后端架构师技术图谱(三)-并发、锁、设计模式(二)

并发

多线程

• 《40个Java多线程问题总结》

线程安全

• 《Java并发编程——线程安全及解决机制简介》

一致性、事务

事务 ACID 特性

• 《数据库事务ACID特性》

事务的隔离级别

• 未提交读：一个事务可以读取另一个未提交的数据，容易出现脏读的情况。

• 读提交：一个事务等另外一个事务提交之后才可以读取数据，但会出现不可重复读的情况（多次读取的数据不一致），读取过程中出现UPDATE操作，会多。（大多数数据库默认级别是RC，比如SQL Server，Oracle），读取的时候不可以修改。

• 可重复读： 同一个事务里确保每次读取的时候，获得的是同样的数据，但不保障原始数据被其他事务更新（幻读），Mysql InnoDB 就是这个级别。

• 序列化：所有事物串行处理（牺牲了效率）

• 《理解事务的4种隔离级别》

• 数据库事务的四大特性及事务隔离级别

• 《MySQL的InnoDB的幻读问题 》

  • 幻读的例子非常清楚。
  • 通过 SELECT ... FOR UPDATE 解决。

• 《一篇文章带你读懂MySQL和InnoDB》

  • 图解脏读、不可重复读、幻读问题。

MVCC

• 《【mysql】关于innodb中MVCC的一些理解》

  • innodb 中 MVCC 用在 Repeatable-Read 隔离级别。
  • MVCC 会产生幻读问题（更新时异常。）

• 《轻松理解MYSQL MVCC 实现机制》

  • 通过隐藏版本列来实现 MVCC 控制，一列记录创建时间、一列记录删除时间，这里的时间
  • 每次只操作比当前版本小（或等于）的 行。

锁

Java中的锁和同步类

• 《Java中的锁分类》

  • 主要包括 synchronized、ReentrantLock、和 ReadWriteLock。

• 《Java并发之AQS详解》

• 《Java中信号量 Semaphore》

  • 有数量控制
  • 申请用 acquire，申请不要则阻塞；释放用 release。

• 《java开发中的Mutex vs Semaphore》

  • 简单的说 就是Mutex是排它的，只有一个可以获取到资源， Semaphore也具有排它性，但可以定义多个可以获取的资源的对象。

公平锁 & 非公平锁

公平锁的作用就是严格按照线程启动的顺序来执行的，不允许其他线程插队执行的；而非公平锁是允许插队的。

• 《公平锁与非公平锁》
  • 默认情况下 ReentrantLock 和 synchronized 都是非公平锁。ReentrantLock 可以设置成公平锁。

悲观锁

悲观锁如果使用不当（锁的条数过多），会引起服务大面积等待。推荐优先使用乐观锁+重试。

• 《【MySQL】悲观锁&乐观锁》

  • 乐观锁的方式：版本号+重试方式
  • 悲观锁：通过 select ... for update 进行行锁(不可读、不可写，share 锁可读不可写)。

• 《Mysql查询语句使用select.. for update导致的数据库死锁分析》

  • mysql的innodb存储引擎实务锁虽然是锁行，但它内部是锁索引的。
  • 锁相同数据的不同索引条件可能会引起死锁。

• 《Mysql并发时经典常见的死锁原因及解决方法》

乐观锁 & CAS

• 《乐观锁的一种实现方式——CAS》
  • 和MySQL乐观锁方式相似，只不过是通过和原值进行比较。

ABA 问题

由于高并发，在CAS下，更新后可能此A非彼A。通过版本号可以解决，类似于上文Mysql 中提到的的乐观锁。

• 《Java CAS 和ABA问题》
• 《Java 中 ABA问题及避免》
  • AtomicStampedReference 和 AtomicStampedReference。

CopyOnWrite容器

可以对CopyOnWrite容器进行并发的读，而不需要加锁。CopyOnWrite并发容器用于读多写少的并发场景。比如白名单，黑名单，商品类目的访问和更新场景，不适合需要数据强一致性的场景。

• 《JAVA中写时复制(Copy-On-Write)Map实现》

  • 实现读写分离，读取发生在原始数据上，写入发生在副本上。
  • 不用加锁，通过最终一致实现一致性。

• 《聊聊并发-Java中的Copy-On-Write容器》

RingBuffer

• 《线程安全的无锁RingBuffer的实现【一个读线程，一个写线程】》

可重入锁 & 不可重入锁

• 《可重入锁和不可重入锁》

  • 通过简单代码举例说明可重入锁和不可重入锁。
  • 可重入锁指同一个线程可以再次获得之前已经获得的锁。
  • 可重入锁可以用户避免死锁。
  • Java中的可重入锁：synchronized 和 java.util.concurrent.locks.ReentrantLock

• 《ReenTrantLock可重入锁（和synchronized的区别）总结》

  • synchronized 使用方便，编译器来加锁，是非公平锁。
  • ReenTrantLock 使用灵活，锁的公平性可以定制。
  • 相同加锁场景下，推荐使用 synchronized。

互斥锁 & 共享锁

互斥锁：同时只能有一个线程获得锁。比如，ReentrantLock 是互斥锁，ReadWriteLock 中的写锁是互斥锁。
共享锁：可以有多个线程同时或的锁。比如，Semaphore、CountDownLatch 是共享锁，ReadWriteLock 中的读锁是共享锁。

• 《ReadWriteLock场景应用》

死锁

• 《“死锁”四个必要条件的合理解释》

  • 互斥、持有、不可剥夺、不可剥夺。

• Java如何查看死锁？

  • JConsole 可以识别死锁。

• java多线程系列：死锁及检测

  • jstack 可以显示死锁。

操作系统

计算机原理

• 《操作系统基础知识——操作系统的原理，类型和结构》

CPU

多级缓存

典型的 CPU 有三级缓存，距离核心越近，速度越快，空间越小。L1 一般 32k，L2 一般 256k，L3 一般12M。内存速度需要200个 CPU 周期，CPU 缓存需要1个CPU周期。

• 《从Java视角理解CPU缓存和伪共享》

进程

TODO

线程

• 《线程的生命周期及状态转换详解》

协程

• 《终结python协程----从yield到actor模型的实现》
  • 线程的调度是由操作系统负责，协程调度是程序自行负责
  • 与线程相比，协程减少了无谓的操作系统切换.
  • 实际上当遇到IO操作时做切换才更有意义，（因为IO操作不用占用CPU），如果没遇到IO操作，按照时间片切换.

Linux

• 《Linux 命令大全》

设计模式

设计模式的六大原则

• 《设计模式的六大原则》
  • 开闭原则：对扩展开放,对修改关闭，多使用抽象类和接口。
  • 里氏代换原则：基类可以被子类替换，使用抽象类继承,不使用具体类继承。
  • 依赖倒转原则：要依赖于抽象,不要依赖于具体，针对接口编程,不针对实现编程。
  • 接口隔离原则：使用多个隔离的接口,比使用单个接口好，建立最小的接口。
  • 迪米特法则：一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用，通过中间类建立联系。
  • 合成复用原则：尽量使用合成/聚合,而不是使用继承。

23种常见设计模式

• 《设计模式》
• 《23种设计模式全解析》

应用场景

• 《细数JDK里的设计模式》

  • 结构型模式：

    • 适配器：用来把一个接口转化成另一个接口，如 java.util.Arrays#asList()。
    • 桥接模式：这个模式将抽象和抽象操作的实现进行了解耦，这样使得抽象和实现可以独立地变化，如JDBC；
    • 组合模式：使得客户端看来单个对象和对象的组合是同等的。换句话说，某个类型的方法同时也接受自身类型作为参数，如 Map.putAll，List.addAll、Set.addAll。
    • 装饰者模式：动态的给一个对象附加额外的功能，这也是子类的一种替代方式，如 java.util.Collections#checkedList|Map|Set|SortedSet|SortedMap。
    • 享元模式：使用缓存来加速大量小对象的访问时间，如 valueOf(int)。
    • 代理模式：代理模式是用一个简单的对象来代替一个复杂的或者创建耗时的对象，如 java.lang.reflect.Proxy

  • 创建模式:

    • 抽象工厂模式：抽象工厂模式提供了一个协议来生成一系列的相关或者独立的对象，而不用指定具体对象的类型，如 java.util.Calendar#getInstance()。
    • 建造模式(Builder)：定义了一个新的类来构建另一个类的实例，以简化复杂对象的创建，如：java.lang.StringBuilder#append()。
    • 工厂方法：就是 一个返* 回具体对象的方法，而不是多个，如 java.lang.Object#toString()、java.lang.Class#newInstance()。
    • 原型模式：使得类的实例能够生成自身的拷贝、如：java.lang.Object#clone()。
    • 单例模式：全局只有一个实例，如 java.lang.Runtime#getRuntime()。

  • 行为模式：

    • 责任链模式：通过把请求从一个对象传递到链条中下一个对象的方式，直到请求被处理完毕，以实现对象间的解耦。如 javax.servlet.Filter#doFilter()。
    • 命令模式：将操作封装到对象内，以便存储，传递和返回，如：java.lang.Runnable。
    • 解释器模式：定义了一个语言的语法，然后解析相应语法的语句，如，java.text.Format，java.text.Normalizer。
    • 迭代器模式：提供一个一致的方法来顺序访问集合中的对象，如 java.util.Iterator。
    • 中介者模式：通过使用一个中间对象来进行消息分发以及减少类之间的直接依赖，java.lang.reflect.Method#invoke()。
    • 空对象模式：如 java.util.Collections#emptyList()。
    • 观察者模式：它使得一个对象可以灵活的将消息发送给感兴趣的对象，如 java.util.EventListener。
    • 模板方法模式：让子类可以重写方法的一部分，而不是整个重写，如 java.util.Collections#sort()。

• 《Spring-涉及到的设计模式汇总》

• 《Mybatis使用的设计模式》

单例模式

• 《单例模式的三种实现 以及各自的优缺点》
• 《单例模式－－反射－－防止序列化破坏单例模式》
  • 使用枚举类型。

责任链模式

TODO

MVC

• 《MVC 模式》
  • 模型(model)－视图(view)－控制器(controller)

IOC

• 《理解 IOC》
• 《IOC 的理解与解释》
  • 正向控制：传统通过new的方式。反向控制，通过容器注入对象。
  • 作用：用于模块解耦。
  • DI：Dependency Injection，即依赖注入，只关心资源使用，不关心资源来源。

AOP

• 《轻松理解AOP(面向切面编程)》
• 《Spring AOP详解》
• 《Spring AOP的实现原理》
  • Spring AOP使用的动态代理，主要有两种方式：JDK动态代理和CGLIB动态代理。
• 《Spring AOP 实现原理与 CGLIB 应用》
  • Spring AOP 框架对 AOP 代理类的处理原则是：如果目标对象的实现类实现了接口，Spring AOP 将会采用 JDK 动态代理来生成 AOP 代理类；如果目标对象的实现类没有实现接口，Spring AOP 将会采用 CGLIB 来生成 AOP 代理类

UML

• 《UML教程》