java aio 编程

Java NIO (JSR 51)定义了Java new I/O API,提案2000年提出,2002年正式发布。 JDK 1.4起包含了相应的API实现。
JAVA NIO2 (JSR 203)定义了更多的 New I/O APIs, 提案2003提出,直到2011年才发布, 最终在JDK 7中才实现。
JSR 203除了提供更多的文件系统操作API(包括可插拔的自定义的文件系统), 还提供了对socket和文件的异步 I/O操作。 同时实现了JSR-51提案中的socket channel全部功能,包括对绑定, option配置的支持以及多播multicast的实现。

当前很多的项目还停留在JAVA NIO的实现上, 对JAVA AIO(asynchronous I/O)着墨不多。 本文整理了一些关于JAVA AIO的介绍,以及netty对AIO的支持。
以下内容只针对socket的I/O操作, 不涉及对文件的处理。

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流量调整和限流技术

最近看到一些限流的文章,特地整理了一下相关的知识。
在早期的计算机领域,限流技术(time limiting)被用作控制网络接口收发通信数据的速率。 可以用来优化性能,减少延迟和提高带宽等。
现在在互联网领域,也借鉴了这个概念, 用来为服务控制请求的速率, 如果双十一的限流, 12306的抢票等。
即使在细粒度的软件架构中,也有类似的概念。 比如Java线程池可以用Bounded queues保存待执行的任务, 一旦超过queue的容量, 线程池可以根据配置的策略处理此请求。

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子网掩码

互联网是由许多小型网络构成的,每个网络上都有许多主机,这样便构成了一个有层次的结构。IP地址在设计时就考虑到地址分配的层次特点,将每个IP地址都分割成网络号和主机号两部分,以便于IP地址的寻址操作。

子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同,子网掩码的长度也是32位,左边是网络位,用二进制数字“1”表示;右边是主机位,用二进制数字“0”表示。只有通过子网掩码,才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系,使网络正常工作。 1 的部分代表网络号,掩码为 0的部分代表主机号。其中 A类地址的默认子网掩码为 255.0.0.0;B类地址的默认子网掩码为 255.255.0.0;C类地址的默认子网掩码为:255.255.255.0。

同一个网络内的主机的IP地址与掩码 "AND"操作后的结果必然相同。

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Java 8 Lambda 揭秘

再了解了Java 8 Lambda的一些基本概念和应用后, 我们会有这样的一个问题: Lambda表达式被编译成了什么?。 这是一个有趣的问题,涉及到JDK的具体的实现。 本文将介绍OpenJDK对Lambda表达式的转换细节, 读者可以了解Java 8 Lambda表达式背景知识。

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Java 8 默认方法和多继承

以前经常谈论的Java对比c++的一个优势是Java中没有多继承的问题。 因为Java中子类只能继承(extends)单个父类, 尽管可以实现(implements)多个接口,但是接口中只有抽象方法,方法体是空的,没有具体的方法实现,不会有方法冲突的问题。

这些都是久远的说法了,自从今年Java 8发布后, 接口中也可以定义方法了(default method)。 之所以打破以前的设计在接口中
增加具体的方法, 是为了既有的成千上万的Java类库的类增加新的功能, 且不必对这些类重新进行设计。 比如, 只需在Collection接口中
增加default Stream<E> stream(), 相应的SetList接口以及它们的子类都包含此的方法, 不必为每个子类都重新copy这个方法。

这是一个折衷的设计,带来的问题就是为Java引入了多继承的问题。 我们知道, 接口可以继承接口, 类可以继承类和实现接口。 一旦继承的类和实现的接口中有
相同签名的方法, 会出现什么样的状况呢? 本文将探讨各种情况的多继承, 以便能清楚的理解Java多继承的规则。

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Java 8函数式接口functional interface的秘密

函数式接口(Functional Interface)是Java 8对一类特殊类型的接口的称呼。 这类接口只定义了唯一的抽象方法的接口(除了隐含的Object对象的公共方法), 因此最开始也就做SAM类型的接口(Single Abstract Method)。

为什么会单单从接口中定义出此类接口呢? 原因是在Java Lambda的实现中, 开发组不想再为Lambda表达式单独定义一种特殊的Structural函数类型,称之为箭头类型(arrow type), 依然想采用Java既有的类型系统(class, interface, method等), 原因是增加一个结构化的函数类型会增加函数类型的复杂性,破坏既有的Java类型,并对成千上万的Java类库造成严重的影响。 权衡利弊, 因此最终还是利用SAM 接口作为 Lambda表达式的目标类型。

JDK中已有的一些接口本身就是函数式接口,如Runnable。 JDK 8中又增加了java.util.function包, 提供了常用的函数式接口。

函数式接口代表的一种契约, 一种对某个特定函数类型的契约。 在它出现的地方,实际期望一个符合契约要求的函数。 Lambda表达式不能脱离上下文而存在,它必须要有一个明确的目标类型,而这个目标类型就是某个函数式接口。

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循环冗余校验CRC简介

循环冗余校验(英语:Cyclic redundancy check,通称“CRC”)是一种根据网络数据数据包或电脑文件等数据产生简短固定位数校验码的一种散列函數,主要用来检测或校验数据传输或者保存后可能出现的错误。生成的数字在传输或者存储之前计算出来并且附加到数据后面,然后接收方进行检验确定数据是否发生变化。一般来说,循环冗余校验的值都是32位的整数。由于本函数易于用二进制的电脑硬件使用、容易进行数学分析并且尤其善于检测传输通道干扰引起的错误,因此获得广泛应用。此方是由W. Wesley Peterson于1961年发表。
CRC为校验和的一种,是两个字节数据流采用二进制除法(没有借位和进位,使用异或来代替减法)相除所得到的余数。其中被除数是需要计算校验和的信息数据流的二进制表示;除数是一个长度为(n+1)的预定义二进制数,通常用多项式的系数来表示。在做除法之前,要在信息数据之后先加上n个0. 冗余码的位数是n位。
冗余码的计算方法是,先将信息码后面补0,补0的个数是生成多项式最高次幂;将补零之后的信息码用模二除法(非二进制除法)除以G(X)对应的2进制码,注意除法过程中所用的减法是模2减法,即没有借位的减法,也就是异或运算。当被除数逐位除完时,得到比除数少一位的余数。此余数即为冗余位,将其添加在信息位后便构成CRC码字。

例如,假设信息码字为11100011,生成多项式G(X)=X^5+X^4+X+1,计算CRC码字。G(X) = X^5+X^4+X+1,也就是110011,因为最高次是5,所以,在信息码字后补5个0,变为1110001100000。用1110001100000模二除法除以110011,余数为11010,即为所求的冗余位。
因此发送出去的CRC码字为原始码字11100011末尾加上冗余位11010,即 1110001111010。接收端收到码字后,采用同样的方法验证,即将收到的码字用模二除法除以110011(是G(X)对应的二进制生成码),发现余数是0,则认为码字在传输过程中没有出错。

尽管在错误检测中非常有用,CRC并不能可靠地校验数据完整性(即数据没有发生任何变化),这是因为CRC多项式是线性结构,可以非常容易地故意改变量据而维持CRC不变。

单播,组播(多播),广播以及任播

单播(unicast): 是指封包在计算机网络的传输中,目的地址为单一目标的一种传输方式。它是现今网络应用最为广泛,通常所使用的网络协议或服务大多采用单播传输,例如一切基于TCP的协议。
组播(multicast): 也叫多播, 多点广播或群播。 指把信息同时传递给一组目的地址。它使用策略是最高效的,因为消息在每条网络链路上只需传递一次,而且只有在链路分叉的时候,消息才会被复制。
广播(broadcast):是指封包在计算机网络中传输时,目的地址为网络中所有设备的一种传输方式。实际上,这里所说的“所有设备”也是限定在一个范围之中,称为“广播域”。
任播(anycast):是一种网络寻址和路由的策略,使得资料可以根据路由拓朴来决定送到“最近”或“最好”的目的地。

在Linux运行ifconfig, 如果网卡信息中包含UP BROADCAST RUNNING MULTICAST,则支持广播和组播。

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