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沒了IDE,你的Java項目還能Run起來嗎~

計算機只能識別機器碼0101…編程語言->能執行的機器碼 需要經過 預處理->編譯->彙編->鏈接->機器碼過程。一個語言處理系統的示意圖如下:

編譯器 是將源語言程序一次性翻譯成一個等價的,用目標語言編寫的程序。還存在另一種常見的語言處理器,解釋器:它是逐個語句的執行源語言程序。由一個編譯器產生的目標語言程序通常比一個解釋器快,但解釋器的錯誤診斷效果通常更好。

Java語言處理器結合了編譯和解釋的過程。一個.Java源程序首先被編譯為.class字節碼文件,被加載到虛擬機中,然後由虛擬機將字節碼翻譯成機器碼。

虛擬機的好處在於:一旦一個程序被轉換成 Java 字節碼,那麼它便可以在不同平台上的虛擬機實現里運行。實現一次編寫,到處運行。另外一個好處是它帶來了一個託管環境。這個託管環境能夠代替我們處理一些代碼中冗長而且容易出錯的部分,如自動內存管理與垃圾回收。

在Hotspot中,虛擬機翻譯字節碼有兩種方式:

1.解釋執行
即逐條將字節碼翻譯成機器碼並執行。

2.即時編譯
即將一個方法中包含的所有字節碼編譯成機器碼后再執行。

前者的優勢在於無需等待編譯,而後者的優勢在於實際運行速度更快。HotSpot 默認採用混合模式,綜合了解釋執行和即時編譯兩者的優點。它會先解釋執行字節碼,而後將其中反覆執行的熱點代碼,以方法為單位進行即時編譯。

即時編譯建立在程序符合二八定律的假設上,也就是百分之二十的代碼佔據了百分之八十的計算資源。

好了,裝X結束。

阿姨知道的編譯知識全在上面了。。(っ╥╯﹏╰╥c)

如題,下面我們來看一下讓Java項目運行起來我們能做什麼。

我們能做的很簡單,當然不是寫虛擬機。我們只需要:

1.執行command javac,將.Java文件變為.class文件。
2.執行command java,讓.class文件運行起來。

也就是 執行command :)

Java程序的運行方式

Java程序可以通過java命令運行.class文件運行可執行Jar文件
我們先看第一種方式:從Hello World開始。

運行.class文件

Step1:編寫Java文件

Step2:執行 command javac

將.Java文件變為.class文件

小貼士:class文件的全路徑名是包名目錄+ 類文件名。

Step3:執行 command java

運行.class文件

神奇,我們沒有用IDE讓Java程序運行起來了 :)

小夥伴先別噴老阿姨,哪特么有這麼簡單的Java項目啊。。我們工作中用的明明都是Jar文件啊…
Jar文件咋運行啊!!

運行可執行Jar文件

Jar文件是基於ZIP文件格式的一種文件格式,它將大量的Java類文件、相關的元數據和資源(文本、圖片等)文件聚合到一個Jar文件中,此外還包含一個可選的META-INF文件夾。這個文件夾下的文件或文件夾主要用來打包和擴展配置信息,包括安全,版本,擴展程序和服務等。如MANIFEST.MF文件定義了擴展和打包的相關數據信息。
一個Jar文件通常在項目中用作第三方類庫使用,也是項目構建的一部分。

生成一個Jar文件大致分為兩步:

1.將源文件編譯為.class文件

2.通過 command jar命令將.class文件,資源文件等等打成一個文件格式的Jar文件。

我們以一個SbDemo項目為例來看Jar文件的打包和運行。項目目錄結構如下:

Test2.java中調用了Test1.java的方法,

我們需要先將Test1.java編譯並打成一個Test1.jar文件,然後通過Test1.jar將Test2.java編譯並打成一個可執行的Test2.jar文件

可執行和不可執行的Jar文件 區別在於是否在Jar文件中指定了main方法的入口,我們後面再看。

Step1:Test1.java的編譯

Step2:將編譯后的classes/com/Test1.class文件打成一個Test1.jar包

Java中和jar包相關的命令是jar命令,生成一個jar包我們需要定義信息文件(manifest-file),它可以定義所生成jar包的classpath類搜索路徑,jar包的入口類等等。可以理解為與Jar包相關的元數據配置信息
Step2.1 書寫信息文件
這裏我們使用resources/manifest-test1.text文件作為信息文件

是的,Test1.java太簡單了,就是打成一個可被他人引用的jar包,信息文件不重要。
Step2.2 執行打包命令

Step3. 編譯Test2.java文件
因為Test2.java中引用了com.Test1類,所以我們需要在編譯時指定Classpath路徑。
Classpath:顧名思義,是指待編譯類依賴的類所在路徑位置。我們可以通過 javac 的 -cp 參數指定。
關於編譯時classpath的值優先級如下:

  • 如果沒有傳入classpath參數,將使用環境變量CLASSPATH的值。(小夥伴不知道環境變量咋查看和設置?去看阿姨的上一篇文章:)
  • 如果沒有發現環境變量CLASSPATH,將使用 執行命令的當前文件夾(.)。
  • 如果javac命令行 通過-classpath or -cp參數指定了類路徑值,則優先級最高。

這裏我們使用-cp指定Test1.jar所在位置

可以看到classes目錄下已經生成了com2/Test2.class文件了。

Step4. 將編譯后的Test2.class和它依賴的Test1.jar一起打成一個可執行的Jar包
Step4.1 書寫信息文件
這時候我們使用信息文件resources/manifest-test2.text文件指定這些信息

Step4.2 執行Jar包生成命令

可以看到在lib目錄下生成了Test2.jar

Step5.運行我們的可執行Jar

大功告成了,我們的SbDemo項目Run起來了…

當然實際項目不可能人肉編譯,打包。我們需要通過Maven/Gradle等構建工具,幫助我們管理代碼之間的Jar包依賴,構建,部署…我們可能大多時候通過點一下IDE就託管了Maven的構建部署命令。

拿Maven舉例子,Maven首先定義了一套項目結構,我們按照它的結構書寫代碼,引入各個模塊所需要的Jar包依賴。然後Maven可以通過自己的生命周期管理項目的清理,構建,打包,部署階段。每個階段有對應的Maven插件執行相應的目標。IDE又整合了Maven,使我們通過點吧點吧按鈕就完成了項目的運行。

但是當一個項目並沒有按照規範的構建工具結構搭建,或者項目沒有成功運行報錯時,了解Java實際的編譯運行過程會對理解、解決這類問題有所幫助。

好啦,限於篇幅,阿姨先不講這些年Maven躺過的坑了,有想看的嗎?關注,在看,轉發三連回應下 >-<

參考資料:
[1].《編譯原理》序 (゚´ω`゚)゚
[2].https://time.geekbang.org/column/article/11289

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【asp.net core 系列】8 實戰之 利用 EF Core 完成數據操作層的實現

0. 前言

通過前兩篇,我們創建了一個項目,並規定了一個基本的數據層訪問接口。這一篇,我們將以EF Core為例演示一下數據層訪問接口如何實現,以及實現中需要注意的地方。

1. 添加EF Core

先在數據層實現層引入 EF Core:

cd Domain.Implements
dotnet add package Microsoft.EntityFrameworkCore

當前項目以SqlLite為例,所以再添加一個SqlLite數據庫驅動:

dotnet add package Microsoft.EntityFrameworkCore.SQLite

刪除 Domain.Implements 里默認的Class1.cs 文件,然後添加Insfrastructure目錄,創建一個 DefaultContext:

using Microsoft.EntityFrameworkCore;

namespace Domain.Implements.Insfrastructure
{
    public class DefaultContext : DbContext
    {
        private string ConnectStr { get; }
        public DefaultContext(string connectStr)
        {
            ConnectStr = connectStr;
        }

        protected override void OnConfiguring(DbContextOptionsBuilder optionsBuilder)
        {
            optionsBuilder.UseSqlite(ConnectStr);//如果需要別的數據庫,在這裏進行修改
        }
    }
}

2. EF Core 批量加載模型

通常情況下,在使用ORM的時候,我們不希望過度的使用特性來標註實體類。因為如果後期需要變更ORM或者出現其他變動的時候,使用特性來標註實體類的話,會導致遷移變得複雜。而且大部分ORM框架的特性都依賴於框架本身,並非是統一的特性結構,這樣就會造成一個後果:本來應該是對調用方隱藏的實現就會被公開,而且在項目引用關係中容易出現循環引用。

所以,我在開發中會尋找是否支持配置類,如果使用配置類或者在ORM框架中設置映射關係,那麼就可以保證數據層的純凈,也能實現對調用方隱藏實現。

EF Core的配置類我們在《C# 數據訪問系列》中關於EF的文章中介紹過,這裏就不做過多介紹了(沒來得及看的小夥伴們不着急,後續會有一個簡單版的介紹)。

通常情況下,配置類我也會放在Domain.Implements項目中。現在我給大家介紹一下如何快速批量加載配置類:

protected override void OnModelCreating(ModelBuilder modelBuilder)
{
    modelBuilder.ApplyConfigurationsFromAssembly(Assembly.GetAssembly(this.GetType()),
		t => t.GetInterfaces().Any(i => t.Name.Contains("IEntityTypeConfiguration")));
}

現在版本的EF Core支持通過Assembly加載配置類,可以指定加載當前上下文類所在的Assembly,然後篩選實現接口中包含IEntityTypeConfiguration的類即可。

3. 使用EF Core實現數據操作

我們已經創建好了一個EF Context,那麼現在就帶領大家一起看一下,如何使用EF來實現 上一篇《「asp.net core」7 實戰之 數據訪問層定義》中介紹的數據訪問接口:

新建一個BaseRepository類,在Domain.Implements項目的Insfrastructure 目錄下:

using Domain.Infrastructure;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;

namespace Domain.Implements.Insfrastructure
{
    public abstract class BaseRepository<T> : ISearchRepository<T>, IModifyRepository<T> where T : class
    {
        public DbContext Context { get; }
        protected BaseRepository(DbContext context)
        {
            Context = context;
        }
    }
}

先創建以上內容,這裏給Repository傳參的時候,使用的是EFCore的默認Context類不是我們自己定義的。這是我個人習慣,實際上並沒有其他影響。主要是為了對實現類隱藏具體的EF 上下文實現類。

在實現各接口方法之前,創建如下屬性:

public DbSet<T> Set { get => Context.Set<T>(); }

這是EF操作數據的核心所在。

3.1 實現IModifyRepository接口

先實現修改接口:

public T Insert(T entity)
{   
    return Set.Add(entity).Entity;
}

public void Insert(params T[] entities)
{
    Set.AddRange(entities);
}

public void Insert(IEnumerable<T> entities)
{
    Set.AddRange(entities);
}
public void Update(T entity)
{
    Set.Update(entity);
}

public void Update(params T[] entities)
{
    Set.UpdateRange(entities);
}

public void Delete(T entity)
{
    Set.Remove(entity);
}

public void Delete(params T[] entities)
{
    Set.RemoveRange(entities);
}

在修改接口裡,我預留了幾個方法沒有實現,因為這幾個方法使用EF Core自身可以實現,但實現會比較麻煩,所以這裏藉助一個EF Core的插件:

dotnet add package Z.EntityFramework.Plus.EFCore

這是一個免費開源的插件,可以直接使用。在Domain.Implements 中添加后,在BaseRepository 中添加如下引用:

using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;

實現方法:

public void Update(Expression<Func<T, bool>> predicate, Expression<Func<T, T>> updator)
{
    Set.Where(predicate).UpdateFromQuery(updator);
}

public void Delete(Expression<Func<T, bool>> predicate)
{
    Set.Where(predicate).DeleteFromQuery();
}

public void DeleteByKey(object key)
{
    Delete(Set.Find(key));
}

public void DeleteByKeys(params object[] keys)
{
    foreach (var k in keys)
    {
        DeleteByKey(k);
    }
}

這裏根據主鍵刪除的方法有個問題,我們無法根據條件進行刪除,實際上如果約定泛型T是BaseEntity的子類,我們可以獲取到主鍵,但是這樣又會引入另一個泛型,為了避免引入多個泛型根據主鍵的刪除就採用了這種方式。

3.2 實現ISearchRepository 接口

獲取數據以及基礎統計接口:

public T Get(object key)
{
    return Set.Find(key);
}

public T Get(Expression<Func<T, bool>> predicate)
{
    return Set.SingleOrDefault(predicate);
}

public int Count()
{
    return Set.Count();
}

public long LongCount()
{
    return Set.LongCount();
}

public int Count(Expression<Func<T, bool>> predicate)
{
    return Set.Count(predicate);
}

public long LongCount(Expression<Func<T, bool>> predicate)
{
    return Set.LongCount(predicate);
}

public bool IsExists(Expression<Func<T, bool>> predicate)
{
    return Set.Any(predicate);
}

這裡有一個需要關注的地方,在使用條件查詢單個數據的時候,我使用了SingleOrDefault而不是FirstOrDefault。這是因為我在這裏做了規定,如果使用條件查詢,調用方應該能預期所使用條件是能查詢出最多一條數據的。不過,這裏可以根據實際業務需要修改方法:

  • Single 返回單個數據,如果數據大於1或者等於0,則拋出異常
  • SingleOrDefault 返回單個數據,如果結果集沒有數據,則返回null,如果多於1,則拋出異常
  • First 返回結果集的第一個元素,如果結果集沒有數據,則拋出異常
  • FirstOrDefault 返回結果集的第一個元素,如果沒有元素則返回null

實現查詢方法:

public List<T> Search()
{
    return Query().ToList();
}

public List<T> Search(Expression<Func<T, bool>> predicate)
{
    return Query(predicate).ToList();
}

public IEnumerable<T> Query()
{
    return Set;
}

public IEnumerable<T> Query(Expression<Func<T, bool>> predicate)
{
    return Set.Where(predicate);
}

public List<T> Search<P>(Expression<Func<T, bool>> predicate, Expression<Func<T, P>> order)
{
    return Search(predicate, order, false);
}

public List<T> Search<P>(Expression<Func<T, bool>> predicate, Expression<Func<T, P>> order, bool isDesc)
{
    var source = Set.Where(predicate);
    if (isDesc)
    {
        source = source.OrderByDescending(order);
    }
    else
    {
        source = source.OrderBy(order);
    }
    return source.ToList();
}

這裏我盡量通過調用了參數最多的方法來實現查詢功能,這樣有一個好處,小夥伴們可以想一下哈。當然了,這是我自己覺得這樣會好一點。

實現分頁:

在實現分頁之前,我們知道當時我們定義的分頁參數類的排序字段用的是字符串,而不是lambda表達式,而Linq To EF需要一個Lambda表示才可以進行排序。這裏就有兩種方案,可以自己寫一個方法,實現字符串到Lambda表達式的轉換;第二種就是借用三方庫來實現,正好我們之前引用的EF Core增強插件里有這個功能:

var list = context.Customers.OrderByDescendingDynamic(x => "x.Name").ToList();

這是它給出的示例。

我們可以先依此來寫一份實現方法:

public PageModel<T> Search(PageCondition<T> condition)
{
    var result = new PageModel<T>
    {
        TotalCount = LongCount(condition.Predicate),
        CurrentPage = condition.CurrentPage,
        PerpageSize = condition.PerpageSize,
    };
    var source = Query(condition.Predicate);
    if (condition.Sort.ToUpper().StartsWith("a")) // asc
    {
        source = source.OrderByDynamic(t => $"t.{condition.OrderProperty}");
    }
    else // desc
    {
        source = source.OrderByDescendingDynamic(t => $"t.{condition.OrderProperty}");
    }
    var items = source.Skip((condition.CurrentPage -1)* condition.PerpageSize).Take(condition.PerpageSize);
    result.Items = items.ToList();
    return result;
}

回到第一種方案:

我們需要手動寫一個字符串的處理方法,先在Utils項目創建以下目錄:Extend>Lambda,並在目錄中添加一個ExtLinq類,代碼如下:

using System.Linq;
using System.Linq.Expressions;
using System.Text.RegularExpressions;

namespace Utils.Extend.Lambda
{
    public static class ExtLinq
    {
        public static IQueryable<T> CreateOrderExpression<T>(this IQueryable<T> source, string orderBy, string orderAsc)
        {
            if (string.IsNullOrEmpty(orderBy)|| string.IsNullOrEmpty(orderAsc)) return source;
            var isAsc = orderAsc.ToLower() == "asc";
            var _order = orderBy.Split(',');
            MethodCallExpression resultExp = null;
            foreach (var item in _order)
            {
                var orderPart = item;
                orderPart = Regex.Replace(orderPart, @"\s+", " ");
                var orderArry = orderPart.Split(' ');
                var orderField = orderArry[0];
                if (orderArry.Length == 2)
                {
                    isAsc = orderArry[1].ToUpper() == "ASC";
                }
                var parameter = Expression.Parameter(typeof(T), "t");
                var property = typeof(T).GetProperty(orderField);
                var propertyAccess = Expression.MakeMemberAccess(parameter, property);
                var orderByExp = Expression.Lambda(propertyAccess, parameter);
                resultExp = Expression.Call(typeof(Queryable), isAsc ? "OrderBy" : "OrderByDescending",
                    new[] {typeof(T), property.PropertyType},
                    source.Expression, Expression.Quote(orderByExp));
            }

            return resultExp == null
                ? source
                : source.Provider.CreateQuery<T>(resultExp);
        }
    }
}

暫時不用關心為什麼這樣寫,後續會為大家分析的。

然後回過頭來再實現我們的分頁,先添加Utils 到Domain.Implements項目中

cd ../Domain.Implements # 進入Domain.Implements 項目目錄
dotnet add reference ../Utils
public PageModel<T> Search(PageCondition<T> condition)
{
    var result = new PageModel<T>
    {
        TotalCount = LongCount(condition.Predicate),
        CurrentPage = condition.CurrentPage,
        PerpageSize = condition.PerpageSize,
    };
    var source = Set.Where(condition.Predicate).CreateOrderExpression(condition.OrderProperty, condition.Sort);
    var items = source.Skip((condition.CurrentPage -1)* condition.PerpageSize).Take(condition.PerpageSize);
    result.Items = items.ToList();
    return result;
}

記得添加引用:

using Utils.Extend.Lambda;

在做分頁的時候,因為前台傳入的參數大多都是字符串的排序字段,所以到後端需要進程字符串到字段的處理。這裏的處理利用了C# Expression的一個技術,這裏就不做過多介紹了。後續在.net core高級篇中會有介紹。

4. 總結

到目前為止,看起來我們已經成功實現了利用EF Core為我們達成 數據操作和查詢的目的。但是,別忘了EF Core需要手動調用一個SaveChanges方法。下一篇,我們將為大家介紹如何優雅的執行SaveChanges方法。

這一篇介紹到這裏,雖然說明不是很多,但是這也是我在開發中總結的經驗。

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Python 3.9 beta2 版本發布了,看看這 7 個新的 PEP 都是什麼?

原作:Jake Edge

譯者:豌豆花下貓@Python貓

英文:https://lwn.net/Articles/819853/

隨着 Python 3.9.0b1 的發布,即開發周期中計劃的四個 beta 版本的首個,Python 3.9 的功能已經是完善了。在 10 月發布最終版本之前,還會有許多測試和穩定性方面的工作要做。

(譯註:beta1 版本發佈於 5 月 18 日,作者文章寫於 5 月 20,而到本篇譯文發布時,beta2 剛好在今天即 6 月 9 日發布,這是一個巧合!)

該發布說明中列出了被 3.9 接受的 7 個 Python 增強提案(PEP)。我們研究了其中的一些 PEP,看到有一些更新。現在似乎是一個介紹 Python 3.9 帶來的一些東西的好時機。

1、字符串操作

有時最簡單(表明上的)的事情最困難,或者至少會引起巨大的討論。其中大部分的爭議是關於命名(還能是什麼?),但是給標準字符串對象添加函數,來刪除前綴和後綴,這種想法是毫無爭議的。

是否可以將那些詞綴(前綴和後綴的統稱)指定為序列,以便在一次調用中處理多個詞綴,這一點尚不明確,最後它被從提案中刪除了,等待着其他人再次推動更改。

在 3 月底,Dennis Sweeney 在 python-dev 郵件列表上請求核心開發者支持 PEP 616(“字符串刪除前綴和後綴的方法”)。他指出了自 2019 年 3 月以來關於該話題的 python-ideas 討論。埃里克·史密斯(Eric V. Smith)同意支持該 PEP,這促使 Sweeney 發布並啟動了討論。

在最初版本中,他使用 cutprefix() 和 cutsuffix() 作為要添加給字符串對象的方法名。四種類型的 Python 對象將獲得新的方法:str(Unicode 字符串),byte(二進制序列),bytearray(可變的二進制序列)和 collections.UserString(字符串對象的一種封裝)。

它的寫法如下:

'abcdef'.cutprefix('abc') # 返回'def'
'abcdef'.cutsuffix('ef') # 返回'abcd'

針對命名部分,出現了一大堆的建議。基本上很少有人喜歡“cut”,因此“strip”、“strim”和“remove”被提出來了,並且都獲得了一些支持。

stripprefix() 以及 stripsuffix() 由於 PEP 中指出的一種理由,至少是被部分地反對了;現有的“strip”函數令人困惑,因此應避免重用該名稱。

str.lstrip() 和 str.rstrip() 方法也用於刪除前導字符和尾隨字符,但是它們對於真正在尋找 cutprefix() 功能的程序員來說是一個困惑的來源。

*strip() 在調用時接收一個字符串參數,但會將其視為一組字符,並從字符串開頭或結尾消除:

'abcdef'.lstrip('abc') # 返回“def”,符合預期
'abcbadefed'.lstrip('abc') # 返回'defed',完全不符合預期

最終,removeprefix() 和 removesuffix() 似乎佔據了上風,這正是 Sweeney 最終改成的版本。Guido van Rossum 也支持這些名字。

埃里克·法格倫(Eric Fahlgren)這樣搞笑地總結了命名的爭論:

我認為如果你先寫文檔,則名稱的選擇會更容易些:

cutprefix – 刪除指定的前綴。

trimprefix – 刪除指定的前綴。

stripprefix – 刪除指定的前綴。

removeprefix – 刪除指定的前綴。廢話

Sweeney 更新了 PEP,回應了許多評論,但還增加了提議將字符串元組作為詞綴的功能(可以在 PEP GitHub 倉庫中看到該版本)。

但是史蒂文·達普拉諾(Steven D’Aprano)不確定這樣做是否合理。他指出,唯一接受元組參數的字符串操作是 str.startswith() 和 str.endswith(),而它們不返回字符串(只是一個布爾值)。他懷疑添加這一種接收元組參數卻返回字符串的方法,因為無論選擇何種規則來處理元組,對於某些人來說都是“錯誤的”選擇。

例如:

這裏的困難在於,如果兩個或多個前綴都能匹配,則“剪切這些前綴中的一個”的概念是模稜兩可的。對 startwith 沒有區別:

 "extraordinary".startswith(('ex', 'extra'))

因為是從左到右,從最短到最大,甚至是隨機順序匹配都為True。但是對於 cutprefix,應該刪除哪個前綴?

如他所說,建議的規則是使用從左到右處理元組的第一個匹配字符串,但是有些人可能想要最長的匹配或最後一個匹配;這一切都取決於使用的上下文。他建議在提交添加此類行為之前,要給該功能更多的“浸泡時間”(譯註:即預備時間):“在添加多前綴/後綴的支持之前,我們首先應該對簡單的情況進行一些實際的體驗。”

伊桑·弗曼(Ethan Furman)同意達普拉諾(D’Aprano)的意見。但是維克托·斯汀納(Victor Stinner)強烈贊成元組參數的想法,只不過,他還想知道當傳入的元組有空字符串時,會怎麼處理。根據 PEP 提議,在處理元組時遇到空字符串(實際上可以匹配任何內容)只會返回原始字符串,這會導致令人驚訝的結果:

cutsuffix("Hello World", ("", " World"))    # 返回 "Hello World"
cutsuffix("Hello World", (" World", ""))    # 返回 "Hello"

這個例子不太明顯;詞綴不一定是硬編碼的,因此空字符串可能會溜進意想不到的位置。Stinner 建議如果遇到空字符串,則拋出 ValueError,類似於 str.split()。但是 Sweeney 決定完全刪除元組參數功能,以便“允許對此有更強見解的人在另外的 PEP 中提出並捍衛一系列的語義”。他在 3 月 28 日發布了該 PEP 的最新版本。

4 月 9 日,Sweeney 發起了一個指導委員會 issue,請求對其 PEP 進行評審。4 月 20 日,Stinner 代表委員會接受了該提案。

這是一個很小的更改,但值得花時間確保它具有長期適用的接口(和語義)。我們將在 Python 3.9 中看到 removeprefix() 和removesuffix()。

2、新解析器

並不令人感到驚訝的是,指導委員會已經接受了我們在 4 月中旬介紹過的 CPython 新解析器。PEP 617(“CPython 新的 PEG 解析器”)由 Python 創始人即前仁慈的獨裁者(BDFL) Guido van Rossum 以及 Pablo Galindo Salgado 和 Lysandros Nikolaou 共同提出。

它已經運行良好,並且在現有解析器的速度和內存使用方面提升了 10% 以內的性能。由於解析器是基於解析表達語法(PEG),因此也將簡化語言規範。CPython 現有的 LL(1) 解析器存在諸多缺點和一些 hack,新的解析器將會消除掉。

這一更改為 Python 超越 LL(1) 語法鋪平了道路,儘管現有語言並不完全是 LL(1)。這一更改不會太快,因為計劃是在 Python 3.9 的命令行中提供開關,保持現有解析器可用。

但是 Python 3.10 將刪除現有的解析器,這可能會導致語言變更。如果做了那些更改,那麼,其它的 Python 實現(例如 PyPy 和 MicroPython)就需要切換解析器的 LL(1) 實現,以便跟上語言規範的要求。這可能會使核心開發者暫停進行此類更改。

3、更多內容

我們在三月初查看了 PEP 615(“在標準庫中支持 IANA 時區數據庫”)。它將在標準庫中添加一個zoneinfo 模塊,該模塊將有助於從 IANA 時區數據庫中(也稱為“Olson數據庫”)獲取時區信息,以填充時區對象。在撰寫本文時,它看起來很順利。

在 3 月底,Paul Ganssle 請求就該 PEP 作出決議。他認為在一個有趣的時間範圍內接受它,可能會很有趣:

… 我希望(出於異想天開的原因)在 4 月 5 日(星期日)UTC 時間 02:00-04:00 或 13:00-17:30 之間接受它,因為這些時間代表着地球上某些地方的不明確時間(主要在澳大利亞)。還有另一個時機,那就是在 4 月 19 日星期日 UTC 01:00-03:00 之間,這段時間在西撒哈拉是不明確的。

他意識到這可能難以實現,它當然不是優先考慮的事。指導委員會沒有錯過第二個時間窗太多;Barry Warsaw 於 4 月 20 日宣布接受該 PEP。

Python 現在將具有一種機制來訪問系統的時區數據庫,以創建和處理時區。另外,Python 軟件包索引(PyPI)中有一個 tzdata 模塊,它為缺少 IANA 數據的系統提供這些數據;它將由 Python 核心開發者維護。

PEP 593(“靈活的函數和變量註釋”)添加了一種將上下文特定的(context-specific)元數據與函數和變量關聯的方法。實際上,type hint 註解已擠出了很多年前在 Python 3.0 中實現的 PEP 3107(“函數註釋”)中設想的其它用例。PEP 593 使用註解的(Annotated)類型提示為這些用例創建了一種新的機制。

PEP 585(“標準集合中的類型提示泛型”)提供了另一種清除方法。它將允許刪除在 typing 模塊中維護的一組并行的類型別名,以支持泛型。例如,type.List 類型將不再需要支持諸如“dict[str,list[int]]”之類的註解(例如,一個帶有字符串鍵和整數列表的值的字典)。

字典“加法”的聯合操作也會是 Python 3.9 的一部分。它曾不時引起爭議,但是 2 月中旬,PEP 584(“給字典添加聯合操作符”)被 Van Rossum 推薦採納。指導委員會迅速同意了,該特性於 2 月 24 日合入。

最後一個 PEP 是 PEP 602(“Python 的年度發布周期”)。如提案所書,它將發布節奏從每 18 個月更改為每年一次。但是,開發和發布周期是重疊的,因此整個功能開發需要 12 個月的時間。當第一個 Python 3.9 beta 版本發布時(即現在),Python 3.10 的功能開發就開始了。請繼續關注來年的下一輪 PEP。

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[原創][開源] SunnyUI.Net 主題

SunnyUI.Net, 基於 C# .Net WinForm 開源控件庫、工具類庫、擴展類庫、多頁面開發框架

  • Blog: https://www.cnblogs.com/yhuse
  • Gitee: https://gitee.com/yhuse/SunnyUI
  • GitHub: https://github.com/yhuse/SunnyUI
  • 幫助文檔目錄: https://www.cnblogs.com/yhuse/p/SunnyUI_Menu.html
  • 歡迎交流,QQ群:  56829229 (SunnyUI技術交流群) 

主題

1、Color 色彩

SunnyUI為了避免視覺傳達差異,使用一套特定的調色板來規定顏色,為你所搭建的產品提供一致的外觀視覺感受。主要顏色參照Element(https://element.eleme.cn/

  • 主色

SunnyUI主要品牌顏色是鮮艷、友好的藍色。

  • 輔助色

除了主色外的場景色,需要在不同的場景中使用(例如紅色表示危險的操作)。

  • 中性色

中性色用於文本、背景和邊框顏色。通過運用不同的中性色,來表現層次結構。

 

2、Rect邊框

我們對邊框進行統一規範,可用於按鈕、卡片、彈窗等組件里。

主要屬性如下:

  • RectColor:邊框顏色
  • RectDisableColor:控件不可用時邊框顏色
  • RectSides:邊框显示方向
  • 無:不显示邊框
  • 全部:显示全部邊框
  • 頂:显示頂部邊框
  • 底:显示底部邊框
  • 左:显示左側邊框
  • 右:显示右側邊框

注:邊框显示和圓角設置相關,如果一側的邊框兩端端點為圓角,則此邊框必定显示。

 

3、Radius圓角

我們提供了以下幾種圓角樣式,以供選擇。默認圓角大小為5px。

主要屬性如下:

Radius:圓角大小

RadiusSides:显示四個角圓角的显示與否

  • 圓角不显示

  • 默認圓角大小為5px

  • 圓角大小與控件高度相等時,显示大圓角

  • 可通過四個角圓角的設置,對控件組合显示

 

4、Font字體

默認字體為:微軟雅黑, 12pt

 

5、Style主題

SunnyUI包含 Element 風格主題 11 個,DotNetBar 主題 3 個,其他主題 2 個,包含主題管理組件 UIStyleManager,可自由切換主題。

  •  UIStyleManager

參考SunnyUI.Demo.exe,將UIStyleManager放置在主窗體上,通過選擇UIStyleManager的屬性Style,或者通過代碼設置統一主題風格。

UIStyleManager.Style = style;

 

  • Style主要屬性如下:

Style:設置主題風格

StyleCustomMode:是否為自定義主題,設置為False時使用UIStyleManager提供的統一主題風格,設置為Ture時可手動調整控件配色,不受UIStyleManager約束。

 

  • UIStyle.Blue

  • UIStyle.Green

  • UIStyle.Orange

  • UIStyle.Red

  • UIStyle.Gray

  • UIStyle.White

  • UIStyle.DarkBlue

  • UIStyle.Black

  • UIStyle.Office2010Blue

  • UIStyle.Office2010Silver

  • UIStyle.Office2010Black

  

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一行代碼引來的安全漏洞就讓我們丟失了整個服務器的控制權

之前在某廠的某次項目開發中,項目組同學設計和實現了一個“引以為傲”,額,有點擴張,不過自認為還說得過去的 feature,結果臨上線前被啪啪打臉,因為實現過程中因為一行代碼(沒有標題黨,真的是一行代碼)帶來的安全漏洞讓我們丟失了整個服務器控制權(測試環境)。多虧了上線之前有公司安全團隊的人會對代碼進行掃描,才讓這個漏洞被扼殺在搖籃里。

下面我們就一起來看看這個事故,啊,不對,是故事。

背景說明

我們的項目是一個面向全球用戶的 Web 項目,用 SpringBoot 開發。在項目開發過程中,離不開各種異常信息的處理,比如表單提交參數不符合預期,業務邏輯的處理時離不開各種異常信息(例如網絡抖動等)的處理。於是利用 SpringBoot 各種現成的組件支持,設計了一個統一的異常信息處理組件,統一管理各種業務流程中可能出現的錯誤碼和錯誤信息,通過國際化的資源配置文件進行統一輸出給用戶。

統一錯誤信息配置管理

我們的用戶遍布全球,為了給各個國家用戶比較好的體驗會進行不同的翻譯。具體而言,實現的效果如下,為了方便理解,以“找回登錄密碼”這樣一個業務場景來進行闡述說明。

假設找回密碼時,需要用戶輸入手機或者郵箱驗證碼,假設這個時候用戶輸入的驗證碼通過後台數據庫(可能是Redis)對比發現已經過期。在業務代碼中,只需要簡單的 throw new ErrorCodeException(ErrorCodes.AUTHCODE_EXPIRED) 即可。具體而言,針對不同國家地區不同的語言看到的效果不一樣:

  • 中文用戶看到的提示就是“您輸入的驗證碼已過期,請重新獲取”;
  • 歐美用戶看到的效果是“The verification code you input is expired, …”;
  • 德國用戶看到的是:“Der von Ihnen eingegebene Verifizierungscode ist abgelaufen, bitte wiederholen” 。(我瞎找的翻譯,不一定準)
  • ……

統一錯誤信息配置管理代碼實現

關鍵信息其實就在於一個 GlobalExceptionHandler,對所有Controller 入口進行 AOP 攔截,根據不同的錯誤信息,獲取相應資源文件配置的 key,並從語言資源文件中讀取不同國家的錯誤翻譯信息。

@ControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {

    @ExceptionHandler(BadRequestException.class)
    @ResponseBody
    public ResponseEntity handle(HttpServletRequest request, BadRequestException e){
        String i18message = getI18nMessage(e.getKey(), request);
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).body(Response.error(e.getCode(), i18message));
    }
    
    @ExceptionHandler(ErrorCodeException.class)
    @ResponseBody
    public ResponseEntity handle(HttpServletRequest request, ErrorCodeException e){
        String i18message = getI18nMessage(e.getKey(), request);
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.OK).body(Response.error(e.getCode(), i18message));
    }
}

 

不同語言的資源文件示例

private String getI18nMessage(String key, HttpServletRequest request) {
   try {
       return messageSource.getMessage(key, null, LanguaggeUtils.currentLocale(request));
   } catch (Exception e) {
       // log
       return key;
   }
}

 

詳細代碼實現可以參考本人之前寫的這篇文章一文教你實現 SpringBoot 中的自定義 Validator 和錯誤信息國際化配置,上面有附完整的代碼實現。

基於註解的表單校驗(含自定義註解)

還有一種常見的業務場景就是後端接口需要對用戶提交的表單進行校驗。以“註冊用戶”這樣的場景舉例說明, 註冊用戶時,往往會提交昵稱,性別,郵箱等信息進行註冊,簡單起見,就以這 3 個屬性為例。

定義的表單如下:

public class UserRegForm {
 private String nickname;
 private String gender;
 private String email;
}

 

對於表單的約束,我們有:

  • 昵稱字段:“nickname” 必填,長度必須是 6 到 20 位;
  • 性別字段:“gender” 可選,如果填了,就必須是“Male/Female/Other/”中的一種。說啥,除了男女還有其他?對,是的。畢竟全球用戶嘛,你去看看非死不可,還有更多。
  • 郵箱: “email”,必填,必須滿足郵箱格式。

對於以上約束,我們只需要在對應的字段上添加如下註解即可。

public class UserRegForm {
 @Length(min = 6, max = 20, message = "validate.userRegForm.nickname")
 private String nickname;

 @Gender(message="validate.userRegForm.gender")
 private String gender;

 @NotNull
 @Email(message="validate.userRegForm.email")
 private String email;
}

 

然後在各個語言資源文件中配置好相應的錯誤信息提示即可。其中, @Gender 就是一個自定義的註解。

基於含自定義註解的表單校驗關鍵代碼

自定義註解的實現主要的其實就是一個自定義註解的定義以及一個校驗邏輯。 例如定義一個自定義註解 CustomParam

@Documented
@Constraint(validatedBy = CustomValidator.class)
@Target({FIELD, METHOD, PARAMETER, ANNOTATION_TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface CustomParam {
    String message() default "name.tanglei.www.validator.CustomArray.defaultMessage";

    Class<?>[] groups() default {};
    Class<? extends Payload>[] payload() default { };

    @Documented
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target({FIELD, METHOD, PARAMETER, ANNOTATION_TYPE})
    @interface List {
        CustomParam[] value();
    }
}

 

校驗邏輯的實現 CustomValidator

public class CustomValidator implements ConstraintValidator<CustomParam, String> {
    @Override
    public boolean isValid(String s, ConstraintValidatorContext constraintValidatorContext) {
        if (null == s || s.isEmpty()) {
            return true;
        }
        if (s.equals("tanglei")) {
            return true;
        } else {
            error(constraintValidatorContext, "Invalid params: " + s);
            return false;
        }
    }

    @Override
    public void initialize(CustomParam constraintAnnotation) {
    }

    private static void error(ConstraintValidatorContext context, String message) {
        context.disableDefaultConstraintViolation();
        context.buildConstraintViolationWithTemplate(message).addConstraintViolation();
    }
}

 

上面例子只為了闡述說明問題,其中校驗邏輯沒有實際意義,這樣,如果輸入參數不滿足條件,就會明確提示用戶輸入的哪個參數不滿足條件。例如輸入參數 xx,則會直接提示:Invalid params: xx

這個跟第一部分的處理方式類似,因為現有的 validator 組件實現中,如果違反相應的約束也是一種拋異常的方式實現的,因此只需要在上述的 GlobalExceptionHandler中添加相應的異常信息即可,這裏就不詳述了。 這不是本文的重點,這裏就不詳細闡述了。 詳細代碼實現可以參考本人之前寫的這篇文章一文教你實現 SpringBoot 中的自定義 Validator 和錯誤信息國際化配置,上面有附完整的代碼實現。

場景重現

一切都顯得很完美,直到上線前代碼提交至安全團隊掃描,就被“啪啪打臉”,掃描報告反饋了一個嚴重的安全漏洞。而這個安全漏洞,屬於很高危的遠程代碼執行漏洞。

用前文提到的自定義 Validator,輸入的參數用: “1+1=${1+1}”,看看效果:

太 TM 神奇了,居然幫我運算出來了,返回 "message": "Invalid params: 1+1=2"

問題就出現在實現自定義註解進行校驗的這行代碼(如下圖所示):

其實,最開始的時候,這裏直接返回了“Invalid params”,當初為了更好的用戶體驗,要明確告訴用戶哪個參數沒有通過校驗,因此在輸出的提示上加上了用戶輸入的字段,也就是上面的"Invalid params: " + s,沒想到,這闖了大禍了(回過頭來想,感覺這裏沒必要這麼詳細啊,因為前端已經有相應的校驗了,正常情況下回攔住,針對不守規矩的用非常規手段來的接口請求,直接返回校驗不通過就行了,畢竟不是對外提供的 OpenAPI 服務)。

仔細看,這個方法實際上是 ConstraintValidatorContext這個接口中聲明的,看方法名字其實能知道輸入參數是一個字符串模板,內部會進行解析替換的(這其實也符合“見名知意”的良好編程習慣)。(教訓:大家應該把握好自己寫的每一行代碼背後實際在做什麼。)

/* ......
 * @param messageTemplate new un-interpolated constraint message
 * @return returns a constraint violation builder
 */
ConstraintViolationBuilder buildConstraintViolationWithTemplate(String messageTemplate);

 

這個 case,源碼調試進去之後,就能跟蹤到執行翻譯階段,在如下方法中: org.hibernate.validator.messageinterpolation.AbstractMessageInterpolator.interpolateMessage

再往後,就是表達式求值了。

以為就這樣就完了嗎?

剛開始感覺,能幫忙算簡單的運算規則也就完了吧,你還能把我怎麼樣?其實這個相當於暴露了一個入口,支持用戶輸入任意 EL 表達式進行執行。網上通過關鍵字 “SpEL表達式注入漏洞” 找找,就能發現事情並沒有想象中那麼簡單。

我們構造恰當的 EL 表達式(注意各種轉義,下文的輸入參數相對比較明顯在做什麼了,實際上還有更多黑科技,比如各種二進制轉義編碼啊等等),就能直接執行輸入代碼,例如:可以直接執行命令,“ls -al”, 返回了一個 UNIXProcess 實例,命令已經被執行過了。

比如,我們執行個打開計算器的命令,搞個計算器玩玩~

我錄製了一個動圖,來個演示可能更生動一些。

這還得了嗎?這相當於提供了一個 webshell 的功能呀,你看想運行啥命令就能運行啥命令,例如 ping 本人博客地址(ping www.tanglei.name),下面動圖演示一下整個過程(從運行 ping 到 kill ping)。

我錄製了一個視頻,點擊這裏可以訪問。

豈不是直接創建一個用戶,然後遠程登錄就可以了。後果很嚴重啊,別人想幹嘛就幹嘛了。

我們跟蹤下對應的代碼,看看內部實現,就會“恍然大悟”了。

經驗教訓

幸虧這個漏洞被扼殺在搖籃里,否則後果還真的挺嚴重的。通過這個案例,我們有啥經驗和教訓呢?那就是作為程序員,我們要對每一行代碼都保持“敬畏”之心。也許就是因為你的不經意的一行代碼就帶來了嚴重的安全漏洞,要是不小心被壞人利用,輕則……重則……(自己想象吧)

此外,我們也應該看到,程序員需要對常見的安全漏洞(例如XSS/CSRF/SQL注入等等)有所了解,並且要有足夠的安全意識(其實有時候研究一些安全問題還挺好玩的,比如這篇《RSA算法及一種”旁門左道”的攻擊方式》就比較有趣)。例如:

  • 用戶權限分離:運行程序的用戶不應該用 root,例如新建一個“web”或者“www”之類的用戶,並設置該用戶的權限,比如不能有可執行 xx 的權限之類的。本文 case,如果權限進行了分離(遵循最小權限原則),應該也不會這麼嚴重。(本文就剛好是因為是測試環境,所以沒有強制實施)
  • 任何時候都不要相信用戶的輸入,必須對用戶輸入的進行校驗和過濾,又特別是針對公網上的應用。
  • 敏感信息加密保存。退一萬步講,假設攻擊者攻入了你的服務器,如果這個時候,你的數據庫賬戶信息等配置都直接明文保存在服務器中。那數據庫也被脫走了。

如果可能的話,需要對開發者的代碼進行漏洞掃描。一些常見的安全漏洞現在應該是有現成的工具支持的。另外,讓專業的人做專業的事情,例如要有安全團隊,可能你會說你們公司沒有不也活的好好的,哈哈,只不過可能還沒有被壞人盯上而已,壞人也會考慮到他們的成本和預期收益的,當然這就更加對我們開發者提高了要求。一些敏感權限盡量控制在少部分人手中,配合相應的流程來支撐(不得不說,大公司繁瑣的流程還是有一定道理的)。

畢竟我不是專業研究Web安全的,以上說得可能也不一定對,如果你有不同意見或者更好的建議歡迎留言參与討論。

這篇文章從寫代碼做實驗,到錄屏做視頻動圖等等耗時還蠻久的(好幾個周末的時間呢),原創真心不易,希望你能幫我個小忙唄,如果本文內容你覺得有所啟發,有所收穫,請幫忙點個“在看”唄,或者轉發分享讓更多的小夥伴看到。

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  • 面了7輪 Google,最終還是逃不脫被掛的命運。

文章首發於本人微信公眾號(ID:tangleithu),請感興趣的同學關注我的微信公眾號,及時獲取技術乾貨。

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03 . Prometheus監控容器和HTTP探針應用

Eeporter是什麼及來源?

是什麼?

廣義上講所有可以向Prometheus提供監控樣本數據的程序都可以被稱為一個Exporter。而Exporter的一個實例稱為target,如下所示,Prometheus通過輪詢的方式定期從這些target中獲取樣本數據:

來源有哪些?

社區提供的

Prometheus社區提供了豐富的Exporter實現,涵蓋了從基礎設施,中間件以及網絡等各個方面的監控功能。這些Exporter可以實現大部分通用的監控需求。下錶列舉一些社區中常用的Exporter:

範圍 常用Exporter
數據庫 MySQL Exporter, Redis Exporter, MongoDB Exporter, MSSQL Exporter等
硬件 Apcupsd Exporter,IoT Edison Exporter, IPMI Exporter, Node Exporter等
消息隊列 Beanstalkd Exporter, Kafka Exporter, NSQ Exporter, RabbitMQ Exporter等
存儲 Ceph Exporter, Gluster Exporter, HDFS Exporter, ScaleIO Exporter等
HTTP服務 Apache Exporter, HAProxy Exporter, Nginx Exporter等
API服務 AWS ECS Exporter, Docker Cloud Exporter, Docker Hub Exporter, GitHub Exporter等
日誌 Fluentd Exporter, Grok Exporter等
監控系統 Collectd Exporter, Graphite Exporter, InfluxDB Exporter, Nagios Exporter, SNMP Exporter等
其他 Blockbox Exporter, JIRA Exporter, Jenkins Exporter, Confluence Exporter等

用戶自定義的

除了直接使用社區提供的Exporter程序以外,用戶還可以基於Prometheus提供的Client Library創建自己的Exporter程序,目前Promthues社區官方提供了對以下編程語言的支持:Go、Java/Scala、Python、Ruby。同時還有第三方實現的如:Bash、C++、Common Lisp、Erlang,、Haskeel、Lua、Node.js、PHP、Rust等。

Exporter的運行方式

從Exporter的運行方式來講,又可以分為

獨立使用的

以我們已經使用過的Node Exporter為例,由於操作系統本身並不直接支持Prometheus,同時用戶也無法通過直接從操作系統層面上提供對Prometheus的支持。因此,用戶只能通過獨立運行一個程序的方式,通過操作系統提供的相關接口,將系統的運行狀態數據轉換為可供Prometheus讀取的監控數據。 除了Node Exporter以外,比如MySQL Exporter、Redis Exporter等都是通過這種方式實現的。 這些Exporter程序扮演了一个中間代理人的角色。

集成到應用中的

為了能夠更好的監控系統的內部運行狀態,有些開源項目如Kubernetes,ETCD等直接在代碼中使用了Prometheus的Client Library,提供了對Prometheus的直接支持。這種方式打破的監控的界限,讓應用程序可以直接將內部的運行狀態暴露給Prometheus,適合於一些需要更多自定義監控指標需求的項目。

Exporter規範

所有的Exporter程序都需要按照Prometheus的規範,返回監控的樣本數據。以Node Exporter為例,當訪問/metrics地址時會返回以下內容:

# HELP node_cpu Seconds the cpus spent in each mode.
# TYPE node_cpu counter
node_cpu{cpu="cpu0",mode="idle"} 362812.7890625
# HELP node_load1 1m load average.
# TYPE node_load1 gauge
node_load1 3.0703125

這是一種基於文本的格式規範,在Prometheus 2.0之前的版本還支持Protocol buffer規範。相比於Protocol buffer文本具有更好的可讀性,以及跨平台性。Prometheus 2.0的版本也已經不再支持Protocol buffer。

Exporter返回的樣本數據,主要由三個部分組成:樣本的一般註釋信息(HELP),樣本的類型註釋信息(TYPE)和樣本。Prometheus會對Exporter響應的內容逐行解析:

如果當前行以# HELP開始,Prometheus將會按照以下規則對內容進行解析,得到當前的指標名稱以及相應的說明信息:

# HELP <metrics_name> <doc_string>

如果當前行以# TYPE開始,Prometheus會按照以下規則對內容進行解析,得到當前的指標名稱以及指標類型:

# TYPE <metrics_name> <metrics_type>

TYPE註釋行必須出現在指標的第一個樣本之前。如果沒有明確的指標類型需要返回為untyped。 除了# 開頭的所有行都會被視為是監控樣本數據。 每一行樣本需要滿足以下格式規範:

metric_name [
  "{" label_name "=" `"` label_value `"` { "," label_name "=" `"` label_value `"` } [ "," ] "}"
] value [ timestamp ]

其中metric_name和label_name必須遵循PromQL的格式規範要求。value是一個float格式的數據,timestamp的類型為int64(從1970-01-01 00:00:00以來的毫秒數),timestamp為可選默認為當前時間。具有相同metric_name的樣本必須按照一個組的形式排列,並且每一行必須是唯一的指標名稱和標籤鍵值對組合。

需要特別注意的是對於histogram和summary類型的樣本。需要按照以下約定返回樣本數據:

1 . 類型為summary或者histogram的指標x,該指標所有樣本的值的總和需要使用一個單獨的x_sum指標表示

2 . 類型為summary或者histogram的指標x,該指標所有樣本的總數需要使用一個單獨的x_count指標表示。

3 . 對於類型為summary的指標x,其不同分位數quantile所代表的樣本,需要使用單獨的x{quantile=”y”}表示。

4 . 對於類型histogram的指標x為了表示其樣本的分佈情況,每一個分佈需要使用x_bucket{le=”y”}表示,其中y為當前分佈的上位數。同時必須包含一個樣本x_bucket{le=”+Inf”},並且其樣本值必須和x_count相同。

5 . 對於histogram和summary的樣本,必須按照分位數quantile和分佈le的值的遞增順序排序。

以下是類型為histogram和summary的樣本輸出示例

# A histogram, which has a pretty complex representation in the text format:
# HELP http_request_duration_seconds A histogram of the request duration.
# TYPE http_request_duration_seconds histogram
http_request_duration_seconds_bucket{le="0.05"} 24054
http_request_duration_seconds_bucket{le="0.1"} 33444
http_request_duration_seconds_bucket{le="0.2"} 100392
http_request_duration_seconds_bucket{le="+Inf"} 144320
http_request_duration_seconds_sum 53423
http_request_duration_seconds_count 144320

# Finally a summary, which has a complex representation, too:
# HELP rpc_duration_seconds A summary of the RPC duration in seconds.
# TYPE rpc_duration_seconds summary
rpc_duration_seconds{quantile="0.01"} 3102
rpc_duration_seconds{quantile="0.05"} 3272
rpc_duration_seconds{quantile="0.5"} 4773
rpc_duration_seconds_sum 1.7560473e+07
rpc_duration_seconds_count 2693

指定樣式格式的版本
在Exporter響應的HTTP頭信息中,可以通過Content-Type指定特定的規範版本,例如:

HTTP/1.1 200 OK
Content-Encoding: gzip
Content-Length: 2906
Content-Type: text/plain; version=0.0.4
Date: Sat, 17 Mar 2018 08:47:06 GMT

其中version用於指定Text-based的格式版本,當沒有指定版本的時候,默認使用最新格式規範的版本。同時HTTP響應頭還需要指定壓縮格式為gzip。

容器監控

Docker是一個開源的應用容器引擎,讓開發者可以打包他們的應用以及依賴包到一個可移植的容器中,然後發布到任何流行的Linux/Windows/Mac機器上。容器鏡像正成為一個新的標準化軟件交付方式。

例如,可以通過一下命令快速在本地啟動一個Nginx服務:

安裝docker
# 安裝一些必要的系統工具
sudo yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2
# 添加軟件源信息
# docker 官方源
sudo yum-config-manager --add-repo https://download.docker.com/linux/centos/docker-ce.repo

# 阿里雲源
sudo yum-config-manager --add-repo http://mirrors.aliyun.com/docker-ce/linux/centos/docker-ce.repo

sudo yum makecache fast

# CentOS7安裝 Docker-ce
yum -y install docker-ce   


mkdir /etc/docker
vim /etc/docker/daemon.json
{
"registry-mirrors": ["https://registry.docker-cn.com"]
}

# 啟動Docker後台服務
systemctl start docker && systemctl enable docker
systemctl daemon-reload                 # 守護進程重啟

# 運行一個nginx做測試
docker run -itd nginx

為了能夠獲取到Docker容器的運行狀態,用戶可以通過Docker的stats命令獲取到當前主機上運行容器的統計信息,可以查看容器的CPU利用率、內存使用量、網絡IO總量以及磁盤IO總量等信息。

docker stats
CONTAINER           CPU %      MEM USAGE / LIMIT     MEM %      NET I/O         BLOCK I/O   PIDS
9a1648bec3b2        0.30%      196KiB / 3.855GiB     0.00%      828B / 0B       827kB / 0B  1
# 除了使用命令以外,用戶還可以通過docker提供的http api查看容器的監控統計信息.

使用CAdvisor

CAdvisor是Google開源的一款用於展示和分析容器運行狀態的可視化工具。通過在主機上運行CAdvisor用戶可以輕鬆的獲取到當前主機上容器的運行統計信息,並以圖表的形式向用戶展示。

在本地運行CAdvisor也非常簡單,直接運行一下命令即可:

docker run \
  --volume=/:/rootfs:ro \
  --volume=/var/run:/var/run:rw \
  --volume=/sys:/sys:ro \
  --volume=/var/lib/docker/:/var/lib/docker:ro \
  --publish=8080:8080 \
  --detach=true \
  --name=cadvisor \
  google/cadvisor:latest
# 通過訪問http://localhost:8080可以查看,當前主機上容器的運行狀態.

CAdvisor是一個簡單易用的工具,相比於使用Docker命令行工具,用戶不用再登錄到服務器中即可以可視化圖表的形式查看主機上所有容器的運行狀態。

而在多主機的情況下,在所有節點上運行一個CAdvisor再通過各自的UI查看監控信息顯然不太方便,同時CAdvisor默認只保存2分鐘的監控數據。好消息是CAdvisor已經內置了對Prometheus的支持。訪問http://localhost:8080/metrics即可獲取到標準的Prometheus監控樣本輸出:

下面列舉了一些CAdvisor中獲取的典型監控指標

指標名稱 類型 含義
gauge 再過去10秒內容器CPU的平均負載
container_cpu_usage_seconds_total
指標名稱 類型 含義
container_cpu_load_average_10s gauge 過去10秒內容器CPU的平均負載
container_cpu_usage_seconds_total counter 容器在每個CPU內核上的累積佔用時間 (單位:秒)
container_cpu_system_seconds_total counter System CPU累積佔用時間(單位:秒)
container_cpu_user_seconds_total counter User CPU累積佔用時間(單位:秒)
container_fs_usge_bytes gauge 容器中文件系統的使用量(單位:字節)
container_network_receive_bytes_total counter 容器網絡累計接受數據總量(單位: 字節)
container_network_transmit_bytes_total counter 容器網絡累計傳輸數據總量(單位: 字節)

與Prometheus集成

修改/etc/prometheus/prometheus.yml,將cAdvisor添加監控數據採集任務目標當中:

  - job_name: 'docker'
    static_configs:
    - targets: ['172.19.0.27:8080']

systemctl restart prometheus

啟動Prometheus服務,可以在Prometheus UI中看到當前所有的Target狀態:

當能夠正常採集到cAdvisor的樣本數據后,可以通過一下錶達式計算容器的CPU使用率.

sum(irate(container_cpu_usage_seconds_total{image!=""}[1m])) without (cpu)

查詢容器內存使用量(單位: 字節)

container_memory_usage_bytes{image!=""}

查詢容器網絡接收量速率(單位: 字節/秒)

sum(rate(container_network_receive_bytes_total{image!=""}[1m])) without (interface)

查詢容器網絡傳輸量速率

sum(rate(container_network_transmit_bytes_total{image!=""}[1m])) without (interface)

查詢容器文件系統讀取速率

sum(rate(container_fs_reads_bytes_total{image!=""}[1m])) without (device)

# 為了方便看出效果,我們使用dd命令
docker exec -it 628d /bin/bash
dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=1000

  • 查詢容器文件系統寫入速率(單位: 字節/秒)
sum(rate(container_fs_writes_bytes_total{image!=""}[1m])) without (device)

Prometheus網絡探測

接下來我們主要介紹Prometheus下如何進行白盒監控,我們之前監控主機的資源用量、容器的運行狀態、數據庫中間件的運行數據。 這些都是支持業務和服務的基礎設施,通過白盒能夠了解其內部的實際運行狀態,通過對監控指標的觀察能夠預判可能出現的問題,從而對潛在的不確定因素進行優化。而從完整的監控邏輯的角度,除了大量的應用白盒監控以外,還應該添加適當的黑盒監控。
黑盒監控即以用戶的身份測試服務的外部可見性,常見的黑盒監控包括HTTP探針、TCP探針等用於檢測站點或者服務的可訪問性,以及訪問效率等。

黑盒監控相較於白盒監控最大的不同在於黑盒監控是以故障為導向當故障發生時,黑盒監控能快速發現故障,而白盒監控則側重於主動發現或者預測潛在的問題。一個完善的監控目標是要能夠從白盒的角度發現潛在問題,能夠在黑盒的角度快速發現已經發生的問題。

安裝Blackbox Exporter

Blackbox Exporter是Prometheus社區提供的官方黑盒監控解決方案,其允許用戶通過:HTTP、HTTPS、DNS、TCP以及ICMP的方式對網絡進行探測。用戶可以直接使用go get命令獲取Blackbox Exporter源碼並生成本地可執行文件:

下載安裝blackbox_exporter

wget https://github.com/prometheus/blackbox_exporter/releases/download/v0.16.0/blackbox_exporter-0.16.0.linux-amd64.tar.gz

tar xvf blackbox_exporter-0.16.0.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/prometheus/
mv blackbox_exporter-0.16.0.linux-amd64/ blackbox_exporter
useradd prometheus
chown -R prometheus:prometheus /usr/local/prometheus/

vim /usr/lib/systemd/system/blackbox_exporter.service
[Unit]
Description=blackbox_exporter
After=network.target

[Service]
Type=simple
User=prometheus
ExecStart=/usr/local/prometheus/blackbox_exporter/blackbox_exporter --config.file=/usr/local/prometheus/blackbox_exporter/blackbox.yml
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

systemctl enable blackbox_exporter.service
systemctl start blackbox_exporter.service

運行Blackbox Exporter時,需要用戶提供探針的配置信息,這些配置信息可能是一些自定義的HTTP頭信息,也可能是探測時需要的一些TSL配置,也可能是探針本身的驗證行為。在Blackbox Exporter每一個探針配置稱為一個module,並且以YAML配置文件的形式提供給Blackbox Exporter。 每一個module主要包含以下配置內容,包括探針類型(prober)、驗證訪問超時時間(timeout)、以及當前探針的具體配置項:

# 探針類型:http、 tcp、 dns、 icmp.
prober: <prober_string>
# 超時時間
[ timeout: <duration> ]
# 探針的詳細配置,最多只能配置其中的一個
[ http: <http_probe> ]
[ tcp: <tcp_probe> ]
[ dns: <dns_probe> ]
[ icmp: <icmp_probe> ]

下面是一個簡化的探針配置文件blockbox.yml,包含兩個HTTP探針配置項

modules:
  http_2xx:
    prober: http
    http:
      method: GET
  http_post_2xx:
    prober: http
    http:
      method: POST

通過運行一下命令,並指定使用的探針設置文件啟動Blockbox Exporter實例:

blackbox_exporter --config.file=/etc/prometheus/blackbox.yml
or
systemctl restart blackbox_exporter.service

啟動成功后,就可以通過訪問http://172.19.0.27:9115/probe?module=http_2xx&target=baidu.com對baidu.com進行探測。這裏通過在URL中提供module參數指定了當前使用的探針,target參數指定探測目標,探針的探測結果通過Metrics的形式返回:

# HELP probe_dns_lookup_time_seconds Returns the time taken for probe dns lookup in seconds
# TYPE probe_dns_lookup_time_seconds gauge
probe_dns_lookup_time_seconds 0.004359875
# HELP probe_duration_seconds Returns how long the probe took to complete in seconds
# TYPE probe_duration_seconds gauge
probe_duration_seconds 0.046153996
# HELP probe_failed_due_to_regex Indicates if probe failed due to regex
# TYPE probe_failed_due_to_regex gauge
probe_failed_due_to_regex 0
# HELP probe_http_content_length Length of http content response
# TYPE probe_http_content_length gauge
probe_http_content_length 81
# HELP probe_http_duration_seconds Duration of http request by phase, summed over all redirects
# TYPE probe_http_duration_seconds gauge
probe_http_duration_seconds{phase="connect"} 0.00105657
probe_http_duration_seconds{phase="processing"} 0.039457402
probe_http_duration_seconds{phase="resolve"} 0.004359875
probe_http_duration_seconds{phase="tls"} 0
probe_http_duration_seconds{phase="transfer"} 0.000337184
# HELP probe_http_last_modified_timestamp_seconds Returns the Last-Modified HTTP \
response header in unixtime
# TYPE probe_http_last_modified_timestamp_seconds gauge
probe_http_last_modified_timestamp_seconds 1.26330408e+09
# HELP probe_http_redirects The number of redirects
# TYPE probe_http_redirects gauge
probe_http_redirects 0
# HELP probe_http_ssl Indicates if SSL was used for the final redirect
# TYPE probe_http_ssl gauge
probe_http_ssl 0
# HELP probe_http_status_code Response HTTP status code
# TYPE probe_http_status_code gauge
probe_http_status_code 200
# HELP probe_http_uncompressed_body_length Length of uncompressed response body
# TYPE probe_http_uncompressed_body_length gauge
probe_http_uncompressed_body_length 81
# HELP probe_http_version Returns the version of HTTP of the probe response
# TYPE probe_http_version gauge
probe_http_version 1.1
# HELP probe_ip_protocol Specifies whether probe ip protocol is IP4 or IP6
# TYPE probe_ip_protocol gauge
probe_ip_protocol 4
# HELP probe_success Displays whether or not the probe was a success
# TYPE probe_success gauge
probe_success 1

從返回的樣本中,用戶可以獲取站點的DNS解析耗時,站點響應時間,HTTP響應狀態碼等等和站點訪問質量相關的監控指標,從而幫助管理員主動的發現故障和問題.

Prometheus集成

接下來,只需要在Prometheus下配置對Blockbox Exporter實例的採集任務即可、最直觀的配置方式.

  - job_name: 'baidu_http2xx_probe'
    params:
      module:
      - http_2xx
      target:
      - baidu.com
    metrics_path: /probe
    static_configs:
    - targets: ['172.19.0.27:9115']

  - job_name: 'prometheus_http2xx_probe'
    params:
      module:
      - http_2xx
      target:
      - prometheus.io
    metrics_path: /probe
    static_configs:
    - targets: ['172.19.0.27:9115']

systemctl restart prometheus

這裏分別配置了名為baidu_http2x_probe和prometheus_http2xx_probe的採集任務,並且通過params指定使用的探針(module)以及探測目標(target).

那問題就來了,假如我們有N個目標站點且都需要M種探測方式,那麼Prometheus中將包含N * M個採集任務,從配置管理的角度來說顯然是不可接受的。這裏我們也可以採用Relabling的方式對這些配置進行簡化,配置方式如下:

  - job_name: 'blackbox'
    metrics_path: /probe
    params:
      module: [http_2xx]
    static_configs:
      - targets:
        - http://prometheus.io    # Target to probe with http.
        - https://prometheus.io   # Target to probe with https.
        - http://example.com:8080 # Target to probe with http on port 8080.
    relabel_configs:
      - source_labels: [__address__]
        target_label: __param_target
      - source_labels: [__param_target]
        target_label: instance
      - target_label: __address__
        replacement: 172.19.0.27:9115

這裏針對每一個探針服務(如http_2xx)定義一個採集任務,並且直接將任務的採集目標定義為我們需要探測的站點,在採集樣本數據之前通過relabel_configs對採集任務進行動態配置.

* 第一步, 根據Target實例的地址,寫入__param_target標籤中,__param_<name>形式的標籤來表示,
	# 在採集任務時會在請求目標地址中添加<name>參數,等同於params的設置.
* 第二步,  獲取__param_target的值,並覆寫到instance標籤中.
* 第三步,  覆寫Target實例的__address__標籤值為BlockBox Exporter實例的訪問地址.

HTTP探針

HTTP探針是進行黑盒監控時最常用的探針之一,通過HTTP探針能夠網站或者HTTP服務建立有效的監控,包括其本身的可用性,以及用戶體驗相關的如響應時間等等。除了能夠在服務出現異常的時候及時報警,還能幫助系統管理員分析和優化網站體驗。

Blockbox Exporter中所有的探針均是以Module的信息進行配置。如下所示,配置了一個最簡單的HTTP探針:

modules:
  http_2xx_example:
    prober: http
    http:

通過prober配置項指定探針類型。配置項http用於自定義探針的探測方式,這裡有沒對http配置項添加任何配置,表示完全使用HTTP探針的默認配置,該探針將使用HTTP GET的方式對目標服務進行探測,並且驗證返回狀態碼是否為2XX,是則表示驗證成功,否則失敗。

自定義HTTP請求

HTTP服務通常會以不同的形式對外展現,有些可能就是一些簡單的網頁,而有些則可能是一些基於REST的API服務。 對於不同類型的HTTP的探測需要管理員能夠對HTTP探針的行為進行更多的自定義設置,包括:HTTP請求方法、HTTP頭信息、請求參數等。對於某些啟用了安全認證的服務還需要能夠對HTTP探測設置相應的Auth支持。對於HTTPS類型的服務還需要能夠對證書進行自定義設置。

如下所示,這裏通過method定義了探測時使用的請求方法,對於一些需要請求參數的服務,還可以通過headers定義相關的請求頭信息,使用body定義請求內容:

http_post_2xx:
    prober: http
    timeout: 5s
    http:
      method: POST
      headers:
        Content-Type: application/json
      body: '{}'

如果HTTP服務啟用了安全認證,Blockbox Exporter內置了對basic_auth的支持,可以直接設置相關的認證信息即可:

http_basic_auth_example:
    prober: http
    timeout: 5s
    http:
      method: POST
      headers:
        Host: "login.example.com"
      basic_auth:
        username: "username"
        password: "mysecret"

對於使用了Bear Token的服務也可以通過bearer_token配置項直接指定令牌字符串,或者通過bearer_token_file指定令牌文件。

對於一些啟用了HTTPS的服務,但是需要自定義證書的服務,可以通過tls_config指定相關的證書信息:

 http_custom_ca_example:
    prober: http
    http:
      method: GET
      tls_config:
        ca_file: "/certs/my_cert.crt"
  • 自定義探針行為
  • 在默認情況下HTTP探針只會對HTTP返回狀態碼進行校驗,如果狀態碼為2XX(200 <= StatusCode < 300)則表示探測成功,並且探針返回的指標probe_success值為1。
  • 如果用戶需要指定HTTP返回狀態碼,或者對HTTP版本有特殊要求,如下所示,可以使用valid_http_versions和valid_status_codes進行定義:
  http_2xx_example:
    prober: http
    timeout: 5s
    http:
      valid_http_versions: ["HTTP/1.1", "HTTP/2"]
      valid_status_codes: []

默認情況下,Blockbox返回的樣本數據中也會包含指標probe_http_ssl,用於表明當前探針是否使用了SSL:

# HELP probe_http_ssl Indicates if SSL was used for the final redirect
# TYPE probe_http_ssl gauge
probe_http_ssl 0

而如果用戶對於HTTP服務是否啟用SSL有強制的標準。則可以使用fail_if_ssl和fail_if_not_ssl進行配置。fail_if_ssl為true時,表示如果站點啟用了SSL則探針失敗,反之成功。fail_if_not_ssl剛好相反。

  http_2xx_example:
    prober: http
    timeout: 5s
    http:
      valid_status_codes: []
      method: GET
      no_follow_redirects: false
      fail_if_ssl: false
      fail_if_not_ssl: false

除了基於HTTP狀態碼,HTTP協議版本以及是否啟用SSL作為控制探針探測行為成功與否的標準以外,還可以匹配HTTP服務的響應內容。使用fail_if_matches_regexp和fail_if_not_matches_regexp用戶可以定義一組正則表達式,用於驗證HTTP返回內容是否符合或者不符合正則表達式的內容。

  http_2xx_example:
    prober: http
    timeout: 5s
    http:
      method: GET
      fail_if_matches_regexp:
        - "Could not connect to database"
      fail_if_not_matches_regexp:
        - "Download the latest version here"

最後需要提醒的時,默認情況下HTTP探針會走IPV6的協議。 在大多數情況下,可以使用preferred_ip_protocol=ip4強制通過IPV4的方式進行探測。在Bloackbox響應的監控樣本中,也會通過指標probe_ip_protocol,表明當前的協議使用情況:

# HELP probe_ip_protocol Specifies whether probe ip protocol is IP4 or IP6
# TYPE probe_ip_protocol gauge
probe_ip_protocol 6

除了支持對HTTP協議進行網絡探測以外,Blackbox還支持對TCP、DNS、ICMP等其他網絡協議![]

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疫情害到孤兒象 動保組織難自保

摘錄自2020年7月13日台灣醒報報導

從1977年成立至今的肯亞大象保護組織「雪德瑞克基金會」,因收入短缺,已停止派員保護孤兒象。

根據「世界自然基金會」2019年的報告指出,非洲在地的動保組織重要性極高,他們預估,如果放任盜獵行為或讓大象繼續闖入人類地盤與人發生衝突,以這樣的速率發展,非洲大象將滅在2040年完全滅絕。

據《獨立報》報導,無獨有偶,泰國觀光景點的大象也面臨生死存亡的處境。儘管近幾年來泰國一再有虐待大象的事情發生,也被抨擊利用大象賺錢不人道,但據當地業者表示,現在讓動物們吃飽已成為當務之急。每天餵食一頭大象的成本可高達40美元,是泰國人每日基本薪資的3倍以上,大象聯盟協會主席舂布拉干表示,除非政府伸出援手,否則這些大象將被迫重回街頭,或進行非法砍伐。

物種保育
生物多樣性
土地利用
國際新聞
非洲
泰國
武漢肺炎
動物與大環境變遷
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貧窮

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發燒車訊

8000字長文讓你徹底了解 Java 8 的 Lambda、函數式接口、Stream 用法和原理

我是風箏,公眾號「古時的風箏」。一個兼具深度與廣度的程序員鼓勵師,一個本打算寫詩卻寫起了代碼的田園碼農!
文章會收錄在 JavaNewBee 中,更有 Java 後端知識圖譜,從小白到大牛要走的路都在裏面。公眾號回復『666』獲取高清大圖。

就在今年 Java 25周歲了,可能比在座的各位中的一些少年年齡還大,但令人遺憾的是,竟然沒有我大,不禁感嘆,Java 還是太小了。(難道我會說是因為我老了?)

而就在上個月,Java 15 的試驗版悄悄發布了,但是在 Java 界一直有個神秘現象,那就是「你發你發任你發,我的最愛 Java 8」.

據 Snyk 和 The Java Magazine 聯合推出發布的 2020 JVM 生態調查報告显示,在所有的 Java 版本中,仍然有 64% 的開發者使用 Java 8。另外一些開發者可能已經開始用 Java 9、Java 11、Java 13 了,當然還有一些神仙開發者還在堅持使用 JDK 1.6 和 1.7。

儘管 Java 8 發布多年,使用者眾多,可神奇的是竟然有很多同學沒有用過 Java 8 的新特性,比如 Lambda表達式、比如方法引用,再比如今天要說的 Stream。其實 Stream 就是以 Lambda 和方法引用為基礎,封裝的簡單易用、函數式風格的 API。

Java 8 是在 2014 年發布的,實話說,風箏我也是在 Java 8 發布后很長一段時間才用的 Stream,因為 Java 8 發布的時候我還在 C# 的世界中掙扎,而使用 Lambda 表達式卻很早了,因為 Python 中用 Lambda 很方便,沒錯,我寫 Python 的時間要比 Java 的時間還長。

要講 Stream ,那就不得不先說一下它的左膀右臂 Lambda 和方法引用,你用的 Stream API 其實就是函數式的編程風格,其中的「函數」就是方法引用,「式」就是 Lambda 表達式。

Lambda 表達式

Lambda 表達式是一個匿名函數,Lambda表達式基於數學中的λ演算得名,直接對應於其中的lambda抽象,是一個匿名函數,即沒有函數名的函數。Lambda表達式可以表示閉包。

在 Java 中,Lambda 表達式的格式是像下面這樣

// 無參數,無返回值
() -> log.info("Lambda")

 // 有參數,有返回值
(int a, int b) -> { a+b }

其等價於

log.info("Lambda");

private int plus(int a, int b){
  	return a+b;
}

最常見的一個例子就是新建線程,有時候為了省事,會用下面的方法創建並啟動一個線程,這是匿名內部類的寫法,new Thread需要一個 implements 自Runnable類型的對象實例作為參數,比較好的方式是創建一個新類,這個類 implements Runnable,然後 new 出這個新類的實例作為參數傳給 Thread。而匿名內部類不用找對象接收,直接當做參數。

new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("快速新建並啟動一個線程");
    }
}).run();

但是這樣寫是不是感覺看上去很亂、很土,而這時候,換上 Lambda 表達式就是另外一種感覺了。

new Thread(()->{
    System.out.println("快速新建並啟動一個線程");
}).run();

怎麼樣,這樣一改,瞬間感覺清新脫俗了不少,簡潔優雅了不少。

Lambda 表達式簡化了匿名內部類的形式,可以達到同樣的效果,但是 Lambda 要優雅的多。雖然最終達到的目的是一樣的,但其實內部的實現原理卻不相同。

匿名內部類在編譯之後會創建一個新的匿名內部類出來,而 Lambda 是調用 JVM invokedynamic指令實現的,並不會產生新類。

方法引用

方法引用的出現,使得我們可以將一個方法賦給一個變量或者作為參數傳遞給另外一個方法。::雙冒號作為方法引用的符號,比如下面這兩行語句,引用 Integer類的 parseInt方法。

Function<String, Integer> s = Integer::parseInt;
Integer i = s.apply("10");

或者下面這兩行,引用 Integer類的 compare方法。

Comparator<Integer> comparator = Integer::compare;
int result = comparator.compare(100,10);

再比如,下面這兩行代碼,同樣是引用 Integer類的 compare方法,但是返回類型卻不一樣,但卻都能正常執行,並正確返回。

IntBinaryOperator intBinaryOperator = Integer::compare;
int result = intBinaryOperator.applyAsInt(10,100);

相信有的同學看到這裏恐怕是下面這個狀態,完全不可理喻嗎,也太隨便了吧,返回給誰都能接盤。

先別激動,來來來,現在咱們就來解惑,解除蒙圈臉。

Q:什麼樣的方法可以被引用?

A:這麼說吧,任何你有辦法訪問到的方法都可以被引用。

Q:返回值到底是什麼類型?

A:這就問到點兒上了,上面又是 Function、又是Comparator、又是 IntBinaryOperator的,看上去好像沒有規律,其實不然。

返回的類型是 Java 8 專門定義的函數式接口,這類接口用 @FunctionalInterface 註解。

比如 Function這個函數式接口的定義如下:

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
}

還有很關鍵的一點,你的引用方法的參數個數、類型,返回值類型要和函數式接口中的方法聲明一一對應才行。

比如 Integer.parseInt方法定義如下:

public static int parseInt(String s) throws NumberFormatException {
    return parseInt(s,10);
}

首先parseInt方法的參數個數是 1 個,而 Function中的 apply方法參數個數也是 1 個,參數個數對應上了,再來,apply方法的參數類型和返回類型是泛型類型,所以肯定能和 parseInt方法對應上。

這樣一來,就可以正確的接收Integer::parseInt的方法引用,並可以調用Funcitonapply方法,這時候,調用到的其實就是對應的 Integer.parseInt方法了。

用這套標準套到 Integer::compare方法上,就不難理解為什麼即可以用 Comparator<Integer>接收,又可以用 IntBinaryOperator接收了,而且調用它們各自的方法都能正確的返回結果。

Integer.compare方法定義如下:

public static int compare(int x, int y) {
    return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1);
}

返回值類型 int,兩個參數,並且參數類型都是 int

然後來看ComparatorIntBinaryOperator它們兩個的函數式接口定義和其中對應的方法:

@FunctionalInterface
public interface Comparator<T> {
    int compare(T o1, T o2);
}

@FunctionalInterface
public interface IntBinaryOperator {
    int applyAsInt(int left, int right);
}

對不對,都能正確的匹配上,所以前面示例中用這兩個函數式接口都能正常接收。其實不止這兩個,只要是在某個函數式接口中聲明了這樣的方法:兩個參數,參數類型是 int或者泛型,並且返回值是 int或者泛型的,都可以完美接收。

JDK 中定義了很多函數式接口,主要在 java.util.function包下,還有 java.util.Comparator 專門用作定製比較器。另外,前面說的 Runnable也是一個函數式接口。

自己動手實現一個例子

1. 定義一個函數式接口,並添加一個方法

定義了名稱為 KiteFunction 的函數式接口,使用 @FunctionalInterface註解,然後聲明了具有兩個參數的方法 run,都是泛型類型,返回結果也是泛型。

還有一點很重要,函數式接口中只能聲明一個可被實現的方法,你不能聲明了一個 run方法,又聲明一個 start方法,到時候編譯器就不知道用哪個接收了。而用default 關鍵字修飾的方法則沒有影響。

@FunctionalInterface
public interface KiteFunction<T, R, S> {

    /**
     * 定義一個雙參數的方法
     * @param t
     * @param s
     * @return
     */
    R run(T t,S s);
}

2. 定義一個與 KiteFunction 中 run 方法對應的方法

在 FunctionTest 類中定義了方法 DateFormat,一個將 LocalDateTime類型格式化為字符串類型的方法。

public class FunctionTest {
    public static String DateFormat(LocalDateTime dateTime, String partten) {
        DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern(partten);
        return dateTime.format(dateTimeFormatter);
    }
}

3.用方法引用的方式調用

正常情況下我們直接使用 FunctionTest.DateFormat()就可以了。

而用函數式方式,是這樣的。

KiteFunction<LocalDateTime,String,String> functionDateFormat = FunctionTest::DateFormat;
String dateString = functionDateFormat.run(LocalDateTime.now(),"yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

而其實我可以不專門在外面定義 DateFormat這個方法,而是像下面這樣,使用匿名內部類。

public static void main(String[] args) throws Exception {
  
    String dateString = new KiteFunction<LocalDateTime, String, String>() {
        @Override
        public String run(LocalDateTime localDateTime, String s) {
            DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern(s);
            return localDateTime.format(dateTimeFormatter);
        }
    }.run(LocalDateTime.now(), "yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    System.out.println(dateString);
}

前面第一個 Runnable的例子也提到了,這樣的匿名內部類可以用 Lambda 表達式的形式簡寫,簡寫后的代碼如下:

public static void main(String[] args) throws Exception {

        KiteFunction<LocalDateTime, String, String> functionDateFormat = (LocalDateTime dateTime, String partten) -> {
            DateTimeFormatter dateTimeFormatter = DateTimeFormatter.ofPattern(partten);
            return dateTime.format(dateTimeFormatter);
        };
        String dateString = functionDateFormat.run(LocalDateTime.now(), "yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        System.out.println(dateString);
}

使用(LocalDateTime dateTime, String partten) -> { } 這樣的 Lambda 表達式直接返回方法引用。

Stream API

為了說一下 Stream API 的使用,可以說是大費周章啊,知其然,也要知其所以然嗎,追求技術的態度和姿勢要正確。

當然 Stream 也不只是 Lambda 表達式就厲害了,真正厲害的還是它的功能,Stream 是 Java 8 中集合數據處理的利器,很多本來複雜、需要寫很多代碼的方法,比如過濾、分組等操作,往往使用 Stream 就可以在一行代碼搞定,當然也因為 Stream 都是鏈式操作,一行代碼可能會調用好幾個方法。

Collection接口提供了 stream()方法,讓我們可以在一個集合方便的使用 Stream API 來進行各種操作。值得注意的是,我們執行的任何操作都不會對源集合造成影響,你可以同時在一個集合上提取出多個 stream 進行操作。

我們看 Stream 接口的定義,繼承自 BaseStream,機會所有的接口聲明都是接收方法引用類型的參數,比如 filter方法,接收了一個 Predicate類型的參數,它就是一個函數式接口,常用來作為條件比較、篩選、過濾用,JPA中也使用了這個函數式接口用來做查詢條件拼接。

public interface Stream<T> extends BaseStream<T, Stream<T>> {
  
  Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
  
  // 其他接口
}  

下面就來看看 Stream 常用 API。

of

可接收一個泛型對象或可變成泛型集合,構造一個 Stream 對象。

private static void createStream(){
    Stream<String> stringStream = Stream.of("a","b","c");
}

empty

創建一個空的 Stream 對象。

concat

連接兩個 Stream ,不改變其中任何一個 Steam 對象,返回一個新的 Stream 對象。

private static void concatStream(){
    Stream<String> a = Stream.of("a","b","c");
    Stream<String> b = Stream.of("d","e");
    Stream<String> c = Stream.concat(a,b);
}

max

一般用於求数字集合中的最大值,或者按實體中数字類型的屬性比較,擁有最大值的那個實體。它接收一個 Comparator<T>,上面也舉到這個例子了,它是一個函數式接口類型,專門用作定義兩個對象之間的比較,例如下面這個方法使用了 Integer::compareTo這個方法引用。

private static void max(){
    Stream<Integer> integerStream = Stream.of(2, 2, 100, 5);
    Integer max = integerStream.max(Integer::compareTo).get();
    System.out.println(max);
}

當然,我們也可以自己定製一個 Comparator,順便複習一下 Lambda 表達式形式的方法引用。

private static void max(){
    Stream<Integer> integerStream = Stream.of(2, 2, 100, 5);
    Comparator<Integer> comparator =  (x, y) -> (x.intValue() < y.intValue()) ? -1 : ((x.equals(y)) ? 0 : 1);
    Integer max = integerStream.max(comparator).get();
    System.out.println(max);
}

min

與 max 用法一樣,只不過是求最小值。

findFirst

獲取 Stream 中的第一個元素。

findAny

獲取 Stream 中的某個元素,如果是串行情況下,一般都會返回第一個元素,并行情況下就不一定了。

count

返回元素個數。

Stream<String> a = Stream.of("a", "b", "c");
long x = a.count();

peek

建立一個通道,在這個通道中對 Stream 的每個元素執行對應的操作,對應 Consumer<T>的函數式接口,這是一個消費者函數式接口,顧名思義,它是用來消費 Stream 元素的,比如下面這個方法,把每個元素轉換成對應的大寫字母並輸出。

private static void peek() {
    Stream<String> a = Stream.of("a", "b", "c");
    List<String> list = a.peek(e->System.out.println(e.toUpperCase())).collect(Collectors.toList());
}

forEach

和 peek 方法類似,都接收一個消費者函數式接口,可以對每個元素進行對應的操作,但是和 peek 不同的是,forEach 執行之後,這個 Stream 就真的被消費掉了,之後這個 Stream 流就沒有了,不可以再對它進行後續操作了,而 peek操作完之後,還是一個可操作的 Stream 對象。

正好藉著這個說一下,我們在使用 Stream API 的時候,都是一串鏈式操作,這是因為很多方法,比如接下來要說到的 filter方法等,返回值還是這個 Stream 類型的,也就是被當前方法處理過的 Stream 對象,所以 Stream API 仍然可以使用。

private static void forEach() {
    Stream<String> a = Stream.of("a", "b", "c");
    a.forEach(e->System.out.println(e.toUpperCase()));
}

forEachOrdered

功能與 forEach是一樣的,不同的是,forEachOrdered是有順序保證的,也就是對 Stream 中元素按插入時的順序進行消費。為什麼這麼說呢,當開啟并行的時候,forEachforEachOrdered的效果就不一樣了。

Stream<String> a = Stream.of("a", "b", "c");
a.parallel().forEach(e->System.out.println(e.toUpperCase()));

當使用上面的代碼時,輸出的結果可能是 B、A、C 或者 A、C、B或者A、B、C,而使用下面的代碼,則每次都是 A、 B、C

Stream<String> a = Stream.of("a", "b", "c");
a.parallel().forEachOrdered(e->System.out.println(e.toUpperCase()));

limit

獲取前 n 條數據,類似於 MySQL 的limit,只不過只能接收一個參數,就是數據條數。

private static void limit() {
    Stream<String> a = Stream.of("a", "b", "c");
    a.limit(2).forEach(e->System.out.println(e));
}

上述代碼打印的結果是 a、b。

skip

跳過前 n 條數據,例如下面代碼,返回結果是 c。

private static void skip() {
    Stream<String> a = Stream.of("a", "b", "c");
    a.skip(2).forEach(e->System.out.println(e));
}

distinct

元素去重,例如下面方法返回元素是 a、b、c,將重複的 b 只保留了一個。

private static void distinct() {
    Stream<String> a = Stream.of("a", "b", "c","b");
    a.distinct().forEach(e->System.out.println(e));
}

sorted

有兩個重載,一個無參數,另外一個有個 Comparator類型的參數。

無參類型的按照自然順序進行排序,只適合比較單純的元素,比如数字、字母等。

private static void sorted() {
    Stream<String> a = Stream.of("a", "c", "b");
    a.sorted().forEach(e->System.out.println(e));
}

有參數的需要自定義排序規則,例如下面這個方法,按照第二個字母的大小順序排序,最後輸出的結果是 a1、b3、c6。

private static void sortedWithComparator() {
    Stream<String> a = Stream.of("a1", "c6", "b3");
    a.sorted((x,y)->Integer.parseInt(x.substring(1))>Integer.parseInt(y.substring(1))?1:-1).forEach(e->System.out.println(e));
}

為了更好的說明接下來的幾個 API ,我模擬了幾條項目中經常用到的類似數據,10條用戶信息。

private static List<User> getUserData() {
    Random random = new Random();
    List<User> users = new ArrayList<>();
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        User user = new User();
        user.setUserId(i);
        user.setUserName(String.format("古時的風箏 %s 號", i));
        user.setAge(random.nextInt(100));
        user.setGender(i % 2);
        user.setPhone("18812021111");
        user.setAddress("無");
        users.add(user);
    }
    return users;
}

filter

用於條件篩選過濾,篩選出符合條件的數據。例如下面這個方法,篩選出性別為 0,年齡大於 50 的記錄。

private static void filter(){
    List<User> users = getUserData();
    Stream<User> stream = users.stream();
    stream.filter(user -> user.getGender().equals(0) && user.getAge()>50).forEach(e->System.out.println(e));

    /**
     *等同於下面這種形式 匿名內部類
     */
//    stream.filter(new Predicate<User>() {
//        @Override
//        public boolean test(User user) {
//            return user.getGender().equals(0) && user.getAge()>50;
//        }
//    }).forEach(e->System.out.println(e));
}

map

map方法的接口方法聲明如下,接受一個 Function函數式接口,把它翻譯成映射最合適了,通過原始數據元素,映射出新的類型。

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

Function的聲明是這樣的,觀察 apply方法,接受一個 T 型參數,返回一個 R 型參數。用於將一個類型轉換成另外一個類型正合適,這也是 map的初衷所在,用於改變當前元素的類型,例如將 Integer 轉為 String類型,將 DAO 實體類型,轉換為 DTO 實例類型。

當然了,T 和 R 的類型也可以一樣,這樣的話,就和 peek方法沒什麼不同了。

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {

    /**
     * Applies this function to the given argument.
     *
     * @param t the function argument
     * @return the function result
     */
    R apply(T t);
}

例如下面這個方法,應該是業務系統的常用需求,將 User 轉換為 API 輸出的數據格式。

private static void map(){
    List<User> users = getUserData();
    Stream<User> stream = users.stream();
    List<UserDto> userDtos = stream.map(user -> dao2Dto(user)).collect(Collectors.toList());
}

private static UserDto dao2Dto(User user){
    UserDto dto = new UserDto();
    BeanUtils.copyProperties(user, dto);
    //其他額外處理
    return dto;
}

mapToInt

將元素轉換成 int 類型,在 map方法的基礎上進行封裝。

mapToLong

將元素轉換成 Long 類型,在 map方法的基礎上進行封裝。

mapToDouble

將元素轉換成 Double 類型,在 map方法的基礎上進行封裝。

flatMap

這是用在一些比較特別的場景下,當你的 Stream 是以下這幾種結構的時候,需要用到 flatMap方法,用於將原有二維結構扁平化。

  1. Stream<String[]>
  2. Stream<Set<String>>
  3. Stream<List<String>>

以上這三類結構,通過 flatMap方法,可以將結果轉化為 Stream<String>這種形式,方便之後的其他操作。

比如下面這個方法,將List<List<User>>扁平處理,然後再使用 map或其他方法進行操作。

private static void flatMap(){
    List<User> users = getUserData();
    List<User> users1 = getUserData();
    List<List<User>> userList = new ArrayList<>();
    userList.add(users);
    userList.add(users1);
    Stream<List<User>> stream = userList.stream();
    List<UserDto> userDtos = stream.flatMap(subUserList->subUserList.stream()).map(user -> dao2Dto(user)).collect(Collectors.toList());
}

flatMapToInt

用法參考 flatMap,將元素扁平為 int 類型,在 flatMap方法的基礎上進行封裝。

flatMapToLong

用法參考 flatMap,將元素扁平為 Long 類型,在 flatMap方法的基礎上進行封裝。

flatMapToDouble

用法參考 flatMap,將元素扁平為 Double 類型,在 flatMap方法的基礎上進行封裝。

collection

在進行了一系列操作之後,我們最終的結果大多數時候並不是為了獲取 Stream 類型的數據,而是要把結果變為 List、Map 這樣的常用數據結構,而 collection就是為了實現這個目的。

就拿 map 方法的那個例子說明,將對象類型進行轉換后,最終我們需要的結果集是一個 List<UserDto >類型的,使用 collect方法將 Stream 轉換為我們需要的類型。

下面是 collect接口方法的定義:

<R, A> R collect(Collector<? super T, A, R> collector);

下面這個例子演示了將一個簡單的 Integer Stream 過濾出大於 7 的值,然後轉換成 List<Integer>集合,用的是 Collectors.toList()這個收集器。

private static void collect(){
    Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1,2,5,7,8,12,33);
    List<Integer> list = integerStream.filter(s -> s.intValue()>7).collect(Collectors.toList());
}

很多同學表示看不太懂這個 Collector是怎麼一個意思,來,我們看下面這段代碼,這是 collect的另一個重載方法,你可以理解為它的參數是按順序執行的,這樣就清楚了,這就是個 ArrayList 從創建到調用 addAll方法的一個過程。

private static void collect(){
    Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1,2,5,7,8,12,33);
    List<Integer> list = integerStream.filter(s -> s.intValue()>7).collect(ArrayList::new, ArrayList::add,
            ArrayList::addAll);
}

我們在自定義 Collector的時候其實也是這個邏輯,不過我們根本不用自定義, Collectors已經為我們提供了很多拿來即用的收集器。比如我們經常用到Collectors.toList()Collectors.toSet()Collectors.toMap()。另外還有比如Collectors.groupingBy()用來分組,比如下面這個例子,按照 userId 字段分組,返回以 userId 為key,List 為value 的 Map,或者返回每個 key 的個數。

// 返回 userId:List<User>
Map<String,List<User>> map = user.stream().collect(Collectors.groupingBy(User::getUserId));

// 返回 userId:每組個數
Map<String,Long> map = user.stream().collect(Collectors.groupingBy(User::getUserId,Collectors.counting()));

toArray

collection是返回列表、map 等,toArray是返回數組,有兩個重載,一個空參數,返回的是 Object[]

另一個接收一個 IntFunction<R>類型參數。

@FunctionalInterface
public interface IntFunction<R> {

    /**
     * Applies this function to the given argument.
     *
     * @param value the function argument
     * @return the function result
     */
    R apply(int value);
}

比如像下面這樣使用,參數是 User[]::new也就是new 一個 User 數組,長度為最後的 Stream 長度。

private static void toArray() {
    List<User> users = getUserData();
    Stream<User> stream = users.stream();
    User[] userArray = stream.filter(user -> user.getGender().equals(0) && user.getAge() > 50).toArray(User[]::new);
}

reduce

它的作用是每次計算的時候都用到上一次的計算結果,比如求和操作,前兩個數的和加上第三個數的和,再加上第四個數,一直加到最後一個數位置,最後返回結果,就是 reduce的工作過程。

private static void reduce(){
    Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1,2,5,7,8,12,33);
    Integer sum = integerStream.reduce(0,(x,y)->x+y);
    System.out.println(sum);
}

另外 Collectors好多方法都用到了 reduce,比如 groupingByminBymaxBy等等。

并行 Stream

Stream 本質上來說就是用來做數據處理的,為了加快處理速度,Stream API 提供了并行處理 Stream 的方式。通過 users.parallelStream()或者users.stream().parallel() 的方式來創建并行 Stream 對象,支持的 API 和普通 Stream 幾乎是一致的。

并行 Stream 默認使用 ForkJoinPool線程池,當然也支持自定義,不過一般情況下沒有必要。ForkJoin 框架的分治策略與并行流處理正好契合。

雖然并行這個詞聽上去很厲害,但並不是所有情況使用并行流都是正確的,很多時候完全沒這個必要。

什麼情況下使用或不應使用并行流操作呢?

  1. 必須在多核 CPU 下才使用并行 Stream,聽上去好像是廢話。
  2. 在數據量不大的情況下使用普通串行 Stream 就可以了,使用并行 Stream 對性能影響不大。
  3. CPU 密集型計算適合使用并行 Stream,而 IO 密集型使用并行 Stream 反而會更慢。
  4. 雖然計算是并行的可能很快,但最後大多數時候還是要使用 collect合併的,如果合併代價很大,也不適合用并行 Stream。
  5. 有些操作,比如 limit、 findFirst、forEachOrdered 等依賴於元素順序的操作,都不適合用并行 Stream。

最後

Java 25 周歲了,有多少同學跟我一樣在用 Java 8,還有多少同學再用更早的版本,請說出你的故事。

壯士且慢,先給點個贊吧,總是被白嫖,身體吃不消!

我是風箏,公眾號「古時的風箏」。一個兼具深度與廣度的程序員鼓勵師,一個本打算寫詩卻寫起了代碼的田園碼農!你可選擇現在就關注我,或者看看歷史文章再關注也不遲。

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分類
發燒車訊

大話計算機網絡一 聊聊UDP

引言

UDP是一個簡單的面向數據報運輸層協議

UDP不提供可靠性,它把應用程序傳給IP層得數據發送出去,不保證它們能達到目的地

UDP首部

端口號表示發送進程和接受進程

UDP長度字段指的是UDP首部和UDP數據的字節長度,該字段最小值為8字節

UDP長度是全長減去IP首部的長度

UDP檢驗和是一個端到端的檢驗和。它由發送端計算,然後由接收端驗證。其目的是為了發現UDP首部和數據在發送端到接收端之間發生的任何改動。

 

最大UDP數據報長度

理論上,IP數據報的最大長度是65535字節,這是由IP首部(圖3-1)16比特總長度字段所限制的。去除20字節的IP首部和8個字節的UDP首部,UDP數據報中用戶數據的最長長度為65507字節。但是,大多數實現所提供的長度比這個最大值小。

 

UDP校驗和

 

UDP和TCP在首部中都有覆蓋它們首部和數據的檢驗和。UDP的檢驗和是可選的,而TCP的檢驗和是必需的。

儘管UDP檢驗和的基本計算方法與我們在3.2節中描述的IP首部檢驗和計算方法相類似(16 bit字的二進制反碼和),但是它們之間存在不同的地方。首先,UDP數據報的長度可以為奇数字節,但是檢驗和算法是把若干個16 bit字相加。解決方法是必要時在最後增加填充字節0,這隻是為了檢驗和的計算(也就是說,可能增加的填充字節不被傳送)。

其次,UDP數據報和TCP段都包含一個12字節長的偽首部,它是為了計算檢驗和而設置的。偽首部包含IP首部一些字段。其目的是讓UDP兩次檢查數據是否已經正確到達目的地(例如,IP沒有接受地址不是本主機的數據報,以及IP沒有把應傳給另一高層的數據報傳給UDP)。UDP數據報中的偽首部格式如圖11-3所示。

 

在該圖中,我們特地舉了一個奇數長度的數據報例子,因而在計算檢驗和時需要加上填充字節。注意,UDP數據報的長度在檢驗和計算過程中出現兩次。

如果檢驗和的計算結果為0,則存入的值為全1(65535),這在二進制反碼計算中是等效的。如果傳送的檢驗和為0,說明發送端沒有計算檢驗和。

如果發送端沒有計算檢驗和而接收端檢測到檢驗和有差錯,那麼UDP數據報就要被悄悄地丟棄。不產生任何差錯報文(當IP層檢測到IP首部檢驗和有差錯時也這樣做)。

UDP檢驗和是一個端到端的檢驗和。它由發送端計算,然後由接收端驗證。其目的是為了發現UDP首部和數據在發送端到接收端之間發生的任何改動。

 

 

這個系列主要是對自己讀TCP/IP詳解 卷一 協議的筆記,推薦看完以後去閱讀一下這本又臭又厚的書

电子書的鏈接地址http://www.52im.net/topic-tcpipvol1.html

感謝這位站長的開源 

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分類
發燒車訊

重學 Java 設計模式:實戰裝飾器模式(SSO單點登錄功能擴展,增加攔截用戶訪問方法範圍場景)

作者:小傅哥
博客:https://bugstack.cn

沉澱、分享、成長,讓自己和他人都能有所收穫!

一、前言

對於代碼你有編程感覺嗎

很多人寫代碼往往是沒有編程感覺的,也就是除了可以把功能按照固定的流程編寫出流水式的代碼外,很難去思考整套功能服務的擴展性和可維護性。尤其是在一些較大型的功能搭建上,比較缺失一些駕馭能力,從而導致最終的代碼相對來說不能做到盡善盡美。

江洋大盜與江洋大偷

兩個本想描述一樣的意思的詞,只因一字只差就讓人覺得一個是好牛,一個好搞笑。往往我們去開發編程寫代碼時也經常將一些不恰當的用法用於業務需求實現中,當卻不能意識到。一方面是由於編碼不多缺少較大型項目的實踐,另一方面是不思進取的總在以完成需求為目標缺少精益求精的工匠精神。

書從來不是看的而是用的

在這個學習資料幾乎爆炸的時代,甚至你可以輕易就獲取幾個T的視頻,小手輕輕一點就收藏一堆文章,但卻很少去看。學習的過程從不只是簡單的看一遍就可以,對於一些實操性的技術書籍,如果真的希望學習到知識,那麼一定是把這本書用起來而絕對不是看起來。

二、開發環境

  1. JDK 1.8
  2. Idea + Maven
  3. 涉及工程三個,可以通過關注公眾號bugstack蟲洞棧,回復源碼下載獲取(打開獲取的鏈接,找到序號18)
工程 描述
itstack-demo-design-9-00 場景模擬工程;模擬單點登錄類
itstack-demo-design-9-01 使用一坨代碼實現業務需求
itstack-demo-design-9-02 通過設計模式優化改造代碼,產生對比性從而學習

三、裝飾器模式介紹

初看上圖感覺裝飾器模式有點像俄羅斯套娃、某眾汽車,而裝飾器的核心就是再不改原有類的基礎上給類新增功能。不改變原有類,可能有的小夥伴會想到繼承、AOP切面,當然這些方式都可以實現,但是使用裝飾器模式會是另外一種思路更為靈活,可以避免繼承導致的子類過多,也可以避免AOP帶來的複雜性。

你熟悉的場景很多用到裝飾器模式

new BufferedReader(new FileReader(""));,這段代碼你是否熟悉,相信學習java開發到字節流、字符流、文件流的內容時都見到了這樣的代碼,一層嵌套一層,一層嵌套一層,字節流轉字符流等等,而這樣方式的使用就是裝飾器模式的一種體現。

四、案例場景模擬

在本案例中我們模擬一個單點登錄功能擴充的場景

一般在業務開發的初期,往往內部的ERP使用只需要判斷賬戶驗證即可,驗證通過後即可訪問ERP的所有資源。但隨着業務的不斷髮展,團隊里開始出現專門的運營人員、營銷人員、數據人員,每個人員對於ERP的使用需求不同,有些需要創建活動,有些只是查看數據。同時為了保證數據的安全性,不會讓每個用戶都有最高的權限。

那麼以往使用的SSO是一個組件化通用的服務,不能在裏面添加需要的用戶訪問驗證功能。這個時候我們就可以使用裝飾器模式,擴充原有的單點登錄服務。但同時也保證原有功能不受破壞,可以繼續使用。

1. 場景模擬工程

itstack-demo-design-9-00
└── src
    └── main
        └── java
            └── org.itstack.demo.design
                ├── HandlerInterceptor.java
                └── SsoInterceptor.java
  • 這裏模擬的是spring中的類:HandlerInterceptor,實現起接口功能SsoInterceptor模擬的單點登錄攔截服務。
  • 為了避免引入太多spring的內容影響對設計模式的閱讀,這裏使用了同名的類和方法,盡可能減少外部的依賴。

2. 場景簡述

2.1 模擬Spring的HandlerInterceptor

public interface HandlerInterceptor {

    boolean preHandle(String request, String response, Object handler);

}
  • 實際的單點登錄開發會基於;org.springframework.web.servlet.HandlerInterceptor 實現。

2.2 模擬單點登錄功能

public class SsoInterceptor implements HandlerInterceptor{

    public boolean preHandle(String request, String response, Object handler) {
        // 模擬獲取cookie
        String ticket = request.substring(1, 8);
        // 模擬校驗
        return ticket.equals("success");
    }

}
  • 這裏的模擬實現非常簡單隻是截取字符串,實際使用需要從HttpServletRequest request對象中獲取cookie信息,解析ticket值做校驗。
  • 在返回的裏面也非常簡單,只要獲取到了success就認為是允許登錄。

五、用一坨坨代碼實現

此場景大多數實現的方式都會採用繼承類

繼承類的實現方式也是一個比較通用的方式,通過繼承后重寫方法,併發將自己的邏輯覆蓋進去。如果是一些簡單的場景且不需要不斷維護和擴展的,此類實現並不會有什麼,也不會導致子類過多。

1. 工程結構

itstack-demo-design-9-01
└── src
    └── main
        └── java
            └── org.itstack.demo.design
                └── LoginSsoDecorator.java
  • 以上工程結構非常簡單,只是通過 LoginSsoDecorator 繼承 SsoInterceptor,重寫方法功能。

2. 代碼實現

public class LoginSsoDecorator extends SsoInterceptor {

    private static Map<String, String> authMap = new ConcurrentHashMap<String, String>();

    static {
        authMap.put("huahua", "queryUserInfo");
        authMap.put("doudou", "queryUserInfo");
    }

    @Override
    public boolean preHandle(String request, String response, Object handler) {
        // 模擬獲取cookie
        String ticket = request.substring(1, 8);
        // 模擬校驗
        boolean success = ticket.equals("success");

        if (!success) return false;

        String userId = request.substring(9);
        String method = authMap.get(userId);

        // 模擬方法校驗
        return "queryUserInfo".equals(method);
    }

}
  • 以上這部分通過繼承重寫方法,將個人可訪問哪些方法的功能添加到方法中。
  • 以上看着代碼還算比較清晰,但如果是比較複雜的業務流程代碼,就會很混亂。

3. 測試驗證

3.1 編寫測試類

@Test
public void test_LoginSsoDecorator() {
    LoginSsoDecorator ssoDecorator = new LoginSsoDecorator();
    String request = "1successhuahua";
    boolean success = ssoDecorator.preHandle(request, "ewcdqwt40liuiu", "t");
    System.out.println("登錄校驗:" + request + (success ? " 放行" : " 攔截"));
}
  • 這裏模擬的相當於登錄過程中的校驗操作,判斷用戶是否可登錄以及是否可訪問方法。

3.2 測試結果

登錄校驗:1successhuahua 攔截

Process finished with exit code 0
  • 從測試結果來看滿足我們的預期,已經做了攔截。如果你在學習的過程中,可以嘗試模擬單點登錄並繼承擴展功能。

六、裝飾器模式重構代碼

接下來使用裝飾器模式來進行代碼優化,也算是一次很小的重構。

裝飾器主要解決的是直接繼承下因功能的不斷橫向擴展導致子類膨脹的問題,而是用裝飾器模式后就會比直接繼承顯得更加靈活同時這樣也就不再需要考慮子類的維護。

在裝飾器模式中有四個比較重要點抽象出來的點;

  1. 抽象構件角色(Component) – 定義抽象接口
  2. 具體構件角色(ConcreteComponent) – 實現抽象接口,可以是一組
  3. 裝飾角色(Decorator) – 定義抽象類並繼承接口中的方法,保證一致性
  4. 具體裝飾角色(ConcreteDecorator) – 擴展裝飾具體的實現邏輯

通過以上這四項來實現裝飾器模式,主要核心內容會體現在抽象類的定義和實現上。

1. 工程結構

itstack-demo-design-9-02
└── src
    └── main
        └── java
            └── org.itstack.demo.design
                ├── LoginSsoDecorator.java
                └── SsoDecorator.java

裝飾器模式模型結構

  • 以上是一個裝飾器實現的類圖結構,重點的類是SsoDecorator,這個類是一個抽象類主要完成了對接口HandlerInterceptor繼承。
  • 當裝飾角色繼承接口後會提供構造函數,入參就是繼承的接口實現類即可,這樣就可以很方便的擴展出不同功能組件。

2. 代碼實現

2.1 抽象類裝飾角色

public abstract class SsoDecorator implements HandlerInterceptor {

    private HandlerInterceptor handlerInterceptor;

    private SsoDecorator(){}

    public SsoDecorator(HandlerInterceptor handlerInterceptor) {
        this.handlerInterceptor = handlerInterceptor;
    }

    public boolean preHandle(String request, String response, Object handler) {
        return handlerInterceptor.preHandle(request, response, handler);
    }

}
  • 在裝飾類中有兩個重點的地方是;1)繼承了處理接口、2)提供了構造函數、3)覆蓋了方法preHandle
  • 以上三個點是裝飾器模式的核心處理部分,這樣可以踢掉對子類繼承的方式實現邏輯功能擴展。

2.2 裝飾角色邏輯實現

public class LoginSsoDecorator extends SsoDecorator {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LoginSsoDecorator.class);

    private static Map<String, String> authMap = new ConcurrentHashMap<String, String>();

    static {
        authMap.put("huahua", "queryUserInfo");
        authMap.put("doudou", "queryUserInfo");
    }

    public LoginSsoDecorator(HandlerInterceptor handlerInterceptor) {
        super(handlerInterceptor);
    }

    @Override
    public boolean preHandle(String request, String response, Object handler) {
        boolean success = super.preHandle(request, response, handler);
        if (!success) return false;
        String userId = request.substring(8);
        String method = authMap.get(userId);
        logger.info("模擬單點登錄方法訪問攔截校驗:{} {}", userId, method);
        // 模擬方法校驗
        return "queryUserInfo".equals(method);
    }
}
  • 在具體的裝飾類實現中,繼承了裝飾類SsoDecorator,那麼現在就可以擴展方法;preHandle
  • preHandle的實現中可以看到,這裏只關心擴展部分的功能,同時不會影響原有類的核心服務,也不會因為使用繼承方式而導致的多餘子類,增加了整體的靈活性。

3. 測試驗證

3.1 編寫測試類

@Test
public void test_LoginSsoDecorator() {
    LoginSsoDecorator ssoDecorator = new LoginSsoDecorator(new SsoInterceptor());
    String request = "1successhuahua";
    boolean success = ssoDecorator.preHandle(request, "ewcdqwt40liuiu", "t");
    System.out.println("登錄校驗:" + request + (success ? " 放行" : " 攔截"));
}
  • 這裏測試了對裝飾器模式的使用,通過透傳原有單點登錄類new SsoInterceptor(),傳遞給裝飾器,讓裝飾器可以執行擴充的功能。
  • 同時對於傳遞者和裝飾器都可以是多組的,在一些實際的業務開發中,往往也是由於太多類型的子類實現而導致不易於維護,從而使用裝飾器模式替代。

3.2 測試結果

23:50:50.796 [main] INFO  o.i.demo.design.LoginSsoDecorator - 模擬單點登錄方法訪問攔截校驗:huahua queryUserInfo
登錄校驗:1successhuahua 放行

Process finished with exit code 0
  • 結果符合預期,擴展了對方法攔截的校驗性。
  • 如果你在學習的過程中有用到過單點登陸,那麼可以適當在裏面進行擴展裝飾器模式進行學習使用。
  • 另外,還有一種場景也可以使用裝飾器。例如;你之前使用某個實現某個接口接收單個消息,但由於外部的升級變為發送list集合消息,但你又不希望所有的代碼類都去修改這部分邏輯。那麼可以使用裝飾器模式進行適配list集合,給使用者依然是for循環后的單個消息。

七、總結

  • 使用裝飾器模式滿足單一職責原則,你可以在自己的裝飾類中完成功能邏輯的擴展,而不影響主類,同時可以按需在運行時添加和刪除這部分邏輯。另外裝飾器模式與繼承父類重寫方法,在某些時候需要按需選擇,並不一定某一個就是最好。
  • 裝飾器實現的重點是對抽象類繼承接口方式的使用,同時設定被繼承的接口可以通過構造函數傳遞其實現類,由此增加擴展性並重寫方法里可以實現此部分父類實現的功能。
  • 就像夏天熱你穿短褲,冬天冷你穿棉褲,雨天挨澆你穿雨衣一樣,你的根本本身沒有被改變,而你的需求卻被不同的裝飾而實現。生活中往往比比皆是設計,當你可以融合這部分活靈活現的例子到代碼實現中,往往會創造出更加優雅的實現方式。

八、推薦閱讀

  • 1. 重學 Java 設計模式:實戰工廠方法模式(多種類型商品發獎場景)
  • 2. 重學 Java 設計模式:實戰抽象工廠模式(替換Redis雙集群升級場景)
  • 3. 重學 Java 設計模式:實戰建造者模式(裝修物料組合套餐選配場景)
  • 4. 重學 Java 設計模式:實戰原型模式(多套試每人題目和答案亂序場景)
  • 5. 重學 Java 設計模式:實戰橋接模式(多支付渠道「微信、支付寶」與多支付模式「刷臉、指紋」場景)
  • 6. 重學 Java 設計模式:實戰組合模式(營銷差異化人群發券,決策樹引擎搭建場景)

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