架构师 3 期 3 班 -week9- 总结

数据库

主要组成部分

• 连接器

• 语法分析

• 词法分析及优化

• 执行计划

PrepareStatement 的优势

1. 提高性能，提前将带占位符的 sql 生成 AST 语法树，以及词法分析优化，生成执行计划，在传入参数后直接按执行计划执行 sql

2. 防止 sql 注入，由于提前生成了 AST 语法树及执行计划，不会因为传入的变量是一个或多个 sql 再去重新生成语法树，只会将传入的数据硬塞入执行计划，查处 nil

索引

mysql 使用 b+树做索引，b+树只有叶子结点记录数据的指针，非叶子结点只记录叶子结点的指针。

聚簇索引

聚簇索引是指索引树不止记录了索引，也记录数据。mysql 的主键索引就是聚簇索引，b+树的叶子结点记录着行数据。mysql 的数据存储文件就是一个以主键聚簇索引生成的 b+树。

非聚簇索引

非聚簇索引子结点记录的是聚簇索引（主键），使用非聚簇时，先查到非聚簇索引，再通过非聚簇索引查到的主键进行非聚簇索引查询数据，这个操作叫做回表

索引的注意事项

索引越多，增删数据操作的 b+树就越多，即越慢

索引越小，能存储的索引越多，查询效率越高

事务

数据库通过事务日志，来实现对事务的控制，要么全部成功，要么全部失败

事务日志的组成

• LSN 按时间分配的全局唯一的事物日志序列号

• TransID 事物的 id

• PageID 被修复的数据存储的磁盘位置

• PrevLSN 同一个事务中上一条操作的 LSN

• UNDO 取消本次操作的方法

• REDO 重复本次操作的方法

JVM 虚拟机的架构及原理

组成部分

• 类加载器 将类的字节码加载到方法区

• 运行期数据区 包括方法区、堆、栈及程序计数寄存器

• 执行引擎 负责将字节码转化成本地执行命令

通过 java 命令启动 jvm 虚拟机进程，jvm 虚拟机通过类加载器将类的字节码存入运行期数据区中的方法区，程序启动主线程执行 main 方法，为线程分配单独的栈和程序计数寄存器，程序计数寄存器记录当前线程在方法区中执行到什么位置。

执行引擎负责将 java 字节码转换成本地执行的指令，实现跨平台。

创建对象 new 出来的放在堆中，对象的引用即变量放在线程的栈中。

字节码执行流程

1. 检查是否编译（热代码被 cache）

2. 程序计数器+1

3. 判断程序计数器是否超过阀值

4. 超过阀值，编译成可执行的本地代码并 cache

5. 未超过阀值，解释器解释成本地可执行代码

6. 将本地可执行代码交给执行器执行

类加载器

jvm 的类加载器是分层加载的，如果顶层已经加载过了，则不需要从新加载，直接使用顶层加载的类即可

类加载器自顶向下

BootstrapClassloader 加载 jdk 核心的 rt.jar

ExtensionClassloader 加载 jdk 包下的 ext 下的 jar 包

ApplicationClassloader 加载应用程序 class 和依赖的 jar

UserDiyClassloader 自定义 classloader

自定义 classloader 的作用

1. 类的隔离，同样类路径和类名相同，实现不同，可以通过自定义的加载器隔离加载

2. 自定义加载逻辑，如类文件的来源，源码的加密等

运行时数据区

堆

整个虚拟机共享一块堆内存，对象的实例或者数组等都在堆中

栈

每个线程有自己的栈空间，存储对象的引用，程序的操作都在栈上完成

方法区

方法区中存放着类加载器加载的类的字节码、类的静态变量、常量池。实际上方法区也是堆的一部分。

程序计数寄存器

记录当前线程执行到哪一行字节码指令

JVM 垃圾回收机制

jvm 垃圾回收就是将堆中不在使用的内存释放出来

可达性分析

jvm 通过可达性分析来判断对象是否应该被回收

具体过程：从程序栈桢的变量、方法区静态变量出发，将这些变量引用的对象标记，再递归的标记这些对象引用的其他对象。标记完成后，所有未标记的对象就是可被 k 回收的垃圾对象。

垃圾回收的方法

清理

jvm 将未标记的对象置为空闲，在 jvm 需要内存时从空闲的内存中分配。

优点：效率高

缺点：内存碎片话，利用率低，很可能没有大的连续内存

压缩

jvm 将未标记的清除，将已标记的前移至头部

优点：内存使用率高，无碎片化

缺点：效率低

复制

将内存分成 2 块，将标记的复制到未使用的一块内存中，讲原来内存中的所用数据清除

以空间换时间

优点：效率高，内存不会碎片化

缺点：内存使用空间只有原来的一半

分代回收策略

jvm 启动参数

标准启动参数

所有版本 jdk 都支持

• 运行模式 -server -client

• 类加载路径 -cp

• 运行调试 -verbose

• 系统变量 -D

非标准启动参数

jvm 默认实现这些参数，但不保证所有 jvm 都实现，也不保证向后兼容

• -Xms 初始堆大小

• -Xmx 最大堆大小

• -Xmn 新生代代小

• -Xss 线程堆栈大小

非 Stable 参数

这类参数各个 jvm 实现可能不同，未来可能随时取消

-XX

并发编程优化

最佳启动线程数

启动线程数 = [任务执行时间/(任务执行时间-IO 等待时间)] * CPU 核心数

• 最佳线程数与 cpu 核心数成正比，和 IO 阻塞时间成反比

• 如果任务都是 cpu 计算密集型，线程数 = CPU 核心数即可，再多线程也要 cpu 来调度

• 如果任务是 IO 密集型，那么启动多线程可以提高并发吞吐量，改善系统性能