随着互联网技术的飞速发展,服务器端的并发编程变得尤为重要。
Java作为一种流行的编程语言,其强大的并发处理能力被广泛应用于各种场景。
本文将探讨Java服务器并发编程实践,特别是处理高并发请求的最佳策略,同时介绍如何搭建一个基本的Java服务器。
Java并发编程主要涉及多线程技术,包括线程创建、同步、通信等。在并发编程中,我们需要关注以下几个关键点:
1. 线程池管理:创建和管理线程是处理并发请求的基础。合理地管理线程池可以提高系统性能,降低资源消耗。
2. 并发控制:多线程访问共享资源时,需要确保数据的一致性和完整性,避免竞态条件。
3. 性能优化:在保证正确性的前提下,通过优化算法、使用合适的数据结构等方式提高系统性能。
1. 负载均衡:将请求分散到多个服务器或处理器上,降低单一节点的压力。常见的负载均衡策略包括轮询、随机分配等。
2. 异步处理:通过异步方式处理请求,提高系统吞吐量。Java中的CompletableFuture等框架可以帮助实现异步编程。
3. 缓存优化:合理设置缓存,减少数据库等资源的访问压力。例如,使用Redis等内存数据库作为缓存层,提高数据访问速度。
4. 分布式架构:将系统拆分为多个服务,每个服务独立部署,提高系统的可扩展性和可靠性。Spring Cloud等框架提供了分布式架构的支持。
1. 选择合适的操作系统和硬件环境:根据实际需求和预算选择合适的服务器硬件和操作系统。Linux系统因其稳定性和免费的特点,在服务器领域得到了广泛应用。
2. 安装Java环境:确保服务器上安装了Java运行环境(JRE)或Java开发工具包(JDK)。可以从Oracle官网下载并安装最新版本的Java。
3. 配置环境变量:配置JAVA_HOME环境变量,以便系统能够找到Java安装路径。在Linux系统中,可以通过修改bashrc或profile文件来配置环境变量。
4. 选择Web服务器软件:常用的Web服务器软件包括Tomcat、Jetty等。可以根据需求选择合适的Web服务器软件并安装。
5. 部署应用程序:将编写好的Java应用程序部署到Web服务器上,并进行相应的配置。例如,配置数据库连接、监听端口等。
6. 测试和优化:对部署好的服务器进行压力测试和性能测试,根据实际表现对服务器进行优化。
1. 性能监控和日志记录:定期监控服务器的性能指标和日志记录,以便及时发现和解决问题。
2. 安全防护:加强服务器的安全防护,包括防火墙配置、访问控制等,确保服务器的安全稳定运行。
3. 扩展性和可维护性:在设计和搭建服务器时,要考虑到系统的扩展性和可维护性,以便在业务增长时能够方便地扩展和升级系统。
4. 持续学习:关注行业动态和技术发展,不断学习新的技术和最佳实践,提高技能水平。
本文介绍了Java服务器并发编程实践和处理高并发请求的最佳策略,同时详细阐述了如何搭建一个基本的Java服务器。
在实际应用中,需要根据具体需求和场景选择合适的策略和技术,不断优化和改进系统的性能和安全。
一个小型的网站,可以使用最简单的html静态页面就实现了,配合一些图片达到美化效果,所有的页面均存放在一个目录下,这样的网站对系统架构、性能的要求都很简单。 随着互联网业务的不断丰富,网站相关的技术经过这些年的发展,已经细分到很细的方方面面,尤其对于大型网站来说,所采用的技术更是涉及面非常广,从硬件到软件、编程语言、数据库、WebServer、防火墙等各个领域都有了很高的要求,已经不是原来简单的html静态网站所能比拟的。 大型网站,比如门户网站,在面对大量用户访问、高并发请求方面,基本的解决方案集中在这样几个环节:使用高性能的服务器、高性能的数据库、高效率的编程语言、还有高性能的Web容器。 这几个解决思路在一定程度上意味着更大的投入。 HTML静态化 其实大家都知道,效率最高、消耗最小的就是纯静态化的html页面,所以我们尽可能使我们的网站上的页面采用静态页面来实现,这个最简单的方法其实也是最有效的方法。 但是对于大量内容并且频繁更新的网站,我们无法全部手动去挨个实现,于是出现了我们常见的信息发布系统CMS,像我们常访问的各个门户站点的新闻频道,甚至他们的其他频道,都是通过信息发布系统来管理和实现的,信息发布系统可以实现最简单的信息录入自动生成静态页面,还能具备频道管理、权限管理、自动抓取等功能,对于一个大型网站来说,拥有一套高效、可管理的CMS是必不可少的。 除了门户和信息发布类型的网站,对于交互性要求很高的社区类型网站来说,尽可能的静态化也是提高性能的必要手段,将社区内的帖子、文章进行实时的静态化、有更新的时候再重新静态化也是大量使用的策略,像Mop的大杂烩就是使用了这样的策略,网易社区等也是如此。 同时,html静态化也是某些缓存策略使用的手段,对于系统中频繁使用数据库查询但是内容更新很小的应用,可以考虑使用html静态化来实现。 比如论坛中论坛的公用设置信息,这些信息目前的主流论坛都可以进行后台管理并且存储在数据库中,这些信息其实大量被前台程序调用,但是更新频率很小,可以考虑将这部分内容进行后台更新的时候进行静态化,这样避免了大量的数据库访问请求。 图片服务器分离 大家知道,对于Web服务器来说,不管是Apache、IIS还是其他容器,图片是最消耗资源的,于是我们有必要将图片与页面进行分离,这是基本上大型网站都会采用的策略,他们都有独立的、甚至很多台的图片服务器。 这样的架构可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力,并且可以保证系统不会因为图片问题而崩溃。 在应用服务器和图片服务器上,可以进行不同的配置优化,比如apache在配置ContentType的时候可以尽量少支持、尽可能少的LoadModule,保证更高的系统消耗和执行效率。 数据库集群、库表散列 大型网站都有复杂的应用,这些应用必须使用数据库,那么在面对大量访问的时候,数据库的瓶颈很快就能显现出来,这时一台数据库将很快无法满足应用,于是我们需要使用数据库集群或者库表散列。 在数据库集群方面,很多数据库都有自己的解决方案,Oracle、Sybase等都有很好的方案,常用的MySQL提供的Master/Slave也是类似的方案,您使用了什么样的DB,就参考相应的解决方案来实施即可。 上面提到的数据库集群由于在架构、成本、扩张性方面都会受到所采用DB类型的限制,于是我们需要从应用程序的角度来考虑改善系统架构,库表散列是常用并且最有效的解决方案。 我们在应用程序中安装业务和应用或者功能模块将数据库进行分离,不同的模块对应不同的数据库或者表,再按照一定的策略对某个页面或者功能进行更小的数据库散列,比如用户表,按照用户ID进行表散列,这样就能够低成本的提升系统的性能并且有很好的扩展性。 sohu的论坛就是采用了这样的架构,将论坛的用户、设置、帖子等信息进行数据库分离,然后对帖子、用户按照板块和ID进行散列数据库和表,最终可以在配置文件中进行简单的配置便能让系统随时增加一台低成本的数据库进来补充系统性能。 缓存 缓存一词搞技术的都接触过,很多地方用到缓存。 网站架构和网站开发中的缓存也是非常重要。 这里先讲述最基本的两种缓存。 高级和分布式的缓存在后面讲述。 架构方面的缓存,对Apache比较熟悉的人都能知道Apache提供了自己的缓存模块,也可以使用外加的Squid模块进行缓存,这两种方式均可以有效的提高Apache的访问响应能力。 网站程序开发方面的缓存,Linux上提供的Memory Cache是常用的缓存接口,可以在web开发中使用,比如用Java开发的时候就可以调用MemoryCache对一些数据进行缓存和通讯共享,一些大型社区使用了这样的架构。 另外,在使用web语言开发的时候,各种语言基本都有自己的缓存模块和方法,PHP有Pear的Cache模块,Java就更多了,不是很熟悉,相信也肯定有。 镜像 镜像是大型网站常采用的提高性能和数据安全性的方式,镜像的技术可以解决不同网络接入商和地域带来的用户访问速度差异,比如ChinaNet和EduNet之间的差异就促使了很多网站在教育网内搭建镜像站点,数据进行定时更新或者实时更新。 在镜像的细节技术方面,这里不阐述太深,有很多专业的现成的解决架构和产品可选。 也有廉价的通过软件实现的思路,比如Linux上的rsync等工具。 负载均衡 负载均衡将是大型网站解决高负荷访问和大量并发请求采用的高端解决办法。 负载均衡技术发展了多年,有很多专业的服务提供商和产品可以选择,我个人接触过一些解决方法,其中有两个架构可以给大家做参考。 (1)、硬件四层交换 第四层交换使用第三层和第四层信息包的报头信息,根据应用区间识别业务流,将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行处理。 第四层交换功能就像是虚IP,指向物理服务器。 它传输的业务服从的协议多种多样,有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。 这些业务在物理服务器基础上,需要复杂的载量平衡算法。 在IP世界,业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定,在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。 在硬件四层交换产品领域,有一些知名的产品可以选择,比如Alteon、F5等,这些产品很昂贵,但是物有所值,能够提供非常优秀的性能和很灵活的管理能力。 “Yahoo中国”当初接近2000台服务器,只使用了三、四台Alteon就搞定了。 (2)、软件四层交换 大家知道了硬件四层交换机的原理后,基于OSI模型来实现的软件四层交换也就应运而生,这样的解决方案实现的原理一致,不过性能稍差。 但是满足一定量的压力还是游刃有余的,有人说软件实现方式其实更灵活,处理能力完全看你配置的熟悉能力。 软件四层交换我们可以使用Linux上常用的LVS来解决,LVS就是Linux Virtual Server,他提供了基于心跳线heartbeat的实时灾难应对解决方案,提高系统的强壮性,同时可供了灵活的虚拟VIP配置和管理功能,可以同时满足多种应用需求,这对于分布式的系统来说必不可少。 一个典型的使用负载均衡的策略就是,在软件或者硬件四层交换的基础上搭建squid集群,这种思路在很多大型网站包括搜索引擎上被采用,这样的架构低成本、高性能还有很强的扩张性,随时往架构里面增减节点都非常容易。 对于大型网站来说,前面提到的每个方法可能都会被同时使用到,这里介绍得比较浅显,具体实现过程中很多细节还需要大家慢慢熟悉和体会。 有时一个很小的squid参数或者apache参数设置,对于系统性能的影响就会很大。 最新:CDN加速技术 什么是CDN? CDN的全称是内容分发网络。 其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构,将网站的内容发布到最接近用户的网络“边缘”,使用户可以就近取得所需的内容,提高用户访问网站的响应速度。 CDN有别于镜像,因为它比镜像更智能,或者可以做这样一个比喻:CDN=更智能的镜像+缓存+流量导流。 因而,CDN可以明显提高Internet网络中信息流动的效率。 从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等问题,提高用户访问网站的响应速度。 CDN的类型特点 CDN的实现分为三类:镜像、高速缓存、专线。 镜像站点(Mirror Site),是最常见的,它让内容直接发布,适用于静态和准动态的数据同步。 但是购买和维护新服务器的费用较高,还必须在各个地区设置镜像服务器,配备专业技术人员进行管理与维护。 对于大型网站来说,更新所用的带宽成本也大大提高了。 高速缓存,成本较低,适用于静态内容。 Internet的统计表明,超过80%的用户经常访问的是20%的网站的内容,在这个规律下,缓存服务器可以处理大部分客户的静态请求,而原始的服务器只需处理约20%左右的非缓存请求和动态请求,于是大大加快了客户请求的响应时间,并降低了原始服务器的负载。 CDN服务一般会在全国范围内的关键节点上放置缓存服务器。 专线,让用户直接访问数据源,可以实现数据的动态同步。 CDN的实例 举个例子来说,当某用户访问网站时,网站会利用全球负载均衡技术,将用户的访问指向到距离用户最近的正常工作的缓存服务器上,直接响应用户的请求。 当用户访问已经使用了CDN服务的网站时,其解析过程与传统解析方式的最大区别就在于网站的授权域名服务器不是以传统的轮询方式来响应本地DNS的解析请求,而是充分考虑用户发起请求的地点和当时网络的情况,来决定把用户的请求定向到离用户最近同时负载相对较轻的节点缓存服务器上。 通过用户定位算法和服务器健康检测算法综合后的数据,可以将用户的请求就近定向到分布在网络“边缘”的缓存服务器上,保证用户的访问能得到更及时可靠的响应。 由于大量的用户访问都由分布在网络边缘的CDN节点缓存服务器直接响应了,这就不仅提高了用户的访问质量,同时有效地降低了源服务器的负载压力。
JAVA中怎么处理高并发的情况一、背景综述并发就是可以使用多个线程或进程,同时处理(就是并发)不同的操作。 高并发的时候就是有很多用户在访问,导致系统数据不正确、糗事数据的现象。 对于一些大型网站,比如门户网站,在面对大量用户访问、高并发请求方面,基本的解决方案集中在这样几个环节:使用高性能的服务器、高性能的数据库、高效率的编程语言、还有高性能的Web容器。 这几个解决思路在一定程度上意味着更大的投入。 使用一般的synchronized或者是lock或者是队列都是无法满足高并发的问题。 二、解决方法有三:1.使用缓存2.使用生成静态页面html纯静态页面是效率最高、消耗最小的页面。 我们可以使用信息发布系统来实现简单的信息录入自动生成静态页面,频道管理、权限管理和自动抓取等功能,对于一个大型网站来说,拥有一套高效、可管理的信息发布系统CMS是必不可少的。 3.图片服务器分离图片是最消耗资源的,僵图片和页面分离可以降低提供页面访问请求的服务器系统压力,并且可以保证系统不会因为图片问题而崩溃。 3.写代码的时候减少不必要的资源浪费:不要频繁得使用new对象,对于在整个应用中只需要存在一个实例的类使用单例模式.对于String的连接操作,使用StringBuffer或者StringBuilder.对于utility类型的类通过静态方法来访问。 避免使用错误的方式,如Exception可以控制方法推出,但是Exception要保留stacktrace消耗性能,除非必要不要使用 instanceof做条件判断,尽量使用比的条件判断方式.使用JAVA中效率高的类,比如ArrayList比Vector性能好。 )使用线程安全的集合对象vectorhashtable使用线程池
一、并发是一种需求,以下先介绍一下javaweb对于高并发的处理思路:
1、synchronized 关键字
可用来给对象和方法或者代码块加锁,当它锁定一个方法或者一个代码块的时候,同一时刻最多只有一个线程执行这段代码。可能锁对象包括: this, 临界资源对象,Class 类对象
2、同步方法
同步方法锁定的是当前对象。 当多线程通过同一个对象引用多次调用当前同步方法时, 需同步执行。
3、同步代码块
同步代码块的同步粒度更加细致,是商业开发中推荐的编程方式。 可以定位到具体的同步位置,而不是简单的将方法整体实现同步逻辑。 在效率上,相对更高。
A)锁定临界对象
同步代码块在执行时,是锁定 object 对象。 当多个线程调用同一个方法时,锁定对象不变的情况下,需同步执行。
B)锁定当前对象
4、锁的底层实现
Java 虚拟机中的同步(Synchronization)基于进入和退出管程(Monitor)对象实现。 同步方法 并不是由 monitor enter 和 monitor exit 指令来实现同步的,而是由方法调用指令读取运行时常量池中方法的 ACC_SYNCHRONIZED 标志来隐式实现的。
5、锁的种类
Java 中锁的种类大致分为偏向锁,自旋锁,轻量级锁,重量级锁。
锁的使用方式为:先提供偏向锁,如果不满足的时候,升级为轻量级锁,再不满足,升级为重量级锁。 自旋锁是一个过渡的锁状态,不是一种实际的锁类型。
锁只能升级,不能降级。
6、volatile 关键字
变量的线程可见性。 在 CPU 计算过程中,会将计算过程需要的数据加载到 CPU 计算缓存中,当 CPU 计算中断时,有可能刷新缓存,重新读取内存中的数据。 在线程运行的过程中,如果某变量被其他线程修改,可能造成数据不一致的情况,从而导致结果错误。 而 volatile 修饰的变量是线程可见的,当 JVM 解释 volatile 修饰的变量时,会通知 CPU,在计算过程中, 每次使用变量参与计算时,都会检查内存中的数据是否发生变化,而不是一直使用 CPU 缓存中的数据,可以保证计算结果的正确。
更多、此外还有很多细节需要通过学习去了解和完善,此处就不一一列举了。
二、并发框架
并发框架很多,如ExecutorService、RxJava、Disruptor、Akka等,具体选择哪个(或者都不选择)是根据项目需求选择的,框架本身的差异并不大,基本都是如下模式
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