【工作】《码出高效》读书笔记【工作】《码出高效》读书笔

这是一本兼顾深度与广度的通用技术书籍
列出了每节目录，与个人觉得是知识点的地方
以及每章概述

第1章计算机基础追根究底是深度分析和解决问题、提升程序员素质的关键所在，有助于编写高质
的代码。基础知识的深度认知决定着知识上层建筑的延展性。试问对于如下的基
础知识，你的认知是否足够清晰呢？

位移运算可以快速地实现乘除运算那位移时要注意什么？
浮点数的存储与计算为什么总会产生微小的误差？
乱码产生的根源是什么？
程序执行时 CPU 是如何与内存配合完成程序使命的？
网络连接资源耗尽的题本质是么？
黑客攻击的通常套路是什么？如何有效地防止？

本章从编程的角度深度探讨计算机组成原理、计算机网络、信息安全等相关内容，与具体编程语言无关。本章将不会讨论内部硬件的工作原理、网络世界的协议和底层传输方式、全领域的攻防类型等内容。
1.1 走进0与1的世界 1.2 浮点数 1.2.1 科学计数法
1.2.2 浮点数表示
1.2.3 加减运算（解释浮点运算的偏差原因）
1.2.4 浮点数使用
1.3 字符集与乱码

一个byte 8个bit的原因：有一个bit是校验位
GB2312 -> GBK -> GB18030（国家标准）
Unicode为每个字符设置了编码
UTF是Unicode的实现方式（或者叫压缩格式）分为UTF-8、UTF-16、UTF-32。UTF-8基本思路是越长用越短，会有1-6个字节对Unicode变长编码

1.4 CPU与内存 1.5 TCP/IP 1.5.1 网络协议

网络协议族
分层框架：应用层（HTTP、FTP等）、传输层（TCP、UDP）、网络层（IP）、链路层（IEEE）
报文->路由->端到端->解析

1.5.2 IP协议
1.5.3 TCP握手
需要三次握手的原因：信息对等、防止脏连接

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image.png 1.5.4 TCP 断开连接
四次挥手

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image.png 1.5.5 连接池
1.6 信息安全 1.6.1 黑客与安全
1.6.2 SQL注入
1.6.3 XSS与CSRF
1.6.4 CSRF（跨站请求伪造）
1.6.5 HTTPS

非对称性加密 RSA。核心在于对称加密在需要使用时，密钥的分发危险（不告诉别人，别人就没法加密），但是非对称加密，用于加密的公钥是随便公开的，自己解密的私钥自己保存即可。
CA认证中心 HTTPS证书
HTTPS通信大概可以分为双方建立加密通信并协定秘钥的过程（这里用非对称），和后续的数据传输过程（这里是对称加密）
非对称加密性能慢
TLS（传输层安全协议）是SSL（安全套接字层）的升级版

1.7 编程语言的发展第2章面向对象本章开始讲解面向对象思想，并以 Java 为载体讲述面向对象思想在具体编程语
言中的运用与实践。当前主流的编程语言有50种左右，主要分为两大阵营：面向对象编程与面向过程编程。
面向对象编程（ object -Oriented Programming, OOP ）是划时代的编程思想变革，推动了高级语言的快速发展和工业化进程。 OOP的抽象、封装、继承、多态的理念使软件大规模化成为可能，有效地降低了软件开发成本、维护成本和复用成本。面向对象编程思想完全不同于传统的面向过程编程思想，使大型软件的开发就像搭积木那样隔离可控、高效简单，是当今编程领域的一股势不可当的潮流。 OOP 实践了软件工程的三个主要目标：可维护性、可重用性和可扩展性。
2.1 OOP理念

面向过程的结构相对松散强调如何流程化地解决问题；面向对象的思维更加内聚，强调高内聚、低藕合，先抽象模型，定义共性行为再解决实际问题。
传统意义上面向对象有三大特性封装、继承、多态。+ 本书强调的抽象

2.2 初识JAVA 2.3 类 2.3.1 类的定义
2.3.2 接口与抽象类

抽象类是模板式设计，而接口是契约式设计。
抽象类在被继承时体现的是 is -a 关系，接口在被实现时体现的是 can - do 关系。
Java 言中类的继承采用单继承形式，避免继承泛滥、菱形继承、循环继承，甚至“四不像”实现类的出现。
当纠结定义接口还是抽象类时，优先推荐定义为接口，遵循接口隔离原则，按某个维度划分成多个接口，然后再用抽象类去 implements 某些接口，这样做可方便后续的扩展和重构。

2.3.3 内部类

静态内部类，如：static class StaticinnerCass {} ;
成员内部类，如：private class InstancelnnerCass {} ;
局部内部类，定义在方法或者表达式内部；
匿名内部类，如： (new Thread(){} ).start（）。

无论是什么类型的内部类，都会编译成一个独立的class文件
类加载与外部类在同一个阶段进行。JDK源码中定义包内可见静态内部
类的方式很常见，这样做的好处是：

作用域不会扩散到包外。
可以通过”外部类内部类”的方式直接访问。
内部类可以访问外部类中的所有静态属性和方法。

2.3.4 访问权限控制
2.3.5 this 与 super
2.3.6 类关系

继承 extends (is-a)
实现 implements (can do)
组合类是成员变量（contains-a)
聚合类是成员变量（has-a）比组合要松散，例如小狗有腿（组合），有狗绳（聚合）
依赖 import类（use a)

随着业务和架构的发展，类与类的关系是会发生变化的。
2.3.7 序列化
2.4 方法 2.4.1 方法签名
2.4.2 参数

形参
实参
可变参数（即 ... ）觉得不建议用

2.4.3 构造方法
创建类对象时，会先执行父类和子类的静态代码块然后再执行父类和子类的构造方法。并不是执行完父类的静态代码块和构造方法后，再去执行子类。静态代码块只运行一次，在第二次对象实例化时，不会运行。
2.4.4 类内方法
2.4.5 getter setter
2.4.6 同步与异步
2.4.7 覆写
2.5 重载 JVM在重载方法中，选择合适的目标方法的顺序如下：
1）精确匹配
2）如果是基本数据类型，自动转换为更大表示类型的数据类型
3）自动拆箱与装箱
4）从子类向上转型类型依次匹配
5）通过可变参数匹配
2.6 泛型

泛型的本质是类型参数化，解决不确定具体对象类型的问题。
尖括号里的每个元素都指代一种未知类型（可以是T等，也可以是一个名字）
泛型擦除成Object
泛型与集合的联合使用，可以把泛型的功能发挥到极致。

2.7 数据类型 2.7.1 基本数据类型

对象头最小占用空间为12个字节
实例数据
对齐填充

2.7.2 包装类型
2.7.3 字符串

String是只读的
String常量池

第3章代码风格一致性很重要。
代码风格并不影响程序运行，没有潜在的故障风险，通常与数据结构、逻辑表达无关，是指不可见字符的展示方式、代码元素的命名方式和代码注释风格等。比如，大括号是否换行、缩进方式、常量与变量的命名方式、注释是否统一放置在代码上方等。代码风格的主要诉求是清爽统一、便于阅读和维护。统一的代码风格可以让开发工程师们没有严重的代码心理壁垒，每个人都可以轻松地阅读并快速理解代码逻辑，便于高效协作，逐步形成团队的代码“味道”。
3.1 命名规约 3.1.1 常量
3.1.2 变量
3.2 代码展示风格 3.2.1 缩进、空格与空行
3.2.2 换行与高度
3.2.3 控制语句
3.3 代码注释 3.3.1 注释三要素
3.3.2 注释格式
第4章走进JVM Oracle的HotSpot JVM 实现，是目前最主流的JAVA虚拟机。它采用解释与编译混合执行的模式。本章从字节码说起，分析类加载的过程，并结合内存布局，讲解对象创建与垃圾回收等各个知识点。
4.1 字节码

是一种中间码
JAVA总共有200多个指令
因此叫ByteCode
解释执行 + 编译执行（热点代码直接JIT编译成机器码）

主要指令类型有

加载或存储指令
运算指令
类型转换指令
对象创建或访问指令
操作栈指令
方法调用与返回指令
同步指令

4.2 类加载过程

ClassLoader类加载过程
Load、Link、Init过程
Class类 - 可以通过反射把实现和定义解耦，可以获取类的声明，注解，方法等

类加载器的分层体系

最高层 Bootstrap ClassLoader：负责JAVA的核心类型如 Object System String 等
第二层 Platform/Extension ClassLoader：加载扩展的系统类如加密
第三层 Application ClassLoader：加载用户自定义的CLASSPATH下的类

其中Bootstrap是c语言实现的，后面是JAVA实现的
类加载器具有等级制度，但是并无继承关系，以组合的方式来复用父加载器的功能。
-XX:+TraceClassLoading可以查看加载了哪个jar中哪个类。
下图说明了类的加载顺序和覆盖机制，即高层优先，低层不能覆盖高层。

image.png
用户可以自定义类加载器

隔离加载类，防止冲突
修改类加载方式：按需动态加载
扩展源代码：如从网络加载
有时候源码加密后，同样需要自定义类加载器还原

4.3 内存布局 image.png

堆区：新生代（Eden + S0+ S1）和老年代，在S区停留x次后，移动到老年代
元空间 MetaSpace（前身Permanent区）即以前的永久代。主要存储类的信息
虚拟机栈：执行方法的内存区，线程私有
本地方法栈（native方法）：本地方法调用的栈数据，也是线程私有的

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image.png 4.4 对象实例化 4.5 垃圾回收

与GC Roots失去引用（GC Roots指常量、静态对象、方法栈中的对象）
标记-清除是GC的基础
引入Mark-Copy解决碎片问题

主要GC算法：

Serial 常用与YGC 单线程串行，stop the world
CMS（初始标记、并发标记、重新标记、并发清除）共4个步骤。其中1和3 STW
G1 将对划分为Regoin，优先回收垃圾较多的区域，对停顿时间更可控

第5章异常与日志捕获异常时需要分清稳定代码和非稳定代码。
如果异常在当前方法的处理能力范围之内且没有必要对外透出，那么就直接
捕获异常并做相应处理；否则向上抛出，由上层方法或者框架来处理。
5.1 异常分类

所有异常都是 Throwable 的子类
分为Error（致命异常）和Exception（非致命异常）

5.2 try 代码块

finally 是在 return 表达式运行后执行的。因此finally里面的计算可能是无用的。
不要在finally中使用return，会使返回值判断变得复杂

5.3 异常的抛与接 5.4 日志 5.4.1 日志规范
5.4.2 日志框架
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日志门面：它只提供一套接口规范如slf4j，自身不负责日志功能的实现
日志库：主流的日志库有三个分别是 log4j，log-jdk，logback（log4j的升级版）
曰志适配器：包括日志门面适配器如（slf4j-log4j12）和日志库适配器

第6章数据结构与集合本书中其他地方出现的集合概念，都指的是 Collection来保存各种各样的对象。非是数学意义上的Set（互异）。在进入高并发编程时代后，由集合引发的相关故障占比越来越高。比如，多线程共享集合时出现的脏数据问题，某些集合在数据扩容时出现节点之间的死链问题；写多读少的场景误用某些集合导致性能下降问题等。本章将从数组讲起，引申到集合框架，再到重点集合源码分析，最后介绍高并发集合框架，目的是对集合的了解成竹在胸、运用得心应手。
6.1 数据结构

数据结构定义：数据结构是指逻辑意义上的数据组织方式及其相应的处理方式。
数据结构分类：线性、树、图、哈希

6.2 集合框架图

框架图中主要分为两类。第一类是按照单个元素存储的 Collection，第二类是KV结构的Map
Collection接口主要有Set、List、Queue三大类子实现
Map主要有HashMap、TreeMap、SortedMap等

image.png 6.2.1 List 集合

最常用的是 ArrayList和LinkedList 两个集合类
LinkedList 的优点在于可以将零散的内存单元通过附加引用的方式关联起来。内存利用率较高

6.2.2 Queue 集合

队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的一端进行获取操作，在表的另一端进行插入操作
经常被作为Buffer （数据缓冲区）使用

6.2.3 Map 集合

Map 类提供三种 Collection 视图
KeySet、ValueSet、EntrySet
最早用于存储键值对的 Hashtable 因为性能瓶颈已经被淘汰
HashMa 线程是不安全的，ConcurrentHashMap 是线程安全的
TreeMap是Key有序的Map类集合，有headMap、lower/higher key等特别的操作接口

6.2.4 Set 集合

Set 体系最常用的是 HashSet、TreeSet、LinkedHashSet三个集合类
HashSet 从源码分析是使 HashMap 来实现的（Valu 固定为一个静态对象）
LinkedHashSet维护了插入元素的顺序

6.3 集合初始化

合理初始大小可以避免被动扩容和数组复制的额外开销
HashMap扩容还会重建哈希表，非常影响性能
默认值大小ArrayList 为10，HashMap 默认为16

6.4 数组与集合

数组是固定容量大小的
对于动态大小的数组，集合提供了 Vector和ArrayList两个类，前者是线程安全，性能较差，基本弃用
Arrays 是针对数组对象进行操作的工具类，包括数组的排序、查找、对比、拷贝等操作。通过这个工具类也可以把数组转成集合
Arrays asList 体现的是适配器模式，后台的数据仍是原有数组。并不是通用意义上的ArrayList，是一个内部类实现。。
使用集合toArray（T[] array )方法，转换为数组时注意需要传人类型完全一样的数组，并且它的容量为list.size，这样效率是最高的

6.5 集合与泛型

（略，知识点多又不太常用。。）

6.6 元素的比较 6.6.1 Comparable和Comparator

Comparable是表示自身有比较的能力，比较方法是compareTo
Comparator是第三方实现的比较，比较方法是compare

6.6.2 hashCode和equals

注意任何时候覆写equals 都必须同时覆写 hashCode

6. 7 fail-fast 机制

遍历过程对集合的操作可能导致异常
CopyOnWriteArrayList可以优化读多写少的场景

6.8 Map 类集合

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image.png 6.8.1 红黑树

树的结构
二叉树是经典的二分法实现
二叉树：平衡二叉树、查找二叉树、红黑树（TODO 一些重点数据结构，需要展开理解）

6.8.2 TreeMap
6.8.3 HashMap

并发写的死链问题（CPU大量占用）

6.8.4 ConcurrentHashMap

是学习并发编程的一个绝佳示例，此类超过 6300 行代码，涉及volatile、CAS 锁、链表、红黑树等众多知识点
原理与算法（TODO 也需要展开。。）

第7章并发与多线程并发与并行两个概念非常容易混淆，它们的核心区别在于进程是否同时执行。以 KTV 唱歌为例，并行指的是有多少人可以使用话筒同时唱歌，并发指的是同一个话筒被多个人轮流使用。
7.1 线程安全

线程可以拥有自己的操作栈、程序计数器、局部变量表等资源
线程安全的核心理念就是“要么只读，要么加锁”
Java 并发包（ java.util.concurrent）JUC核心功能
- 线程同步类：CountDownLatch等。替换notify、wait等
- 并发集合类：ConcurrentHashMap等
- 线程管理类：Executors工厂类等
- 锁相关类：ReentrantLock等

7.2 什么是锁

计算机的锁也是从开始的悲观锁，发展到后来的乐观锁、偏向锁（降低无竞争开销）、分段锁等
锁主要提供两种特性：互斥性和不可见性

7.3 线程同步 7.3.1 同步是什么

原子性：不可分割，要么全部成功，要么全部失败
实现线程同步的方式有很多，比如同步方法、锁、阻塞队列等

7.3.2 volatile

指令优化，指令重排
volatile延伸为敏感的易变的，局部阻止了指令重排的发生
双重锁问题（double-check）：对象创建和引用赋值不是原子的（JVM的实现或者JIT的编译可能让代码不是按预期顺序执行）

7.3.3 信号量同步
7.4 线程池 7.4.1 线程池的好处
【【工作】《码出高效》读书笔记】ThreadPoolExecutor 的构造方法：

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 常驻核心线程数 int maximumPoolSize, 同时执行的最大线程数 long keepAliveTime, 线程池中的线程空闲时间 TimeUnit unit, 时间单位 BlockingQueue workQueue, 缓存队列 ThreadFactory threadFactory, 线程工厂 RejectedExecutionHandler handler 执行拒绝策略的对象 )

7.4.2 线程池源码详解
7.5 ThreadLocal 7.5.1引用类型
7.5.2 Threadlocal 价值
7.5.3 ThreadLocal 副作用