前言

《java開發手冊》這本書是一本由阿里巴巴公司的開發工程師們編寫的技術書籍，
相比于其他編程書籍，本書更為貼近一些共通的知識而非實際的代碼，對開發工程師的綜合素質有顯著的提升，本書共有九章，筆者計劃用八篇文章去記錄讀這本書的一些心得和體會

正文

首先是第一章，這章內容主要是講一些基礎的計算機知識，包括浮點數，網絡協議，網絡安全知識，這些都是和日常開發非常相關的一些東西

二進制的加減法

計算機基本是0和1，二進制，具體就是一條電路，具有高低電平兩種狀態，日常說的32位機器，就是2的32次方-1個狀態；表示負數時就是最左一位為符號位，0正1負，那么最大就是01111111，換算就是127
同時二進制數運算時用補碼，正數的原反補碼三者相同，而負數補碼等于反碼+1，這樣底層減法也能當加法算，減少運算器消耗

位移運算

位移運算在開發中可以見到，通常是用于進行乘除2的n次方時，進行快速操作，底層操作是：右移n位時把這個數對應的補碼最右邊抹去n位，最左分為兩種情況：負數補1，正數補0，左移同理


這里連續三個>就是無符號

其他位運算

還有一些位運算就是按位與，按位取反 （ 符號為～）、按位與（符號為 ＆） 、接位或（符號為｜）、接位異或等運算
按位與：比如獲取網段值，IP地址與掩碼255.255.255.0進行按位與運算得到高24位，即為當前ip的網段，底層就是換成二進制進行與運算
邏輯與：&& ，有短路功能，左為false直接退出
邏輯或：同邏輯與，左為true直接退出
異或：無短路功能，左右不同為1，否則為0

浮點數

浮點數是相對于定點數來說的，定點就是確定小數點的位置，由此確定整數和小數部分
浮點數則是由科學計數法表示的，由符號位，有效數字，指數三部分組成，這點高中數學有講
目前常用的就是單雙精度浮點數
單精度：4字節，32位，底層如圖
在計算機學中，指數叫階碼，有效數字叫尾數
符號位很簡單：0正1負
階碼其實是移碼， ［x ］ 移 ＝ x+(2^n-1)(n 為 x的二進制位數，含符號位）
尾數很簡單，就是原碼

浮點數使用

使用時推薦使用雙精度，單精度容易出問題

如金融行業的貨幣表示，推薦使用整型存儲其最小單位的值，人民幣的分，美元的美分，用時再換算
如圓周率要求存儲小數點后 1000 位數字，使用單雙精度難以保存，推薦使用數組存小數部分
在比較浮點數時，由于存在誤差，所以禁止通過判斷兩個浮點數是否相等來控制某些業務流程
數據庫使用decimal，禁止使用單雙浮點

字符集與亂碼

01如何表示文字，是英文字母，那么就是大小寫52個，加上一些特殊字符，也就是 ASCII碼
其中有一個特殊的換行符
unix中是\n,
windows :\r\n
舊macos:\r
新macos：\n
而漢字的個數遠遠超過英文字符的個數
GB2312：6712
GBK ：支持繁體，兼容gb2312
GB18030：為gbk超集并兼容gbk
unicode：規定了所有語言的字符，實現 Unicode 的編碼格式有三種 ， UTF-8 、 UTF-16 、 UTF -
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實際開發中，為了避免亂碼，服務器級別、 schema 級、表級別乃至列級別應該規定一致的編碼

Cpu與內存

Cpu是一塊高精密度集成電路板，承載運算和控制，執行指令功能，是編程的中心，通常與內存的關系非常緊密；其主要組成是控制器和運算器，由寄存器對這兩者進行協調如下圖為cpu內部邏輯結構

控制器：類似一個編譯器，其中
控制單元主要控制時序和指令
指令譯碼器：在控制單元智慧下讀取分析指令，交由運算器執行
指令寄存器：存儲指令集
運算器：ALU：算邏運算單元，運算器核心
運算器執行01的計算
寄存器：高速緩存L1L2，遠小于內存空間，成本也非常高
部分處理器也有L3緩存
相比C++可以malloc操作內存,java都交給jvm操作內存，也就是垃圾回收

TCP/IP

網絡協議

這里講到網絡協議，計算機之間需要網絡連接，而網絡協議就是規則，各方遵守規則就可以互相交流
包括HTTP, HTTPS、 FTP 、SMTP 、 UDP, ARP 、 PPP 、 IEEE 802.x等協議
TCP/IP協議也叫傳輸控制協議，是一個以TCPIP為核心的協議族
它對網絡分層是4層
鏈路層：以字節為單位對01分組做為數據，添加源和目標機器的物理地址，校驗位，封成一個包傳輸

網絡層：根據ip定義網絡地址，區分網段；子網內用ARP協議進行mac尋址，子網外通過路由轉發ip數據包
傳輸層：數據包到了目標計算機后，在傳輸層進行確認并交給應用程序，這里一般是TCP和UDP協議
應用層：傳輸層信息到了應用程序后，進行解讀，通常有一個固定格式

IP協議

計算機有mac地址進行區分，但這樣很多計算機，找到過于費時，所以有ip地址進行分段分層的管理，就類似于快遞分省市縣層層分發，最后快遞員喊小區的人取快遞
IP地址屬于網絡層，在wlan內進行路由尋址，長度32位4個字節，掩碼用來區分子網，下圖為ip協議格式，注意不是ip地址格式

TTL：數據包的生存時間，代表可經過路由器數，經過一個自減一，為0時，數據包被丟棄并通知源主機
ICMP：一個檢測網絡通暢，主機可達性的協議，ping，tracert這些命令就是基于ICMP的檢測網絡狀態的工具

TCP建立連接

TCP，又稱傳輸控制協議，它是面向連接、確保數據在端到端間可靠傳輸的協議
面向連接是指傳輸前先建立一條信道
可靠是指要確認發出字節的編號，校驗數據包的有效性，超時重傳，滑動窗口，擁塞控制等等

服務端和客戶端：tcp的面向連接由這兩個端實現，首先需要服務端在特定端口監聽，然后客戶端發送
SYN ：用作建立連接時的同步信號
ACK： 用于對收到的數據進行確認，所確認的數據由確認序列號表示；
FIN ：表示后面沒有數據需要發送，通常意昧著所建立的連接需要關閉了。
三次揮手：這個概念是計網基礎概念了
A 機器發出一個數據包并將 SYN 置 l ，表示希望建立連接。這個包中的序列
號假設是 x 。
B 機器收到 數據包后，通過 SYN 得知這是一個建立連接的請求，于是發送一個響應包并將 SYN 和 ACK 標記都置 l 。假設這個包中的序列號是 y ，而確認序列號必須是 x+l ，表示收到了 A 發過來的 SYN
A 收到 B 的響應包后需進行確認，確認包中將 ACK 置 l ，并將確認序列號
設置為 y+ l ，表示收到了來自 B 的 SYN

三次握手的原因很好理解，這張圖就可以解釋
只有三次后才能確認這八種能力，后續傳輸才能不出問題
還有一個就是兩次就會產生臟連接，因為報文存活時間是大于tcp連接時間的
從底層看，tcp連接通過fd文件描述符完成，linux中，很多資源都是通過fd數描述
在協議層面，可以keep-alive，也就是定時發送數據包，表示健康狀態，通常也可在應用層發送心跳包檢查健康

TCP斷開連接

作為一種全雙工連接，tcp連接需要四次握手

第一步：A 想要關閉連接，待本方數據發送完畢后，傳遞 FIN 信號給 B。
第二步：B 應答 ACK ，告訴 A 可以斷開，但是需要等 B 處理完數據，再主動給 A 發送 FIN 信號。這時， A 處于半關閉狀態（ FIN WAIT 2 ），無法再發送新的數據。
第三步：B 做好連接關閉前的準備工作后，發送 FIN 給 A ，此時B 機器也進入半關閉狀態（ CLOSE_WAIT ）。
第四步A 發送針對 B FIN 的 ACK 后，進入 TIME - WAIT 狀態，經過 2MSL ( Maximum Segment Lifetime ）后，沒有收到 B傳來的報文，確定 B 已經收到 A 機器最后發送的 ACK 指令，此時 TCP連接正式釋放。

TIME WAIT 和 CLOSE WAIT在實際業務中是優化的兩個重點，參數設置不當會對服務器造成大量負載

連接池

對于大量的連接，頻繁創建斷開會加重負載，這時就用連接池來重復利用連接，
RPC 服務集群的注冊中心與服務提供方、消費方之間，消息服務集群的緩存服務器和消費者服務器之間，應用后臺服務器和數據庫之間，都會使用連接池來提升性能。
比較常用的就是數據庫層面連接池，以druid為例子，主要是連接數min和max的設置，如果 MIN 過小，可能會出現過多請求排隊等待獲取連接，如果 MIN 過大，會造成資源浪費。如果 MAX 過小，則峰值情況下仍有很多請求處于等待狀態；如果MAX 過大，可能導致數據庫連接被占滿，大量請求超時，進而影響其他應用，引發服務器連環雪崩。
這里還提到了數據庫的優化手段：
高效且合適的索引
排查連接資源未顯式關閉的情形
合并短的請求
合理拆分多個表 join 的SQL ，若超過三個表則禁止 join
使用臨時表
應用層優化。 包括進行數據結構優化、并發多線程改造等
改用其他數據庫。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的《码出高效：Java 开发手册》技术笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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