20220802笔记

synchronized如何实现的以及什么是锁升级volatile的特点Java中的指令重排悲观锁与乐观锁区别什么是CAS什么是ThreadLocalNIO、BIO、AIO区别有哪些缓冲流序列化OSI网络模型TCP与UDP区别TCP三次握手与四次挥手GET与POST区别

synchronized如何实现的以及什么是锁升级

JDK1.8中对synchronized做了优化,提供了三种不同状态时的锁,分别是偏向锁、轻量级、重量级锁。

所谓的锁的升级与降级，其实就是jvm对synchronized所做的一种优化，jvm会检测不同的竞争状态，以使用不同的锁实现，这种切换就是锁的升级与降级。

没有竞争时默认使用的是偏向锁，通过CAS实现，当有另一线程试图争取被加偏向锁的对象时，JVM就升级为轻量级锁，如果获取成功则使用轻量级锁，否则进一步升级至重量级锁。

volatile的特点

• 保证对象在线程之间的可见性，当某一线程对对象做出修改时，其他线程能够通过此关键字 马上发现对象修改痕迹。

• 禁止指令重排，对象使用volatile修饰时，对此对象的操作JVM将不会进行重排。

• 不能保证原子性，当volatile变量改变时JVM会将值直接刷新到主内存中，但因为此操作并不是原子操作，所以在并发修改时需要加锁保证原子性。

Java中的指令重排

JVM在编译成class字节码文件时，会对代码进行优化，调整执行顺序，以此加快程序运行速度。

悲观锁与乐观锁区别

• 悲观锁：很悲观，认为当前对象会经常修改，所以无论读还是写时都会对对象加锁。

• 乐观锁：很乐观，认为当前对象不会经常修改，所以读并不会加锁，至于写的时候才会加锁。

什么是CAS

compare and swap，比较交换。其中包含三个值，分别为内存位置（V）、预期原值（A）、新值（B），如果内存位置中的值和原来的值是一样的，那么就将其修改为新值，如果不一样则以无限循环来自旋获取数据，每次循环如果内存位置中的值与预期的原值不同则继续自旋，直至相同。

什么是ThreadLocal

ThreadLocal是一个本地线程副本变量工具类，其中存储的值在各个线程中互不干扰，每个线程中都是一个单独的变量。

ThreadLocal本质上是在每一个Thread中维护了一个ThreadLocalMap，以ThreadLocal对象作为key，其值作为value，也就是一种以时间换空间的做法。ThreadLocal是一个弱引用，而其值一般为强引用，所以特殊情况下会造成内存泄漏的情况，即某一时刻将ThreadLocal对象置为null，也就是ThreadLocal没有强引用的了，同时此时触发发了GC，就会将当前ThreadLocal实例回收，而其值只能在当前线程销毁或者另一个ThreadLocal对象get或者set时刚好发现这个key为空才不会发生内存泄漏。所以建议使用完ThreadLocal对象调用remove方法清理一下值。

NIO、BIO、AIO区别

• BIO：Java的传统IO模型，一个连接一个线程。其主要缺点为连接数与服务器线程成正比，有可能会造成不必要的线程开销，严重时还会导致内存溢出。

• NIO：JDK1.4开始引入了新的IO模型，是同步非阻塞IO模型，多个请求一个线程。

• AIO：JDK1.7发布了NIO2.0，这个是真正意义上的异步非阻塞的IO模型，多个有效请求一个线程，客户端的IO模型由OS完成后采取通知服务器去启动线程处理。

有哪些缓冲流

• 字节缓冲流：BufferedInputStream、BufferedOutputStream

• 字符缓冲流：BufferedReader、BufferedWriter

  原理：创建流对象时会创建一个缓冲区数组，从而减少IO次数，提升读写效率。

序列化

Java序列化是一种处理对象流的机制，也就是将对象的内容流化，可以对流化后的对象进行读写操作，也可以将其在网络中传输，序列化就是为了解决对象流进行读写操作时所引发的问题。

实现序列化：将需要序列化的类实现Serializable接口，标识此类可以被序列化。Serializable接口为空接口，也就是没有需要实现的方法的接口。

OSI网络模型

1. 物理层

2. 数据链路层

3. 网络层

4. 传输层

5. 会话层

6. 表示层

7. 应用层

TCP与UDP区别

• TCP：面向连接，可靠，传输速度没有UDP快。HTTP、SMTP等协议底层为TCP协议。（适用于需要保证数据可靠性的传输）

• UDP：无连接，不可靠，传输速度快。（适用于对数据可靠性相对不重要的传输，例如音视频流的传输等）

TCP三次握手与四次挥手

• 三次握手

1. 客户端发起SYN请求：将本地socket状态设置为TCP_SYN_SENT，选择一个可用端口，发出SYN握手请求，并启动重传定时器。

2. 服务端响应SYN：首先判断半连接队列是否满了，如果满了去tcp_syn_flood_action判断是否开启了tcp_syncookies内核参数，如果队列满，且未开启tcp_syncookies，则直接丢弃该请求。接着还要判断全连接队列，全连接队列满也会导致异常，如果全连接也满了且young_ack数量大于1，那么同样也是直接丢弃。

3. 客户端相应SYNACK：客户端相应来自服务端的synack时清楚了connect时设置的重传定时器，把当前的socket状态设置为ESTABLISHED，开启保活计时器后发出第三次握手的ack确认

   此处参考张彦飞《深入理解Linux网络》书中P159-P166

• 四次挥手

1. A数据传输完毕需要断开连接，A的应用进程向其TCP发出连接释放报文段（FIN = 1,序号seq = u）,并停止再发送数据，主动关闭TCP连接，进入FIN-WAIT-1状态，等待B的确认。

2. B收到连接释放报文段后即发出确认报文段（ACK=1，确认号ack=u+1,序号seq=v）,B进入CLOSE-WAIT关闭等待状态,此时的TCP处于半关闭状态，A到B的连接释放。而A收到B的确认后，进入FIN-WAIT-2状态，等待B发出的连接释放报文段。

3. 当B数据传输完毕后，B发出连接释放报文段（FIN = 1，ACK = 1，序号seq = w,确认号ack=u+1）,B进入LAST-ACK（最后确认）状态，等待A 的最后确认。

4. A收到B的连接释放报文段后，对此发出确认报文段（ACK = 1，seq=u+1，ack=w+1）,A进入TIME-WAIT（时间等待）状态。此时TCP未释放掉，需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，A才进入CLOSE状态。

GET与POST区别

1. GET请求会被浏览器缓存，而POST不会。

2. GET请求只能将参数放到URL中，而POST可以放到请求体中。

3. GET请求不安全，参数直接暴露URL中，而POST可以避免这些风险。

4. GET请求参数由长度限制，POST没有。

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