方案。伟大的程序员找到复杂问题的简单解决方案。 ——Charles Connell 让很多人惊讶的一点是,Go 居然不包含他们喜欢的其他语言的概念。Go 确实是一种非常小巧而简单的语言,只包含正交和经过验证的概念的最小选择。这鼓励开发人员用最少的认知开销来编写尽可能简单的代码,以便许多其他人可以理解并使用它。 使事情清晰明了 良好的代码总是显而易见的,避免了那些小聪明、难以理解的语言特性、诡异的控制流和兜圈子。 许多语言都致力提高编写代码的效率。然而,在其生命周期中,人们阅读代码的时间却远远超过最初编写代码所需的时间(100 倍)。例如,审查、理解、调试、更改、重构或重用代码。在查看代码时,往往只能看到并理解其中的一小部分,通常不会有完整的代码库概述。为了解释这一点,Go 将所有内容都明确出来。 错误处理就是一个例子。让异常在各个点中断代码并在调用链上冒泡会更容易。Go 需要手动处理和返回每个错误。这使得它可以准确地显示代码可以被中断的位置以及如何处理或包装错误。总的来说,这使得错误处理编写起来更加繁琐,但是也更容易理解。 简单易学 Go 是如此的小巧而简单,以至于人们可以在短短几天内就能研究通整个语言及其基本概念。根据我们的经验,培训用不了一个星期(相比于掌握其他语言需要几个月),初学者就能够理解 Go 专家编写的代码,并为之做出贡献。为了方便吸引更多的用户,Go 网站提供了所有必要的教程和深入研究的文章。这些教程在浏览器中运行,允许人们在将 Go 安装到本地计算机上之前就能够学习和使用 Go。 解决之道 Go 强调的是团队之间的合作,而不是个人的自我表达。 在 Go(和 Python)中,所有的语言特性都是相互正交和互补的,通常有一种方法可以做一些事情。如果你想让 10 个 Python 或 Go 程序员来解决同一个问题,你将会得到 10 个相对类似的解决方案。不同的程序员在彼此的代码库中感觉更自在。在查看其他人的代码时,国骂会更少,而且人们的工作可以更好地融合在一起,从而形成了一致的整体,人人都为之感到自豪,并乐于工作。这还避免了大型工程的问题,如: 开发人员认为良好的工作代码很“混乱”,并要求在开始工作之前进行重写,因为他们的思维方式与原作者不同。 不同的团队成员使用不同的语言子集来编写相同代码库的部分内容。 ![image.png](https://ucc.alicdn.com/pic/developer-ecology/e64418f1455d46aaacfdd03fa949f16d.png) 简单、内置的并发性 Go 专为现代多核硬件设计。 目前使用的大多数编程语言(Java、JavaScript、Python、Ruby、C、C++)都是 20 世纪 80 年代到 21 世纪初设计的,当时大多数 CPU 只有一个计算内核。这就是为什么它们本质上是单线程的,并将并行化视为边缘情况的马后炮。通过现成和同步点之类的附加组件来实现,而这些附加组件既麻烦又难以正确使用。第三方库虽然提供了更简单的并发形式,如 Actor 模型,但是总有多个可用选项,结果导致了语言生态系统的碎片化。今天的硬件拥有越来越多的计算内核,软件必须并行化才能高效运行。Go 是在多核处理器时代编写的,并且在语言中内置了简单、高级的 CSP 风格并发性。 面向计算的语言原语 就深层而言,计算机系统接收数据,对其进行处理(通常要经过几个步骤),然后输出结果数据。例如,Web 服务器从客户端接收 HTTP 请求,并将其转换为一系列数据库或后端调用。一旦这些调用返回,它就将接收到的数据转换成 HTML 或 JSON 并将其输出给调用者。Go 的内置语言原语直接支持这种范例: 结构表示数据 读和写代表流式 IO 函数过程数据 goroutines 提供(几乎无限的)并发性 在并行处理步骤之间传输管道数据 因为所有的计算原语都是由语言以直接形式提供的,因此 Go 源代码更直接地表达了服务器执行的操作。 OO — 好的部分 更改基类中的某些内容的副作用 面向对象非常有用。过去几十年来,面向对象的使用富有成效,并让我们了解了它的哪些部分比其他部分能够更好地扩展。Go 在面向对象方面采用了一种全新的方法,并记住了这些知识。它保留了好的部分,如封装、消息传递等。Go 还避免了继承,因为它现在被认为是有害的,并为组合提供了一流的支持。 现代标准库 目前使用的许多编程语言(Java、JavaScript、Python、Ruby)都是在互联网成为当今无处不在的计算平台之前设计的。因此,这些语言的标准库只提供了相对通用的网络支持,而这些网络并没有针对现代互联网进行优化。Go 是十年前创建的,当时互联网已全面发展。Go 的标准库允许在没有第三方库的情况下创建更复杂的网络服务。这就避免了第三方库的常见问题: 碎片化:总是有多个选项实现相同的功能。 膨胀:库常常实现的不仅仅是它们的用途。 依赖地狱:库通常依赖于特定版本的其他库。 未知质量:第三方代码的质量和安全性可能存在问题。 未知支持:第三方库的开发可能随时停止支持。 意外更改:第三方库通常不像标准库那样严格地进行版本控制。 关于这方面更多的信息请参考 Russ Cox 提供的资料 标准化格式 Gofmt 的风格没有人会去喜欢,但人人都会喜欢 gofmt。 ——Rob Pike Gofmt 是一种以标准化方式来格式化 Go 代码的程序。它不是最漂亮的格式化方式,但却是最简单、最不令人生厌的格式化方式。标准化的源代码格式具有惊人的积极影响: 集中讨论重要主题: 它消除了围绕制表符和空格、缩进深度、行长、空行、花括号的位置等一系列争论。 开发人员在彼此的代码库中感觉很自在, 因为其他代码看起来很像他们编写的代码。每个人都喜欢自由地按照自己喜欢的方式进行格式化代码,但如果其他人按照自己喜欢的方式格式化了代码,这么做很招人烦。 自动代码更改并不会打乱手写代码的格式,例如引入了意外的空白更改。 许多其他语言社区现在正在开发类似 gofmt 的东西。当作为第三方解决方案构建时,通常会有几个相互竞争的格式标准。例如,JavaScript 提供了 Prettier 和 StandardJS。这两者都可以用,也可以只使用其中的一个。但许多 JS 项目并没有采用它们,因为这是一个额外的决策。Go 的格式化程序内置于该语言的标准工具链中,因此只有一个标准,每个人都在使用它。 快速编译 ![image.png](https://ucc.alicdn.com/pic/developer-ecology/8a76f3f07f484266af42781d9e7b8692.png) 对于大型代码库来说,它们长时间的编译是促使 Go 诞生的原因。Google 主要使用的是 C++ 和 Java,与 Haskell、Scala 或 Rust 等更复杂的语言相比,它们的编译速度相对较快。尽管如此,当编译大型代码库时,即使是少量的缓慢也会加剧编译的延迟,从而激怒开发人员,并干扰流程。Go 的设计初衷是为了提高编译效率,因此它的编译器速度非常快,几乎没有编译延迟的现象。这给 Go 开发人员提供了与脚本类语言类似的即时反馈,还有静态类型检查的额外好处。 交叉编译 由于语言运行时非常简单,因此它被移植到许多平台,如 macOS、Linux、Windows、BSD、ARM 等。Go 可以开箱即用地为所有这些平台编译二进制文件。这使得从一台机器进行部署变得很容易。 快速执行 Go 的运行速度接近于 C。与 JITed 语言(Java、JavaScript、Python 等)不同,Go 二进制文件不需要启动或预热的时间,因为它们是作为编译和完全优化的本地代码的形式发布的。Go 的垃圾收集器仅引入微秒量级的可忽略的停顿。除了快速的单核性能外,Go 还可以轻松利用所有的 CPU 内核。 内存占用小 像 JVM、Python 或 Node 这样的运行时不仅仅在运行时加载程序代码,每次运行程序时,它们还会加载大型且高度复杂的基础架构,以进行编译和优化程序。如此一来,它们的启动时间就变慢了,并且还占用了大量内存(数百兆字节)。而 Go 进程的开销更小,因为它们已经完全编译和优化,只需运行即可。Go 还以非常节省内存的方式来存储数据。在内存有限且昂贵的云环境中,以及在开发过程中,这一点非常重要。我们希望在一台机器上能够快速启动整个堆栈,同时将内存留给其他软件。 部署规模小 Go 的二进制文件大小非常简洁。Go 应用程序的 Docker 镜像通常比用 Java 或 Node 编写的等效镜像要小 10 倍,这是因为它无需包含编译器、JIT,以及更少的运行时基础架构的原因。这些特点,在部署大型应用程序时很重要。想象一下,如果要将一个简单的应用程序部署到 100 个生产服务器上会怎么样?如果使用 Node/JVM 时,我们的 Docker 注册表就必须提供 100 个 docker 镜像,每个镜像 200MB,那么一共就需要 20GB。要完成这些部署就需要一些时间。想象一下,如果我们想每天部署 100 次的话,如果使用 Go 服务,那么 Docker 注册表只需提供 10 个 docker 镜像,每个镜像只有 20MB,共只需 2GB 即可。大型 Go 应用程序可以更快、更频繁地部署,从而使得重要更新能够更快地部署到生产环境中。 独立部署 Go 应用程序部署为一个包含所有依赖项的单个可执行文件,并无需安装特定版本的 JVM、Node 或 Python 运行时;也不必将库下载到生产服务器上,更无须对运行 Go 二进制文件的机器进行任何更改。甚至也不需要讲 Go 二进制文件包装到 Docker 来共享他们。你需要做的是,只是将 Go 二进制文件放到服务器上,它就会在那里运行,而不用关心服务器运行的是什么。前面所提到的那些,唯一的例外是使用net和os/user包时针对对glibc的动态链接。 供应依赖关系 Go 有意识避免使用第三方库的中央存储库。Go 应用程序直接链接到相应的 Git 存储库,并将所有相关代码下载(供应)到自己的代码库中。这样做有很多好处: 在使用第三方代码之前,我们可以对其进行审查、分析和测试。该代码就和我们自己的代码一样,是我们应用程序的一部分,应该遵循相同的质量、安全性和可靠性标准。 无需永久访问存储依赖项的各个位置。从任何地方(包括私有 Git repos)获取第三方库,你就能永久拥有它们。 经过验收后,编译代码库无需进一步下载依赖项。 若互联网某处的代码存储库突然提供不同的代码,这也并不足为奇。 即使软件包存储库速度变慢,或托管包不复存在,部署也不会因此中断。 兼容性保证 Go 团队承诺现有的程序将会继续适用于新一代语言。这使得将大型项目升级到最新版本的编译器会非常容易,并且可从它们带来的许多性能和安全性改进中获益。同时,由于 Go 二进制文件包含了它们需要的所有依赖项,因此可以在同一服务器上并行运行使用不同版本的 Go 编译器编译的二进制文件,而无需进行复杂的多个版本的运行时设置或虚拟化。 文档 在大型工程中,文档对于使软件可访问性和可维护性非常重要。与其他特性类似,Go 中的文档简单实用: 由于它是嵌入到源代码中的,因此两者可以同时维护。 它不需要特殊的语法,文档只是普通的源代码注释。 可运行单元测试通常是最好的文档形式。因此 Go 要求将它们嵌入到文档中。 所有的文档实用程序都内置在工具链中,因此每个人都使用它们。 Go linter 需要导出元素的文档,以防止“文档债务”的积累。 商业支持的开源 当商业实体在开放式环境下开发时,那么一些最流行的、经过彻底设计的软件就会出现。这种设置结合了商业软件开发的优势——一致性和精细化,使系统更为健壮、可靠、高效,并具有开放式开发的优势,如来自许多行业的广泛支持,多个大型实体和许多用户的支持,以及即使商业支持停止的长期支持。Go 就是这样发展起来的。 缺点 当然,Go 也并非完美无缺,每种技术选择都是有利有弊。在决定选择 Go 之前,有几个方面需要进行考虑考虑。 未成熟 虽然 Go 的标准库在支持许多新概念(如 HTTP 2 Server push 等)方面处于行业领先地位,但与 JVM 生态系统中的第三方库相比,用于外部 API 的第三方 Go 库可能不那么成熟。 即将到来的改进 由于清楚几乎不可能改变现有的语言元素,Go 团队非常谨慎,只在新特性完全开发出来后才添加新特性。在经历了 10 年的有意稳定阶段之后,Go 团队正在谋划对语言进行一系列更大的改进,作为 Go 2.0 之旅的一部分。 无硬实时 虽然 Go 的垃圾收集器只引入了非常短暂的停顿,但支持硬实时需要没有垃圾收集的技术,例如 Rust。 结语 本文详细介绍了 Go 语言的一些优秀的设计准则,虽然有的准则的好处平常看起来没有那么明显。但当代码库和团队规模增长几个数量级时,这些准则可能会使大型工程项目免于许多痛苦。总的来说,正是这些设计准则让 Go 语言成为了除 Java 之外的编程语言里,用于大型软件开发项目的绝佳选择。

有只黑白猫 2020-01-07 14:11:38 0 浏览量 回答数 0
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