第五周总结

Java 学习第五周总结
一、学习概述
本周学习内容涵盖 Java 并发编程进阶、NIO 编程以及软件工程实践。在并发编程方面，深入学习了 CopyOnWriteArrayList、BlockingQueue 等并发集合的应用，掌握了 StampedLock 的锁优化技术及线程池调优策略。NIO 部分重点学习了 Buffer 与 Channel 的操作及文件复制技术。此外，通过阅读《构建之法》，对软件构建的生命周期、挑战及实践方法有了系统认知。
二、并发集合与高级锁机制
（一）并发集合进阶

  1. CopyOnWriteArrayList
  2. 核心特性：适用于读多写少场景，通过复制数组实现线程安全，遍历时获取数据快照，避免 ConcurrentModificationException。
  3. 使用场景：日志记录、配置信息读取等读操作频繁的场景。
  4. 代码示例：

CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("并发编程");
list.forEach(System.out::println); // 安全遍历
2. BlockingQueue
4. 接口实现：常用实现类有 LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue，支持阻塞式 put/take 操作。
5. 生产者 - 消费者模型：

BlockingQueue queue = new LinkedBlockingQueue<>(10);
// 生产者线程
new Thread(() -> {
try {
queue.put(100); // 队列满时阻塞
} catch (InterruptedException e) {}
}).start();
// 消费者线程
new Thread(() -> {
try {
int num = queue.take(); // 队列空时阻塞
} catch (InterruptedException e) {}
}).start();
3. ConcurrentLinkedQueue
6. 无锁实现：基于 CAS 操作实现非阻塞线程安全，适合高并发场景。
7. 性能优势：无锁机制避免锁竞争，适用于任务队列等高频操作场景。
8. 代码示例：

ConcurrentLinkedQueue queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
queue.offer("Task1");
queue.offer("Task2");
String task = queue.poll(); // 非阻塞获取任务
（二）锁优化与 StampedLock

  1. StampedLock 特性
  2. 三种锁模式：
  3. 写锁（独占）：writeLock() - 排他性锁，获取时阻塞其他线程。
  4. 悲观读锁（共享）：readLock() - 允许多线程同时读，写操作阻塞。
  5. 乐观读（无锁）：tryOptimisticRead() - 不获取锁，通过validate(stamp)验证数据一致性。
  6. 锁转换风险：读锁升级为写锁可能导致死锁，需谨慎使用。
  7. 代码示例

class Point {
private double x, y;
private final StampedLock lock = new StampedLock();

// 写操作（独占锁） 
void move(double deltaX, double deltaY) { 
    long stamp = lock.writeLock(); 
    try { 
        x += deltaX; 
        y += deltaY; 
    } finally { 
        lock.unlockWrite(stamp); 
    } 
} 
 
// 乐观读（无锁模式） 
double distanceFromOrigin() { 
    long stamp = lock.tryOptimisticRead(); 
    double currentX = x, currentY = y; 
    if (!lock.validate(stamp)) { // 验证期间是否被修改 
        stamp = lock.readLock(); // 退化为悲观读锁 
        try { 
            currentX = x; 
            currentY = y; 
        } finally { 
            lock.unlockRead(stamp); 
        } 
    } 
    return Math.sqrt(currentX * currentX + currentY * currentY); 
}

}
三、线程池调优与 NIO 编程
（一）线程池调优策略

  1. 核心参数配置

ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
5, // corePoolSize：核心线程数（常驻）
10, // maximumPoolSize：最大线程数
60, // keepAliveTime：空闲线程存活时间
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>(100), // 任务队列
new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy() // 拒绝策略
);
2. 拒绝策略对比

策略 行为
AbortPolicy 直接抛出 RejectedExecutionException
CallerRunsPolicy 由提交任务的线程直接执行任务
DiscardPolicy 静默丢弃新任务
DiscardOldestPolicy 丢弃队列最旧任务并重试提交
3. 监控与调优工具
11. 关键指标：活跃线程数、队列堆积量、任务完成时间、拒绝任务数。
12. 工具推荐：Spring Boot Actuator（监控端点）、JMX（Java Management Extensions）、Arthas（线上诊断工具）。
（二）NIO 之 Buffer 与 Channel 操作

  1. Buffer 读写流程

// 1. 分配Buffer（容量10）
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
// 2. 写入数据
buffer.put((byte)'J');
buffer.put((byte)'A');
buffer.flip(); // 切换为读模式（position=0, limit=2）
// 3. 读取数据
while (buffer.hasRemaining()) {
System.out.print((char)buffer.get()); // 输出 "JA"
}
// 4. 清空Buffer（切换为写模式）
buffer.clear();
2. 文件 Channel 复制示例

try (FileChannel src = FileChannel.open(Paths.get("source.txt"));
FileChannel dest = FileChannel.open(
Paths.get("dest.txt"),
StandardOpenOption.WRITE,
StandardOpenOption.CREATE)) {
src.transferTo(0, src.size(), dest); // 零拷贝高效传输
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
四、《构建之法》实践思考
（一）软件构建生命周期

  1. 需求分析与规格说明
  2. 核心要点：建立灵活的需求管理机制，应对需求变更；将用户需求转化为明确的规格说明，确保开发方向一致。
  3. 实践建议：采用用户故事（User Story）梳理需求，使用需求跟踪矩阵管理变更。
  4. 设计与实现阶段
  5. 架构设计：关注系统可维护性、可扩展性，选择合适的设计模式（如 MVC、微服务架构）。
  6. 编码规范：遵循阿里巴巴 Java 开发手册，使用版本控制工具（Git）管理代码。
  7. 测试与交付
  8. 测试策略：结合单元测试（JUnit）、集成测试（Spring Test）、自动化测试（Selenium）。
  9. 部署优化：采用 CI/CD 流水线（Jenkins/GitLab CI）实现自动化部署。
    （二）软件构建挑战与应对
  10. 需求变更管理
  11. 影响分析：评估变更对进度、成本、质量的影响，确定变更优先级。
  12. 工具支持：使用 Jira/Trello 管理需求变更，保持需求文档与代码的一致性。
  13. 团队协作优化
  14. 沟通机制：每日站会（Scrum）、定期技术评审，使用 Confluence 记录知识。
  15. 角色分工：明确产品经理、架构师、开发人员的职责，减少沟通损耗。
    （三）敏捷开发与质量保证
  16. 敏捷实践应用
  17. Scrum 框架：通过迭代（Sprint）交付可工作软件，定期进行回顾（Retrospective）。
  18. Kanban 看板：可视化任务流程，优化工作项流动效率。
  19. 持续集成（CI）
  20. 流水线配置：代码提交触发构建 - 测试 - 静态分析流程，使用 SonarQube 进行代码质量检测。
  21. 自动化测试：单元测试覆盖率不低于 80%，集成测试覆盖核心业务流程。
    五、本周学习总结与反思
    （一）学习成果
  22. 掌握 CopyOnWriteArrayList、BlockingQueue 等并发集合的适用场景与实现原理。
  23. 理解 StampedLock 的三种锁模式，能在读写频繁场景中优化锁性能。
  24. 掌握线程池核心参数调优方法，能根据业务场景配置合理的线程池策略。
  25. 熟练使用 NIO 的 Buffer 与 Channel 进行高效 IO 操作，实现文件零拷贝。
  26. 系统理解软件构建的生命周期，掌握敏捷开发、持续集成等工程实践方法。
    （二）存在问题
  27. 对 StampedLock 的锁转换死锁风险理解不够深入，需通过源码分析加深认知。
  28. 线程池调优缺乏实际业务场景经验，参数配置仍依赖理论推导。
  29. NIO 编程中对 Selector 多路复用器的应用不够熟练，未掌握高性能网络编程。
  30. 软件构建流程中的需求跟踪与质量度量方法实践不足，需结合项目实战强化。
    （三）改进方向
  31. 研读 JUC 包源码，理解 ConcurrentLinkedQueue 的 CAS 实现细节。
  32. 通过压测工具（JMeter）模拟高并发场景，优化线程池配置。
  33. 学习 Netty 框架，掌握 NIO 在高性能网络服务中的应用。
  34. 参与开源项目或模拟项目，实践需求管理与敏捷开发流程。
    （四）下周计划
  35. 学习 Java 网络编程，实现 Socket 通信与 HTTP 服务器。
  36. 深入研究数据库连接池（HikariCP）与 JDBC 编程。
  37. 学习分布式事务解决方案（Seata），理解 CAP 定理与 BASE 原则。
  38. 阅读《领域驱动设计》，探索复杂业务场景的建模方法。
posted @ 2025-06-15 20:48  执笔诉相思  阅读(5)  评论(0)    收藏  举报