Java Web技術經驗總結（六）

1. synchronized的作用和原理：link

• 使用經驗：synchronized是一種互斥鎖。在Java開發中，當某個變數需要在多個執行緒之間共享時，需要分析具體的場景：如果多個執行緒對該共享變數的讀和寫之間沒有競爭關係，則可以考慮使用concurrent包下提供的併發資料結構，例如ConcurrentHashMap；但是，如果多個執行緒對共享變數之間的讀和寫動作之間有競態關係，則需要將整個變數鎖住。

• 作用：（1）確保多執行緒之間互斥訪問共享變數；（2）確保共享變數的修改能夠及時可見；（3）有效解決重排序問題。

• 原理：synchronized是Java的內建鎖。JVM透過 monitorenter和 monitorexit指令實現內建鎖。

• 每個物件都有一個監視器鎖（monitor），當monitor被佔用時，該物件就處於鎖定狀態，其他試圖訪問該物件的執行緒將阻塞;

• 對於同一個執行緒來說，monitor是可重入的，重入的時候會將“佔用數”+1；

• 當一個執行緒試圖訪問某個變數時，如果發現該變數的monitor佔用數為0，則可以佔用該物件；如果>=1，則進入阻塞。

• 執行 monitorexit的執行緒必須是某個物件的monitor的所有者，當執行完該指令之後，如果佔用數為0，則當前執行緒釋放該monitor。

2. volatile的原理：link

• 當我們宣告共享變數為volatile後，對這個變數的讀/寫將會很特別。理解volatile特性的一個好方法是：把對volatile變數的單個讀/寫，看成是使用同一個監視器鎖對這些單個讀/寫操作做了同步。

• volatile的強度比synchronized弱，即對於volatile變數的多個讀/寫操作之間的沒有約束力。這個可以類比於我們用synchronized修飾某個HashMap物件和使用ConcurrentHashMap之間的關係。

• 特性總結

• 可見性。對一個volatile變數的讀，總是能看到（任意執行緒）對這個volatile變數最後的寫入。

• 原子性：對任意單個volatile變數的讀/寫具有原子性，但類似於volatile++這種複合操作不具有原子性

• 原理：加記憶體屏障，確保執行緒在讀某個變數之前，將該執行緒的私有快取失效，直接從記憶體中讀；確保執行緒在寫某個變數之後，將該執行緒私有快取刷入記憶體。

3. 分散式session服務的實現

在之前參加過的一個專案中，負責session服務的重寫（C++轉Java），站在更高的層面看，為什麼需要這個session服務呢？是為瞭解決分散式系統中，多臺機器之間的session同步問題（參考：分散式session中同步的那些事）。

• 有狀態的session和無狀態的session之間如何選擇？有狀態的session，指的是使用者的資訊會被編碼到sid中；無狀態的session，則是該sid僅僅是隨機字串，沒有包含任何有效資訊。在分散式系統中，要根據業務特點選擇有狀態和無狀態session：含有使用者資訊的，適用於網站登入等經常登入登出的場景；不含使用者資訊的，適用於使用者登入操作不頻繁，其他業務操作比較頻繁的。

• 分散式系統中的CAP理論

4. Spring MVC

@ResponseBody和HttpMessageConverter的實現原理？或者，換個問法：Spring MVC中自動傳回JSON、XML或者其他型別的資料的方式？這個問題我參考了SpringMVC關於json、xml自動轉換的原理研究[附帶原始碼分析]，並根據自己目前所用的4.2.6.RELEASE版本過了一遍原始碼。

• 配置方法，在xxxx-servlet.xml檔案中新增mvc配置；然後使用@ResponseBody修飾Controller中的一個方法。

• 原理分析

• 在上使用Command + B快捷鍵，跳轉到該標簽的定義檔案，即spring-mvc-4.0.xsd，可以看到關於該標簽的定義，在這個檔案中有一行 name="message-converters"minOccurs="0">，表示該標簽內部可以提供一個巢狀標簽

• 用於設定HttpMessageConverters。

• 在Spring的容器中，對bean的處理分為兩步：（1）讀取元資料配置（XML檔案、JavaConfig或者註解），生成BeanDefinition物件；（2）透過各種BeanDefinitionParser的具體實現，生成我們定義的bean物件。

• 這裡負責解析標簽的解析器是AnnotationDrivenBeanDefinitionParser。在該類的parse方法中，實體化了RequestMappingHandlerMapping、ConfigurableWebBindingInitializer、RequestMappingHandlerAdapter等類。其中，RequestMappingHandlerMapping負責定義url請求和具體的Controller方法直接的對映關係；RequestMappingHandlerAdapter負責作為配接器樣式出現，填平DispatchServlet與不同RequestMappingHandler之間的關係；

• RequestMappingHandlerAdapter中有一個屬性messageConverters，就是我們這裡要講到的訊息轉換器。在AnnotationDrivenBeanDefinitionParser這個類中有一個方法：getMessageConverters，程式碼如下：

private ManagedList> getMessageConverters(Element element,
 Object source, ParserContext parserContext) {
   Element convertersElement = DomUtils.getChildElementByTagName(element, "message-converters");
   ManagedList super Object> messageConverters = new ManagedList<Object>();
   if (convertersElement != null) {
      messageConverters.setSource(source);
      for (Element beanElement : DomUtils.getChildElementsByTagName(convertersElement, "bean", "ref")) {
         Object object = parserContext.getDelegate().parsePropertySubElement(beanElement, null);
         messageConverters.add(object);
      }
   }
   if (convertersElement == null || Boolean.valueOf(convertersElement.getAttribute("register-defaults"))) {
      messageConverters.setSource(source);
      messageConverters.add(createConverterDefinition(ByteArrayHttpMessageConverter.class, source));
      RootBeanDefinition stringConverterDef = createConverterDefinition(StringHttpMessageConverter.class, source);
      stringConverterDef.getPropertyValues().add("writeAcceptCharset", false);
      messageConverters.add(stringConverterDef);
      messageConverters.add(createConverterDefinition(ResourceHttpMessageConverter.class, source));
      messageConverters.add(createConverterDefinition(SourceHttpMessageConverter.class, source));
      messageConverters.add(createConverterDefinition(AllEncompassingFormHttpMessageConverter.class, source));
      if (romePresent) {
         messageConverters.add(createConverterDefinition(AtomFeedHttpMessageConverter.class, source));
         messageConverters.add(createConverterDefinition(RssChannelHttpMessageConverter.class, source));
      }
      if (jackson2XmlPresent) {
         RootBeanDefinition jacksonConverterDef = createConverterDefinition(MappingJackson2XmlHttpMessageConverter.class, source);
         GenericBeanDefinition jacksonFactoryDef = createObjectMapperFactoryDefinition(source);
         jacksonFactoryDef.getPropertyValues().add("createXmlMapper", true);
         jacksonConverterDef.getConstructorArgumentValues().addIndexedArgumentValue(0, jacksonFactoryDef);
         messageConverters.add(jacksonConverterDef);
      }
      else if (jaxb2Present) {
         messageConverters.add(createConverterDefinition(Jaxb2RootElementHttpMessageConverter.class, source));
      }
      if (jackson2Present) {
         RootBeanDefinition jacksonConverterDef = createConverterDefinition(MappingJackson2HttpMessageConverter.class, source);
         GenericBeanDefinition jacksonFactoryDef = createObjectMapperFactoryDefinition(source);
         jacksonConverterDef.getConstructorArgumentValues().addIndexedArgumentValue(0, jacksonFactoryDef);
         messageConverters.add(jacksonConverterDef);
      }
      else if (gsonPresent) {
         messageConverters.add(createConverterDefinition(GsonHttpMessageConverter.class, source));
      }
   }
   return messageConverters;
}

這個函式中的關鍵是幾個If…else…陳述句，透過判斷指定的類是否存在，來決定是否新增對應的messageConverter（在4.0之後應該可以使用@Condition條件註解來最佳化這塊程式碼）。

private static final boolean jackson2XmlPresent =
      ClassUtils.isPresent("com.fasterxml.jackson.dataformat.xml.XmlMapper", AnnotationDrivenBeanDefinitionParser.class.getClassLoader());

• 另外一方面，在Spring MVC的請求處理流程中，由RequestMappingHandlerAdapter實現具體的handler的呼叫，即handleInternal函式，在這個函式中，該類將具體的方法呼叫委託給了HandlerMethod的invokeHandle方法處理；在這個方法中又接著向下委託給具體的ServletInvocableHandlerMethod類的invokeAndHandle方法處理。

• 在ServletInvocableHandlerMethod這個類中維護了一個類：HandlerMethodReturnValueHandlerComposite。

private HandlerMethodReturnValueHandlerComposite returnValueHandlers;

• 透過returnValueHandlers呼叫handleReturnValue方法，利用多型特性，找到具體的HandlerMethodReturnValueHandler實現去處理。這裡採用的是：RequestResponseBodyMethodProcessor ，即如下程式碼:

@Override
public void handleReturnValue(Object returnValue, MethodParameter returnType,
      ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest)
      throws IOException, HttpMediaTypeNotAcceptableException,
 HttpMessageNotWritableException {
         mavContainer.setRequestHandled(true);
         // Try even with null return value. ResponseBodyAdvice could get involved.
         writeWithMessageConverters(returnValue, returnType, webRequest);
}