大纲 Java 内存模型 Java 程序内存运行分析 Java 内存管理建议 Java 应用与开发 Java 内存模型与分配机制 王晓东 wangxiaodong@ouc.edu.cn 中国海洋大学 September 30, 2018 大纲 Java 内存模型 Java 程序内存运行分析 Java 内存管理建议 学习目标 1. 理解 JVM 内存模型，掌握 JVM 内存构成 2 Java 程序内存运行分析 Java 内存管理建议 大纲 Java 内存模型 Java 程序内存运行分析 Java 内存管理建议 Java 垃圾回收机制 JVM 的垃圾回收机制（GC）决定对象是否是垃圾对象，并进行 回收。 O 垃圾回收机制的特点 ▶ 垃圾内存并不是用完了马上就被释放，所以会产生内存释放 不及时的现象，从而降低内存的使用效率。而当程序庞大的 时候，这种现象更为明显。 ▶

Nacos 寻址机制 56 Nacos 服务发现模块 63 Nacos 注册中心的设计原理 63 Nacos 注册中心服务数据模型 80 Nacos 健康检查机制 89 Nacos 配置管理模块 97 配置⼀致性模型 97 Nacos ⾼可⽤设计 100 Nacos 高可用设计 100 Nacos 鉴权插件 103 Nacos 账号权限体系 103 Nacos 认证机制 110 Nacos Nacos 架构 内核层  插件机制：实现三个模块可分可合能力，实现扩展点 SPI 机制，用于扩展自己公司定制。  事件机制：实现异步化事件通知，SDK 数据变化异步通知等逻辑，是 Nacos 高性能的关键部分。  日志模块：管理日志分类，日志级别，日志可移植性（尤其避免冲突），日志格式，异常码+帮 助文档。  回调机制：SDK 通知数据，通过统⼀的模式回调用户处理。接口和数据结构需要具备可扩展性。 容量管理：管理每个租户，分组下的容量，防止存储被写爆，影响服务可用性。  流量管理：按照租户，分组等多个维度对请求频率，长链接个数，报文大小，请求流控进行控制。  缓存机制：容灾目录，本地缓存，Server 缓存机制，是 Nacos 高可用的关键。  启动模式：按照单机模式，配置模式，服务模式，DNS 模式模式，启动不同的模块。  ⼀致性协议：解决不同数据，不同⼀致性要求情况下，不同⼀致性要求，是

...................................................................................... 66 第八章 拦截器机制 .................................................................................................. .................................................................................... 101 第十一章 缓存机制 .................................................................................................. 如密码加密存储到数据库，而不是明文存储； Web Support：Web 支持，可以非常容易的集成到 Web 环境； Caching：缓存，比如用户登录后，其用户信息、拥有的角色/权限不必每次去查，这样可以 跟我学 Shiro——http://jinnianshilongnian.iteye.com/ 6 提高效率； Concurrency：shiro 支持多线程应用的

Shiro 几乎所有的事情都和一个中心组件 SecurityManager 有关，对于那些熟悉 Java security 的人请注意：这和 java.lang.SecurityManager 不是一回 事。 我们将在Architecture章节详细描述 Shiro 的设计，但现在有必要知道 Shrio SecurityManager 是程序中 Shiro 的核心，每一个程序都必定会存在一个 Tutorial 教程 但这个程序太简单了，你可能会问自己，“如果我不想使用 INI 用户帐号，而希望连接更为复 杂的用户数据源呢？” 解决这些问题需要更深入地了解 并理解Shiro 的架构和配置机制，我们将在下一节 Architecture 中介绍。 Apache Shiro 1.2.x Reference Manual 中文翻译 18 2. Tutorial 教程 3. Architecture role1, role2, ... 你可以像配置其他对象那样配置 CredentialsMatcher 的所有属性，例如，指定使用salting或 者有多少hash iterations执行，可以查 看org.apache.shiro.authc.credential.HashedCredentialsMatcher Java文档更好地理解 hashing 策略，可能会很有帮助。 例如，如

出你的问题，我和小伙伴们将竭诚 为你解答，一般情况下可在两天内回复。 如图 0‑7 所示，网页版每个章节的底部都配有评论区。希望你能多关注评论区的内容。一方面，你可以了解 大家遇到的问题，从而查漏补缺，激发更深入的思考。另一方面，期待你能慷慨地回答其他小伙伴的问题，分 享你的见解，帮助他人进步。 图 0‑7 评论区示例 0.2.5 算法学习路线 从总体上看，我们可以将学习数据结构与算法的过程划分为三个阶段。 在不知不觉中学会了许多算法，并习惯将它们应 用到日常生活中了。下面我将举几个具体的例子来证实这一点。 例一：查字典。在字典里，每个汉字都对应一个拼音，而字典是按照拼音字母顺序排列的。假设我们需要查 找一个拼音首字母为 ? 的字，通常会按照图 1‑1 所示的方式实现。 1. 翻开字典约一半的页数，查看该页的首字母是什么，假设首字母为 ? 。 2. 由于在拼音字母表中 ? 位于 ? 之后，所 如果感觉以下内容理解困难，可以在读完“栈”章节后再来复习。 那么，迭代和递归具有什么内在联系呢？以上述递归函数为例，求和操作在递归的“归”阶段进行。这意味 着最初被调用的函数实际上是最后完成其求和操作的，这种工作机制与栈的“先入后出”原则异曲同工。 事实上，“调用栈”和“栈帧空间”这类递归术语已经暗示了递归与栈之间的密切关系。 1. 递：当函数被调用时，系统会在“调用栈”上为该函数分配新的栈帧，用于存储函数的局部变量、参数、

出你的问题，我和小伙伴们将竭诚 为你解答，一般情况下可在两天内回复。 如图 0‑7 所示，网页版每个章节的底部都配有评论区。希望你能多关注评论区的内容。一方面，你可以了解 大家遇到的问题，从而查漏补缺，激发更深入的思考。另一方面，期待你能慷慨地回答其他小伙伴的问题，分 享你的见解，帮助他人进步。 图 0‑7 评论区示例 0.2.5 算法学习路线 从总体上看，我们可以将学习数据结构与算法的过程划分为三个阶段。 在不知不觉中学会了许多算法，并习惯将它们应 用到日常生活中了。下面我将举几个具体的例子来证实这一点。 例一：查字典。在字典里，每个汉字都对应一个拼音，而字典是按照拼音字母顺序排列的。假设我们需要查 找一个拼音首字母为 ? 的字，通常会按照图 1‑1 所示的方式实现。 1. 翻开字典约一半的页数，查看该页的首字母是什么，假设首字母为 ? 。 2. 由于在拼音字母表中 ? 位于 ? 之后，所 如果感觉以下内容理解困难，可以在读完“栈”章节后再来复习。 那么，迭代和递归具有什么内在联系呢？以上述递归函数为例，求和操作在递归的“归”阶段进行。这意味 着最初被调用的函数实际上是最后完成其求和操作的，这种工作机制与栈的“先入后出”原则异曲同工。 事实上，“调用栈”和“栈帧空间”这类递归术语已经暗示了递归与栈之间的密切关系。 1. 递：当函数被调用时，系统会在“调用栈”上为该函数分配新的栈帧，用于存储函数的局部变量、参数、

阅读本书时，请不要“惯着”那些弄不明白的知识点。欢迎在评论区留下你的问题，小伙伴们和我都会给予解 答，您一般 2 日内会得到回复。 同时，也希望你可以多花时间逛逛评论区。一方面，可以看看大家遇到了什么问题，反过来查漏补缺，这往往 可以引起更加深度的思考。另一方面，也希望你可以慷慨地解答小伙伴们的问题、分享自己的见解，大家互相 学习与进步！ Figure 0‑7. 评论区示例 0. 写在前面 hello‑algo 。 暂存空间可分为三个部分： ‧「暂存数据」用于保存算法运行中的各种 常量、变量、对象 等。 ‧「栈帧空间」用于保存调用函数的上下文数据。系统每次调用函数都会在栈的顶部创建一个栈帧，函数返 回时，栈帧空间会被释放。 ‧「指令空间」用于保存编译后的程序指令，在实际统计中一般忽略不计。 2. 复杂度分析 hello‑algo.com 28 Figure 2‑9. 算法使用的相关空间 /* 以用数组存储，并生成一个随机序列，根据索引实现样本 的随机抽取。 二分查找。例如前文查字典的例子，我们可以将字典中的所有字按照拼音顺序存储在数组中，然后使用与日常 查纸质字典相同的“翻开中间，排除一半”的方式，来实现一个查电子字典的算法。 深度学习。神经网络中大量使用了向量、矩阵、张量之间的线性代数运算，这些数据都是以数组的形式构建 的。数组是神经网络编程中最常使用的数据结构。 4. 数组与链表

阅读本书时，请不要“惯着”那些弄不明白的知识点。欢迎在评论区留下你的问题，小伙伴们和我都会给予解 答，您一般 2 日内会得到回复。 同时，也希望你可以多花时间逛逛评论区。一方面，可以看看大家遇到了什么问题，反过来查漏补缺，这往往 可以引起更加深度的思考。另一方面，也希望你可以慷慨地解答小伙伴们的问题、分享自己的见解，大家互相 学习与进步！ Figure 0‑7. 评论区示例 0. 写在前面 hello‑algo 。 暂存空间可分为三个部分： ‧「暂存数据」用于保存算法运行中的各种 常量、变量、对象 等。 ‧「栈帧空间」用于保存调用函数的上下文数据。系统每次调用函数都会在栈的顶部创建一个栈帧，函数返 回时，栈帧空间会被释放。 ‧「指令空间」用于保存编译后的程序指令，在实际统计中一般忽略不计。 2. 复杂度分析 hello‑algo.com 28 Figure 2‑9. 算法使用的相关空间 /* 以用数组存储，并生成一个随机序列，根据索引实现样本 的随机抽取。 二分查找。例如前文查字典的例子，我们可以将字典中的所有字按照拼音顺序存储在数组中，然后使用与日常 查纸质字典相同的“翻开中间，排除一半”的方式，来实现一个查电子字典的算法。 深度学习。神经网络中大量使用了向量、矩阵、张量之间的线性代数运算，这些数据都是以数组的形式构建 的。数组是神经网络编程中最常使用的数据结构。 4. 数组与链表

阅读本书时，请不要“惯着”那些没学明白的知识点。欢迎在评论区提出你的问题，我和其他小伙伴们将竭 诚为你解答，一般情况下可在两天内得到回复。 同时，也希望您能在评论区多花些时间。一方面，您可以了解大家遇到的问题，从而查漏补缺，这将有助于 激发更深入的思考。另一方面，希望您能慷慨地回答其他小伙伴的问题、分享您的见解，让大家共同学习和 进步。 0. 前言 hello‑algo.com 6 Figure 0‑6. 10000011 = −3 3. 数据结构 hello‑algo.com 42 为了解决此问题，计算机引入了「反码」。例如，我们先将原码转换为反码，并在反码下计算 1 + (−2) ，并 将结果从反码转化回原码，则可得到正确结果 −1 。 1 + (−2) = 00000001(原码) + 10000010(原码) = 00000001(反码) + 11111101(反码) = 11111110(反码) 实时更新。根据此 变量，我们可以定位列表尾部，以及判断是否需要扩容。 ‧ 扩容机制：插入元素时可能超出列表容量，此时需要扩容列表。扩容方法是根据扩容倍数创建一个更大 的数组，并将当前数组的所有元素依次移动至新数组。在本示例中，我们规定每次将数组扩容至之前的 2 倍。 本示例旨在帮助读者直观理解列表的工作机制。实际编程语言中，列表实现更加标准和复杂，各个参数的设 定也非常有考究，例如初始

为你解答，一般情况下可在两天内回复。 第 0 章 前言 hello‑algo.com 7 如图 0‑6 所示，每篇文章的底部都配有评论区。希望你能多关注评论区的内容。一方面，你可以了解大家遇 到的问题，从而查漏补缺，激发更深入的思考。另一方面，期待你能慷慨地回答其他小伙伴的问题，分享您 的见解，帮助他人进步。 图 0‑6 评论区示例 0.2.5 算法学习路线 从总体上看，我们可以将学习数据结构与算法的过程划分为三个阶段。 1000 0011 → −3 为了解决此问题，计算机引入了「反码 1’s complement code」。如果我们先将原码转换为反码，并在反码 下计算 1 + (−2) ，最后将结果从反码转化回原码，则可得到正确结果 −1 。 第 3 章 数据结构 hello‑algo.com 55 1 + (−2) → 0000 0001 (原码) + 1000 0010 (原码) = 0000 0001 我们选择 10 作为初始容量。 ‧ 数量记录：声明一个变量 size，用于记录列表当前元素数量，并随着元素插入和删除实时更新。根据此 变量，我们可以定位列表尾部，以及判断是否需要扩容。 ‧ 扩容机制：若插入元素时列表容量已满，则需要进行扩容。首先根据扩容倍数创建一个更大的数组，再 将当前数组的所有元素依次移动至新数组。在本示例中，我们规定每次将数组扩容至之前的 2 倍。 // === File: