深刻分析java web技術內幕目錄一覽

Web請求過程

• 如何發起請求：browser，httpclient
• http解析：chrome ，cache
• Dns域名解析：域名緩存
• cdn:負載，動態加速，回源

Java I/O

• I/0類庫的基本架構:字節操做，字符操做，字節字符的轉化
• 磁盤的I/O：內核空間，用戶空間，同步，異步，內存映射
• 網絡I/O工做機制：tcp狀態轉化，網絡傳輸的因素，socket的工做機制，通訊鏈路，數據傳輸
• NIO的工做方式：BIO cpu被搶佔，channel，select，selectionkey，bytebuffer，數據分發
• I/O優化：磁盤I/O優化：raid，
• tcp網絡參數：timeout，端口範圍，網絡I/O：減小交互次數，減小網絡傳輸大小，編碼，同步/異步，阻塞/非阻塞。

設計模式：適配器模式(從一個接口態轉成另外一種接口)，裝飾器模式（擴展示有接口的功能）

Java編碼問題

• 常見的編碼：ASCII(128)，ISO-8859-1(256)，GB2312，GBK，GB18030,UTF-16,UTF-8

• 編碼解碼
  web中涉及的編碼：

• url編碼：url編碼和querystring編碼分開，設置connector的編碼URLEncoding="UTF-8" useBodyEncodingForURI="true".
• Http Header編碼：不能夠傳輸費AscII字符，若是須要傳輸，先用URLEncoder編碼，服務端再解碼
• POST表單：編碼由contenttype設定，服務端用filter設置request.setCharacterEncoding解碼，上傳是字節流不編碼。

• JS編碼：js文件的編碼與html的編碼不一致，因此默認設置下charset。encodeUrlComponent 兩次編碼解碼

• 多語言支持:Nginx 增長一個多語言轉換。

Javac編譯原理

• 詞法分析，語法分析，符號表構建，annotation處理，標註和語法檢查，數據流分析，類型轉化，字節碼
• 實現類：com.sun.tools.javac.parser.Scanner ,Parser
• 訪問者模式：將穩定的數據結構和對數據結構變化無窮的操做解耦

深刻class文件結構

• jvm指令集
• class文件頭
• 常量池
• 類信息
• Field和methods
• 類屬性
• javap

深刻classloader工做機制

• classloader：class加載到jvm，類由誰加載，加載成jvm統一的對象格式
• classloader:findClass,defineClass,resolveClass
• 類型：Bootstrap Classloader,ExtClassloader，AppClassLoader
• 自定義的class，類的熱部署：
• java的動態加載：jsp動態加載

JVM體系結構與工做方式

• JVM體系結構：

  經過模擬一個計算機達到計算機所具備的功能：指令集，計算單元，尋址，寄存器，存儲。

  類加載，執行引擎（解釋執行，JIT本地執行，寄存器執行）不一樣的jvm實現不一樣，內存區，本地方法調用

• JVM工做機制

  基於棧的工做機制：與平臺無關，指令緊湊，減小數據量

JVM內存管理

• 物理內存與虛擬內存：虛擬內存與物理內存 n:1 當一個虛擬內存不活躍時，會將該映射的物理內存移到磁盤文件中(頁面文件)。

• 內核空間與用戶空間，

• Java內存組件：堆，線程，類and類加載，NIO，JNI

• JVM內存結構：寄存器，堆，棧，方法區，常量池

• JVM內存分配：靜態分配，堆分配，棧分配

• JVM內存回收：根對象沒法到達的對象能夠回收(垃圾檢測)，分代垃圾回收 y，s1，s2，old，perm
  serial collector，parallel collector，cms collector
  cms針對old和perm區，minor gc採用多線程
  DisableExplicitGC,System.gc().變成空調，沒有釋放NIO,須要改爲 ExplicitGCInvokesConcurrent
  direct memory 分析工具 sjdrectmem

Servlet工做原理

• Servlet容器：tomcat的啓動類 XX.startup.Tomcat，一個web應用對應一個StandardContext容器，添加的listener繼承了lifecyclelistener接口
  globalwebXml>webfragement.xml>web.xml;Servlet被包裝成StandardWrapper

• Servlet實例:DefaultServlet和JspServlet

• Servlet體系結構：採用門面設計模式拿到該拿的數據

• Servlet如何工做：經過 XX.http.mapper 找到對應的wrapper容器，必需要要執行filter鏈

• Servlet中的listener：ServletContextListener在啓動後不能再添加新的，spring 的ContextLoadListener實現了該listener，初始化spring容器

• Filter如何工做：多個filter串成一個FilterChain，url匹配：精確匹配，路勁匹配，後綴匹配

Session與Cookie

session與cookie是爲了保持用戶與後端服務器的交互狀態，cookie的數量與大小有限制

• 理解cookie：不超過50個，大小不超過4095

• 理解session：standardsession對象持久化到session.ser中，必須調用sevlet容器的stop方法，request.getSession() 建立

• cookie安全與壓縮：cookie可修改（失效時間，加密，結合瀏覽器或ip特色的惟一key，httpOnly），有安全隱患，能夠採用gzip和deflate進行壓縮突破存儲限制，減小帶寬

• 分佈式session框架：應用可寫的session項和cookie項統一管理，session分佈式緩存存儲，InputHttpSession
  跳轉應用，sessionId在全部域名下都寫入cookie中，另外根據用戶的私密信息生成惟一key(好比請求ip，證書文件，瀏覽器信息)。

• 表單重複提交：每次請求是帶上一個token，校驗token和session中的是否一致，請求後disable按鈕

• 多端session統一：cookie和session要統一，拿統一的session，二維碼掃碼登陸:PC定時拉取該二維碼登陸有沒有登陸，手機掃完以後，發送二維碼信息，用戶的sessionid，發送到服務，標誌校驗經過，把sessionid發送到終點，惟一信息。

Tomcat的系統架構與設計模式

• tomcat的整體設計：

  connector和container，container對應多個service，一個service能夠設置多個connector

  connector負責請求數據和返回數據的封裝成request和response，處理這個請求由container完成

  tomcat5中默認的connector是coyote。

  container是責任鏈模式，包含engine>host>context>Wrapper,容器能夠在backgroudprocess中定義週期性的事件，

  其餘組件：security，logger，session，mbeans，naming

• 門面模式

不能將本身的數據過多的暴露出去，經過一層門面進行限制，httprequest和httprequestfacade

• 觀察者模式

  由 subject，concretesubject，observer組成，

  LifecycleEvent定義主題，LifecycleSupport管理event和observer的關係

• 命令模式

把發出命令的責任和執行命令的責任分開 command，invoker，receiver組成，HttpProcessor和ContainerBase

• 責任鏈模式

  責任鏈模式就是不少對象與對象的家引用造成一條鏈，例如tomcat中的pipeline和valve。

Jetty的工做原理解析

• Jetty的基本架構：全部的擴展組件都做爲handler添加到server中，有handlerwrapper和handlercollection構成

• Jetty的啓動過程：handler有父子關係，啓動註冊在jmx上的mbean，最後啓動connector

• 接受請求：基於http請求：connectorendpoint，ajp請求：基於ajp13parser上完成，NIO處理:監聽和處理分開

• 處理請求：ServletHolder 是 Servlet的裝飾類，添加到handler中

• 與Jboss集成：基於ajp集成

• 與tomcat的比較：短生命週期的鏈接採用tomcat，長鏈接採用jetty

spring框架的設計理念

• spring的骨骼架構：核心爲bean，core,context,core是發現，創建和維護bean之間關係的幫助類，context是最終管理平臺，bean是業務模型。

• 核心組件：bean:BeanFactory，BeanDefinition,

ApplicationContext：繼承beanfactory和resourceloader，core：資源的訪問方式，context的資源加載，解析和描述委託給resolver

BeanFactoryPostProcessor和BeanPostProcessor：beanfactory和bean初始化時執行。
InitializingBean和DisposableBean 分佈在bean實例建立和銷燬時調用。

FactoryBean：不是預設的球模型，由用戶自定義

• AOP的特性：繼承FactoryBean，以及月java Proxy實現動態代理

• 代理模式：爲實際對象建立代理對象，實際執行時，能夠增長一些對原對象的額外操做。

• 策略模式：完成某個操做有多種實現，根據不一樣場景選擇不一樣的實現，例如動態代理有cglib，jdk proxy等多種實現。

Spring MVC的工做機制和設計模式

• mvc的整體設計：dispatchServlet是核心，實現8個功能：initMultipartResolver 處理文件上傳；initLocalResolver 處理應用的國際化；initThemeResolver：定義一個主題；initHandlerMappings，請求映射關係；initHandlerAdapters，根據handler類型定義不一樣的處理規則；initHandlerExceptionsResolvers：handler出錯時統一處理；initRequestToViewNameTranslator；initViewResolver

• control的整體設計：HandlerMapping和HandlerAdapters兩個組件提供，handlerMapping管理url與handler的對應關係，全部的interceptor必須實現HandlerInterceptor。HandlerAdapter幫助定義各類handler，默認提供4種。
  整個調用從dispatch的doService方法開始。

• Model設計：頁面渲染須要的參數存儲在modelmao中

• view設計：InternalResourceViewResolver create和render頁面。

• 模板模式：大的邏輯已經定義，業務只須要實現一些具體步驟，例如spring的abstractview

Ibatis的系統架構和映射原理

將固定不變的腳本ibatis配置實現。

• 類層次結構：交互類型的框架 client，executor，session

• 設計策略：parametermap和resultmap,typehandler負責類型轉換

• 運行原理：session負責事務管理

• sql解析：配置文件解析成statement

• 對象映射：DataExchange和AccessPlan實現真正的數據映射

• 工廠模式：DataExchangeFactory，DataSourceFactory。

Velocity工做原理

• 整體架構：主要由app、context、runtime一些輔助類，暴露使用的有Velocity和VelocityEngine，context封裝了渲染所需的變量

• 解析：解析成JTree

• 事件處理：判空，include，取值$

• 經常使用優化：減小樹節點數量，

• 與jsp比較：ParserController將jsp編譯成servlet，jsp依賴servlet環境，編譯執行velocity反射執行

• 合成模式:部分總體模式，部分和總體都實現一個方法，來實現子處理

• 解釋器模式:將必定格式的文本解釋成特定的數據結構，將vm解釋成AST抽象語法樹。

Velocity優化實踐

• 現實存在的問題：頁面大，cpu壓力大，臨時對象多，gc影響大，空白字符多，浪費帶寬

• 高效的模板引擎：將velocity編譯java類，將反射變成直接調用，字符輸出改爲字節輸出

• 其餘方法：去掉非中文空格，壓縮tab和換行，合併相同的數據，異步渲染。

大瀏覽量系統的靜態化設計

• java的QPS上萬很難。

• 動靜區分

• 靜態化方案選擇

問題：是否一致性hash，是否使用esi，是否使用物理機，誰來壓縮，網卡選擇
共享cache，與應用拆分，進行回源

• 失效：時間驅動被動失效，主動失效：監控變化，java發佈，vm發佈

• cdn化，cdn分佈全國，主動發purge給cache失效，二級cdn。

框架設計的思考

• 解決什麼問題，現有框架是否不能解決，是否是比其餘方案好

• 須要簡化開發的框架。

• 框架設計原則：ocp（開閉原則，擴展開放，修改關閉），LSP（里氏代換，凡是父類能用的地方，子類皆能夠）；
  DIP（依賴倒轉）依賴抽象，不依賴於具體，ISP(接口隔離)：接口儘量單一，CARP(合成/聚合複用原則)儘量聚合/合成使用，不使用繼承。LOD(迪米特原則)，一個對象應到對其餘對象細節儘量少的瞭解。

優化的理論基礎

• 減小程序的封裝程度

• 簡單的程序複雜化

• 減小翻譯的代價

• 變的轉爲不變的