Java面试准备之算法

a 夏天 提交于 2019-12-27 02:42:38

1、一致性哈希算法

    参考文章:一致性哈希算法

描述:

    通过传统哈希算法寻找目标服务器的时候,通常是将哈希值根据目标服务实例的数量来进行取模。例如有3个服务实例,哈希值计算得14,14对3取模得2,则目标服务器的实例为2号服务实例。

    传统哈希算法是有弊端的。如果服务的实例数量发生了更改,绝大多数缓存内容的模值会发生改变,此时会发生缓存雪崩。

    一致性哈希算法和传统哈希算法的区别在于,一致性哈希算法并不对服务实例的数量取模,而是对一个固定的数字取模,这个数字就是2^32,即无符号整型的最大值。这样得到的哈希数值不会随着服务数量的改变而改变。

    对于需要缓存的数据,计算其哈希值,并根据哈希值向下寻找第一个服务器,就是这个数据缓存的目标服务实例。如果寻找到了最大的数值2^32-1,则从0开始继续寻找。

    当插入新的服务实例时,受到影响的缓存数据,只有哈希值在从 哈希值小于当前服务实例的第一个服务实例的哈希值,到当前服务实例哈希值之间数据,才会受到影响。

2、LRU算法

    LRU(Least Recently Used)即最近最少使用算法。

    LRU算法的原理比较简单,数据存储的数据结构为链表。当访问数据时,如缓存中有数据,则将该数据移动至链表的顶端;没有该数据则在顶端加入该数据,并移除链表中的低端的数据。

3、零拷贝

    对于“文件拷贝+socket发送”操作,实现方式:

3.1 传统方式:

File.read();
Socket.send();

    数据内容的拷贝过程如下:

1)应用程序调用File.read()方法,CPU从用户态切换到内核态,DMA(direct memory access)将文件数据拷贝到内核地址空间的读缓冲区;

2)File.read()调用返回,CPU将数据从内核地址空间的读缓冲区拷贝到应用程序的内存,并从内核态切换到用户态;

3)应用程序调用Socket.send()方法,CPU从用户态切换到内核态,并将数据从应用程序的内存拷贝到内核地址空间的socket缓冲区;

4)Socket.send()调用返回,DMA将数据从内核地址空间的socket缓冲区拷贝到发送网络设备,且CPU从内核态切换到用户态。

3.2 零拷贝

    零拷贝完全不需要CPU参与拷贝过程,是CPU的“零拷贝”。

    Java实现了零拷贝:

FileChannel.transferTo()

    数据拷贝过程:

1)用于程序调用FileChannel.transferTo()方法,CPU从用户态切换到内核态,将DMA数据从文件拷贝到内核地址空间的读缓冲区;

2)将数据的位置和长度信息的描述符传递给socket缓存,注意,此处不需要数据内容整体的拷贝;

3)FileChannel.transferTo()调用返回,DMA 把数据从内核缓冲区拷贝网络设备,CPU从内核态切换到用户态。

 

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