2017年的第一次技术周小结

为什么要做这个周小结？因为每一周我都在接触一些新的知识、技术、思想，一些东西看完一遍之后并没有理解、吸收多少东西。所以抱着与其多看，不如精看的态度，在周末的时间，给自己泡一杯热茶，舒适地坐在电脑前，简单整理一下自己过去一周所了解到的、学到的各种东西。同时也希望能够以这种方式、再加上对自己不停地提醒与督促去做，能够培养自己这种经常总结的好习惯吧。

本次小结的知识有：

1. JAVA IO流
2. 虚拟内存
3. 内存分页

1. JAVA IO流

JAVA IO流从数据编码角度可以分为两类：以字节为最小存储单位的字节流和以相应编码组织起来的字符流

• 字节流
• InputStream
• OutputStream

InputStream体系结构

InputStream体系结构.png

上边这幅图是InputStream体系结构的类关系图。其中最上边的 InputStream 为一个抽象类(Abstract Class)(注意不是接口 Interface).然后下边是所有继承自它的子类，其中在我日常工作开发中经常用到的一般有 FileInputStream, ObjectInputStream, BufferedInputStream, DataInputStream这四个类。

首先来简单分析一下 InputStream 这个抽象类(Abstract Class)。在我学习它的API的时候，重点看了下边几个：

abstract int read();
int read(byte[] b);
int read(byte[]b ,int off, int len);

可以看到该抽象类有一个抽象的read()方法，然后实现了后两个方法。然后看完了这几个方法的实现之后我发现，原来后两个方法其实在具体实现的时候，也是调用了第一个抽象方法read()。

    public int read(byte b[]) throws IOException {
        return read(b, 0, b.length);
    }

    public int read(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        if (b == null) {
            throw new NullPointerException();
        } else if (off < 0 || len < 0 || len > b.length - off) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (len == 0) {
            return 0;
        }

       //调用了抽象方法read()
        int c = read();
        if (c == -1) {
            return -1;
        }
        b[off] = (byte)c;

        int i = 1;
        try {
            for (; i < len ; i++) {
               //调用了抽象方法read()
                c = read();
                if (c == -1) {
                    break;
                }
                b[off + i] = (byte)c;
            }
        } catch (IOException ee) {
        }
        return i;
    }

然后至于该抽象方法如何被实现，抽象类 InputStream不需要具体负责，而是交给继承自它的子类来搞定。（毕竟不同的子类，会对read()方法有不同的实现要求和方法）。

那么有关该read()方法是如何被子类实现的呢？

ByteArrayInputStream 类在构造的时候会传入一个字节数组的参数，read()方法则是对该字节数组进行一个一个的读取.

FileInputStream 类在构造的时候需要传入一个File文件对象或者文件的物理地址路径，该read()方法不是上层JAVA代码实现的，而是下层C++或者C实现的，因为该方法是一个native方法。

DataInputStream类经常被用来修饰其他输入流类。从它的构造函数中就可以看出来。那么为什么该类会修饰其他类呢？有什么作用呢？众所周知，该类可以读取特定的数据类型，比如byte,boolean,char,int,float,double,.UTF等。该类read()方法调用的是参数传递进来的输入流的read()方法，针对读取不同的数据类型，就调用该read()方法读取几个字节，然后拼接成一个特定的数据类型。感觉这个装饰者当的名不虚传呀！

BufferedInputStream类也是用来装饰起来输入流类，那么如何装饰呢？设置一个缓冲池，其存在的价值就是一次性读取一定数量的数据，从而避免因为频繁调用read()方法而造成一定的资源开销。

以上是我在这一周的时间之内对输入流的一些简单分析，不过很多东西说的还是比较笼统，抽象。而且还有很多类没有涉及到。

OutputStream体系结构

OutputStream体系结构.png

刚刚把输入流都简单总结了一遍，那么对于输出流来说，其在参数传递方面是差不多的，然后至于每一个输出流最终要输出到哪里，还是取决于我们调用的是哪一个输出流类。

• 字符流

Reader体系结构

Reader体系结构.png

Writer体系结构

Writer体系结构.png

之所以叫做字符流，意思就是该流是在基于字节流的基础上，再加上相应的编码方式，组织而成的字符流(char stream).

那么其实内部的实现原理和字节流的差不多，不过有一个新的东西多了一个编码。

2. 虚拟内存

虚拟内存是什么？
虚拟内存这个称呼，其实是和物理内存相对应的。它之所以叫做虚拟内存，是因为这是由它的几个
特点所决定的：
1.虚拟内存是面向程序的，是为程序提供内存地址服务的
2.虚拟内存为程序分配的地址，是一块"连续"的地址，这块地址是连续的，这给程序造成了一种假象。
3.虚拟内存的逻辑地址要大于实际的物理内存地址
4.当物理内存地址不够的时候，这个时候就要与磁盘来一个"置换"操作，把暂时用不到的程序临时放到磁盘里，
然后把现在急需的程序给调入到内存

3.内存分页

先介绍几个专有名词：
页：线性地址(虚拟地址)被操作系统分成了以"页"为基本单位的内存。
页框：物理内存被分成了以"页框"为基本单位的内存。
页表：负责维护页与页框映射关系的表项。

一级内存分页机制：
一个页(页框)的大小为4K，一个进程所占用的内存大小为4GB，那么一共就需要1M个页表项，同时一个页表项的大小为4K，那么一个页表所占用的内存为4M。4M的内存占用对于操作系统来说是一个很大的存储开销，所以引入了二级内存分页机制。

二级内存分页机制：
在第一级的基础上，又引入了一个东西，叫做 页目录。该页目录的大小为4K，占用了一个页面的空间，其中有1k个表项，每个表项占用了4个字节。所谓表项，指的就是一级内存分页机制中的页表中的每个表项。不过在二级机制中，页表的大小不再是4M了，而是4K，其中有1K个表项。这样通过再引入一个页目录的方式实现了二级内存分页，而且能够包含的页表项同样也能够达到4M的大小。

4.性能优化

常见性能优化策略的总结

关键点总结：

1. 代码优化
2. 数据库调优（包括sql语句，连接池，NoSQL等）
3. 架构调优（读写分离，负载均衡，水平和垂直分库分表）
4. 缓存（本地缓存 HashMap, Ehcache， 缓存服务 Redis/Tair/Memcache）
5. 异步（及时返回）
6. JVM调优
7. 多线程与分布式
8. 度量、监控系统 提供间接帮助 来优化系统

后记：这次的周小结包含自己在本周所看到过，觉着不错的，同时又是自己比较薄弱的一些知识，目的不在于把某一个知识研究得有多深，更多的相当于是自己的一个读书笔记吧。通过再次总结一遍，加深自己对这些知识的印象。平时随手写上自己的感悟、小结之类的东西，把功夫用在平似乎，这样每周也不用花太多的时间来重新梳理。

参考资料：

JAVA IO流
博客园：虚拟内存
维基百科：虚拟内存
他人博客：内存分页
内存分页
常见性能优化策略的总结