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「学习笔记」深入JVM -- 类文件结构 与 类加载机制

忘川 (Kaniel) 发布于  收录于 Java编程

1. 类文件结构

Class 文件是一组以 8 位字节为基础单位的二进制流，各个数据严格按照顺序紧凑的排列在 Class 文件中，中间无任何分隔符，这使得整个 Class 文件中存储的内容几乎全部都是程序运行的必要数据，没有空隙存在。当遇到需要占用 8 位字节以上空间的数据项时，会按照高位在前的方式分割成若干个 8 位字节进行存储。 Java 虚拟机规范规定 Class 文件格式采用一种类似与 C 语言结构体的伪结构体来存储数据，这种伪结构体中只有两种数据类型：无符号数和表。

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JVMJava编程学习笔记

「学习笔记」常见JAVA集合类的数据结构分析

忘川 (Kaniel) 发布于  收录于 Java编程

集合(Collection/Map) 

Collection接口
    |———— List接口
        |———— ArrayList类
        |———— Vector类
        |———— LinkedList类
        |———— Stack类
    |———— Set接口
        |———— HashSet类
        |———— TreeSet类
        |———— LinkedHashSet类
    |———— Queue接口
        |———— LinkedList类
Map接口
    |———— HashMap类
    |———— TreeMap类
    |———— LinkedHashMap类
    |———— Hashtable类
0.1 List
  • Arraylist： 动态数组
  • Vector： 动态数组(线程安全)
  • LinkedList： 双向链表(JDK1.6之前为循环链表，JDK1.7取消了循环)
0.2 Set
  • HashSet（无序，唯一）：基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素
  • LinkedHashSet： LinkedHashSet 继承于 HashSet，并且其内部是通过 LinkedHashMap 来实现的。
  • TreeSet（有序，唯一）：红黑树(自平衡的排序二叉树)
0.3 Map
  • HashMap： JDK1.8之前HashMap由数组+链表组成的，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（“拉链法”解决冲突）。JDK1.8以后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
  • LinkedHashMap： LinkedHashMap 继承自 HashMap，所以它的底层仍然是基于拉链式散列结构即由数组和链表或红黑树组成。另外，LinkedHashMap 在上面结构的基础上，增加了一条双向链表，使得上面的结构可以保持键值对的插入顺序。同时通过对链表进行相应的操作，实现了访问顺序相关逻辑。
  • Hashtable： 数组+链表(线程安全)，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
  • TreeMap： 红黑树（自平衡的排序二叉树）
0.4 如何选用集合

主要根据集合的特点来选用：

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Java编程学习笔记

「学习笔记」网络协议基础

忘川 (Kaniel) 发布于  收录于 计算机基础

1. 分层网络协议

  1. OSI七层网络协议：物理层，数据链路层，网络层，传输层(TCP/UDP)，会话层，表示层，应用层
  2. TCP/IP协议分层(可以理解为OSI的一种实现)：网络接口层，网络层，传输层(TCP/UDP)，应用层

2. TCP通信协议简介：

  • 面向连接的、可靠的、基于字节流的 传输层通信协议
  • 将应用层的数据流分割成报文段并发送给目标节点的TCP层
  • 数据包都有序号，对方收到则发送ACK确认，未收到则重传
  • 使用校验和来校验数据在传输过程中是否有误
  • 报文头中的ACK(确认序号标志)，SYN(同步序号，用于建立连接过程)

3. TCP建立连接的三次握手

  1. 第一次：建立连接时，客户端发送SYN包(syn=j)到服务器，并进入SYS_SEND状态，等待服务器确认；
  2. 第二次：服务器收到SYN包，必须确认客户的SYN(ack=j+1)，同时自己也发送一个SYN包(syn=k)，即 SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；
  3. 第三次：客户端收到SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务端进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

4. 为什么需要三次握手

  • 为了初始化Sequence Number的初始值（通信双方要互相通知对方自己的Sequence Number，要作为以后数据通信的序号，以保证接收到的数据不会因为网络传输问题而乱序，TCP会用这个序号拼接数据）

5. 首次握手的隐患—SYN超时

  • 服务端收到客户端的SYN，回复SYN-ACK的时候未收到ACK确认
  • 服务端不断尝试(重发SYN-ACK)直至超时，Linux默认等待63秒才断开连接(默认重试5次，重试间隔1s开始，每次翻倍，即1+2+4+8+16+32=63)
  • 可能遭受SYN Flood的风险(syn攻击，又称为ddos攻击)

6. 什么是SYN Flood攻击

  • 客户端恶意的向某个服务器端口发送大量的SYN包，则可以使服务器打开大量的半开连接，分配TCB，从而消耗大量的服务器资源，同时也使得正常的连接请求无法被相应。而攻击发起方的资源消耗相比较可忽略不计。
  • SYN Flood是当前最流行的DoS（拒绝服务攻击）与DDoS（分布式拒绝服务攻击）的方式之一。

7. Linux针对SYN Flood的防护措施

  • SYN队列满后，通过tcp_syncookies参数回发SYN Cookies
  • 若为正常连接则客户端会回发SYN Cookies，直接建立连接

8. 建立连接后，客户端出现故障怎么办（保活机制）

  • 向对方发送保活探测报文，如果未收到响应则继续发送
  • 尝试次数达到保活探测树仍未收到响应则中断连接

9. TCP终止连接的四次挥手（以客户端主动为例）

  1. 第一次：客户端发送一个FIN(seq=u)，用来关闭客户端到服务器的数据传送，客户端进入FIN_WAIT_1状态；
  2. 第二次：服务器收到FIN，发回一个ACK(ack=u+1)，确认序号为收到的序号+1(和SYN一样，一个FIN将占用一个序号)，服务端进入CLOSE_WAIT状态；
  3. 第三次：服务端发送一个FIN(seq=w)，用来关闭服务端到客户端的数据传送，服务端进入LAST_ACK状态；
  4. 第四次：客户端收到FIN，发回一个ACK(ack=w+1)，将确认序号设置为收到序号+1，客户端进入TIME_WAIT状态，服务端进入CLOSED状态，完成四次挥手。

10. 存在TIME_WAIT状态的原因

  • 保证TCP全双工连接的可靠释放，确保有足够时间让对方收到ACK包
  • 避免新旧来凝结混淆，使旧数据包在网络中因过期而失效

11. 为什么需要四次挥手

  • 因为全双工，发送方和接收方都需要FIN报文和ACK报文

12. 服务器出现大量CLOSE_WAIT状态的原因

  • 对方关闭socket连接，我方忙于读或写，没有及时关闭连接
    • 检查代码，特别是释放资源的代码
    • 检查配置，特别是处理请求的线程配置

13. UDP简介

  • 面向非连接
  • 不维护连接状态，支持同时向多个客户端传输相同消息
  • 数据包报头只有8个字节，额外开销小
  • 吞吐量只受限于数据生成速率、传输速率以及机器性能
  • 尽最大努力交付，不保证可靠性，不需要维持复杂的链接状态表
  • 面向报文，不对应用程序提交的报文信息进行拆分或者合并

14. TCP和UDP的区别

  • 面向连接 vs 无连接
  • 可靠性和有序性 vs 不保证
  • 全双工的字节流 vs 全双工的数据报
  • 效率低 vs 速度快
  • 重量级 vs 轻量级

15. Http协议简介

  • 基于TCP/IP通信协议来传递数据（HTML 文件, 图片文件, 查询结果等），Hyper Text Transfer Protocol（超文本传输协议）的缩写。
  • 简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法(GET、HEAD、POST等)和路径。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。
  • 灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。
  • 无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。
  • 无状态：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快
  • 支持B/S及C/S模式。

16. HTTP 请求/响应的步骤

  1. 客户端连接到Web服务器
    • 一个HTTP客户端，通常是浏览器，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP套接字连接。例如，https://chaooo.github.io。
  2. 发送HTTP请求
    • 通过TCP套接字，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行、请求头部、空行和请求数据4部分组成。
  3. 服务器接受请求并返回HTTP响应
    • Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行、响应头部、空行和响应数据4部分组成。
  4. 释放连接TCP连接
    • 若connection 模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接;若connection 模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求;
  5. 客户端浏览器解析HTML内容
    • 客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。

17. 在浏览器地址栏键入URL，按下回车之后会经历以下流程：

  1. 浏览器向 DNS 服务器请求解析该 URL 中的域名所对应的 IP 地址;
  2. 解析出 IP 地址后，根据该 IP 地址和默认端口 80，和服务器建立TCP连接;
  3. 浏览器发出读取文件(URL 中域名后面部分对应的文件)的HTTP 请求，该请求报文作为 TCP 三次握手的第三个报文的数据发送给服务器;
  4. 服务器对浏览器请求作出响应，并把对应的 html 文本发送给浏览器;
  5. 释放 TCP连接;
  6. 浏览器将该 html 文本并显示内容; 　

18. HTTP之状态码

  1. 状态代码有三位数字组成，第一个数字定义了响应的类别，共分五种类别:
    • 1xx：指示信息–表示请求已接收，继续处理
    • 2xx：成功–表示请求已被成功接收、理解、接受
    • 3xx：重定向–要完成请求必须进行更进一步的操作
    • 4xx：客户端错误–请求有语法错误或请求无法实现
    • 5xx：服务器端错误–服务器未能实现合法的请求
  2. 常见状态码：
    • 200 OK //客户端请求成功
    • 400 Bad Request //客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解
    • 401 Unauthorized //请求未经授权，这个状态代码必须和WWW-Authenticate报头域一起使用
    • 403 Forbidden //服务器收到请求，但是拒绝提供服务
    • 404 Not Found //请求资源不存在，eg：输入了错误的URL
    • 500 Internal Server Error //服务器发生不可预期的错误
    • 503 Server Unavailable //服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常

19. HTTPS和HTTP的区别：

  1. https协议需要到CA申请证书(收费)，http不需要。
  2. https密文传输，http明文传输。
  3. http使用80端口，https默认使用443端口。
  4. https = http + 加密 + 认证 + 完整性保护

20. Socket简介

  • Socket是对TCP/IP协议的抽象，是操作系统对外开发的接口

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网络协议计算机基础学习笔记
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