架构师训练营 - week09 - 学习总结

本周重点学习了以下几个方面的内容：

1. 数据库的基本原理

2. JVM 组成结构和基本原理

3. JVM 垃圾回收的基本原理和不同方案的分析

4. JAVA 代码优化技巧和原理

5. 秒杀系统案例剖析

1. 数据库的基本原理



数据库基础架构组成：

聚簇索引：聚簇索引的数据库记录和索引存储在一起。

MySQL 数据库的主键就是聚簇索引，主键 ID 和所在的记录行存储在一个 B+树中。

非聚簇索引：在叶子节点记录的就不是数据行记录，而是聚簇索引，也就是主键。

通过非聚簇索引找到主键索引，再通过主键索引找到行记录的过程也被称作回表。

添加必要的索引优化 SQL 查询性能，但是也要合理使用索引。

• 不要盲目添加索引

• 删除不用的索引，避免不必要的增删开销

• 使用更小的数据类型创建索引

2. JVM 组成结构和基本原理

Java 字节码文件：Java 如何实现在不同操作系统、不同硬件平台上 ， 都可以不用修改代码就能顺畅地执

行？

计算机领域的任何问题都可以通过增加个中间层（虚拟层）来解决

Java 所有的指令有 200 个左右，一个字节( 8 位)可以存 储 256 种不同的指令信息，一

个这样的字节称为字节码( Bytecode )。在代码的执行过程中， JVM 将字节码解释执行，

屏蔽对底层操作系统的依赖， JVM 也可以将字节码编译执行，如果是热点代码，会通过

JIT 动态地编译为机器码，提高执行效率。

字节码执行流程：

Java 字节码文件编译过程：

类加载器的双亲委托模型：

低层次的当前类加载器，不能覆盖更高层次类加载器已经加载的类。如果低层次的类加载器想加载一个未知类，需要上级类加载器确认，只有当上级类加载器没有加载过这个类，也允许加载的时候，才让当前类加载器加载这个未知类。

线程工作内存 & volatile：

Java 内存模型规定在多线程情况下，线程操作主内存变量，需要通过线程独有的工作内存拷贝主内存变量副本来进行。

一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被 volatile 修饰之后，保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。

Java 运行环境：

3. JVM 垃圾回收的基本原理和不同方案的分析

具体笔记请见week09的作业。



4. JAVA 代码优化技巧和原理

合理并谨慎使用多线程

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

最佳启动线程数和 CPU 内核数量成正比，和 IO 阻塞时间成反比。如果任务都是 CPU 计算型任务，那么线程数最多不超过 CPU 内核数，因为启动再多线程，CPU 也来不及调 度;相反如果是任务需要等待磁盘操作，网络响应，那么多启动线程有助于提高任务并 发度，提高系统吞吐能力，改善系统性能。



Java 线程安全

允许被多个线程安全执行的代码称作线程安全的代码。

• 方法局部变量

• 局部变量存储在线程自己的栈中。也就是说，局部变量永远也不会被多个线程共享。所以，基础类型的局部变量是线程安全的。

• 方法局部的对象引用

• 如果在某个方法中创建的对象不会逃逸出该方法，那么它就是线程安全的。

• 对象成员变量

• 对象成员存储在堆上。如果两个线程同时更新同一个对象的同一个成员，那这个代码就不是线程安全的。



ThreadLocal：

创建一个 ThreadLocal 变量（X 类静态成员变量）：

• public static ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal();

存储此对象的值（A 类 a 方法）：

• X.myThreadLocal.set("A thread local value");

读取一个 ThreadLocal 对象的值（B 类 b 方法）：

• String threadLocalValue = (String)X.myThreadLocal.get();



合理使用线程池和对象池

• 复用线程或对象资源，避免在程序的生命期中创建和删除大量对象

• 池管理算法（记录哪些对象是空闲的，哪些对象正在使用）

• 对象内容清除（ThreadLocal 的清空）



使用合适的 JDK 容器类（顺序表，链表，Hash）

• LinkedList 和 ArrayList 的区别及适用场景

• HashMap 的算法实现及应用场景

• 使用 concurrent 包，ConcurrentHashMap 和 HashMap 的线程安全特性有什么不同？



使用 I/O buffer 及 NIO

• 延迟写与提前读策略

• 异步无阻塞 IO 通信



优先使用组合代替继承

• 减少对象耦合

• 避免太深的继承层次带来的对象创建性能损失



合理使用单例模式

• 无状态对象

• 线程安全



计算机的任何问题都可以通过虚拟层（或者中间层）解决

• 面向接口编程

• 7 层网络协议

• JVM

• 编程框架

• 一致性 hash 算法的虚拟化实现

5. 秒杀系统案例剖析

具体笔记请见week09的作业。