JAVA微服务技术栈相关 知识点梳理

  • JVM

jvm作为底层支撑,需要了解的有:

JVM.jpg

其中重点为类加载器与内存模型。
类加载器中,主要自定义类加载器,加载自定义类,覆写JAVA原生类
内存模型很重要!!!
从内存管理中派生出GC,GC的重点为分代回收的策略,各种GC的流程,并调参以达到调优的目的


  • NIO

NIO在JAVA层面主要掌握Netty的使用,主要是底层的实现,是基于操作系统的多路复用机制,在常见的Linux环境下,即epoll机制
各种IO的演进:


IO演进.jpg

Netty的关键组件:

Bootstrap: 启动线程,开启 socket
EventLoopGroup
EventLoop
SocketChannel: 连接
ChannelInitializer: 初始化
ChannelPipeline: 处理器链
ChannelHandler: 处理器

Netty的典型应用场景-API Gateway


  • 并发编程

  • 线程生命周期
线程生命周期.png
  • 线程安全

线程安全的性质

  • 原子性 - Atomic*类
  • 可见性 - volatile关键字
  • 有序性 - happens-before

线程安全的容器 - java.util.concurrent.(Map|List|Set|Queue|Deque)
***ConcurrentHashMap
锁 - synchronized关键字,Lock
信号量 - CountDownLatch等

  • 线程池

ThreadPoolExecutor
int corePoolSize;
核心线程数
int maximumPoolSize;
最大线程数
ThreadFactory threadFactory;
线程创建工厂
BlockingQueue<Runnable> workQueue;
工作队列
RejectedExecutionHandler handler;
拒绝策略处理器


  • Spring 和 ORM 等框架

Spring核心

  • BEAN - 生命周期
  • AOP - 动态代理,CGLib
*Spring的事务管理
  • SpringBoot - 约定大于配置,自动化配置

ORM
JDBC
Hibernate
JPA
MyBatis


  • MySQL 数据库和 SQL

MySQL
集群配置 - 主从复制(BINLOG),读写分离(中间件,代理),高可用(集群)
存储引擎
索引原理 - B+树
SQL执行过程&解析顺序
事务管理


事务隔离级别.png

SQL优化
表结构优化
写入优化
更新优化 - GAP LOCK
查询优化 - 索引失效,连接查询,读放大,数据量&查询次数


  • 分库分表

XYZ三向拆分:

  • X:全库复制
  • Y:业务领域拆分
    单库(单表)变小,便于管理和维护
    对性能和容量有提升作用
    改造后,系统和数据复杂度降低
    可以作为微服务改造的基础

库变多,管理变复杂
对业务系统有较强的侵入性
改造过程复杂,容易出故障
拆分到一定程度就无法继续拆分

  • Z:分库分表
    解决容量问题
    比垂直拆分对系统影响小
    部分提升性能和稳定性

集群规模大,管理复杂
复杂 SQL 支持问题(业务侵入性、性能)
数据迁移问题
一致性问题

分布式事务:
强一致:XA
弱一致:柔性事务 - TCC/AT


  • RPC 和微服务

Dubbo


一张图说明DUBBO.png
  1. config 配置层:对外配置接口,以 ServiceConfig, ReferenceConfig 为中心,可以直接初始化配置类, 也可以通过 spring 解析配置生成配置类
  2. proxy 服务代理层:服务接口透明代理,生成服务的客户端 Stub 和服务器端 Skeleton, 以 ServiceProxy 为中心,扩展接口为 ProxyFactory
    3.registry 注册中心层:封装服务地址的注册与发现,以服务 URL 为中心,扩展接口为 RegistryFactory, Registry, RegistryService
  3. cluster 路由层:封装多个提供者的路由及负载均衡,并桥接注册中心,以 Invoker 为中心,扩展接口为 Cluster,Directory,Router,LoadBalance
  4. monitor 监控层:RPC 调用次数和调用时间监控,以 Statistics 为中心,扩展接口为 MonitorFactory, Monitor, MonitorService
  5. protocol 远程调用层:封装 RPC 调用,以 Invocation,Result 为中心,扩展接口为 Protocol, Invoker,Exporter
  6. exchange 信息交换层:封装请求响应模式,同步转异步,以 Request,Response 为中心,扩展接口为 Exchanger,ExchangeChannel,ExchangeClient,ExchangeServer
  7. transport 网络传输层:抽象 mina 和 netty 为统一接口,以 Message 为中心,扩展接口为 Channel, Transporter,Client,Server,Codec
  8. serialize 数据序列化层:可复用的一些工具,扩展接口为 Serialization,ObjectInput, ObjectOutput, ThreadPool

SpringCloud


全家桶.png

引出微服务各主要组件:
注册中心
配置中心
服务网关
熔错限流
集群监控


  • 分布式缓存

本地缓存->远程缓存
缓存策略->LRU,错峰过期,容量规划
缓存问题:穿透->击穿->雪崩

Redis - 高性能,单线程,集群(哨兵,Cluster)
常见实用场景
业务数据缓存
业务数据处理
全局一致计数
高效统计数据
发布/订阅(消息)
分布式锁


  • 分布式消息队列

消息的作用
异步通信:异步通信,减少线程等待,特别是处理批量等大事务、耗时操作。
系统解耦:系统不直接调用,降低依赖,特别是不在线也能保持通信最终完成。
削峰平谷:压力大的时候,缓冲部分请求消息,类似于背压处理。
可靠通信:提供多种消息模式、服务质量、顺序保障等。

三种 QoS(注意:这是消息语义的,不是业务语义的):
At most once,至多一次,消息可能丢失但是不会重复发送;
At least once,至少一次,消息不会丢失,但是可能会重复;
Exactly once,精确一次,每条消息肯定会被传输一次且仅一次。

消息通用结构


消息通用结构.png

常用的MQ:
ActiveMQ/RabbitMQ
Kafka/RocketMQ
Apache Pulsar

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