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线程池原理 在Hotspot JVM的线程模型中，Java线程被一对一映射为内核线程 Java使用线程执行程序时，需要创建一个内核线程，当该Java线程被终止时，这个内核线程也会被回收 Java线程的创建和销毁将会消耗一定的计算机资源，从而增加系统的性能开销 大量创建线程也会给系统带来性能问题，线程会抢占内存和CPU资源，可能会发生内存溢出、CPU超负载等问题 线程池：即可以提高线程复用，也可以固定最大线程数，防止无限制地创建线程 当程序提交一个任务需要一个线程时，会去线程池查找是否有空闲的线程 如果有，则直接使用线程池中的线程工作，如果没有，则判断当前已创建的线程数是否超过最大线程数 如果未超过，则创建新线程，如果已经超过，则进行排队等待或者直接抛出异常 线程池框架Executor Java最开始提供了ThreadPool来实现线程池，为了更好地实现用户级的线程调度，Java提供了一套Executor框架 Executor框架包括了ScheduledThreadPoolExecutor和ThreadPoolExecutor两个核心线程池，核心原理一样 ScheduledThreadPoolEx ...

并发场景下的Map容器 某电商系统需要统计销量TOP 10的商品，通常用哈希表来存储商品和销量的键值对，然后使用排序获取销量TOP 10的商品 并发场景下不能使用HashMap JDK 1.7，在并发场景下使用HashMap会出现死循环，导致CPU使用率居高不下，而扩容是导致死循环的主要原因 JDK 1.8，虽然修复了HashMap扩容导致的死循环问题，但在高并发场景下，依然会有数据丢失和不准确的情况 为了保证Map容器的线程安全，Java实现了HashTable、ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap HashTable、ConcurrentHashMap是基于HashMap实现的，适用于小数据量存取的场景 ConcurrentSkipListMap是基于TreeMap的设计原理实现的 ConcurrentSkipListMap是基于跳表实现的，而TreeMap是基于红黑树实现的 ConcurrentSkipListMap最大的特点是存取平均时间复杂度为O(log(n))，适用于大数据量存取的场景 HashTable / Concurren ...

ZooKeeper 老版本Consumer的位移管理依托于Apache ZooKeeper，自动或手动地将位移数据提交到ZK中保存 当Consumer重启后，能自动从ZK中读取位移数据，从而在上次消费截止的地方继续消费 这种设计使得Kafka Broker不需要保存位移数据，减少了Broker端需要持有的状态空间，有利于实现高伸缩性 但ZK并不适用于高频的写操作 位移主题 将Consumer的位移数据作为普通的Kafka消息，提交到__consumer_offsets（保存Consumer的位移信息） 提交过程需要实现高持久性，并需要支持高频的写操作 位移主题是普通的Kafka主题，同时也是一个内部主题，交由Kafka管理即可 位移主题的消息格式由Kafka定义，用户不能修改 因此不能随意向位移主题写消息，一旦写入的消息不能满足格式，那Kafka内部无法成功解析，会造成Broker崩溃 Kafka Consumer有API来提交位移（即向位移主题写消息） 消息格式 常用格式：Key-Value Key为消息键值，Value为消息体，在Kafka中都是字节数组 Key <Group ID, ...

线程数量 在并发程序中，并不是启动更多的线程就能让程序最大限度地并发执行 线程数量设置太小，会导致程序不能充分地利用系统资源 线程数量设置太大，可能带来资源的过度竞争，导致上下文切换，带来的额外的系统开销 上下文切换 在单处理器时期，操作系统就能处理多线程并发任务，处理器给每个线程分配CPU时间片，线程在CPU时间片内执行任务 CPU时间片是CPU分配给每个线程执行的时间段，一般为几十毫秒 时间片决定了一个线程可以连续占用处理器运行的时长 当一个线程的时间片用完，或者因自身原因被迫暂停运行，此时另一个线程会被操作系统选中来占用处理器 上下文切换（Context Switch）：一个线程被暂停剥夺使用权，另一个线程被选中开始或者继续运行的过程 切出：一个线程被剥夺处理器的使用权而被暂停运行 切入：一个线程被选中占用处理器开始运行或者继续运行 切出切入的过程中，操作系统需要保存和恢复相应的进度信息，这个进度信息就是_上下文_ 上下文的内容 寄存器的存储内容：CPU寄存器负责存储已经、正在和将要执行的任务 程序计数器存储的指令内容：程序计数器负责存储CPU正在执行的指令位置、即将执行的下一条指令的 ...

消费者组 消费者组（Consumer Group）是Kafka提供的可扩展且具有容错性的消费者机制 一个消费者组内可以有多个消费者或消费者实例（进程/线程），它们共享一个Group ID（字符串） 组内的所有消费者协调在一起来消费订阅主题的所有分区 每个分区只能由同一个消费者组内的一个Consumer实例来消费，Consumer实例对分区有所有权 消息引擎模型 两种模型：点对点模型（消息队列）、发布订阅模型 点对点模型（传统的消息队列模型） 缺陷/特性：消息一旦被消费、就会从队列中被删除，而且只能被下游的一个Consumer消费 伸缩性很差，下游的多个Consumer需要抢占共享消息队列中的消息 发布订阅模型 缺陷：伸缩性不高，每个订阅者都必须订阅主题的所有分区（全量订阅） Consumer Group 当Consumer Group订阅了多个主题之后 组内的每个Consumer实例不要求一定要订阅主题的所有分区，只会消费部分分区的消息 Consumer Group之间彼此独立，互不影响，它们能够订阅相同主题而互不干涉 Kafka使用Consumer Group机制实 ...

synchronized / Lock / CAS synchronized和Lock实现的同步锁机制，都属于悲观锁，而CAS属于_乐观锁_ 悲观锁在高并发的场景下，激烈的锁竞争会造成线程阻塞，而大量阻塞线程会导致系统的上下文切换，增加系统的性能开销 乐观锁 乐观锁：在操作共享资源时，总是抱着乐观的态度进行，认为自己能够完成操作 但实际上，当多个线程同时操作一个共享资源时，只有一个线程会成功，失败的线程不会被挂起，仅仅只是返回 乐观锁相比于悲观锁来说，不会带来死锁、饥饿等活性故障问题，线程间的相互影响也远远比悲观锁要小 乐观锁没有因竞争而造成的系统上下文切换，所以在性能上更胜一筹 实现原理 CAS是实现乐观锁的核心算法，包含3个参数：V（需要更新的变量），E（预期值）、N（最新值） 只有V等于E时，V才会被设置为N 如果V不等于E了，说明其它线程已经更新了V，此时该线程不做操作，返回V的真实值 CAS实现原子操作AtomicInteger是基于CAS实现的一个线程安全的整型类，Unsafe调用CPU底层指令实现原子操作 12345678// java.util.concurr ...

消息交付可靠性保障 消息交付可靠性保障：Kafka对Producer和Consumer要处理的消息所提供的承诺 常见的承诺 最多一次（at most once）：消息可能会丢失，但绝不会被重复发送 至少一次（at least once）：消息不会丢失，但有可能被重复发送 精确一次（exactly once）：消息不会丢失，也不会被重复发送 Kafka默认提供的交付可靠性保障：_至少一次_ 只有Broker成功提交消息且Producer接到Broker的应答才会认为该消息成功发送 如果Broker成功提交消息，但Broker的应答没有成功送回Producer端，Producer只能选择重试 最多一次 Kafka也可以提供最多一次交付可靠性保证，只需要让Producer禁止重试即可，但大部分场景下并不希望出现消息丢失 精确一次 消息不会丢失，也不会被重复处理，即使Producer端重复发送了相同的消息，Broker端也能自动去重 两种机制：幂等性、事务 幂等性 幂等原是数学中的概念：某些操作或者函数能够被执行多次，但每次得到的结果都是不变的 幂等操作：乘1，取整函数；非幂等操作：加1 计 ...

Lock / synchronizedLock锁的基本操作是通过乐观锁实现的，由于Lock锁也会在阻塞时被挂起，依然属于悲观锁 synchronized Lock 实现方式 JVM层实现 Java底层代码实现 锁的获取 JVM隐式获取 lock() / tryLock() / tryLock(timeout, unit) / lockInterruptibly() 锁的释放 JVM隐式释放 unlock() 锁的类型 非公平锁、可重入 非公平锁/公平锁、可重入 锁的状态 不可中断 可中断 锁的性能 高并发下会升级为重量级锁 更稳定 实现原理 Lock锁是基于Java实现的锁，Lock是一个接口 常见的实现类：ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock，都是依赖AbstractQueuedSynchronizer（AQS）实现 AQS中包含了一个基于链表实现的等待队列（即CLH队列），用于存储所有阻塞的线程 AQS中有一个state变量，该变量对ReentrantLock来说表示加锁状态 ...

建立TCP连接创建KafkaProducer实例123456789101112Properties properties = new Properties();properties.put("bootstrap.servers", "localhost:9092");properties.put("key.serializer", StringSerializer.class.getName());properties.put("value.serializer", StringSerializer.class.getName());// try-with-resources// 创建KafkaProducer实例时，会在后台创建并启动Sender线程，Sender线程开始运行时首先会创建与Broker的TCP连接try (Producer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(properties)) { ProducerRecord ...

synchronized / Lock JDK 1.5之前，Java通过synchronized关键字来实现锁功能 synchronized是JVM实现的内置锁，锁的获取和释放都是由JVM隐式实现的 JDK 1.5，并发包中新增了Lock接口来实现锁功能 提供了与synchronized类似的同步功能，但需要显式获取和释放锁 Lock同步锁是基于Java实现的，而synchronized是基于底层操作系统的Mutex Lock实现的 每次获取和释放锁都会带来用户态和内核态的切换，从而增加系统的性能开销 在锁竞争激烈的情况下，synchronized同步锁的性能很糟糕 在JDK 1.5，在单线程重复申请锁的情况下，synchronized锁性能要比Lock的性能差很多 JDK 1.6，Java对synchronized同步锁做了充分的优化，甚至在某些场景下，它的性能已经超越了Lock同步锁 实现原理12345678910public class SyncTest { public synchronized void method1() { } ...