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回聲消除中的LMS和NLMS算法與MATLAB實現

  自適應濾波是数字信號處理的核心技術之一,在科學和工業上有着廣泛的應用領域。自適應濾波技術應用廣泛,包括回波抵消、自適應均衡、自適應噪聲抵消和自適應波束形成。回聲對消是當今通信系統中普遍存在的現象。聲回波引起的信號干擾會分散用戶的注意力,降低通信質量。本文重點介紹了LMS和NLMS算法的使用,以減少這種不必要的回聲,從而提高通信質量

關鍵詞:自適應濾波器,自適應算法,回聲消除

1  引言

  當音頻信號在真實環境中產生混響時,就會產生聲學回聲,從而導致原始信號加上信號[1]的衰減、延時圖像。本文將重點研究通信系統中聲學回波的產生。

  自適應濾波器是一種動態濾波器,它不斷地改變其特性以獲得最優的輸出。自適應濾波算法通過改變參數使期望輸出d (n)與實際輸出y (n)之間的差值最小化。該函數稱為自適應算法的代價函數(loss)。圖1显示了自適應回聲抵消系統的框圖。其中,濾波器H(n)表示聲環境的脈衝響應,W(n)表示用來抵消回波信號的自適應濾波器。自適應濾波器的目標是使輸出的y(n)與期望的d(n)(在回聲環境中混響的信號)相等。在每次迭代中,誤差信號e(n)=d (n)-y (n)被反饋回濾波器,濾波器的特性也隨之改變。

自適應回聲消除系統

  自適應濾波器的目標是計算期望信號與自適應濾波器輸出之間的差值e(n)。該誤差信號反饋到自適應濾波器,並通過算法改變其係數,以最小化該差值的函數,即代價函數。在聲回波消除的情況下,自適應濾波器的最優輸出與不需要的回波信號等值。當自適應濾波器輸出等於期望信號時,誤差信號為零。在這種情況下,回顯信號將被完全取消,遠用戶將不會聽到他們的任何原始語音返回給他們。

2. 最小均方(LMS)算法

  最小均方(LMS)算法是由Widrow和Hoff在1959年通過對模式識別的研究首次提出的。由此成為自適應濾波中應用最廣泛的算法之一。LMS算法是一種基於隨機梯度的自適應濾波算法,它利用濾波器權重的梯度來收斂到最優的維納解[2-4]。由於其計算簡單而廣為人知並被廣泛使用。正是這種簡單性使它成為判斷所有其他自適應濾波算法的基準。

  隨着LMS算法的每次迭代,自適應濾波器的濾波抽頭(tap)權值按照如下公式進行更新。

$$公式1:w(n+1)=w(n)2\mu e(n)x(n)$$

  這裏x(n)是延時輸入值的輸入向量,$x(n)=[x_1(n)x_2(n)…x_N(n)]^T=[x(n)x(n-1)…x(n-N+1)]^T$。向量$w(n)=[w_0(n)w_1(n)w_2(n)…w_{N-1}(n)]^T$代表自適應FIR濾波器抽頭(tap)權向量在時刻n的係數。參數μ被稱為步長參數和小正的常數。此步長參數控制更新因子的影響。μ必須選擇一個合適的值LMS算法的性能,如果該值太小自適應濾波器的收斂時間會太長;如果μ太大自適應濾波器變得不穩定,導致其輸出發散[5 – 8]

2.1 LMS算法的實現

LMS算法的每次迭代都需要三個不同的步驟,順序如下:

1. FIR濾波器的輸出y(n)用公式2計算。

$$公式2:y(n)=\sum_{i=0}^{N-1}w(n)x(n-1)=w^T(n)x(n)$$

2. 誤差估計的值按公式3計算。

$$公式3:e(n)=d(n)-y(n)$$

3.更新FIR向量的抽頭tap權值,為下一次迭代做準備,如公式4所示。

$$公式4:w(n+1)=w(n)+2\mu e(n)x(n)$$

  LMS算法在自適應濾波中得到廣泛應用的主要原因是其計算簡單,比其他常用的自適應算法更易於實現。LMS算法每次迭代需要2N加法和2N + 1次乘法(N用於計算輸出y(N)),另一個用於通過向量乘法計算標量[9]

clear;
clc;
snr=20;     % 信噪比
order=8;    % 自適應濾波器的階數為8
Hn =[0.8783 -0.5806 0.6537 -0.3223 0.6577 -0.0582 0.2895 -0.2710 0.1278 ...     % ...表示換行的意思
    -0.1508 0.0238 -0.1814 0.2519 -0.0396 0.0423 -0.0152 0.1664 -0.0245 ...
    0.1463 -0.0770 0.1304 -0.0148 0.0054 -0.0381 0.0374 -0.0329 0.0313 ...
    -0.0253 0.0552 -0.0369 0.0479 -0.0073 0.0305 -0.0138 0.0152 -0.0012 ...
    0.0154 -0.0092 0.0177 -0.0161 0.0070 -0.0042 0.0051 -0.0131 0.0059 ...
    -0.0041 0.0077 -0.0034 0.0074 -0.0014 0.0025 -0.0056 0.0028 -0.0005 ...
    0.0033 -0.0000 0.0022 -0.0032 0.0012 -0.0020 0.0017 -0.0022 0.0004 -0.0011 0 0];
Hn=Hn(1:order);
mu=0.5;             % mu表示步長
N=1000;             % 橫坐標1000個採樣點
Loop=150;           % 150次循環
EE_NLMS=zeros(N,1); % 不同步長的初始化誤差
for nn=1:Loop       % epoch=150
    % 權重初始化w
    win_NLMS=zeros(1,order);         % NLMS四種步長測試,四個權重——1
    error_NLMS=zeros(1,N)';     % 初始化誤差
    % 均勻分佈的輸入值
    r=sign(rand(N,1)-0.5);          % shape=(1000,1)的(0,1)均勻分佈-0.5,sign(n)>0=1;<0=-1
    % 輸出:輸入卷積Hn得到 輸出
    output=conv(r,Hn);              % r卷積Hn,output長度=length(u)+length(v)-1
    output=awgn(output,snr,'measured');     % 將白高斯噪聲添加到信號中

    % N=1000,每個採樣點
    for i=order:N         % i=81000
      input=r(i:-1:i-order+1);  % 每次迭代取8個數據進行處理
      e_NLMS = output(i)-win_NLMS*input;
      win_NLMS=win_NLMS+e_NLMS*input'/(input'*input);   % NLMS更新權重
      error_NLMS(i)=error_NLMS(i)+e_NLMS^2;
    end
    
    EE_NLMS=EE_NLMS+error_NLMS;     % 把總誤差相加
end
% 對總誤差求平均值
error_NLMS=EE_NLMS/Loop;

figure;
error_NLMS=10*log10(error_NLMS(order:N));
plot(error_NLMS,'r');       % 紅色
axis tight;                 % 使用緊湊的坐標軸
legend('NLMS算法');           % 圖例
title('NLMS算法誤差曲線');     % 圖標題
xlabel('樣本');                     % x軸標籤
ylabel('誤差/dB');                  % y軸標籤
grid on;                            % 網格線

3 歸一化最小均方(NLMS)算法

  LMS算法的主要缺點之一是每次迭代都有一個固定的步長參數。這需要在開始自適應濾波操作之前了解輸入信號的統計信息。實際上,這是很難實現的。即使我們假設自適應回聲抵消系統的唯一輸入信號是語音,但仍有許多因素如信號輸入功率和振幅會影響其性能[10-12]

  歸一化最小均方算法(NLMS)是LMS算法的擴展,LMS算法通過計算最大步長值來繞過這個問題。步長值的計算公式如下

$$Step\ size = \frac{1}{dot\ product(input\ vector,\ input\ vector)}$$

這個步長與輸入向量x(n)的係數的瞬時值的總期望能量的倒數成正比。輸入樣本的期望能量之和也等於輸入向量與自身的點積,以及輸入向量自相關矩陣的跡R[13-15]。

$$公式5:tr[R]=\sum_{i=0}^{N-1}E[x^2(n-i)]\\ \quad\quad =E[\sum_{i=0}^{N-1}x^2(n-i)]$$

NLMS算法的遞歸公式如式6所示

$$公式6:w(n+1)=w(n)+\frac{1}{x^T(n)x(n)}e(n)x(n)$$

3.1 NLMS算法的實現

  NLMS算法已在Matlab中實現。由於步長參數是根據當前的輸入值來選擇的,因此NLMS算法在未知信號下具有更大的穩定性。該算法具有良好的收斂速度和相對簡單的計算能力,是實時自適應回波抵消系統[16]的理想算法

  由於NLMS是標準LMS算法的擴展,因此NLMS算法的實際實現與LMS算法非常相似。NLMS算法的每次迭代都需要按照以下順序執行這些步驟。

1. 計算了自適應濾波器的輸出

$$公式7:y(n)=\sum_{i=0}^{N-1}w(n)x(n-i)=w^T(n)x(n)$$

2. 誤差信號等於期望信號和濾波器輸出之間的差值。

$$公式8:e(n)=d(n)-y(n)$$

3.計算了輸入向量的步長值。

$$公式9:\mu(n)=\frac{1}{x^T(n)x(n)}$$

4. 濾波器抽頭權重更新,為下一次迭代做準備。

$$公式10:w(n+1)=w(n)+\mu(n)e(n)x(n)$$

NLMS算法的每次迭代都需要3N+1次乘法,僅比標準LMS算法多N次。考慮到所獲得的穩定性和回波衰減增益,這是一個可接受的增加。

clear;
clc;
snr=20;     % 信噪比
order=8;    % 自適應濾波器的階數為8
% Hn是濾波器權重
Hn =[0.8783 -0.5806 0.6537 -0.3223 0.6577 -0.0582 0.2895 -0.2710 0.1278 ...     % ...表示換行的意思
    -0.1508 0.0238 -0.1814 0.2519 -0.0396 0.0423 -0.0152 0.1664 -0.0245 ...
    0.1463 -0.0770 0.1304 -0.0148 0.0054 -0.0381 0.0374 -0.0329 0.0313 ...
    -0.0253 0.0552 -0.0369 0.0479 -0.0073 0.0305 -0.0138 0.0152 -0.0012 ...
    0.0154 -0.0092 0.0177 -0.0161 0.0070 -0.0042 0.0051 -0.0131 0.0059 ...
    -0.0041 0.0077 -0.0034 0.0074 -0.0014 0.0025 -0.0056 0.0028 -0.0005 ...
    0.0033 -0.0000 0.0022 -0.0032 0.0012 -0.0020 0.0017 -0.0022 0.0004 -0.0011 0 0];
Hn=Hn(1:order);
mu=0.5;             % mu表示步長
N=1000;             % 橫坐標1000個採樣點
Loop=150;           % 150次循環
% 不同步長的初始化誤差
EE_LMS = zeros(N,1);
EE_NLMS=zeros(N,1);
for nn=1:Loop       % epoch=150
    win_LMS = zeros(1,order);   % 權重初始化w
    error_LMS=zeros(1,N)';      % 初始化誤差
    % 均勻分佈的語音數據輸入
    r=sign(rand(N,1)-0.5);          % shape=(1000,1)的(0,1)均勻分佈-0.5,sign(n)>0=1;<0=-1
    % 輸出:輸入卷積Hn得到 輸出
    output=conv(r,Hn);              % r卷積Hn,output長度=length(u)+length(v)-1
    output=awgn(output,snr,'measured');     % 真實輸出=將白高斯噪聲添加到信號中

    % N=1000,每個採樣點
    for i=order:N         % i=81000
      input=r(i:-1:i-order+1);  % 每次迭代取8個數據進行處理
      e_LMS = output(i)-win_LMS*input;
      
      mu=0.02;      % 步長
      win_LMS = win_LMS+2*mu*e_LMS*input';
      error_LMS(i)=error_LMS(i)+e_LMS^2;
    end
    % 把總誤差相加
    EE_LMS = EE_LMS+error_LMS;

end
% 對總誤差求平均值
error_LMS = EE_LMS/Loop;

figure;
error1_LMS=10*log10(error_LMS(order:N));
plot(error1_LMS,'b.');  % 藍色
axis tight;         % 使用緊湊的坐標軸
legend('LMS算法');       % 圖例
title('LMS算法誤差曲線');  % 圖標題
xlabel('樣本');                     % x軸標籤
ylabel('誤差/dB');                  % y軸標籤
grid on;                            % 網格線

4 LMS算法的結果

  利用Matlab對LMS算法進行了仿真。圖2显示的是通過麥克風從計算機系統收集到的輸入語音信號。圖3显示了從輸入信號派生出的所需回波信號。圖4显示了自適應濾波器的輸出,它將減少輸入信號的回波信號。圖5显示了由濾波器輸出信號計算出的均方誤差信號。圖6是由回波信號對誤差信號的分割得到的衰減。

  自適應濾波器為1025階FIR濾波器。步長設置為0.02。MSE表明,隨着算法的發展,代價函數的平均值逐漸減小。

5 NLMS算法的結果

  用Matlab對NLMS算法進行了仿真。圖7显示了輸入信號。圖8显示了所需的信號。圖9显示了自適應濾波器輸出。圖10显示了均方誤差。圖11显示了衰減。

  自適應濾波器為1025階FIR濾波器。步長設置為0.1。

 

 NLMS算法在均方誤差和平均衰減方面優於LMS算法,其性能總結如表1所示。

 

6 結論

  由於其簡單性,LMS算法是最流行的自適應算法。然而,LMS算法存在收斂速度慢和數據依賴的問題。

  NLMS算法是LMS算法的一個同樣簡單但更健壯的變體,它在簡單性和性能之間表現出比LMS算法更好的平衡。由於其良好的性能,NLMS在實時應用中得到了廣泛的應用。

7. 參考

文章翻譯自論文《2011_adaptive algorithms for acoustic echo cancellation in speech processing》

[1]. Homana, I.; Topa, M.D.; Kirei, B.S.; “Echo cancelling using adaptive algorithms”, Design and Technology of Electronics Packages, (SIITME) 15th International Symposium., pp. 317-321, Sept.2009.

[2]. Paleologu, C.; Benesty, J.; Grant, S.L.; Osterwise, C.; “Variable step-size NLMS algorithms for echo cancellation” 2009 Conference Record of the forty-third Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers., pp. 633-637, Nov 2009.

[3]. Soria, E.; Calpe, J.; Chambers, J.; Martinez, M.; Camps, G.; Guerrero, J.D.M.; “A novel approach to introducing adaptive filters based on the LMS algorithm and its variants”, IEEE Transactions, vol. 47, pp. 127-133, Feb 2008.

[4]. Tandon, A.; Ahmad, M.O.; Swamy, M.N.S.; “An efficient, low-complexity, normalized LMS algorithm for echo cancellation”, IEEE workshop on Circuits and Systems, 2004. NEWCAS 2004, pp. 161-164, June 2004.

[5]. Eneman, K.; Moonen, M.; “Iterated partitioned block frequency-domain adaptive filtering for acoustic echo cancellation,” IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, vol. 11, pp. 143-158, March 2003.

[6]. Krishna, E.H.; Raghuram, M.; Madhav, K.V; Reddy, K.A; “Acoustic echo cancellation using a computationally efficient transform domain LMS adaptive filter,” 2010 10th International Conference on Information sciences signal processing and their applications (ISSPA), pp. 409-412, May 2010.

[7]. Lee, K.A.; Gan,W.S; “Improving convergence of the NLMS algorithm using constrained subband updates,” Signal Processing Letters IEEE, vol. 11, pp. 736-739, Sept. 2004.

[8]. S.C. Douglas, “Adaptive Filters Employing Partial Updates,” IEEE Trans.Circuits SYS.II, vol. 44, pp. 209-216, Mar 1997.

[9]. D.L. Duttweiler, “Proportionate Normalized Least Mean Square Adaptation in Echo Cancellers,” IEEE Trans. Speech Audio Processing, vol. 8, pp. 508-518, Sept. 2000.

[10]. E. Soria, J. Calpe, J. Guerrero, M. Martínez, and J. Espí, “An easy demonstration of the optimum value of the adaptation constant in the LMS algorithm,” IEEE Trans. Educ., vol. 41, pp. 83, Feb. 1998.

[11]. D. Morgan and S. Kratzer, “On a class of computationally efficient rapidly converging, generalized NLMS algorithms,” IEEE Signal Processing Lett., vol. 3, pp. 245–247, Aug. 1996.

[12]. G. Egelmeers, P. Sommen, and J. de Boer, “Realization of an acoustic echo canceller on a single DSP,” in Proc. Eur. Signal Processing Conf. (EUSIPCO96), Trieste, Italy, pp. 33–36, Sept. 1996.

[13]. J. Shynk, “Frequency-domain and multirate adaptive filtering,” IEEE Signal Processing Mag., vol. 9, pp. 15– 37, Jan. 1992.

[14]. Ahmed I. Sulyman and Azzedine Zerguine, “Echo Cancellation Using a Variable Step-Size NLMS Algorithm”, Electrical and Computer Engineering Department Queen’s University.

[15]. D. L. Duttweiler, “A twelve-channel digital echo canceller,” IEEE Trans. Commun., vol. 26, no. 5, pp. 647–653, May 1978.

[16]. J. Benesty, H. Rey, L. Rey Vega, and S. Tressens, “A nonparametric VSS NLMS algorithm,” IEEE Signal Process. Lett., vol. 13, pp. 581–584, Oct. 2006.

 

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北汽規劃打造四大海外基地 南非新工廠將投產

據媒體報導,從北汽集團官方獲悉,北汽將斥資50億元在南非建設總裝 廠,該工廠擬於下月開始建設,計畫於2017年11月建成投產。按照規劃,北汽將打造包括南非、伊朗在內的四大海外運營基地並輻射周邊市場,形成四大屬地化產業運營集團。

未來北汽將海外市場拓展劃分了三條線,歸納為“一帶一路一洲 哥倫布航線”,其中“一帶一路”符合大環境下的海外發展趨勢,“一洲”則是“一帶一路”中涉及到的非洲,在此基礎上,北汽增加了“哥倫布航線”沿途的中南美地區。繼續細化,北汽將以“南非、伊朗、東南亞、墨西哥”四大重點專案為引領,建設輻射周邊市場的四大海外運營基地,逐步實現從“旅行者”到“定居者”的角色轉變。

與跨國車企在中國的發展要尋求本地車企進行合作類似,北汽在南非新建的工廠將由北汽集團與南非工業開發公司的合資企業負責運營。新工廠總投資金額達到50億元(7.73億美元),計畫於下月開始建設,有望於2017年11月建成投產,計畫年產能為10萬輛。

據介紹,南非工廠將作為試點,為後續北汽加速海外涉及12個國家的19個KD(散件組裝廠)專案建設積累經驗。北汽集團已於2013年在南非開設了一家小型SKD廠,位於斯普林斯鎮,該廠生產小型麵包計程車,此次在南非斥鉅資打造新工廠並作為試點也就不難理解。

北京汽車國際發展公司擁有五大核心業務,包括自主品牌整車和零部件產品的出口,技術、設備、整車的進口,此外還有產品改裝,境外投資以及國際合作,初期投放海外市場的產品也將以北汽自主品牌為主。這意味著即將建成的南非汽車生產廠將有望投產包括北京紳寶、北京牌和北汽威旺三大產品系列,初步形成對當地市場佈局的同時還將進行他國出口,擴大南非及周邊國家和地區市場份額。

在北汽擴大海外市場佈局後,未來市場銷量將成為企業諸多努力的體現。“十三五”期間北汽制定了“2030”戰略,戰略中指出企業要在2020年實現20萬輛整車出口,完成3個建設,包括國際化運營隊伍建設、合作夥伴隊伍建設、體系能力建設,從而實現品牌高端市場的突破。

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三、netcore跨平台之 Linux配置nginx負載均衡

前面兩章講了netcore在linux上部署以及配置nginx,並讓nginx代理webapi。

這一章主要講如何配置負載均衡,有些步驟在前兩章講的很詳細了,所以這一章我就不會一個個截圖了。

因為本人只有一個服務器。所以我會在同一台服務器上部署兩套差不多的實例。

同樣的代碼,我們在Program.cs進行了修改,如圖所示:

這裏我把原來的端口6666改成了8888

 

 然後你可以改一改你的接口部分的代碼,便於讓你更好的看到效果。

這裏把value1和value2改成value3和value4,這裡是為了看到測試效果,在實際的開發中這裏不用改。

 

 然後發布和上傳到服務器,如何發布和上傳,我在第一章有講到:https://www.cnblogs.com/dengbo/p/11878766.html

注意的是你同樣的地方新建一個新的目錄保存你新上傳的程序,netcore是我第一章建立的,netcore1是新建的,

你把你新的發布包放在netcore即可。如圖:

上傳結束后,在這個目錄中運行你的程序,輸入下面的命令

dotnet WebApiTest.dll   --server.urls "http://*:8888"

如圖所示

 

 然後去看看你的接口是否正常

 

 

好了,這裏的準備工作完成了,下面我們進入到nginx的配置的目錄中

輸入下面的命令:

cd /usr/local/nginx/conf

然後對文件進行編輯

vim nginx.conf

 

 我們需要在這裏修改一下配置。

在如圖的server的平級添加如下的代碼

upstream NgWebApi {
                server localhost:6666;
                server localhost:8888;
    }

上面的 NgWebApi是隨意寫的名稱,不要糾結這裏。

然後在修改 proxy_pass後面的內容:

proxy_pass http://NgWebApi;

最終的結果如下:

 

 這樣你就修改完成,輸入:wq退出並保存即可。

最後檢查並重啟nginx

/usr/local/nginx/sbin/nginx -t
/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload

最後不要忘記把你的8888端口的webapi啟動一下。

這裏我務必要提醒你,請進入到你的程序的目錄中執行這段代碼,

cd /root/netcore1
dotnet WebApiTest.dll   --server.urls "http://*:8888"

啟動如下:

 

 

 好了,配置結束了,下面我們來測試下

 

還是昨天的那個網站進行測試   https://www.sojson.com/httpRequest/

 

 

 

多次發送請求會出現下面的響應

 

 

看到上面兩個請求,就說明你配置成功了,是不是很簡單。

上面這種配置,系統會採用默認的輪詢訪問不同的端口,nginx作為強大的反向代理,強大的遠遠不止這裏

下面簡單講講分發策略。

1)、輪詢 ——輪流處理請求(這是系統默認的)

      每個請求按時間順序逐一分配到不同的應用服務器,如果應用服務器down掉,自動剔除它,剩下的繼續輪詢,如果您的服務器都差不多,建議這個。 

2)、權重 ——誰的設置的大,誰就承擔大部分的請求

      通過配置權重,指定輪詢幾率,權重和訪問比率成正比,用於應用服務器性能不均的情況,有時候你買的服務器可能參差不齊,有的性能強大

    有的一般,你可以通過設置權重,把服務器性能強大權重設置大一點,這樣可以合理分配壓力。 

3)ip_哈希算法

      每一次的請求按訪問iphash結果分配,這樣每個訪客固定訪問一個應用服務器,可以解決session共享的問題。

 

 

關於權重的策略,如下圖示的 你只要加一個  weight=6 即可這裏不一定是6,是整數都行。

 

 

 然後保存即可

這裏不要忘記重啟nginx,以及運行8888端口的程序了,如果你不會,可以看前面的部分

最後我們看看效果

結果和上面的測試結果差不多,唯一不同的是出現下面這個結果的次數要大於另外一個的。

 

 

到這裏就結束了,感謝觀看。

 

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數組與鏈表

前言

數組和鏈表是兩種數據結構,數組非常簡單易用但是它有兩個非常大的缺點,一個是數組一旦創建無法擴展,另一個則是數組的查找和刪除的速度很慢.

鏈表改善了一些數組的缺點,但是同樣的鏈表自身也存在一些自己的缺點.

本篇博客將為大家介紹一下這數組和鏈表特點及各自的優缺點.

閱讀前的準備工作

,一種粗略的評價計算機算法效率的方法.後面的內容會用到表示效率的方法.

1. 數組

我們按數組中的數組是否排序對數組進行劃分,將數組分為無序數組和有序數組.無序數組中的數組是無序的,而有序數組中的數據則是升序或者降序排序的.

1.1 無序數組

因為無序數組中的數據是無序的,往數組中添加數據時不用進行比較和移動數據,所以往無序數組裡面添加數據很快.無論是添加第一個數據還是第一萬個數據所需的時間是相同的,效率為O(1).

至於查找和刪除速度就沒有那麼快了,以數組中有一萬個數據項為例,最少需要比較1次,最多則需要比較一萬次,平均下來需要比較5000次,即N/2次比較,N代表數據量,大O表示法中常數可以忽略,所以效率為O(N).

結論:

  1. 插入很快,因為總是將數據插入到數組的空餘位置.
  2. 查找和刪除很慢,假設數組的長度為N,那麼平均的查找/刪除的比較次數為N/2,並且還需要移動數據.

1.2 有序數組

無序數組中存放的數據是無序的,有序數組裡面存放的數據則是有序的(有可能是升序有可能是降序).

因為有序數組中的數據是按升序/降序排列的,所以插入的時候需要進行排序並且移動數據項,所有有序數組的插入速度比無序數組慢. 效率為O(N).

刪除速度和無序數組一樣慢 效率為O(N).

有序數組的查找速度要比無序數組快,這是因為使用了一個叫做二分查找的算法.

二分查找: 二分查找也稱折半查找(Binary Search),它是一種效率較高的查找方法。但是,折半查找要求線性表必須採用順序存儲結構,而且表中元素按關鍵字有序排列.

有一個關於二分查找的形象類比 -> 猜數遊戲

假設要在0-100之間猜一個數,那麼你第一個要猜的数字就是100的一半50的時候,你的朋友會告訴你這個数字比要猜的数字是大還是小,如果比数字大,你接下來要猜的数字就是50的一半25,你的朋友說比這個数字要大,那麼你下面要猜的数字就是25-50中間的那個數37,以此類推…

使用二分查找可極大的提高查找的效率,假設一個有序數組有十億個數據,那麼查找到所需的数字,最多只需比較30次.

有序數組使用二分查找的效率為O(logN).有序數組也可以通過二分查找來新增和刪除數據以提高效率,但是依然需要在新增/刪除后移動數據項,所以效率依然會有影響.

總結:

  1. 有序數組的查找速度比無序數組高,效率為O(logN)
  2. 有序數組的刪除和新增速度很慢,效率為O(N)

1.3 數組總結

數組雖然簡單易用,但是數組有兩個致命的缺點:

  1. 數組存儲的數量有限,創建的過大浪費資源,創建的過小溢出
  2. 數組的效率比其他數據結構低
  • 無序數組插入效率為O(1)時間,但是查找花費O(N)時間
  • 有序數組查找花費O(logN)時間,插入花費O(N)時間
  • 刪除需要移動平均半數的數據項,所以刪除都是O(N)的時間

2. 鏈表

數組一經創建大小就固定住了,無法修改,鏈表在這方面做出了改善,只要內存夠用就可以無限制的擴大.

鏈表是繼數組之後應用最廣泛的數據結構.

2.1 鏈表的特點

鏈表為什麼叫鏈表呢? 因為它保存數據的方式就像一條鎖鏈

鏈表保存數據的方式很像上面的這一條鎖鏈,每一塊鎖鏈就是一個鏈節點,鏈節點保存着自己的數據同時通過自己的next()方法指向下一個鏈節點. 鏈表通過鏈節點不斷地調用next()方法就可以遍歷鏈表中的所有數據.

在鏈表中,每個數據項都被包含在”鏈節點”(link)中,一個鏈結點是某個類的對象,這個類可以叫做Link.因為一個鏈表中有許多類似的鏈結點,所以有必要用一個不同於鏈表的類來表達鏈結點.

每個Link對象中都包含一個對下一個鏈結點引用的字段(通常叫做next).

鏈表本身的對象中有一個字段指向對第一個鏈結點的引用.

數據與鏈表查找數據的區別: 在數組中查找數據就像在一個大倉庫裏面一樣,一號房間沒有,我們去二號房間,二號房間沒有我們去三號房間,以此類推.. 按照地址找完所有房間就可以了.

而在鏈表中查找數據就像單線彙報的地下工作者,你是孤狼你想要彙報點情報給你的頂級上司毒蜂,但是你必須先報告給你的接頭人豬剛鬣,豬剛鬣在報告給它的單線接頭人土行孫,最後由土行孫報告給毒蜂.只能一個找一個,這樣最終完成任務.

2.2 Java代碼

鏈節點類:


/**
 * @author liuboren
 * @Title: 鏈節點
 * @Description:
 * @date 2019/11/20 19:30
 */
public class Link {
    //  保存的數據
    public int data;

    // 指向的下一個鏈節點
    public Link nextLink;

    public Link(int data) {
        this.data = data;
    }

    public int getData() {
        return data;
    }

    public void setData(int data) {
        this.data = data;
    }

    public Link getNextLink() {
        return nextLink;
    }

    public void setNextLink(Link nextLink) {
        this.nextLink = nextLink;
    }
}

鏈表類


/**
 * @author liuboren
 * @Title: 鏈表類
 * @Description:
 * @date 2019/11/20 19:31
 */
public class LinkList {
    private Link first;

    public LinkList() {
        first = null;
    }

    // 新增鏈節點方法
    public void insertFirst(int data) {
        Link link = new Link(data);
        link.setNextLink(first);
        first = link;
    }
}

在新增節點的時候,新增的link的next方法指向原來的first節點,並將鏈表類的first指向新增的節點.

2.4 其他鏈表

剛剛介紹的鏈表是單向鏈表,只能從后往前遍歷,其他的鏈表還有雙端鏈表、雙向鏈表、有序鏈表.

再簡單介紹一下雙端鏈表吧.

雙端鏈表就是在單向鏈表的基礎上,新增一個成員變量指向鏈表的最後一個對象.

雙端鏈表代碼:

/**
 * @author liuboren
 * @Title: 鏈表類
 * @Description:
 * @date 2019/11/20 19:31
 */
public class LinkList {
    private Link first;
    private Link last;

    public LinkList() {
        first = null;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return first == null;
    }

    // 新增鏈節點方法
    public void insertFirst(int data) {
        Link newLink = new Link(data);
        newLink.setNextLink(first);
        if (isEmpty()) {
            last = newLink;
        }
        first = newLink;

    }
}

雙向鏈表則是可以從first和last兩個方向進行遍歷,有序鏈表的數據都是按照關鍵字的順序排列的,本文不再展開了.

2.5 鏈表的效率

鏈表的效率:

  • 表頭插入和刪除速度都很快,花費O(1)的時間.
  • 平均起來,查找&刪除&插入在制定鏈節點後面都需要搜索一半的鏈節點需要O(N)次比較,雖然數組也需要O(N)次比較,但是鏈表讓然要快一些,因為不需要移動數據(只需要改變他們的引用)

3. 總結

鏈表解決了數組大小不能擴展的問題,但是鏈表自身依然存在一些問題(在鏈表的鏈節點後面查找&刪除&插入的效率不高),那麼有沒有一種數據結構即擁有二者的優點又改善了二者的缺點呢,答案是肯定的,下篇博客將為您介紹這種優秀的數據結構,敬請期待.

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SpringBoot 源碼解析 (六)—– Spring Boot的核心能力 – 內置Servlet容器源碼分析(Tomcat)

Spring Boot默認使用Tomcat作為嵌入式的Servlet容器,只要引入了spring-boot-start-web依賴,則默認是用Tomcat作為Servlet容器:

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>

Servlet容器的使用

默認servlet容器

我們看看spring-boot-starter-web這個starter中有什麼

核心就是引入了tomcat和SpringMvc,我們先來看tomcat

Spring Boot默認支持Tomcat,Jetty,和Undertow作為底層容器。如圖:

而Spring Boot默認使用Tomcat,一旦引入spring-boot-starter-web模塊,就默認使用Tomcat容器。

切換servlet容器

那如果我么想切換其他Servlet容器呢,只需如下兩步:

  • 將tomcat依賴移除掉
  • 引入其他Servlet容器依賴

引入jetty:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <!--移除spring-boot-starter-web中的tomcat-->
            <artifactId>spring-boot-starter-tomcat</artifactId>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <!--引入jetty-->
    <artifactId>spring-boot-starter-jetty</artifactId>
</dependency>

Servlet容器自動配置原理

EmbeddedServletContainerAutoConfiguration

其中
EmbeddedServletContainerAutoConfiguration是嵌入式Servlet容器的自動配置類,該類在
spring-boot-autoconfigure.jar中的web模塊可以找到。

我們可以看到EmbeddedServletContainerAutoConfiguration被配置在spring.factories中,看過我前面文章的朋友應該知道SpringBoot自動配置的原理,這裏將EmbeddedServletContainerAutoConfiguration配置類加入到IOC容器中,接着我們來具體看看這個配置類:

@AutoConfigureOrder(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
@Configuration
@ConditionalOnWebApplication// 在Web環境下才會起作用
@Import(BeanPostProcessorsRegistrar.class)// 會Import一個內部類BeanPostProcessorsRegistrar
public class EmbeddedServletContainerAutoConfiguration {

    @Configuration
    // Tomcat類和Servlet類必須在classloader中存在 // 文章開頭我們已經導入了web的starter,其中包含tomcat和SpringMvc // 那麼classPath下會存在Tomcat.class和Servlet.class
    @ConditionalOnClass({ Servlet.class, Tomcat.class }) // 當前Spring容器中不存在EmbeddedServletContainerFactory類型的實例
    @ConditionalOnMissingBean(value = EmbeddedServletContainerFactory.class, search = SearchStrategy.CURRENT) public static class EmbeddedTomcat {

        @Bean
        public TomcatEmbeddedServletContainerFactory tomcatEmbeddedServletContainerFactory() {
            // 上述條件註解成立的話就會構造TomcatEmbeddedServletContainerFactory這個EmbeddedServletContainerFactory
            return new TomcatEmbeddedServletContainerFactory();
        }
    }
    
    @Configuration
    @ConditionalOnClass({ Servlet.class, Server.class, Loader.class,
            WebAppContext.class })
    @ConditionalOnMissingBean(value = EmbeddedServletContainerFactory.class, search = SearchStrategy.CURRENT)
    public static class EmbeddedJetty {

        @Bean
        public JettyEmbeddedServletContainerFactory jettyEmbeddedServletContainerFactory() {
            return new JettyEmbeddedServletContainerFactory();
        }

    }
    
    @Configuration
    @ConditionalOnClass({ Servlet.class, Undertow.class, SslClientAuthMode.class })
    @ConditionalOnMissingBean(value = EmbeddedServletContainerFactory.class, search = SearchStrategy.CURRENT)
    public static class EmbeddedUndertow {

        @Bean
        public UndertowEmbeddedServletContainerFactory undertowEmbeddedServletContainerFactory() {
            return new UndertowEmbeddedServletContainerFactory();
        }

    }
    
    //other code...
}

在這個自動配置類中配置了三個容器工廠的Bean,分別是:

  • TomcatEmbeddedServletContainerFactory

  • JettyEmbeddedServletContainerFactory

  • UndertowEmbeddedServletContainerFactory

這裏以大家熟悉的Tomcat為例,首先Spring Boot會判斷當前環境中是否引入了Servlet和Tomcat依賴,並且當前容器中沒有自定義的
EmbeddedServletContainerFactory的情況下,則創建Tomcat容器工廠。其他Servlet容器工廠也是同樣的道理。

EmbeddedServletContainerFactory

  • 嵌入式Servlet容器工廠
public interface EmbeddedServletContainerFactory {

    EmbeddedServletContainer getEmbeddedServletContainer( ServletContextInitializer... initializers);
}

內部只有一個方法,用於獲取嵌入式的Servlet容器。

該工廠接口主要有三個實現類,分別對應三種嵌入式Servlet容器的工廠類,如圖所示:

TomcatEmbeddedServletContainerFactory

以Tomcat容器工廠TomcatEmbeddedServletContainerFactory類為例:

public class TomcatEmbeddedServletContainerFactory extends AbstractEmbeddedServletContainerFactory implements ResourceLoaderAware {
    
    //other code...
    
    @Override
    public EmbeddedServletContainer getEmbeddedServletContainer( ServletContextInitializer... initializers) {
        //創建一個Tomcat
        Tomcat tomcat = new Tomcat(); //配置Tomcat的基本環節
        File baseDir = (this.baseDirectory != null ? this.baseDirectory: createTempDir("tomcat"));
        tomcat.setBaseDir(baseDir.getAbsolutePath());
        Connector connector = new Connector(this.protocol);
       tomcat.getService().addConnector(connector);
        customizeConnector(connector);
      tomcat.setConnector(connector); tomcat.getHost().setAutoDeploy(false);
        configureEngine(tomcat.getEngine());
        for (Connector additionalConnector : this.additionalTomcatConnectors) {
            tomcat.getService().addConnector(additionalConnector);
        }
        prepareContext(tomcat.getHost(), initializers);
        
        //包裝tomcat對象,返回一個嵌入式Tomcat容器,內部會啟動該tomcat容器
        return getTomcatEmbeddedServletContainer(tomcat);
    }
}

首先會創建一個Tomcat的對象,並設置一些屬性配置,最後調用getTomcatEmbeddedServletContainer(tomcat)方法,內部會啟動tomcat,我們來看看:

protected TomcatEmbeddedServletContainer getTomcatEmbeddedServletContainer(
    Tomcat tomcat) {
    return new TomcatEmbeddedServletContainer(tomcat, getPort() >= 0);
}

該函數很簡單,就是來創建Tomcat容器並返回。看看TomcatEmbeddedServletContainer類:

public class TomcatEmbeddedServletContainer implements EmbeddedServletContainer {

    public TomcatEmbeddedServletContainer(Tomcat tomcat, boolean autoStart) {
        Assert.notNull(tomcat, "Tomcat Server must not be null");
        this.tomcat = tomcat;
        this.autoStart = autoStart;
        
        //初始化嵌入式Tomcat容器,並啟動Tomcat
 initialize();
    }
    
    private void initialize() throws EmbeddedServletContainerException {
        TomcatEmbeddedServletContainer.logger
                .info("Tomcat initialized with port(s): " + getPortsDescription(false));
        synchronized (this.monitor) {
            try {
                addInstanceIdToEngineName();
                try {
                    final Context context = findContext();
                    context.addLifecycleListener(new LifecycleListener() {

                        @Override
                        public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event) {
                            if (context.equals(event.getSource())
                                    && Lifecycle.START_EVENT.equals(event.getType())) {
                                // Remove service connectors so that protocol
                                // binding doesn't happen when the service is
                                // started.
                                removeServiceConnectors();
                            }
                        }

                    });

                    // Start the server to trigger initialization listeners
                    //啟動tomcat
                    this.tomcat.start(); // We can re-throw failure exception directly in the main thread
                    rethrowDeferredStartupExceptions();

                    try {
                        ContextBindings.bindClassLoader(context, getNamingToken(context),
                                getClass().getClassLoader());
                    }
                    catch (NamingException ex) {
                        // Naming is not enabled. Continue
                    }

                    // Unlike Jetty, all Tomcat threads are daemon threads. We create a
                    // blocking non-daemon to stop immediate shutdown
                    startDaemonAwaitThread();
                }
                catch (Exception ex) {
                    containerCounter.decrementAndGet();
                    throw ex;
                }
            }
            catch (Exception ex) {
                stopSilently();
                throw new EmbeddedServletContainerException(
                        "Unable to start embedded Tomcat", ex);
            }
        }
    }
}

到這裏就啟動了嵌入式的Servlet容器,其他容器類似。

Servlet容器啟動原理

SpringBoot啟動過程

我們回顧一下前面講解的SpringBoot啟動過程,也就是run方法:

public ConfigurableApplicationContext run(String... args) {
    // 計時工具
    StopWatch stopWatch = new StopWatch();
    stopWatch.start();

    ConfigurableApplicationContext context = null;
    Collection<SpringBootExceptionReporter> exceptionReporters = new ArrayList<>();

    configureHeadlessProperty();

    // 第一步:獲取並啟動監聽器
    SpringApplicationRunListeners listeners = getRunListeners(args);
    listeners.starting();
    
    try {
        ApplicationArguments applicationArguments = new DefaultApplicationArguments(args);

        // 第二步:根據SpringApplicationRunListeners以及參數來準備環境
        ConfigurableEnvironment environment = prepareEnvironment(listeners,applicationArguments);
        configureIgnoreBeanInfo(environment);

        // 準備Banner打印器 - 就是啟動Spring Boot的時候打印在console上的ASCII藝術字體
        Banner printedBanner = printBanner(environment);

        // 第三步:創建Spring容器
        context = createApplicationContext();

        exceptionReporters = getSpringFactoriesInstances(
                SpringBootExceptionReporter.class,
                new Class[] { ConfigurableApplicationContext.class }, context);

        // 第四步:Spring容器前置處理
        prepareContext(context, environment, listeners, applicationArguments,printedBanner);

        // 第五步:刷新容器
 refreshContext(context);

     // 第六步:Spring容器後置處理
        afterRefresh(context, applicationArguments);

      // 第七步:發出結束執行的事件
        listeners.started(context);
        // 第八步:執行Runners
        this.callRunners(context, applicationArguments);
        stopWatch.stop();
        // 返回容器
        return context;
    }
    catch (Throwable ex) {
        handleRunFailure(context, listeners, exceptionReporters, ex);
        throw new IllegalStateException(ex);
    }
}

我們回顧一下第三步:創建Spring容器

public static final String DEFAULT_CONTEXT_CLASS = "org.springframework.context."
            + "annotation.AnnotationConfigApplicationContext";

public static final String DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS = "org.springframework."
            + "boot.context.embedded.AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext";

protected ConfigurableApplicationContext createApplicationContext() {
    Class<?> contextClass = this.applicationContextClass;
    if (contextClass == null) {
        try {
            //根據應用環境,創建不同的IOC容器
            contextClass = Class.forName(this.webEnvironment ? DEFAULT_WEB_CONTEXT_CLASS : DEFAULT_CONTEXT_CLASS);
        }
    }
    return (ConfigurableApplicationContext) BeanUtils.instantiate(contextClass);
}

創建IOC容器,如果是web應用,則創建
AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext的IOC容器;如果不是,則創建AnnotationConfigApplicationContext的IOC容器;很明顯我們創建的容器是AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext
接着我們來看看
第五步,刷新容器
refreshContext(context);

private void refreshContext(ConfigurableApplicationContext context) {
    refresh(context);
}

protected void refresh(ApplicationContext applicationContext) {
    Assert.isInstanceOf(AbstractApplicationContext.class, applicationContext);
    //調用容器的refresh()方法刷新容器
 ((AbstractApplicationContext) applicationContext).refresh();
}

容器刷新過程

調用抽象父類AbstractApplicationContext的refresh()方法;

AbstractApplicationContext

 1 public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
 2     synchronized (this.startupShutdownMonitor) {
 3         /**
 4          * 刷新上下文環境
 5          */
 6         prepareRefresh();
 7 
 8         /**
 9          * 初始化BeanFactory,解析XML,相當於之前的XmlBeanFactory的操作,
10          */
11         ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();
12 
13         /**
14          * 為上下文準備BeanFactory,即對BeanFactory的各種功能進行填充,如常用的註解@Autowired @Qualifier等
15          * 添加ApplicationContextAwareProcessor處理器
16          * 在依賴注入忽略實現*Aware的接口,如EnvironmentAware、ApplicationEventPublisherAware等
17          * 註冊依賴,如一個bean的屬性中含有ApplicationEventPublisher(beanFactory),則會將beanFactory的實例注入進去
18          */
19         prepareBeanFactory(beanFactory);
20 
21         try {
22             /**
23              * 提供子類覆蓋的額外處理,即子類處理自定義的BeanFactoryPostProcess
24              */
25             postProcessBeanFactory(beanFactory);
26 
27             /**
28              * 激活各種BeanFactory處理器,包括BeanDefinitionRegistryBeanFactoryPostProcessor和普通的BeanFactoryPostProcessor
29              * 執行對應的postProcessBeanDefinitionRegistry方法 和  postProcessBeanFactory方法
30              */
31             invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);
32 
33             /**
34              * 註冊攔截Bean創建的Bean處理器,即註冊BeanPostProcessor,不是BeanFactoryPostProcessor,注意兩者的區別
35              * 注意,這裏僅僅是註冊,並不會執行對應的方法,將在bean的實例化時執行對應的方法
36              */
37             registerBeanPostProcessors(beanFactory);
38 
39             /**
40              * 初始化上下文中的資源文件,如國際化文件的處理等
41              */
42             initMessageSource();
43 
44             /**
45              * 初始化上下文事件廣播器,並放入applicatioEventMulticaster,如ApplicationEventPublisher
46              */
47             initApplicationEventMulticaster();
48 
49             /**
50  * 給子類擴展初始化其他Bean 51              */
52  onRefresh(); 53 
54             /**
55              * 在所有bean中查找listener bean,然後註冊到廣播器中
56              */
57             registerListeners();
58 
59             /**
60              * 設置轉換器
61              * 註冊一個默認的屬性值解析器
62              * 凍結所有的bean定義,說明註冊的bean定義將不能被修改或進一步的處理
63              * 初始化剩餘的非惰性的bean,即初始化非延遲加載的bean
64              */
65             finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);
66 
67             /**
68              * 通過spring的事件發布機制發布ContextRefreshedEvent事件,以保證對應的監聽器做進一步的處理
69              * 即對那種在spring啟動后需要處理的一些類,這些類實現了ApplicationListener<ContextRefreshedEvent>,
70              * 這裏就是要觸發這些類的執行(執行onApplicationEvent方法)
71              * spring的內置Event有ContextClosedEvent、ContextRefreshedEvent、ContextStartedEvent、ContextStoppedEvent、RequestHandleEvent
72              * 完成初始化,通知生命周期處理器lifeCycleProcessor刷新過程,同時發出ContextRefreshEvent通知其他人
73              */
74             finishRefresh();
75         }
76 
77         finally {
78     
79             resetCommonCaches();
80         }
81     }
82 }

我們看第52行的方法:

protected void onRefresh() throws BeansException {

}

很明顯抽象父類AbstractApplicationContext中的onRefresh是一個空方法,並且使用protected修飾,也就是其子類可以重寫onRefresh方法,那我們看看其子類AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext中的onRefresh方法是如何重寫的,AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext又繼承EmbeddedWebApplicationContext,如下:

public class AnnotationConfigEmbeddedWebApplicationContext extends EmbeddedWebApplicationContext {

那我們看看其父類EmbeddedWebApplicationContext 是如何重寫onRefresh方法的:

EmbeddedWebApplicationContext

@Override
protected void onRefresh() {
    super.onRefresh();
    try {
        //核心方法:會獲取嵌入式的Servlet容器工廠,並通過工廠來獲取Servlet容器
 createEmbeddedServletContainer();
    }
    catch (Throwable ex) {
        throw new ApplicationContextException("Unable to start embedded container", ex);
    }
}

在createEmbeddedServletContainer方法中會獲取嵌入式的Servlet容器工廠,並通過工廠來獲取Servlet容器:

 1 private void createEmbeddedServletContainer() {
 2     EmbeddedServletContainer localContainer = this.embeddedServletContainer;
 3     ServletContext localServletContext = getServletContext();
 4     if (localContainer == null && localServletContext == null) {
 5         //先獲取嵌入式Servlet容器工廠
 6         EmbeddedServletContainerFactory containerFactory = getEmbeddedServletContainerFactory();  7         //根據容器工廠來獲取對應的嵌入式Servlet容器
 8         this.embeddedServletContainer = containerFactory.getEmbeddedServletContainer(getSelfInitializer());  9     }
10     else if (localServletContext != null) {
11         try {
12             getSelfInitializer().onStartup(localServletContext);
13         }
14         catch (ServletException ex) {
15             throw new ApplicationContextException("Cannot initialize servlet context",ex);
16         }
17     }
18     initPropertySources();
19 }

關鍵代碼在第6和第8行,先獲取Servlet容器工廠,然後根據容器工廠來獲取對應的嵌入式Servlet容器

獲取Servlet容器工廠

protected EmbeddedServletContainerFactory getEmbeddedServletContainerFactory() {
    //從Spring的IOC容器中獲取EmbeddedServletContainerFactory.class類型的Bean
    String[] beanNames = getBeanFactory().getBeanNamesForType(EmbeddedServletContainerFactory.class); //調用getBean實例化EmbeddedServletContainerFactory.class
    return getBeanFactory().getBean(beanNames[0], EmbeddedServletContainerFactory.class);
}

我們看到先從Spring的IOC容器中獲取EmbeddedServletContainerFactory.class類型的Bean,然後調用getBean實例化EmbeddedServletContainerFactory.class,大家還記得我們第一節Servlet容器自動配置類EmbeddedServletContainerAutoConfiguration中注入Spring容器的對象是什麼嗎?當我們引入spring-boot-starter-web這個啟動器后,會注入TomcatEmbeddedServletContainerFactory這個對象到Spring容器中,所以這裏獲取到的Servlet容器工廠是TomcatEmbeddedServletContainerFactory,然後調用

TomcatEmbeddedServletContainerFactory的getEmbeddedServletContainer方法獲取Servlet容器,並且啟動Tomcat,大家可以看看文章開頭的getEmbeddedServletContainer方法。

大家看一下第8行代碼獲取Servlet容器方法的參數getSelfInitializer(),這是個啥?我們點進去看看

private ServletContextInitializer getSelfInitializer() {
    //創建一個ServletContextInitializer對象,並重寫onStartup方法,很明顯是一個回調方法
    return new ServletContextInitializer() { public void onStartup(ServletContext servletContext) throws ServletException { EmbeddedWebApplicationContext.this.selfInitialize(servletContext); } };
}

創建一個ServletContextInitializer對象,並重寫onStartup方法,很明顯是一個回調方法,這裏給大家留一點疑問:

  • ServletContextInitializer對象創建過程是怎樣的?
  • onStartup是何時調用的?
  • onStartup方法的作用是什麼?

ServletContextInitializer是 Servlet 容器初始化的時候,提供的初始化接口。這裏涉及到Servlet、Filter實例的註冊,我們留在下一篇具體講

 

 

 

 

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QQ是怎樣創造出來的?——解密好友系統的設計

本篇介紹筆者接觸的第一個後台系統,從自身見聞出發,因此涉及的內容相對比較基礎,後台大牛請自覺略過。

什麼是好友系統?

簡單的說,好友系統是維護用戶好友關係的系統。我們最熟悉的好友系統案例當屬QQ,實際上QQ是一款即時通訊工具,憑着好友系統沉澱了海量的好友關係鏈,從而鑄就了一個堅不可摧的商業帝國。好友系統的重要性可見一斑。

熟悉互聯網產品的人都知道,當產品有了一定的用戶量,往往會開發一個好友系統。其主要目的是增加用戶粘性(有了好友就會常來)或者增加社區活躍度(有了好友就會多交流)。

而我的後台開發生涯就是從這樣一個系統開始的。

那時候,好友系統對於我們團隊大部分人來說,都是一個全新的事物,因為我們大部分人都是應屆生。整個系統的架構自然不是我們一群黃毛小孩所能創造。當年的架構圖已經找不到了,但是憑着一點記憶和多年來的經驗積累,還是可以把當年的架構勾勒出來。

 

如圖,好友系統的架構是常見的3層結構,包括接入層、邏輯層和數據層。

我們先從數據層講起。

因為我們對QQ太熟悉了,我們可以很容易地列出好友系統的數據主要包括用戶資料、好友關係鏈、消息(聊天消息和系統消息)、在線狀態等。

互聯網產品往往要面對海量的請求併發,傳統的關係型數據庫比較難滿足讀寫需求。在存儲中,一般是讀多寫少的數據才會使用MySQL等關係型數據庫,而且往往還需要增加緩存來保證性能;NoSQL(Not Only SQL)應該是目前的主流。

對於好友系統,用戶資料和好友關係鏈都使用了kv存儲,而消息使用公司自研的tlist(可以用redis的list替代),在線狀態下面再介紹。

接着是邏輯層

在這個系統中複雜度最高的應該是消息服務(而這個服務我並沒有參与開發[捂臉])。

消息服務中,消息按類型分為聊天消息和系統消息(系統消息包括加好友消息、全局tips推送等),按狀態分為在線消息和離線消息。在實現中,維護3種list:聊天消息、系統消息和離線消息。聊天消息是兩個用戶共享的,系統消息和離線消息每個用戶獨佔。當用戶在線時,聊天消息和系統消息是直接發送的;如果用戶離線,就把消息往離線消息list存入一份,等用戶再次登錄時拉取。

這樣看來,消息服務並不複雜?其實不然,系統設計中常規的流程設計往往是比較簡單的,但是對於互聯網產品,異常情況才是常態,當把各種異常情況都考慮進來時,系統就會非常複雜。

這個例子中,消息發送丟包是一種異常情況,怎麼保證在丟包情況下,還能正常運行就是一個不小的問題。

常見的解決方法是收包方回復確認包,發送方如果沒收到確認包就重發。但是確認包又可能丟包,那又可以給確認包增加一個確認包,這是一個永無止境的確認。

解決方法可以參考TCP的重傳機制。那問題來了,我們為什麼不用TCP呢?因為TCP還是比較慢的,聊天消息的可靠性沒有交易數據要求那麼高,丟幾條消息並不會造成嚴重後果,但是如果用戶每次發送消息后都要等很久才能被收到,那體驗是很差的。

一個比較折中的方案是,收包方回復確認包,如果發送方在一定時間內沒有收到確認就重發;如果收包方收到兩個相同的包(自定義seq一樣),去重即可。

一個面試題引發的討論:

面試時我常常會問候選人一個問題:在分佈式系統中怎樣實現一個用戶同時只能有一個終端在線(用戶在兩個地方先後登錄賬號,后一次登錄可以把前一次登錄踢下線)?這是互聯網產品中非常基礎的一個功能,考察的是候選人基本的架構設計能力。

設計要先從接入服務器(下稱接口機)說起。接口機是好友系統對外的窗口,主要功能是維護用戶連接、登錄鑒權、加解密數據和向後端服務透傳數據等。用戶連接好友系統,首先是連接到接口機,鑒權成功后,接口機會在內存中維護用戶session,後續的操作都是基於session進行。

如圖所示,用戶如果嘗試登錄兩次,接口機通過session就可以將第一次的登錄踢下線,從而保證只有一個終端在線。

問題解決了嗎?

沒有。因為實際系統肯定不會只有一台接口機,在多台接口的情況下,上面的方法就不可行了。因為每個接口機只能維護部分用戶的session,所以如果用戶先後連接到不同的接口機,就會造成用戶多處登錄的問題。

 

自然可以想到,解決的方法就是要維護一個用戶狀態的全局視圖。在我們的好友系統中,稱為在線狀態服務。

在線狀態服務,顧名思義就是維護用戶的在線狀態(登錄時間、接口機IP等)的服務。用戶登錄和退出會通過接口機觸發這裏的狀態變更。因為登錄包和退出包都可能丟包,所以心跳包也用作在線狀態維護(收到一次心跳標記為在線,收不到n次心跳標記為離線)。

一種常用的方法是,採用bitmap存儲在線狀態,具體是指在內存中分配一塊空間,32位機器上的自然數一共有4294967296個,如果用一個bit來表示一個用戶ID(例如QQ號),1代表在線,0代表離線,那麼把全部自然數存儲在內存只要4294967296 / (8 * 1024 * 1024) = 512MB(8bit = 1Byte)。當然,實現中也可以根據需要給每個用戶分配更多的bit。

於是,踢下線功能如圖所示。

 

用戶登錄的時候,接口機首先查找本機上是否有session,如果有則更新session,接着給在線狀態服務發送登錄包,在線狀態服務檢查用戶是否已經在線,如果在線則更新狀態信息,並向上次登錄的接口機IP發送踢下線包;接口機在收到踢下線包時會檢查包中的用戶ID是否存在session,如果存在則給客戶端發送踢下線包並刪除session。

在實際中,踢下線功能還有很多細節問題需要注意。

又回到用戶先後登錄同一台接口機的情況:

 

圖中踢下線流程是正確的,但是如果步驟10和13調換了順序(在UDP傳輸中是常見的)會發生什麼?大家可以自己推演一下,後到的踢下線包會把第二次登錄的A’踢下線了。這不是我們期望的。怎麼辦呢?

解決方法分幾個細節,①接口機在收到13號登錄成功包時,先將session A替換成session A’,然後給客戶端A發生踢下線包(避免多處存活導致互相踢下線);②踢下線包中必須包含除用戶ID外的其他標識信息,session的唯一標識應該是ID+XXX的形式(我最開始採用的是ID+LoginTime),XXX是為了區分某次的登錄;③接口機在收到踢下線包的時候只要判斷ID+XXX是否吻合來決定是否給客戶端發踢下線包。

現實情況,問題總是千奇百怪的,好在辦法總比問題多。

比如我在項目中遇到過接口機和在線狀態服務時間漂移(差幾秒)的情況。這樣踢下線的唯一標識就不能是用戶ID+LoginTime的形式了。可以為每次的登錄生成一個唯一的UUID解決。類似的問題還有很多,不再贅述。

總結一下,本篇主要介紹了好友系統的整體架構和部分模塊的實現方式。分佈式系統中各個模塊的實現其實並不難,難點主要在於應對複雜網絡環境帶來的問題(如丟包、時延等)和服務器異常帶來的問題(如為了應對服務器宕機會增加服務器冗餘度,進而又會引發其它問題)。

好友系統雖然簡單,但麻雀雖小五臟俱全,架構設計的各種技術基本都有涉及。例如分層結構、負載均衡、平行擴展、容災、服務發現、服務器開發框架等方面,後面我會在各個不同的項目中介紹這些技術,敬請期待。

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發燒車訊

詳解JavaScript錯誤捕獲和上報流程

 

 

 

 

怎麼捕獲錯誤並且處理,是一門語言必備的知識。在JavaScript中也是如此。

那怎麼捕獲錯誤呢?初看好像很簡單,try-catch就可以了嘛!但是有的時候我們發現情況卻繁多複雜。

  • Q1: 同步可以try-catch,但一個異步回調,比如setTimeOut里的函數還可以try-catch嗎?

  • Q2: Promise的錯誤捕獲怎麼做?

  • Q3: async/await怎麼捕獲錯誤?

  • Q4: 我能夠在全局環境下捕獲錯誤並且處理嗎?

  • Q5: React16有什麼新的錯誤捕獲方式嗎?

  • Q6: 捕獲之後怎麼上報和處理?

 

問題有點多,我們一個一個來。

 

Q1. 同步代碼里的錯誤捕獲方式

在同步代碼里,我們是最簡單的,只要try-catch就完了 

function test1 () {
  try {
    throw Error ('callback err');
  } catch (error) {
    console.log ('test1:catch err successfully');
  }
}
test1();

輸出結果如下,顯然是正常的

Q2. 普通的異步回調里的錯誤捕獲方式(Promise時代以前)

上面的問題來了,我們還能通過直接的try-catch在異步回調外部捕獲錯誤嗎?我們試一試 

// 嘗試在異步回調外部捕獲錯誤的結果
function test2 () {
  try {
    setTimeout (function () {
      throw Error ('callback err');
    });
  } catch (error) {
    console.log ('test2:catch err successfully');
  }
}
test2(); 

輸出

注意這裏的Uncaught Error的文本,它告訴我們錯誤沒有被成功捕捉。

為什麼呢? 因為try-catch的是屬於同步代碼,它執行的時候,setTimeOut內部的的匿名函數還沒有執行呢。而內部的那個匿名函數執行的時候,try-catch早就執行完了。( error的內心想法:哈哈,只要我跑的夠慢,try-catch還是追不上我!)

但是我們簡單想一想,誒我們把try-catch寫到函數裏面不就完事了嘛!

 

 

function test2_1 () {
  setTimeout (function () {
    try {
      throw Error ('callback err');
    } catch (error) {
      console.log ('test2_1:catch err successfully');
    }
  });
}
test2_1();

輸出結果如下,告訴我們這方法可行

 

總結下Promise時代以前,異步回調中捕獲和處理錯誤的方法

  • 在異步回調內部編寫try-catch去捕獲和處理,不要在外部哦

  • 很多異步操作會開放error事件,我們根據事件去操作就可以了

Q3. Promise里的錯誤捕獲方式

可通過Promise.catch方法捕獲

function test3 () {
  new Promise ((resolve, reject) => {
    throw Error ('promise error');
  }).catch (err => {
    console.log ('promise error');
  });
}

輸出結果

>> reject方法調用和throw Error都可以通過Promise.catch方法捕獲

function test4 () {
  new Promise ((resolve, reject) => {
    reject ('promise reject error');
  }).catch (err => {
    console.log (err);
  });
} 

輸出結果

 

>> then方法中的失敗回調和Promise.catch的關係

  • 如果前面的then方法沒寫失敗回調,失敗時後面的catch是會被調用的

  • 如果前面的then方法寫了失敗回調,又沒拋出,那麼後面的catch就不會被調用了

// then方法沒寫失敗回調
function test5 () {
  new Promise ((resolve, reject) => {
    throw Error ('promise error');
  })
    .then (success => {})
    .catch (err => {
      console.log ('the error has not been swallowed up');
    });
}
// then方法寫了失敗回調
function test5 () {
  new Promise ((resolve, reject) => {
    throw Error ('promise error');
  })
    .then (success => {},err => {})
    .catch (err => {
      console.log ('the error has not been swallowed up');
    });
}

輸出分別為

1.the error has not been swallowed up
2.無輸出

Q4.async/await里的錯誤捕獲方式

對於async/await這種類型的異步,我們可以通過try-catch去解決

async function test6 () {
  try {
    await getErrorP ();
  } catch (error) {
    console.log ('async/await error with throw error');
  }
}
 
function getErrorP () {
  return new Promise ((resolve, reject) => {
    throw Error ('promise error');
  });
}
test6();

輸出結果如下

 

>> 如果被await修飾的Promise因為reject調用而變化,它也是能被try-catch的

(我已經證明了這一點,但是這裏位置不夠,我寫不下了)

Q5.在全局環境下如何監聽錯誤

window.onerror可以監聽全局錯誤,但是很顯然錯誤還是會拋出

window.onerror = function (err) {
  console.log ('global error');
};
throw Error ('global error');

 

輸出如下

 

Q6.在React16以上如何監聽錯誤

>> componentDidCatch和getDerivedStateFromError鈎子函數

class Bar extends React.Component {
  // 監聽組件錯誤
  componentDidCatch(error, info) {
    this.setState({ error, info });
  }
  // 更新 state 使下一次渲染能夠显示降級后的 UI
  static getDerivedStateFromError(error) {
    return { hasError: true };
  }
  render() {
  }
}

 

 

有錯誤,那肯定要上報啊!不上報就發現不了Bug這個樣子。Sentry這位老哥就是個人才,日誌記錄又好看,每次見面就像回家一樣

 

 

Sentry簡單介紹

Sentry provides open-source and hosted error monitoring that helps all software
teams discover, triage, and prioritize errors in real-time.
One million developers at over fifty thousand companies already ship
better software faster with Sentry. Won’t you join them?
—— Sentry官網

 

Sentry是一個日誌上報系統,Sentry 是一個實時的日誌記錄和匯總處理的平台。專註於錯誤監控,發現和數據處理,可以讓我們不再依賴於用戶反饋才能發現和解決線上bug。讓我們簡單看一下Sentry支持哪些語言和平台吧

 

在JavaScript領域,Sentry的支持也可以說是面面俱到

 

參考鏈接
https://docs.sentry.io/platforms/ 

Sentry的功能簡單說就是,你在代碼中catch錯誤,然後調用Sentry的方法,然後Sentry就會自動幫你分析和整理錯誤日誌,例如下面這張圖截取自Sentry的網站中

 

在JavaScript中使用Sentry 

1.首先呢,你當然要註冊Sentry的賬號

這個時候Sentry會自動給你分配一個唯一標示,這個標示在Sentry里叫做 dsn

2. 安卓模塊並使用基礎功能

安裝@sentry/browser 

npm install @sentry/browser

 

在項目中初始化並使用

import * as Sentry from '@sentry/browser';
 
Sentry.init ({
  dsn: 'xxxx',
});
 
try {
  throw Error ('我是一個error');
} catch (err) {
    // 捕捉錯誤
  Sentry.captureException (err);
}

3.上傳sourceMap以方便在線上平台閱讀出錯的源碼

 

// 安裝
$ npm install --save-dev @sentry/webpack-plugin
$ yarn add --dev @sentry/webpack-plugin
 
// 配置webpack
const SentryWebpackPlugin = require('@sentry/webpack-plugin');
module.exports = {
  // other configuration
  plugins: [
    new SentryWebpackPlugin({
      include: '.',
      ignoreFile: '.sentrycliignore',
      ignore: ['node_modules', 'webpack.config.js'],
      configFile: 'sentry.properties'
    })
  ]
}; 

4. 為什麼不是raven.js?

 

// 已經廢棄,雖然你還是可以用
var Raven = require('raven-js');
Raven
  .config('xxxxxxxxxxx_dsn')
  .install();

 

Sentry的核心功能總結

捕獲錯誤

try { aFunctionThatMightFail(); } catch (err) { Sentry.captureException(err); }

 

設置該錯誤發生的用戶信息

下面每個選項都是可選的,但必須 存在一個選項 才能使Sentry SDK捕獲用戶: id 

Sentry.setUser({
    id:"penghuwan12314"
  email: "penghuwan@example.com",
  username:"penghuwan",
  ip_addressZ:'xxx.xxx.xxx.xxx'
  });

 

設置額外數據

Sentry.setExtra("character_name", "Mighty Fighter");
設置作用域 
Sentry.withScope(function(scope) {
    // 下面的set的效果只存在於函數的作用域內
  scope.setFingerprint(['Database Connection Error']);
  scope.setUser(someUser);
  Sentry.captureException(err);
});
// 在這裏,上面的setUser的設置效果會消失

 

設置錯誤的分組

整理日誌信息,避免過度冗餘 

Sentry.configureScope(function(scope) {
  scope.setFingerprint(['my-view-function']);
});

 

設置錯誤的級別

在閱讀日誌時可以確定各個bug的緊急度,確定排查的優先書序

Sentry.captureMessage('this is a debug message', 'debug');
//fatal,error,warning,info,debug五個值
// fatal最嚴重,debug最輕

 

自動記錄某些事件

例如下面的方法,會在每次屏幕調整時完成上報 

window.addEventListener('resize', function(event){
  Sentry.addBreadcrumb({
    category: 'ui',
    message: 'New window size:' + window.innerWidth + 'x' + window.innerHeight,
    level: 'info'
  });
})

Sentry實踐的運用

根據環境設置不同的dsn

let dsn;
  if (env === 'test') {
    dsn = '測試環境的dsn';
  } else {
    dsn =
      '正式環境的dsn';
  }
 
Sentry.init ({
  dsn
});

 

 

 

 

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發燒車訊

Java編程思想——第14章 類型信息(二)反射

六、反射:運行時的類信息

  我們已經知道了,在編譯時,編譯器必須知道所有要通過RTTI來處理的類。而反射提供了一種機制——用來檢查可用的方法,並返回方法名。區別就在於RTTI是處理已知類的,而反射用於處理未知類。Class類與java.lang.reflect類庫一起對反射概念進行支持,該類庫包含Field、Method以及Constructor(每個類都實現了Member接口)。這些類型是由JVM運行時創建的,用來表示未知類種對應的成員。使用Constructor(構造函數)創建新的對象,用get(),set()方法讀取和修改與Field對象(字段)關聯的字段,用invoke()方法調用與Method對象(方法)關聯的方法。這樣,匿名對象的類信息就能在運行時被完全確定下來,而在編譯時不需要知道任何事情。

  其實,當反射與一個未知類型的對象打交道時,JVM只是簡單地檢查這個對象,在做其他事情之前必須先加載這個類的Class對象。因此,那個類的.class文件對於JVM來說必須時可獲取的(在本地或網絡上)所以反射與RTTI的區別只在於:對於RTTI來說,編譯器在編譯時打開和檢查.class文件,而對於反射來說,.class文件在編譯時是不可獲得的,所以是運行時打開和檢查.class文件。反射在需要創建更動態的代碼時很有用。

七、動態代理

  代理是基本的設計模式:為其他對象提供一種代理,以便控制對象,而在對象前或后加上自己想加的東西。

interface Interface {
    void doSomething();

    void doSomeOtherThing(String args);
}

class RealObject implements Interface {

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("doSomething");
    }

    @Override
    public void doSomeOtherThing(String args) {
        System.out.println("doSomeOtherThing" + args);
    }
}

class SimpleProxy implements Interface {

    private Interface proxyId;

    public SimpleProxy(Interface proxyId) {
        this.proxyId = proxyId;
    }

    @Override
    public void doSomething() {
        //將原有的doSomething 方法添加上了一個輸出 這就是代理之後新增的東西
        //就好比某公司代理遊戲后加的內購
        System.out.println("SimpleProxy doSomething");
        proxyId.doSomething();
    }

    @Override
    public void doSomeOtherThing(String args) {
        proxyId.doSomeOtherThing(args);
        //新增的東西可以在原有之前或之後都行
        System.out.println("SimpleProxy doSomeOtherThing" + args);
    }
}

public class SimpleProxyDemo {
    static void consumer(Interface i) {
        i.doSomething();
        i.doSomeOtherThing(" yi gi woli giao");
    }

    public static void main(String[] args) {
        consumer(new RealObject());
        System.out.println("-----  -----  -----");
        consumer(new SimpleProxy(new RealObject()));
    }
}

結果:

doSomething
doSomeOtherThing yi gi woli giao
-----  -----  -----
SimpleProxy doSomething
doSomething
doSomeOtherThing yi gi woli giao
SimpleProxy doSomeOtherThing yi gi woli giao

  因為consumer()接受的Interface,所以無論是RealObject還是SimpleProxy,都可以作為參數,而SimpleProxy插了一腳 代理了RealObject加了不少自己的東西。

  java的動態代理更前進一步,因為它可以動態創建代理並動態地處理對所代理方法的調用。在動態代理上所做的所有調用都會被重定向到單一的調用處理器上,它的工作是揭示調用的類型並確定相應的對策。

import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;

interface Interface {
    void doSomething();

    void doSomeOtherThing(String args);
}

class RealObject implements Interface {

    @Override
    public void doSomething() {
        System.out.println("doSomething");
    }

    @Override
    public void doSomeOtherThing(String args) {
        System.out.println("doSomeOtherThing" + args);
    }
}

class DynamicProxyHandler implements InvocationHandler {
    private Object proxyId;

    public DynamicProxyHandler(Object proxyId) {
        this.proxyId = proxyId;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("**** proxy:" + proxy.getClass() + ", method" + method + ", args:" + args);
        if (args != null) {
            for (Object arg : args) {
                System.out.println(" " + arg);
            }
        }
        return method.invoke(proxyId, args);
    }
}

public class SimpleProxyDemo {
    static void consumer(Interface i) {
        i.doSomething();
        i.doSomeOtherThing(" yi gi woli giao");
    }

    public static void main(String[] args) {
        RealObject realObject = new RealObject();
        consumer(realObject);
        System.out.println("-----  -----  -----");
     //動態代理 可以代理任何東西 Interface proxy
= (Interface) Proxy.newProxyInstance(Interface.class.getClassLoader(), new Class[]{Interface.class}, new DynamicProxyHandler(realObject)); consumer(proxy); } }

結果:

doSomething
doSomeOtherThing yi gi woli giao
-----  -----  -----
**** proxy:class $Proxy0, methodpublic abstract void Interface.doSomething(), args:null
doSomething
**** proxy:class $Proxy0, methodpublic abstract void Interface.doSomeOtherThing(java.lang.String), 
args:[Ljava.lang.Object;@7ea987ac  yi gi woli giao
doSomeOtherThing yi gi woli giao

通過Proxy.newProxyInstance()可以創建動態代理,這個方法需要三個參數:

1. 類加載器:可以從已經被加載的對象中獲取其類加載器;

2. 你希望該代理實現的接口列表(不可以是類或抽象類,只能是接口);

3. InvocationHandler接口的一個實現;

在 invoke 實現中還可以根據方法名處對不同的方法進行處理,比如:

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        System.out.println("**** proxy:" + proxy.getClass() + ", method" + method + ", args:" + args);
        if (args != null) {
            for (Object arg : args) {
                System.out.println(" " + arg);
            }
        }
        if (method.getName().equals("doSomething")) { System.out.println("this is the proxy for doSomething"); } return method.invoke(proxyId, args);
    }

還可以對參數或方法進行更多的操作因為 你已經得到了他們 盡情的使用你的代理權吧 ~~ 先加它十個內購。

九、接口與類型信息

  interface關鍵字的一種重要目標就是允許程序員隔離構件,進而降低耦合。反射,可以調用所有方法,甚至是private。唯獨final是無法被修改的,運行時系統會在不拋任何異常的情況接受任何修改嘗試,但是實際上不會發生任何修改。

    void callMethod(Object a, String methodName) throws Exception {
        Method method = a.getClass().getDeclaredMethod(methodName);
        method.setAccessible(true);
        method.invoke(a);
    }

 

 

  

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