day2 Java NIO

高併發基礎 Day02
複習
1. BlockingQueue ：阻塞式佇列，使用的時候需要指定容量，而且容量指定之後不可改變。
    1. ArrayBlockingQueue ：基於陣列進行儲存。
    2. LinkedBlockingQueue ：基於連結串列進行儲存。在使用的時候可以指定容量也可以不指定。如果不指定，
        則預設按照 Integer 最大值來計算。
    3. PriorityBlockingQueue ：在使用的時候要求元素對應的類必須實現 Comparable 。在迭代的時候不保證
        元素的排序，只有在一個個的取得時候才能保證。
    4. SynchronousQueue ：同步佇列。只能儲存一個元素。
2. ConcurrentMap ：併發對映
    1. ConcurrentHashMap ：底層在儲存資料的時候是依靠分段鎖機制，在 JDK1.8 中，採取了 CAS 無鎖演算法來
        取代了分段鎖。底層依然是依靠的陣列來作為基本結構，但是從 JDK1.8 開始，不再採取陣列 + 連結串列結構而
        是採取陣列 + 紅黑樹機制。
        1. 紅黑樹本身是自平衡二叉查詢樹。
        2. 紅黑樹的特點
            1. 每一個節點非黑即紅
            2. 根節點一定是黑色
            3. 紅節點的子節點一定是黑色
            4. 最底層的葉子節點一定是黑色的 nil 節點
            5. 任意一條路徑包含的黑節點的個數是一致的
            6. 插入的節點一定是紅色
    3. 紅黑樹的平衡性修正
        1. 如果父節點以及叔父節點都是紅色，則將父節點以及叔父節點塗黑，將祖父節點塗紅
        2. 如果叔父節點是黑色，並且當前節點是右子葉，則以當前節點為基準進行左旋
        3. 如果叔父節點是黑色，並且當前節點是左子葉，則以父節點為基準進行右旋
    2. ConcurrentNavigableMap ：併發導航對映。實現類之一是採取的跳躍表機制。跳躍表的特點是以空間
        換時間。時間複雜度是 O(logn) 。
3. 執行緒池
    1. 減少執行緒的建立和銷燬從而節省記憶體資源
    2. 執行緒池是由核心執行緒、工作佇列、臨時執行緒以及拒絕執行處理器組成
    3. Callable 和 Runnalbe 區別：返回值、異常、啟動方式
4. Lock
    1. 比 synchronized 要更加的靈活和精細
    2. 預設是非公平策略，可以手動設定為公平
    3. CountDownLatch ：執行緒遞減鎖 / 閉鎖。當所有的執行緒都執行到同一節點之後進行統一處理
    4 . CyclicBarrier ：柵欄。所有的執行緒到達同一節點之後再分別往下繼續執行。
5. Exchanger ：交換機。用於交換兩個執行緒的資訊
6. Semaphore ：訊號量。每一個執行緒取得一個訊號，當訊號被用完之後，其他執行緒只能被阻塞，只有當線
    程釋放訊號的時候，被阻塞的執行緒才能取得訊號繼續執行。
原子性操作
    在物件的底層進行加鎖，保證物件在同一時刻只能被一個執行緒操作。
回顧：記憶體
java 將記憶體大致分為 5 塊：棧記憶體、堆記憶體、方法區、本地方法棧、 PC 計數器（暫存器）。
棧記憶體：計算。所有的方法以及程式碼塊的執行都是在棧記憶體中。每一個執行緒獨享一個棧。
堆記憶體：儲存物件。
方法區：儲存類資訊，常量（字面量、自定義常量）。
本地方法棧：計算。所有的本地方法（ native ）的執行都在本地方法棧。
PC 計數器：程式的計數和執行緒的排程。
NIO
BIO - Blocking IO - 同步式阻塞式 IO
BIO 的缺點
1. 如果有大量的請求訪問伺服器，那麼就要產生大量的執行緒去應對這些請求，導致伺服器資源過於緊張
2. 在完成一次任務的過程中需要建立大量的輸入或者輸出流
3. 資料透過流傳輸，無法實現定點操作
4. 阻塞模式
NIO - New IO - 同步式非阻塞式 IO ： Buffer ， Channel ， Selector --- Buffer 是容器，用於儲存資料； Channel 用
於傳輸； Selector 進行過濾。
Buffer - 緩衝區
用於進行資料的儲存，儲存的時候都是用的陣列。操作的都是基本型別。
資料在操作的時候是根據操作位 position 的位置決定。
限制位 limit 是決定操作位所能達到的最大值
標記位 mark 用於進行位置的標記，在出現錯誤的時候可以回到標記位進行重新操作，可以不用重複操作前邊的數
據
容量位 capacity 用於固定容量
標記位 <= 操作位 <= 限制位 <= 容量位
翻轉緩衝區：將限制位挪到操作位上，將操作位歸零，清除標記位
重置緩衝區：將操作位挪到標記位
重繞緩衝區：將操作位歸零，清除標記位
清空緩衝區：並不是將緩衝區真正清空，只是將操作位歸零，將限制位挪到容量位，將標記位清除
Channel - 通道
傳輸資料，基於緩衝區進行傳輸。可以進行雙向傳輸。
預設是阻塞的，可以設定為非阻塞。但是往往需要進行手動阻塞
TCP : SocketChannel , ServerSocketChannel
UDP : DatagramChannel
File : FileChannel
Selector - 多路複用通道選擇器
可以選擇出有用的事件或者是連線，進行事件的處理。
客戶端的事件：可連線、可讀、可寫
伺服器端的事件：可接受、可讀、可寫
tomcat5: 使用的是傳統的 BIO
tomcat6: 使用 NIO
AIO - Asynchronous IO - 非同步式非阻塞式 IO - JDK1.8 - 在 NIO 的基礎上延伸出來的，所以稱之為 NIO.2