1、Java中介軟體，分散式系統、分散式快取、訊息佇列

JAVA中介軟體：包括服務框架中介軟體：解決叢集間的訪問通訊問題。訊息中介軟體：解決應用之間的訊息傳遞、解耦、非同步的問題。資料訪問中介軟體：解決應用訪問資料庫的共性問題。

分散式系統：一定是有多個節點組成的系統，一般一個節點就是一臺伺服器，節點之間是相互連通協作的，這些連通的節點上部署了我們的元件，共同服務於一個大型系統。比如淘寶網，在對瀏覽器傳送請求的背後，是一個大型的分散式系統為我們服務，整個系統有的負責請求處理，有的負責儲存，有的負責計算，最終通過相互的協作把請求的結果返回給瀏覽器，並呈現給我們。

分散式快取：就是把資料存放在不同的物理機器上，利用分散式快取中介軟體進行處理資料。Redis和memcached快取系統都是以key-value的形式儲存和訪問資料，在記憶體中維護一張巨大的HashTable。但是redis比memcached支援的資料型別更多，有五種資料型別：String、Hash、List、Set、ZSet（有序集合）。注意：分散式快取系統需要用到一致雜湊演算法，它的的好處在於節點個數發生變化（減少或增加）時無需重新計算雜湊值，避免大量key的重新對映，保證資料儲存或讀取時可以正確、快速地找到對應的節點。

訊息佇列(中介軟體)：負責訊息的收發管理，利用高效可靠的非同步訊息傳遞機制整合到分散式系統。五大優點：解耦、非同步、橫向擴充套件、安全可靠、順序保證。常見的有activeMQ（支援多語言，實現jms1.1），RabbitMQ（支援更多語言，基於AMQP規範），kafka(高吞吐量，分散式，分割槽，O(1)磁碟順序提供訊息持久化)

2、常用的開源專案框架理解

Spring

Spring是輕量級的IoC和AOP的容器框架，是進行物件管理、物件關聯、解耦的一箇中間層框架。是面向Bean的程式設計，實現了元件的解耦。

• IoC(DI)依賴注入實現的技術：反射機制、工廠模式。其中pring的BeanFactory主要實現步驟如下，

1. 解析配置檔案（bean.xml）
2. 使用反射機制動態載入每個class節點中配置的類
3. 為每個class節點中配置的類例項化一個物件
4. 使用反射機制呼叫各個物件的seter方法，將配置檔案中的屬性值設定進對應的物件
5. 將這些物件放在一個儲存空間（beanMap）中
6. 使用getBean方法從儲存空間（beanMap）中取出指定的JavaBean

• AOP實現的技術： JDK動態代理技術 和 CGLIB技術(動態位元組碼增強技術) 。儘管實現技術不一樣，但都是基於代理模式 ， 都是生成一個代理物件 。

1. JDK動態代理技術：主要使用到 InvocationHandler 介面和 java.lang.reflect.Proxy類的newProxyInstance() 方法。通過使用介面，使系統鬆耦合。
2. CGLIB(動態位元組碼增強)技術：是繼承被代理物件，然後Override需要被代理的方法。使用繼承，程式碼寫起來更簡單。

Struts2

Struts2是基於servlet、MVC設計模式的Web應用框架，在MVC設計模式中，Struts2作為控制器(Controller)來建立模型與檢視的資料互動。

• Struts2框架採用Filter（StrutsPrepareAndExecuteFilter）作為核心控制器實現。是類級別的攔截，每次請求對應例項一個新的Action，然後呼叫setter getter方法把request中的資料注入。一個Action物件對應一個request上下文。
• Struts2流程分析：

①當在瀏覽器中輸入相應網址，會載入web.xml中的核心控制器

②核心控制器會攔截所有請求，載入struts.xml的配置檔案，找到和請求名字相同的action

③建立Class屬性指定類的物件

④執行method屬性指定的方法，返回一個字串結果

⑤找Name等於此字串的result，轉到相應頁面或action

⑥在頁面中執行相關程式碼：通過EL表示式或者OGNL表示式取當前類屬性的值

SpringMVC

SpringMVC是基於Servlet 、MVC設計模式的一個鬆耦合的web應用框架，使用前端控制器模式來進行設計，再根據請求對映規則分發給相應的後端控制器進行處理。

• SpringMVC框架採用Servlet作為核心控制器實現。是方法級別的攔截，攔截到方法後根據引數上的註解，把request資料注入進去。一個方法對應一個Request上下文，所以方法直接基本上是獨立的，獨享request，response資料。、
• 開發效率對比：

由於SpringMVC基於方法的攔截，有載入一次單例模式bean注入。而Struts2是類級別的攔截，每次請求對應例項一個新的Action，需要載入所有的屬性值注入，所以，SpringMVC開發效率和效能高於Struts2

• SpringMVC的工作流程如下：

1. 使用者傳送請求至前端控制器(DispatcherServlet)
2. DispatcherServlet收到請求呼叫處理器對映器(HandlerMapping)
3. 處理器對映器根據請求url找到具體的處理器，生成處理器物件及處理器攔截器物件一併返回給DispatcherServlet
4. DispatcherServlet通過處理器介面卡(HandlerAdapter)呼叫具體的處理器(Controller)
5. 處理器即後端控制器(Controller)執行具體的業務操作，完成後返回ModelAndView
6. HandlerAdapter將controller執行結果ModelAndView返回給DispatcherServlet
7. DispatcherServlet將ModelAndView傳給ViewReslover檢視解析器
8. ViewReslover解析後返回具體View
9. DispatcherServlet對View進行渲染檢視（即將模型資料填充至檢視中）
10. DispatcherServlet響應使用者

MyBatis

MyBatis 是一個基於 Java 的 持久層 框架， MyBatis 消除了幾乎所有的 JDBC 程式碼和引數的手工設定以及結果集的檢索。 把實體類和SQL語句之間建立了對映關係，是一種半自動化的ORM實現。

MyBatis的特點：

基於SQL語法，SQL語句封裝在配置檔案中，便於統一管理與維護。

自動化程度低、手工對映SQL，靈活程度高。

Hibernate

Hibernate是優秀的Java 持久化層解決方案、物件-關係對映（ORM）工具、簡化了JDBC 繁瑣的編碼。

Hibernate特點：

Hibernate物件-關係對映能力強，資料庫無關性好，對於關係模型要求高的軟體（例如需求固定的定製化軟體）如果用hibernate開發可以節省很多程式碼，提高效率。

編寫程式的時候，HQL語句操作，以面向物件的方式處理資料。而儲存資料的時候，卻以關係型資料庫的方式儲存。

SpringBoot

SpringBoot是基於Spring4.0的一套快速搭建Spring框架的整合包。方便對各種框架的整合，讓他們整合在一起更加簡單，簡化了我們在整合過程中的模板化配置。遵循”約定大於配置”，實現零配置。

特點：

1.  建立獨立的Spring應用程式
2.  嵌入的Tomcat，無需部署WAR檔案
3.  簡化Maven配置
4.  自動配置Spring
5.  提供生產就緒型功能，如指標，健康檢查和外部配置

微服務

微服務是一種可以讓軟體職責單一、鬆耦合、自包含、可以獨立執行和部署的架構思想。微服務架構是讓微服務與微服務之間在結構上“鬆耦合”，而在功能上則表現為一個統一的整體。目的是有效的拆分應用，實現敏捷開發和部署。

關鍵思想就是：拆分、單一、獨立、元件化。把原本一個龐大、複雜的專案按業務邊界拆分一個一個獨立執行的小專案，通過介面的方式組裝成一個大的專案。

Dubbo

首先了解一下ESB（企業資料匯流排）：一般採用集中式轉發請求，適合大量異構系統整合，側重任務的編排，效能問題可通過異構的方式來進行規避，無法支援特別大的併發。

Dubbo（服務註冊管理），採用的是分散式呼叫，致力於提供高效能和透明化的RPC遠端服務呼叫方案，以及SOA服務治理方案。其側重服務的治理，將各個服務顆粒化，各個子業務系統在程式邏輯上完成業務的編排。是遠端服務呼叫的分散式框架（告別Web Service模式中的WSdl，以服務者與消費者的方式在dubbo上註冊）

其核心部分包含:

1. 遠端通訊: 提供對多種基於長連線的NIO框架抽象封裝，包括多種執行緒模型，序列化，以及“請求-響應”模式的資訊交換方式。

2. 叢集容錯: 提供基於介面方法的透明遠端過程呼叫，包括多協議支援，以及軟負載均衡，失敗容錯，地址路由，動態配置等叢集支援。

3. 自動發現: 基於註冊中心目錄服務，使服務消費方能動態的查詢服務提供方，使地址透明，使服務提供方可以平滑增加或減少機器。

服務註冊中心：Zookeeper     服務呼叫方式： RPC

Spring Cloud

Spring cloud是基於spring boot以及結合Netflix 相關思想和程式碼對微服務理念的java實現。提供了一些可以用於快速構建分散式系統通用模式的工具（例如：配置管理、服務註冊與發現、斷路器、智慧路由、微代理、控制匯流排），在本質上是一種分散式的解決方案。

五大核心元件：

1. 服務註冊發現 - Netflix Eureka
2. 配置中心 - spring cloud config
3. 負載均衡-Netflix Ribbon
4. 斷路器 - Netflix Hystrix
5. 路由(閘道器) - Netflix Zuu

服務註冊中心：Netflix Eureka     服務呼叫方式：REST API

Zookeeper

ZooKeeper是一種分散式應用程式協調服務，用於管理大型主機。它是叢集的管理者，監視著叢集中各個節點的狀態，根據節點提交的反饋進行下一步合理操作。最終，將簡單易用的介面和效能高效、功能穩定的系統提供給使用者。

Zookeeper作用：

1.命名服務   2.配置管理   3.叢集管理   4.分散式鎖  5.佇列管理

Zookeeper設計目的：

1.最終一致性：client不論連線到哪個Server，展示給它都是同一個檢視，這是zookeeper最重要的效能。

2.可靠性：具有簡單、健壯、良好的效能，如果訊息被到一臺伺服器接受，那麼它將被所有的伺服器接受。

3.實時性：Zookeeper保證客戶端將在一個時間間隔範圍內獲得伺服器的更新資訊，或者伺服器失效的資訊。但由於網路延時等原因，Zookeeper不能保證兩個客戶端能同時得到剛更新的資料，如果需要最新資料，應該在讀資料之前呼叫sync()介面。

4.等待無關（wait-free）：慢的或者失效的client不得干預快速的client的請求，使得每個client都能有效的等待。

5.原子性：更新只能成功或者失敗，沒有中間狀態。

6.順序性：包括全域性有序和偏序兩種：全域性有序是指如果在一臺伺服器上訊息a在訊息b前釋出，則在所有Server上訊息a都將在訊息b前被髮布；偏序是指如果一個訊息b在訊息a後被同一個傳送者釋出，a必將排在b前面。

Docker

Docker 屬於 Linux 容器的一種封裝，提供簡單易用的容器使用介面。Docker 將應用程式與該程式的依賴，打包在一個檔案裡面。執行這個檔案，就會生成一個虛擬容器。程式在這個虛擬容器裡執行，就好像在真實的物理機上執行一樣。有了 Docker，就不用擔心環境問題。

總體來說，Docker 的介面相當簡單，使用者可以方便地建立和使用容器，把自己的應用放入容器。容器還可以進行版本管理、複製、分享、修改，就像管理普通的程式碼一樣。

Docker 主要用途。

（1）提供一次性的環境。比如，本地測試他人的軟體、持續整合的時候提供單元測試和構建的環境。

（2）提供彈性的雲服務。因為 Docker 容器可以隨開隨關，很適合動態擴容和縮容。

（3）組建微服務架構。通過多個容器，一臺機器可以跑多個服務，因此在本機就可以模擬出微服務架構。

Redis

Redis 是一個開源的，基於高階的key-value儲存在記憶體中的資料結構儲存系統，它可以用作資料庫、快取和訊息中介軟體。 它支援多種型別的資料結構，如 字串（strings）， 雜湊（hashes）， 列表（lists）， 集合（sets）， 有序集合（sorted sets） 與範圍查詢， bitmaps， hyperloglogs 和 地理空間（geospatial） 索引半徑查詢。 Redis 內建了 複製（replication），LUA指令碼（Lua scripting）， LRU驅動事件（LRU eviction），事務（transactions） 和不同級別的 磁碟持久化（persistence）， 並通過 Redis哨兵（Sentinel）和自動 分割槽（Cluster）提供高可用性（high availability）。

Redis優點

(1) 速度快，因為資料存在記憶體中，類似於HashMap，HashMap的優勢就是查詢和操作的時間複雜度都是O(1)

(2) 支援豐富資料型別，支援string，list，set，sorted set，hash

(3) 支援事務，操作都是原子性，所謂的原子性就是對資料的更改要麼全部執行，要麼全部不執行

(4) 豐富的特性：可用於快取，訊息，按key設定過期時間，過期後將會自動刪除

Memcached

Memcached基於一個儲存鍵/值對的hashmap。Memcached 是一個高效能的分散式記憶體物件快取系統，用於動態Web應用以減輕資料庫負載。它通過在記憶體中快取資料和物件來減少讀取資料庫的次數，從而提高動態、資料庫驅動網站的速度。

• Memcached特徵：

1. 協議簡單
2. 基於libevent的事件處理
3. 內建記憶體儲存方式
4. memcached不互相通訊的分散式

• Memcache與Redis的區別都有哪些？  

1)、儲存方式 Memecache把資料全部存在記憶體之中，斷電後會掛掉，資料不能超過記憶體大小。 Redis有部份存在硬碟上，這樣能保證資料的永續性。

2)、資料支援型別 Memcache對資料型別支援相對簡單。 Redis有複雜的資料型別。

3)、使用底層模型不同 它們之間底層實現方式 以及與客戶端之間通訊的應用協議不一樣。 Redis直接自己構建了VM 機制 ，因為一般的系統呼叫系統函式的話，會浪費一定的時間去移動和請求。

3、遠端服務呼叫 RPC、REST API

RPC 即遠端過程呼叫（Remote Procedure Call Protocol，簡稱RPC），像呼叫本地服務(方法)一樣呼叫伺服器的服務(方法)。通常的實現有 XML-RPC , JSON-RPC , 通訊方式基本相同, 不同的只是傳輸資料的格式。

RPC架構裡包含如下4個元件:

1、 客戶端(Client)：服務呼叫方

2、 客戶端存根(Client Stub)：存放服務端地址資訊，將客戶端的請求引數打包成網路訊息，再通過網路傳送給服務方

3、 服務端存根(Server Stub)：接受客戶端傳送過來的訊息並解包，再呼叫本地服務

4、 服務端(Server)：真正的服務提供者。

RPC架構目的是把呼叫、編碼/解碼的過程封裝起來，讓使用者像呼叫本地服務一樣的呼叫遠端服務。要做到對客戶端（呼叫方）透明化服務， RPC框架需要考慮解決如下問題：

• 服務端提供的服務如何釋出，客戶端如何發現服務；
• 如何對請求物件和返回結果進行序列化和反序列化；
• 如何更高效進行網路通訊。

REST 即表述性狀態傳遞（Representational State Transfer，簡稱REST），是Roy Fielding博士在2000年他的博士論文中提出來的一種軟體架構風格。它是一種針對網路應用的設計和開發方式，可以降低開發的複雜性，提高系統的可伸縮性。

REST通過資源的角度觀察網路( 通過HTTP協議定義的通用動詞方法(GET、PUT、DELETE、POST) )，以URI對網路資源進行唯一標識，響應端根據請求端的不同需求，通過無狀態通訊，對其請求的資源進行表述。

REST使用HTTP+URI+XML 來實現其要求的架構風格：HTTP協議和URI用於統一介面和定位資源，文字、二進位制流、XML、JSON等格式用來作為資源的表述。

滿足REST約束條件和原則的架構或介面，就被稱為是RESTful架構或RESTful介面。就像URL都是URI(統一資源標識)的表現形式一樣，RESTful是符合REST原則的表現形式。