软件开发工程师的进阶之路

服务器方面：

1、web服务器nginx和apache的对比分析

①nginx相对于apache的优点：

轻量级，同样起web 服务，比apache 占用更少的内存及资源 ，抗并发，nginx 处理请求是异步非阻塞的，而apache 则是阻塞型的，在高并发下nginx 能保持低资源低消耗高性能，高度模块化的设计，编写模块相对简单。

apache相对于nginx 的优点：A.rewrite ，比nginx 的rewrite 强大；B.动态页面，模块超多，基本想到的都可以找到；C.少bug ，nginx 的bug 相对较多；D.超稳定。

一般来说，需要性能的web 服务，用nginx 。如果不需要性能只求稳定，那就apache.

②作为 Web 服务器：相比 Apache，Nginx 使用更少的资源，支持更多的并发连接，体现更高的效率。Nginx采用C进行编写， 不论是系统资源开销还是CPU使用效率都比 Perlbal 要好很多。

③Nginx 配置简洁，Apache 复杂。Nginx 静态处理性能比 Apache 高 3倍以上，Apache 对 PHP 支持比较简单，Nginx 需要配合其他后端用。Apache 的组件比 Nginx 多，现在 Nginx 才是Web 服务器的首选。

④最核心的区别在于apache是同步多进程模型，一个连接对应一个进程；nginx是异步的，多个连接（万级别）可以对应一个进程。

⑤nginx处理静态文件好，耗费内存少。但无疑apache仍然是目前的主流，有很多丰富的特性。所以还需要搭配着来。当然如果能确定nginx就适合需求，那么使用nginx会是更经济的方式。

⑥nginx处理动态请求是鸡肋，一般动态请求要apache去做，nginx只适合静态和反向。

⑦Nginx优于apache的主要两点：A.Nginx本身就是一个反向代理服务器 B.Nginx支持7层负载均衡；其他的当然，Nginx可能会比 apache支持更高的并发。

数据库方面：

1、数据库优化：

①方法：MySQL可以建分表，读写分离，建索引，一般经常更新的字段不适合建索引，建索引会降低数据非查询操作的效率。主键是一种特殊的索引。

②导致索引失效的情况：

A、如果条件中有or，即使其中有条件带索引也不会使用到。

B、对于多列索引，不是使用的第一部分，则不会使用索引。

C、like查询是以%开头，而不是以%结尾的。

D、如果索引列类型是字符串，一定要在条件中将数据使用引号引用起来，否则不使用索引。

E、如果mysql估计使用全表扫描要比使用索引快，则不使用索引。

2、MySQL引擎的种类和区别

①种类：MyISAM、InnoDB、MEMORY、MERGE、Archive、Blackhole、CSV、Federate、Merge、NDB集群引擎，第三方引擎：OLTP类引擎、面向列的存储引擎、社区存储引擎。

②区别：

A、MyISAM是MySQL5.1及之前的默认存储引擎。MyISAM不支持事务、也不支持外键，但其访问速度快，对事务完整性没有要求。MyISAM表还支持3中不同的存储格式：

1 静态表

2 动态表

3 压缩表

B、InnoDB存储引擎提供了具有提交、回滚和崩溃恢复能力的事务安全。但是比起MyISAM存储引擎，InnoDB写的处理效率差一些并且会占用更多的磁盘空间以保留数据和索引。 InnoDB存储方式为两种：1 使用共享表空间存储 2 使用多表空间

C、MEMORY存储引擎使用存在内存中的内容来创建表。每个MEMORY表只实际对应一个磁盘文件。MEMORY类型的表访问非常得快，因为它的数据是放在内存中的，并且默认使用HASH索引。但是一旦服务关闭，表中的数据就会丢失掉。

D、MERGE存储引擎是一组MyISAM表的组合，这些MyISAM表必须结构完全相同。MERGE表本身没有数据，对MERGE类型的表进行查询、更新、删除的操作，就是对内部的MyISAM表进行的。

3、数据库事务

（1）四个特性：ACID，原子性，一致性，隔离性，持久性。

（2）四个隔离级别：

Read Uncommitted（读取未提交内容）

在该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用，因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据，也被称之为脏读（Dirty Read）。

Read Committed（读取提交内容）

这是大多数数据库系统的默认隔离级别（但不是MySQL默认的）。它满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。这种隔离级别 也支持所谓的不可重复读（Nonrepeatable Read），因为同一事务的其他实例在该实例处理其间可能会有新的commit，所以同一select可能返回不同结果。

Repeatable Read（可重读）

这是MySQL的默认事务隔离级别，它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行。不过理论上，这会导致另一个棘手的问题：幻读 （Phantom Read）。简单的说，幻读指当用户读取某一范围的数据行时，另一个事务又在该范围内插入了新行，当用户再读取该范围的数据行时，会发现有新的“幻影” 行。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制（MVCC，Multiversion Concurrency Control）机制解决了该问题。

Serializable（可串行化）

这是最高的隔离级别，它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。简言之，它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别，可能导致大量的超时现象和锁竞争。

这四种隔离级别采取不同的锁类型来实现，若读取的是同一个数据的话，就容易发生问题。例如：

i. 脏读（Drity Read）：某个事务已更新一份数据，另一个事务在此时读取了同一份数据，由于某些原因，前一个RollBack了操作，则后一个事务所读取的数据就会是不正确的。

ii. 不可重复读（Non-repeatable read）：在一个事务的两次查询之中数据不一致，这可能是两次查询过程中间插入了一个事务更新的原有的数据。

iii. 幻读（Phantom Read）：在一个事务的两次查询中数据笔数不一致，例如有一个事务查询了几列（Row）数据，而另一个事务却在此时插入了新的几列数据，先前的事务在接下来的查询中，就会发现有几列数据是它先前所没有的。

（3）一致性处理：

A、开启事务。B、申请写权限，也就是给对象（表或记录）加锁。C、假如失败，则结束事务，过一会重试。D、假如成功，也就是给对象加锁成功，防止其他用户再用同样的方式打开。E、进行编辑操作。F、写入所进行的编辑结果。G、假如写入成功，则提交事务，完成操作。 H、假如写入失败，则回滚事务，取消提交。I、（G、H）两步操作已释放了锁定的对象，恢复到操作前的状态。

（4）基于事务的数据库引擎的选型：如果考虑到事务，推荐选用MySQL INNODB引擎；如果考虑速度，建议考虑MySQL MyISAM引擎，并且需要在代码层面做比较复杂的处理，如通过多线程、异步、非阻塞等方式对数据库进行清理，同时需要信号量、栏栅、数据库标志位等工具保证数据一致性。

4、海量数据处理

（1）数据库扩展：

①纵向扩展：基于业务的高度隔离性和数据的安全性，对业务和数据进行合理的切分，进行主-备机分离，主-主同步，主-从同步（对于MySQL数据库是单向异步同步机制），主-从热备等操作。

②横向扩展：对数据表进行横向切分，按一定的规则（hash取模分、user_id尾数、自定义算法等）对数据表进行横向切分。

关于数据库架构和扩展方面的文章请见：Mysql在大型网站的应用架构演变。

（2）分布式数据方案：

①提供分库规则和路由规则（RouteRule简称RR），将上面的说明中提到的三中切分规则直接内嵌入本系统，具体的嵌入方式在接下来的内容中进行详细的说明和论述；

②引入集群（Group）的概念，保证数据的高可用性；

③引入负载均衡策略（LoadBalancePolicy简称LB）；

④引入集群节点可用性探测机制，对单点机器的可用性进行定时的侦测，以保证LB策略的正确实施，以确保系统的高度稳定性；

⑤引入读/写分离，提高数据的查询速度。

具体描述请参见博文：MySQL 海量数据的存储和访问解决方案。

（3）数据库切分策略介绍，请见博文：数据库Sharding的基本思想和切分策略。

（4）随着数据量随着业务的发展不断增大，传统的关系型数据库RDB已经无法满足需要，这时需要引入新的海量数据处理解决方案：Apache HBase。

框架方面：

Spring原理（建议读一下框架核心源码）

①IoC（Inversion of control）： 控制反转，依赖注入

1）IoC：

概念：控制权由对象本身转向容器；由容器根据配置文件去创建实例并创建各个实例之间的依赖关系

2）依赖IoC容器负责管理bean，有两种，一种是BeanFactory，另一种是ApplicationContext，但是ApplicationContext继承与BeanFactory。

核心：bean工厂；在Spring中，bean工厂创建的各个实例称作bean

②AOP（Aspect-Oriented Programming）： 面向方面编程

1）代理的两种方式：

静态代理：

 针对每个具体类分别编写代理类；

 针对一个接口编写一个代理类；

动态代理：

针对一个方面编写一个InvocationHandler，然后借用JDK反射包中的Proxy类为各种接口动态生成相应的代理类

2） AOP的主要原理：动态代理

实现：有两种：JDK Proxy和Cglib，Spring规定对于有接口的类用JDK Proxy，对于无接口和抽象类用Cglib，虽然Cglib均可以代理，但是Cglib复杂，效率低。但是Cglib有例外，就是代理的类中不能是final修饰的类或者类中有final方法。

3、Spring、Struts2、Servlet对比

①Servlet原理：Tomcat 的容器等级中，Context 容器是直接管理 Servlet 在容器中的包装类 Wrapper，所以 Context 容器如何运行将直接影响 Servlet 的工作方式。

A、Servlet生命周期详解

Servlet的生命周期可以分为四个阶段，即装载类及创建实例阶段、初始化阶段、服务阶段和实例销毁阶段。下面针对每个阶段的编程任务及注意事项进行详细的说明。

B、Servlet创建过程

在默认情况下Servlet实例是在第一个请求到来的时候创建，以后复用。一旦Servlet实例被创建，Web服务器会自动调用init（ServletConfig config）方法来初始化该Servlet。其中方法参数config中包含了Servlet的配置信息，比如初始化参数，该对象由服务器创建。init方法在Servlet生命周期中只执行一次，而且该方法执行在单线程的环境下，因此开发者不用考虑线程安全的问题。

C、服务

一旦Servlet实例成功创建及初始化，该Servlet实例就可以被服务器用来服务于客户端的请求并生成响应。在服务阶段Web服务器会调用该实例的service（ServletRequest request，ServletResponse response）方法，request对象和response对象有服务器创建并传给Servlet实例。request对象封装了客户端发往服务器端的信息，response对象封装了服务器发往客户端的信息。

为了提高效率，Servlet规范要求一个Servlet实例必须能够同时服务于多个客户端请求，即service（）方法运行在多线程的环境下，Servlet开发者必须保证该方法的线程安全性。

Serlvet接口只定义了一个服务方法就是service，而HttpServlet类实现了该方法并且要求调用下列的方法之一：

doGet：处理GET请求

doPost：处理POST请求

当发出客户端请求的时候，调用service 方法并传递一个请求和响应对象。Servlet首先判断该请求是GET 操作还是POST 操作。然后它调用下面的一个方法：doGet 或 doPost。如果请求是GET就调用doGet方法，如果请求是POST就调用doPost方法。

②对比：Spring主要有IoC和AOP，Spring中IoC管理的bean为单例模式的，可以配置成原型模式。如果用Spring管理struts2的bean，必须要设置成原型模式，因为struts2封装来了servlet，隔离了servlet的特性，Action不同于Spring，已经是原型模式了。

开发工程师服务并发异步

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