drf組件之jwt認證

drf組件之jwt認證模塊

一、認證規則

全稱:json web token
解釋:加密字符串的原始數據是json,後台產生,通過web傳輸給前台存儲
格式:三段式 – 頭.載荷.簽名 – 頭和載荷用的是base64可逆加密,簽名用md5不可逆加密
內容:
頭(基礎信息,也可以為空):加密方式、公司信息、項目組信息、…
載荷(核心信息):用戶信息、過期時間、…
簽名(安全保障):頭加密結果+載荷加密結果+服務器秘鑰 的md5加密結果

認證規則:
後台一定要保障 服務器秘鑰 的安全性(它是jwt的唯一安全保障)
後台簽發token(login接口 ) -> 前台存儲 -> 發送需要認證的請求帶着token -> 後台校驗得到合法的用戶 -> 權限管理

為什麼要有jwt認證:
1)服務器壓力小, 後台不需要存儲token,只需要存儲簽發與校驗token的算法,效率遠遠大於後台存儲和取出token完成校驗
2) jwt算法認證,更適合服務器集群部署

二、認證模塊

安裝:pip install djangorestframework-jwt
模塊包:rest_framework_jwt

採用drf-jwt框架,後期任務只需要書寫登錄
為什麼要重寫登錄:drf-jwt只完成了賬號密碼登錄,我們還需要手機登錄,郵箱登錄
為什麼不需要重寫認證類:因為認證規則已經完成且固定不變,變得只有認證字符串的前綴,前綴可以在配置文件中配置

三、JWT使用

jwt配置;

在settings.py文件中配置,如果不配置,默認走jwt默認的

jwt插件的三個接口:

在urls.py中配置

在postman中測試一下籤發token

注意:上面三個接口都是發送POST請求

四、利用JWT實現多方式登錄

注:APIResponse 為自定義Response對象

# views.py
from rest_framework.views import APIView
from . import models,serializers
from utils.response import APIResponse

class LoginAPIView(APIView):
    # 登錄接口應該禁用所有的認證和、權限,因為不管是誰都應該能進來
    authentication_classes = []
    permission_classes = []
    def post(self, request, *args, **kwargs):
        # 將數據傳到序列化組件進行校驗
        user_ser = serializers.LoginSerializer(data=request.data)
        user_ser.is_valid(raise_exception=True)

        return APIResponse(msg='login success', data={
            'username': user_ser.user.username,
            'token': user_ser.token
        })

注意:

通過user對象生成payload載荷
payload = jwt_payload_handler(user)

通過payload簽發token
token = jwt_encode_handler(payload)

# serializer.py
from rest_framework.serializers import ModelSerializer, CharField, ValidationError, SerializerMethodField
from . import models
from django.contrib.auth import authenticate
import re
from rest_framework_jwt.serializers import jwt_payload_handler, jwt_encode_handler

class LoginSerializer(ModelSerializer):
    username = CharField(write_only=True)
    password = CharField(write_only=True)
    class Meta:
        model = models.User
        fields = ('username', 'password')

    def validate(self, attrs):
        # user_obj = authenticate(**attrs)
        # if not user_obj:
        #     raise ValidationError('用戶名或密碼錯誤')

        # 賬號密碼登錄 ==》 多方式登錄
        user = self._many_method_login(**attrs)

        # 通過user對象生成payload載荷
        payload = jwt_payload_handler(user)
        # 通過payload簽發token
        token = jwt_encode_handler(payload)

        # 將user和token存放在序列化對象中,方便返回到前端去
        self.user = user
        self.token = token

        return attrs

    # 多方式登錄 (用戶名、郵箱、手機號三種方式登錄)
    def _many_method_login(self, **attrs):
        username = attrs.get('username')
        password = attrs.get('password')
        # 利用正則匹配判斷用戶輸入的信息
        # 1.判斷郵箱登錄
        if re.match(r'.*@.*', username):
            user = models.User.objects.filter(email=username).first()  # type: models.User
        # 2.判斷手機號登錄
        elif re.match(r'^1[3-9][0-9]{9}$',username):
            user = models.User.objects.filter(mobile=username).first()
        # 3.用戶名登錄
        else:
            user = models.User.objects.filter(username=username).first()

        if not user:
            raise ValidationError({'username': '賬號有誤'})

        if not user.check_password(password):
            raise ValidationError({'password': '密碼錯誤'})

        return user

使用postman測試代碼:

五、前後台分離模式下信息交互規則

"""
1)任何人都能直接訪問的接口
    請求不是是get、還是post等,不需要做任何校驗

2)必須登錄后才能訪問的接口
    任何請求方式都可能做該方式的限制,請求必須在請求頭中攜帶認證信息 - authorization
    
3)前台的認證信息獲取只能通過登錄接口
    前台提供賬號密碼等信息,去後台換認證信息token
    
4)前台如何完成登錄註銷
    前台登錄成功一般在cookie中保存認證信息token,分離註銷就是前台主動清除保存的token信息
"""

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【前端知識體系-JS相關】10分鐘搞定JavaScript正則表達式高頻考點

1.正則表達式基礎

1.1 創建正則表達式

1.1.1 使用一個正則表達式字面量

const regex = /^[a-zA-Z]+[0-9]*\W?_$/gi;

1.1.2 調用RegExp對象的構造函數

const regex = new RegExp(pattern, [, flags])

1.1.3 特殊字符

 - ^ 匹配輸入的開始
 - $ 匹配輸入的結束
 - \* 0次或多次  {0,}
 - \+ 1次或多次  {1,}
 - ?
   - 0次或者1次 {0,1}。
   - 用於先行斷言
   - 如果緊跟在任何量詞 *、 +、? 或 {} 的後面,將會使量詞變為非貪婪
     - 對 "123abc" 用 /\d+/ 將會返回 "123",
     - 用 /\d+?/,那麼就只會匹配到 "1"。
 - . 匹配除換行符之外的任何單個字符
 - (x)  匹配 'x' 並且記住匹配項
 - (?:x)  匹配 'x' 但是不記住匹配項
 - x(?=y)  配'x'僅僅當'x'後面跟着'y'.這種叫做正向肯定查找。
 - x(?!y)  匹配'x'僅僅當'x'後面不跟着'y',這個叫做正向否定查找。
 - x|y  匹配‘x’或者‘y’。
 - {n}  重複n次
 - {n, m}  匹配至少n次,最多m次
 - [xyz]   代表 x 或 y 或 z
 - [^xyz]  不是 x 或 y 或 z
 - \d  数字
 - \D  非数字
 - \s  空白字符,包括空格、製表符、換頁符和換行符。
 - \S  非空白字符
 - \w  單詞字符(字母、数字或者下劃線)  [A-Za-z0-9_]
 - \W  非單字字符。[^A-Za-z0-9_]
 - \3  表示第三個分組
 - \b   詞的邊界
   - /\bm/匹配“moon”中得‘m’;
 - \B   非單詞邊界

1.2 使用正則表達式的方法

  • exec 一個在字符串中執行查找匹配的RegExp方法,它返回一個數組(未匹配到則返回null)。
  • test 一個在字符串中測試是否匹配的RegExp方法,它返回true或false。
  • match 一個在字符串中執行查找匹配的String方法,它返回一個數組或者在未匹配到時返回null。
  • search 一個在字符串中測試匹配的String方法,它返回匹配到的位置索引,或者在失敗時返回-1。
  • replace 一個在字符串中執行查找匹配的String方法,並且使用替換字符串替換掉匹配到的子字符串。
  • split 一個使用正則表達式或者一個固定字符串分隔一個字符串,並將分隔后的子字符串存儲到數組中的String方法。

1.2.1 正則對象的三個方法

        //①test()判斷字符串中是否出現某個字符串,返回布爾值
        var re = /abc/;
        var str = '00abc66';
        console.log(re.test(str));  // true
        //②exec()查找並返回字符串中指定的某個字符串,只匹配一次
        var re = /abc/;
        var str = 'a0bc88abc00abc';
        console.log(re.exec(str));  // ["abc", index: 6, input: "a0bc88abc00abc", groups: undefined]
        //③compile()方法用於改變正則匹配的內容
        var re = /ab/;
        var str = "aabcdef";
        console.log(re.test(str));  //true
        re.compile(/bd/);
        console.log(re.test(str));  //false
        re.compile('66');
        console.log(re.test(str));  //false

1.2.2 字符串中與正則相關的方法

        //①search()方法,返回符合條件的字符串首次出現的位置(下標)
        var re = /abc/;
        var str = '00abc66';
        console.log(str.search(re));        // 2
        //②match()方法,返回查找的結果,如果查詢不到返回NULL
        console.log(str.match(re));         // ["abc", index: 2, input: "00abc66", groups: undefined]
        //③replace()方法,將匹配到的內容替換成指定內容
        console.log(str.replace(re, "*"));
        //④split()方法,將字符串分割成字符串數組
        console.log(str.split(re));

1.3 正則表達式子表達式相關

1.3.1 子表達式

在正則表達式中,通過一對圓括號括起來的內容,我們就稱之為“子表達式”。如:var re = /\d(\d)\d/;

1.3.2 捕獲

在正則表達式中,子表達式匹配到相應的內容時,系統會自動捕獲這個行為,然後將子表達式匹配到的內容放入系統的緩存區中。我們把這個過程就稱之為“捕獲”。

1.3.3 反向引用

在正則表達式中,我們可以使用\n(n>0,正整數,代表系統中的緩衝區編號)來獲取緩衝區中的內容,我們把這個過程就稱之為“反向引用”。

    var str = "d1122jj7667h6868s9999";
    //查找AABB型的数字
    console.log(str.match(/(\d)\1(\d)\2/)); //1122
    //查找ABBA型的数字
    console.log(str.match(/(\d)(\d)\2\1/)); //7667
    //查找ABAB型的数字
    console.log(str.match(/(\d)(\d)\1\2/)); //6868
    //查找四個連續相同的数字
    console.log(str.match(/(\d)\1\1\1/));   //9999

1.4 限定符

[!NOTE]
限定符可以指定正則表達式的一個給定字符必須要出現多少次才能滿足匹配。

    *:匹配前面的子表達式零次或多次,0到多
    +:匹配前面的子表達式一次或多次,1到多
    ?:匹配前面的子表達式零次或一次,0或1
    {n}:匹配確定的 n 次 
    {n,}:至少匹配 n 次 
    {n,m}:最少匹配 n 次且最多匹配 m 次

[!WARNING]
注意:針對於{n,m},正則在匹配到一個符合多種次數的字符串時,優先匹配次數多的,即能匹配到m次就不會匹配n次,這就是貪婪模式(默認)。

如果在其後加?即{n,m}?則會更改為非貪婪模式(惰性模式),則此時正則優先匹配n次。

    var str = "aa1a22a333a6a8a";
    console.log(str.match(/a\d*/));      //a
    console.log(str.match(/a\d+/));      //a1
    console.log(str.match(/a\d?/));      //a
    console.log(str.match(/a\d{3}/));    //a333
    console.log(str.match(/a\d{2,}/));   //a22
    console.log(str.match(/a\d{1,3}/));  //a1
    console.log(str.match(/a\d{1,3}?/)); //a1

    //貪婪模式加深理解,案例如下:
    //貪婪模式下最開始的'a2就符合條件',但是它會返回'a22'
    //注意:它是在遇到一個同時符合多個次數條件的字符串時,取符合次數多字符串
    var str = "a22aa1a333a6a8a";
    console.log(str.match(/a\d{1,3}/));   //a22
    console.log(str.match(/a\d{1,3}/g));  //a22 a1 a333 a6 a8
    console.log(str.match(/a\d{1,3}?/));  //a2
    console.log(str.match(/a\d{1,3}?/g)); //a2 a1 a3 a6 a8

1.5 定位符

[!NOTE]
定位符可以將一個正則表達式固定在一行的開始或結束。也可以創建只在單詞內或只在單詞的開始或結尾處出現的正則表達式。

^ (脫字符):匹配輸入字符串的開始位置
$:匹配輸入字符串的結束位置
\b:匹配一個單詞邊界
\B:匹配非單詞邊界

1.6 正則表達式的匹配模式(修飾符)

[!NOTE]
表示正則匹配的附加規則,放在正則模式的最尾部。修飾符可以單個使用,也可以多個一起使用。

  • ①g全局匹配,找到所有匹配,而不是在第一個匹配后停止
  • ②i匹配全部大小寫
  • ③m多行,將開始和結束字符(^和$)視為在多行上工作(也就是,分別匹配每一行的開始和結束(由\n或\r分割),而不只是只匹配整個輸入字符串的最開始和最末尾處。
  • ④s與m相反,單行匹配
    var re = /^[a-z]/gim;   //可組合使用

1.7 轉義字符

[!NOTE]
因為在正則表達式中 . +  等屬於表達式的一部分,但有時也需要匹配這些特殊字符,所以,需要使用反斜杠對特殊字符進行轉義。

  需要轉義的字符:
  點號.
  小括號()
  中括號[]
  左斜杠/
  右斜杠\
  選擇匹配符|
  
  * 
  ?
  {}
  + 
  $
  ^

2. 正則練習題

2.1 匹配結尾的数字

/\d+$/g

2.2 統計空格個數

字符串內如有空格,但是空格的數量可能不一致,通過正則將空格的個數統一變為一個。

let reg = /\s+/g
str.replace(reg, " ");

2.3 判斷字符串是不是由数字組成

str.test(/^\d+$/);

2.4 電話號碼正則

  • 區號必填為3-4位的数字
  • 區號之後用“-”與電話號碼連接電話號碼為7-8位的数字
  • 分機號碼為3-4位的数字,非必填,但若填寫則以“-”與電話號碼相連接
/^\d{3,4}-\d{7,8}(-\d{3,4})?$/

2.5 手機號碼正則表達式

正則驗證手機號,忽略前面的0,支持130-139,150-159。忽略前面0之後判斷它是11位的。

/^0*1(3|5)\d{9}$/

2.6 使用正則表達式實現刪除字符串中的空格

funtion trim(str) {
  let reg = /^\s+|\s+$/g
  return str.replace(reg, '');
}

2.7 限制文本框只能輸入数字和兩位小數點等等

/^\d*\.\d{0,2}$/

2.8 只能輸入小寫的英文字母和小數點,和冒號,正反斜杠(:./)

/^[a-z\.:\/\\]*$/

2.9 替換小數點前內容為指定內容

例如:infomarket.php?id=197 替換為 test.php?id=197

var reg = /^[^\.]+/;
var target = '---------';
str = str.replace(reg, target)

2.10 只匹配中文的正則表達式

/[\u4E00-\u9FA5\uf900-\ufa2d]/ig

2.11 返回字符串的中文字符個數

先去掉非中文字符,再返回length屬性。

function cLength(str){
  var reg = /[^\u4E00-\u9FA5\uf900-\ufa2d]/g;
  //匹配非中文的正則表達式
  var temp = str.replace(reg,'');
  return temp.length;
}

2.12 正則表達式取得匹配IP地址前三段

只要匹配掉最後一段並且替換為空字符串就行了

function getPreThrstr(str) {
  let reg = /\.\d{1,3}$/;
  return str.replace(reg,'');
}

2.13 匹配ul標籤之間的內容

/<ul>[\s\S]+?</ul>/i

2.14 用正則表達式獲得文件名

c:\images\tupian\006.jpg

可能是直接在盤符根目錄下,也可能在好幾層目錄下,要求替換到只剩文件名。
首先匹配非左右斜線字符0或多個,然後是左右斜線一個或者多個。

function getFileName(str){
  var reg = /[^\\\/]*[\\\/]+/g;
  // xxx\ 或是 xxx/
  str = str.replace(reg,'');
  return str;
}

2.15 絕對路徑變相對路徑

“http://23.123.22.12/image/somepic.gif”轉換為:”/image/somepic.gif”

var reg = /http:\/\/[^\/]+/;
str = str.replace(reg,"");

2.16 用戶名正則

用於用戶名註冊,,用戶名只 能用 中文、英文、数字、下劃線、4-16個字符。

/^[\u4E00-\u9FA5\uf900-\ufa2d\w]{4,16}$/

2.17 匹配英文地址

規則如下:
包含 “點”, “字母”,”空格”,”逗號”,”数字”,但開頭和結尾不能是除字母外任何字符。

/^[a-zA-Z][\.a-zA-Z,0-9]*[a-zA-Z]$/

2.18 正則匹配價格

開頭数字若干位,可能有一個小數點,小數點後面可以有兩位数字。

/^\d+(\.\d{2})?$/

2.19 身份證號碼的匹配

身份證號碼可以是15位或者是18位,其中最後一位可以是X。其它全是数字

/^(\d{14}|\d{17})(X|x)$/

2.20 單詞首字母大寫

每單詞首字大寫,其他小寫。如blue idea轉換為Blue Idea,BLUE IDEA也轉換為Blue Idea

function firstCharUpper(str) {
  str = str.toLowerCase();
  let reg = /\b(\w)/g;
  return str.replace(reg, m => m.toUpperCase());
}

2.21 正則驗證日期格式

yyyy-mm-dd格式, 4位数字,橫線,1或者2位数字,再橫線,最後又是1或者2位数字。

/^\d{4}-\d{1,2}-\d{1,2}$/

2.22 去掉文件的後綴名

www.abc.com/dc/fda.asp 變為 www.abc.com/dc/fda

function removeExp(str) {
  return str.replace(/\.\w$/,'')
}

2.23 驗證郵箱的正則表達式

開始必須是一個或者多個單詞字符或者是-,加上@,然後又是一個或者多個單詞字符或者是-。然後是點“.”和單詞字符和-的組合,可以有一個或者多個組合。

/^[\w-]+@\w+\.\w+$/

2.24 正則判斷標籤是否閉合

標籤可能有兩種方式閉合,自閉和或者對稱閉合的方式。

/<([a-z]+)(\s*\w*?\s*=\s*".+?")*(\s*?>[\s\S]*?(<\/\1>)+|\s*\/>)/i

2.25 正則判斷是否為数字與字母的混合

不能小於12位,且必須為字母和数字的混合

/^(([a-z]+[0-9]+)|([0-9]+[a-z]+))[a-z0-9]*$/i

2.26 將阿拉伯数字替換為中文大寫形式

function replaceReg(reg,str){
  let arr=["零","壹","貳","叄","肆","伍","陸","柒","捌","玖"];
  let reg = /\d/g;
  return str.replace(reg,function(m){return arr[m];})
}

2.27 去掉標籤的所有屬性

<td style="width: 23px; height: 26px;" align="left">***</td>
變成沒有任何屬性的
<td>***</td>

思路:非捕獲匹配屬性,捕獲匹配標籤,使用捕獲結果替換掉字符串。正則如下:

/(<td)\s(?:\s*\w*?\s*=\s*".+?")*?\s*?(>)/

2.28 駝峰表示

String.prototype.camelCase = function () {
        // .*?是非貪婪的匹配,點可以匹配任意字符,星號是前邊的字符有0-n個均匹配,問號是則是0-1;
        // (^\w{1}): 用於匹配第一個首字母
        // (.*):用於匹配任意個的前面的字符,.表示的就是任意字符

        // - param 1: 匹配到的字符串
        // - param 2: 匹配的的子字符串
        // - param 3: 匹配的子字符串
        // - param的位置
        // - param 5: 原始字符串 4: 匹配到的字符串在字符串中

        return this.replace(/(^\w{1})(.*)/g, function (match, g1, g2) {
            return g1.toUpperCase() + g2.toLowerCase();
        });
    }

2.29 模板字符串

// str = 'name: @(name), age:@(age)'
       // data = {name : 'xiugang', age : 18}
       /**
        * 實現一個簡單的數據綁定
        * @param str
        * @param data
        * @return {*}
        */
       String.prototype.formateString = function (data) {
           return this.replace(/@\((\w+)\)/g, function (match, key) {
               // 注意這裏找到的值必須返回出去(如果是undefined,就是沒有數據)
               // 注意:判斷一個值的類型是不是undefined,可以通過typeof判斷
               console.log(typeof data[key] === 'undefined');
               return data[key] === 'undefined' ? '' : data[key];
           });

       }

2.30 去掉兩邊的空格

/**
        * 去掉兩邊的空格
        * @param str
        * @return {*}
        */
       String.prototype.trim = function () {
           return this.replace(/(^\s*)|(\s*$)/g, '');
       }

2.31 獲取url參數: 使用replace保存到一個數組裡面,然後從數組裡面取出數據

'http://www.189dg.com/ajax/sms_query.ashx?undefined&undefined&undefined-06-27&undefined-06-27'
 url.replace(/(\w+)=(\w+)/g, function(a, b, c){
   console.log(a, b, c)
 })
action=smsdetail action smsdetail
sid=22 sid 22
stime=2014 stime 2014
etime=2014 etime 2014


// 封裝為一個函數
var url = "http://127.0.0.1/e/action/ShowInfo.php?classid=9&id=2";
function parse_url(_url){
 var pattern = /(\w+)=(\w+)/ig;
 var parames = {};
 url.replace(pattern, function(a, b, c){
   parames[b] = c;
 });
 return parames;
}
var parames = parse_url(url);
alert(parames['classid'] + ", " + parames['id']);

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很多人覺得Spring Security實現登錄驗證很難,我最開始學習的時候也這樣覺得。因為我好久都沒看懂我該怎麼樣將自己寫的用於接收用戶名密碼的Controller與Spring Security結合使用,這是一個先入為主的誤區。後來我搞懂了:根本不用你自己去寫Controller。你只需要告訴Spring Security用戶信息、角色信息、權限信息、登錄頁是什麼?登陸成功頁是什麼?或者其他有關登錄的一切信息。具體的登錄驗證邏輯它來幫你實現。

一、動態數據登錄驗證的基礎知識

在本號之前的文章中,已經介紹了Spring Security的formLogin登錄認證模式,RBAC的權限控制管理模型,並且針對Spring Security的登錄認證邏輯源碼進行了解析等等。我們所有的用戶、角色、權限信息都是在配置文件裏面寫死的,然而在實際的業務系統中,這些信息通常是存放在RBAC權限模型的數據庫表中的。下面我們來回顧一下其中的核心概念:

  • RBAC的權限模型可以從用戶獲取為用戶分配的一個或多個角色,從用戶的角色又可以獲取該角色的多種權限。通過關聯查詢可以獲取某個用戶的角色信息和權限信息。
  • 在源碼解析的文章中,我們知道如果我們不希望用戶、角色、權限信息寫死在配置裏面。我們應該實現UserDetails與UserDetailsService接口,從而從數據庫或者其他的存儲上動態的加載這些信息。

以上是對一些核心的基礎知識的總結,如果您對這些知識還不是很清晰,建議您先往下讀本文。如果看完本文仍然理解困難,建議您翻看本號之前的文章。

二、UserDetails與UserDetailsService接口

  • UserDetailsService接口有一個方法叫做loadUserByUsername,我們實現動態加載用戶、角色、權限信息就是通過實現該方法。函數見名知義:通過用戶名加載用戶。該方法的返回值就是UserDetails。
  • UserDetails就是用戶信息,即:用戶名、密碼、該用戶所具有的權限。

下面我們來看一下UserDetails接口都有哪些方法。

public interface UserDetails extends Serializable {
    //獲取用戶的權限集合
    Collection<? extends GrantedAuthority> getAuthorities();

    //獲取密碼
    String getPassword();

    //獲取用戶名
    String getUsername();

    //賬號是否沒過期
    boolean isAccountNonExpired();

    //賬號是否沒被鎖定
    boolean isAccountNonLocked();

    //密碼是否沒過期
    boolean isCredentialsNonExpired();

    //賬戶是否可用
    boolean isEnabled();
}

現在,我們明白了,只要我們把這些信息提供給Spring Security,Spring Security就知道怎麼做登錄驗證了,根本不需要我們自己寫Controller實現登錄驗證邏輯。

三、實現UserDetails 接口

public class SysUser implements UserDetails{
    
    String password();  //密碼
    String username();  //用戶名
    boolean accountNonExpired;   //是否沒過期
    boolean accountNonLocked;   //是否沒被鎖定
    boolean credentialsNonExpired;  //是否沒過期
    boolean enabled;  //賬號是否可用
    Collection<? extends GrantedAuthority> authorities;  //用戶的權限集合

    //省略構造方法
    //省略set方法
    //省略get方法(即接口UserDetails的方法)
}

我們就是寫了一個適應於UserDetails的java POJO類,所謂的 UserDetails接口實現就是一些get方法。get方法由Spring Security調用,我們通過set方法或構造函數為 Spring Security提供UserDetails數據。

四、實現UserDetailsService接口

@Component
public class MyUserDetailsService implements UserDetailsService{

    @Override
    public UserDetails loadUserByUsername(String username) throws UsernameNotFoundException {
            
       //這裏從數據庫sys_user表裡面查詢實體類對象。loadUser方法可使用Mybatis或JDBC或JPA自行實現。
       SysUser sysUser =  loadUser(username);   

        // 判斷用戶是否存在 
       if(user == null)  {  throw  new  UsernameNotFoundException("用戶名不存在");  }

       //從數據庫該用戶所有的角色信息,所有的權限標誌
       //遍歷所有的ROLE角色及所有的Authority權限(菜單、按鈕)。
       //用逗號分隔他們的唯一標誌,具體過程自行實現。
       sysUser.setAuthorities(
               AuthorityUtils.commaSeparatedStringToAuthorityList("ROLE_AMIN , system:user:delete"));
        
        //sysUser.setAccountNonLocked(true或false);
        return sysUser;
    }
}
  • 通常數據庫表sys_user字段要和SysUser屬性一一對應,比如username、password、enabled。但是比如accountNonLocked字段用於登錄多次錯誤鎖定,但我們一般不會在表裡存是否鎖定,而是存一個鎖定時間字段。通過鎖定時間是否大於當前時間判斷賬號是否鎖定,所以實現過程中可以靈活做判斷並用好set方法,不必拘泥於一一對應的形式。
  • 角色是一種特殊的權限,在Spring Security我們可以使用hasRole(角色標識)表達式判斷用戶是否具有某個角色,決定他是否可以做某個操作;通過hasAuthority(權限標識)表達式判斷是否具有某個操作權限。

五、最後說明

至此,我們將系統裏面的所有的用戶、角色、權限信息都通過UserDetailsService和UserDetails告知了Spring Security。但是多數朋友可能仍然不知道該怎樣實現登錄的功能,其實剩下的事情很簡單了:

  • 寫一個登錄界面,寫一個登錄表單,表單使用post方法提交到默認的/login路徑
  • 表單的用戶名、密碼字段名稱默認是username、password。
  • 寫一個登錄成功之後的跳轉頁面,比如index.html

然後把這些信息通過配置方式告知Spring Security ,以上的配置信息名稱都可以靈活修改。如果您不知道如何配置請參考本號之前的文章《formLogin登錄認證模式》。

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特斯拉 Cybertruck 的 6 個設計原則與 5 個未公開的疑問

特斯拉上週發表了最新車種 Cybertruck,破格的外型與性能讓全球傻眼,本篇文章將告訴你 Cybertruck 設計成這樣的 6 個理由,以及 5 個它尚未說清楚的疑點。

老派科幻電影的線條、全車冷鑄不鏽鋼、跑得比保時捷還快、拉得比福特還給力,特斯拉 Cybertruck 一出場就奪走全世界目光,如同特斯拉執行長馬斯克(Elon Musk)說的,他要改變皮卡車一成不變的外觀。改變歸改變,改成這樣確實是有點誇張了,但 Cybertruck 在設計時,是遵循著以下 6 個原則,才會長成這樣。

  1. 原則一:強悍外表
  2. 原則二:將低風阻,提高效率
  3. 原則三:內在舒適大空間
  4. 原則四:適應不同路面駕駛
  5. 原則五:大載貨量與拉力
  6. 原則六:大電池容量

這些原則(或說是目標),部分來自於馬斯克個人的期待,一部分來自於市場調查的回饋,相信收到這個提案要求的專案,當下應該很想離職。但從發表會的成果來看,他們確實做到了。

為了看起來更強悍,Cybertruck 全車採用 301 不鏽鋼包覆。

皮卡車外表強悍,幾乎是一種固定形象,方方正正的大塊頭是百年傳統。但這樣的外表牴觸了原則二的低風阻要求,同時別忘了,低風阻的跑車,可不會配備原則三的車內大空間。

最終,結合這三項要求的最大公約數,原來就存在於 80 年代的科幻電影跟電玩中,當然這一切若沒有電動馬達是不可能達成的。燃油車的引擎通常配置於車頭,這是為了讓後方留出寬敞的乘坐空間,犧牲了車頭的流線設計,也在傳輸過程中浪費了部分動力。因此追求速度的跑車,通常將車頭壓低,引擎後置,這樣子減低了風阻,也讓動力傳導更直接,但是乘坐空間就非常狹窄,更別提燃油皮卡車後面的大型貨斗了。

Cybertruck 和目前越來越多的電動車一樣,將馬達、電池組整合在底盤,離輪胎更近,也讓上部空間更有彈性,Cybertruck 進一步運用了大眾對皮卡車車身較高的印象,讓它的底盤空間能塞進更多電池,還有其他黑科技,來滿足這些設計原則,像是適應性氣壓懸吊、龐大的電池容量以及可容納六人乘坐的車廂和一個可開閉的貨斗。

從試乘影片中,可以看到後座乘客(身高約 180 公分)在入座後,頭頂上仍然有兩個拳頭左右的空間,算是相當舒適,然而腿部空間似乎就比較侷促,後座寬度看起來和一般房車差不多,塞進兩位大漢剛剛好,整體來說,算是勉強達成了原則三的大空間要求。(官方數據,能容納 6 個成人)

但是,在完成這樣的設計之後,我們會發現,這種外觀線條看起來並不是那麼強悍,因為斜切的車頭讓人聯想到的是跑車,不是皮卡車或悍馬車這種硬漢風格。解決的辦法,就如同我們現在看到的,捨棄一般車輛的鈑金與烤漆,改用與姊妹公司 SpaceX 的太空船同樣材料的 301 不鏽鋼板,而且厚度達到 3 公厘,足以抵擋 9mm 口徑手槍的射擊。代價是,每一扇車門重達 27 公斤,萬一被車門夾到,後果可是不得了。

Cybertruck 內部空間比想像中寬闊,前方只有一塊 17 吋觸控螢幕作為主控台。

5 個等待揭開的疑問

發表會後隔天,馬斯克宣布訂單數量已經突破 14 萬,換句話說,這個發表會已經幫特斯拉賺進了 1,400 萬美元,然而這位愛做夢、愛說大話的老闆,心中也明白最後成交的數量可能不到一半,因為這台科幻裝甲車,仍然有幾個問題需要釐清。

問題一:後照鏡

許多人都發現了,發表會上的 Cybertruck 並沒有裝備車側後照鏡,官網上的影片與照片也都沒有看到,推測是使用攝影機來取代了傳統後照鏡,然而並非所有國家都開放電子後照鏡上路,包含美國跟台灣都還沒開放。在 Cybertruck 試乘的過程中,也沒看到螢幕上有播放左右後側的畫面,只有裝設數位正後方後照鏡,究竟 Cybertruck 怎麼解決車側後照鏡的問題,尚有待解答。

問題二:外觀塗裝

全不鏽鋼車身肯定會吸引到一部分的客群,但是正式販售時會不會提供不同款式的彩繪或是塗裝,並未說明,畢竟許多車主仍然希望自己的愛車能保有一些特殊性,至少花了 7 萬美元購買頂級款的車主,會希望自己的車看起來跟 4 萬美元的有些不同。

而提到外觀就不能不提那一整片乾乾淨淨的車頭,一般車輛會有車頭 Logo、進氣壩等,即使特斯拉其他車款,也都留有進氣孔,或許 Cybertruck 可以不用 Logo 來辨識,但是令人好奇的是它怎麼解決進氣的問題,又或者 Cybertruck 有了不同的方式來處理散熱和車內空氣流通問題

問題三:上下車

一般的皮卡車,車身都較高,對於家有老小的家庭來說,上下車會比較辛苦。從 Cybertruck 的照片中來看,底盤高度約在成年女子的膝蓋,算是有一點點難度。

在發表會上,Cybertruck 展示了它的適應性氣壓懸吊系統,在貨斗載重時,能夠自動調整車身高度;特斯拉官方也表示,當行駛於不同路面時,Cybertruck 會自動調整懸吊,在高速公路時會降低車身,在路面崎嶇時,會提高車身。這讓人不免想知道,當車主或乘客要上下車的時候,車身是否也會自動降低,方便進出呢?

問題四:貨斗操縱方式

市面上的皮卡車,後方貨斗大都是開放式的,也有車主會加裝棚罩,除了保護行李外,最重要是不讓路人亂丟垃圾。Cybertruck 的貨斗是機械式的,在發表會中,可以看到機車騎士走到車尾按了一些隱藏的開關,開啟貨斗,接著再用手拉開尾門,放下斜板。

特斯拉是否會將貨斗開閉設計得更容易使用呢?

對於一般卡車司機來說,這些動作稀鬆平常,但對於標榜高科技的 Cybertruck 來說,似乎不太「性感」,因此我們不免好奇,正式上市後,特斯拉是否會將操作貨斗開閉的功能,放到他們的手機 App 裡,讓車主可以更輕鬆地開關?

問題五:交車時間

最後的問題,也是特斯拉在過去幾年最為人詬病的問題,真的能夠如期交車嗎?特斯拉官網上寫得非常保守,「生產日期接近 2021 年底」,最高規格的三馬達版本,更是標明「預計在 2022 年底開始生產」。這等於是在說,我沒有說什麼時候交車,我只說了什麼時候開始製造,從生產到交車要多久,沒有人知道。

(合作媒體:。圖片來源:)

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深入理解static關鍵字

在開始講static之前,我想讓各位看一段有意思的代碼:

public class Test {
     
    static{
        System.out.println("test static 1");
    }
  
    static{
        System.out.println("test static 2");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
         
    }
}

看完程序,小白童鞋發話了:啥玩意?main方法中啥都沒有,能運行啥?博主你個星星星…

運行結果:
test static 1
test static 2

小白童鞋:那啥…那啥…博主我說啥了,我啥都沒說…

其實,上面的代碼懂的自然懂,不懂的自然就不懂了,因為上面的代碼涉及到JVM的類加載了!當然不在本篇博客文章的範疇內,如果有興趣理解上面的程序,這篇文章可能會對你有所幫助

1、static存在的主要意義

static的主要意義是在於創建獨立於具體對象的域變量或者方法。以致於即使沒有創建對象,也能使用屬性和調用方法

static關鍵字還有一個比較關鍵的作用就是 用來形成靜態代碼塊以優化程序性能。static塊可以置於類中的任何地方,類中可以有多個static塊。在類初次被加載的時候,會按照static塊的順序來執行每個static塊,並且只會執行一次。

  為什麼說static塊可以用來優化程序性能,是因為它的特性:只會在類加載的時候執行一次。因此,很多時候會將一些只需要進行一次的初始化操作都放在static代碼塊中進行。

2、static的獨特之處

1、被static修飾的變量或者方法是獨立於該類的任何對象,也就是說,這些變量和方法不屬於任何一個實例對象,而是被類的實例對象所共享

怎麼理解 “被類的實例對象所共享” 這句話呢?就是說,一個類的靜態成員,它是屬於大夥的【大夥指的是這個類的多個對象實例,我們都知道一個類可以創建多個實例!】,所有的類對象共享的,不像成員變量是自個的【自個指的是這個類的單個實例對象】…我覺得我已經講的很通俗了,你明白了咩?

2、在該類被第一次加載的時候,就會去加載被static修飾的部分,而且只在類第一次使用時加載並進行初始化,注意這是第一次用就要初始化,後面根據需要是可以再次賦值的。

3、static變量值在類加載的時候分配空間,以後創建類對象的時候不會重新分配。賦值的話,是可以任意賦值的!

4、被static修飾的變量或者方法是優先於對象存在的,也就是說當一個類加載完畢之後,即便沒有創建對象,也可以去訪問。

3、static應用場景

因為static是被類的實例對象所共享,因此如果某個成員變量是被所有對象所共享的,那麼這個成員變量就應該定義為靜態變量

因此比較常見的static應用場景有:

1、修飾成員變量
2、修飾成員方法
3、靜態代碼塊
4、修飾類【只能修飾內部類也就是靜態內部類】
5、靜態導包

以上的應用場景將會在下文陸續講到…

4、靜態變量和實例變量的概念

靜態變量:
static修飾的成員變量叫做靜態變量【也叫做類變量】,靜態變量是屬於這個類,而不是屬於是對象。

實例變量:
沒有被static修飾的成員變量叫做實例變量,實例變量是屬於這個類的實例對象。

還有一點需要注意的是:static是不允許用來修飾局部變量,不要問我問什麼,因為java規定的!

5、靜態變量和實例變量區別【重點常用】

靜態變量:
靜態變量由於不屬於任何實例對象,屬於類的,所以在內存中只會有一份,在類的加載過程中,JVM只為靜態變量分配一次內存空間。

實例變量:
每次創建對象,都會為每個對象分配成員變量內存空間,實例變量是屬於實例對象的,在內存中,創建幾次對象,就有幾份成員變量。

我相信各位智商都比宜春智商要高,應該都能理解上面的話。下面舉了例子完全出於娛樂,理解了大可不必看,下面的例子僅供參考,僅供娛樂一下下氣氛,趕時間的熊dei大可略過!

怎麼理解呢?打個比喻吧…就比方說程序員小王是一個比較溫柔陽光的男孩子,這1024的這一天,老闆閑的沒事,非要拉着程序員小王來玩耍,怎麼個玩法呢?老闆和小王一人拿着一把菜刀,規則很簡單,互相傷害,一人一刀,你一刀,我一刀….遊戲一開始,老闆二話不說,跳起來就是一刀,程序員小王二話也沒說反手就是一菜刀回去,這個時候老闆發飆了,雙眼瞪得忒大,跳起來又是一刀,這個時候程序員小王不敢還手了,就沒動手。沒想到老闆越來越生猛,左一刀右一刀全程下來差不多砍個半個時….程序員小王一直沒有還過手,因為小王知道他是老闆…

這個程序員小王只會在老闆第一次揮刀的時候,回老闆一刀,之後就不還手了,這個時候我們把程序員小王看做是靜態變量,把老闆第一次向小王揮刀看做是類加載,把小王回老闆一刀看出是分配內存空間,而一人一刀這個回合過程看成是類加載的過程,之後老闆的每一刀都看成是創建一次對象。

連貫起來就是static變量值在類第一次加載的時候分配空間,以後創建類對象的時候不會重新分配

之後這個老闆挨了一刀之後躺醫院了一年,一出院回到公司第一件事就是拉程序員宜春出來玩耍,老闆殊不知其然,這個博主程序員宜春性格異常暴躁,老闆遞給程序員宜春一把菜刀,博主宜春一接過菜刀,猝不及防的被老闆跳起來就是一刀,程序員宜春痛的嗷了一聲,暴躁的程序員宜春還沒嗷完,在嗷的同時跳起來就是給老闆一刀,接着老闆跳起來又是一刀,程序員宜春嗷的一聲又是回一刀,老闆跳起來又一刀,程序員宜春嗷的一聲又是回一刀,只要老闆沒停程序員宜春就沒停,因為程序員宜春知道,就自己這曝脾氣,暴躁起來si都敢摸,肯定有幾個老鐵知道….

程序員宜春就類似實例變量,每次創建對象,都會為每個對象分配成員變量內存空間,就像老闆來一刀,程序員宜春都會回一刀這樣子的…

6、訪問靜態變量和實例變量的兩種方式

我們都知道靜態變量是屬於這個類,而不是屬於是對象,static獨立於對象。

但是各位有木有想過:靜態成員變量雖然獨立於對象,但是不代表不可以通過對象去訪問,所有的靜態方法和靜態變量都可以通過對象訪問【只要訪問權限足夠允許就行】,不理解沒關係,來個代碼就理解了

public class StaticDemo {

        static int value = 666;

        public static void main(String[] args) throws Exception{
            new StaticDemo().method();
        }

        private void method(){
            int value = 123;
            System.out.println(this.value);
        }

}

猜想一下結果,我猜你的結果是123,哈哈是咩?其實

運行結果: 666

回過頭再去品味一下上面的那段話,你就能非常客觀明了了,這個思想概念要有隻是這種用法不推薦!

因此小結一下訪問靜態變量和實例變量的兩種方法:

靜態變量:

類名.靜態變量

對象.靜態變量(不推薦)

靜態方法:

類名.靜態方法

對象.靜態方法(不推薦)

7、static靜態方法

static修飾的方法也叫做靜態方法,不知道各位發現咩有,其實我們最熟悉的static靜態方法就是main方法了~小白童鞋:喔好像真的是哦~。由於對於靜態方法來說是不屬於任何實例對象的,this指的是當前對象,因為static靜態方法不屬於任何對象,所以就談不上this了。

還有一點就是:構造方法不是靜態方法

8、static靜態代碼塊

先看個程序吧,看看自個是否掌握了static代碼塊,下面程序代碼繼承關係為 BaseThree——> BaseTwo——> BaseOne

BaseOne類

package com.gx.initializationblock;

public class BaseOne {

    public BaseOne() {
        System.out.println("BaseOne構造器");
    }

    {
        System.out.println("BaseOne初始化塊");
        System.out.println();
    }

    static {
        System.out.println("BaseOne靜態初始化塊");

    }

}

BaseTwo類

package com.gx.initializationblock;

public class BaseTwo extends BaseOne {
    public BaseTwo() {
        System.out.println("BaseTwo構造器");
    }

    {
        System.out.println("BaseTwo初始化塊");
    }

    static {
        System.out.println("BaseTwo靜態初始化塊");
    }
}

BaseThree 類

package com.gx.initializationblock;

public class BaseThree extends BaseTwo {
    public BaseThree() {
        System.out.println("BaseThree構造器");
    }

    {
        System.out.println("BaseThree初始化塊");
    }

    static {
        System.out.println("BaseThree靜態初始化塊");
    }
}

測試demo2類

package com.gx.initializationblock;

/*
     注:這裏的ABC對應BaseOne、BaseTwo、BaseThree 
 * 多個類的繼承中初始化塊、靜態初始化塊、構造器的執行順序
     在繼承中,先後執行父類A的靜態塊,父類B的靜態塊,最後子類的靜態塊,
     然後再執行父類A的非靜態塊和構造器,然後是B類的非靜態塊和構造器,最後執行子類的非靜態塊和構造器
 */
public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        BaseThree baseThree = new BaseThree();
        System.out.println("-----");
        BaseThree baseThree2 = new BaseThree();

    }
}

運行結果

BaseOne靜態初始化塊
BaseTwo靜態初始化塊
BaseThree靜態初始化塊
BaseOne初始化塊

BaseOne構造器
BaseTwo初始化塊
BaseTwo構造器
BaseThree初始化塊
BaseThree構造器
-----
BaseOne初始化塊

BaseOne構造器
BaseTwo初始化塊
BaseTwo構造器
BaseThree初始化塊
BaseThree構造器

至於static代碼塊運行結果不是很清晰的童鞋,詳細講解請看這篇

以上僅僅是讓各位明確代碼塊之間的運行順序,顯然還是不夠的,靜態代碼塊通常用來對靜態變量進行一些初始化操作,比如定義枚舉類,代碼如下:

public enum WeekDayEnum {
    MONDAY(1,"周一"),
    TUESDAY(2, "周二"),
    WEDNESDAY(3, "周三"),
    THURSDAY(4, "周四"),
    FRIDAY(5, "周五"),
    SATURDAY(6, "周六"),
    SUNDAY(7, "周日");
 
    private int code;
    private String desc;
 
    WeekDayEnum(int code, String desc) {
        this.code = code;
        this.desc = desc;
    }
 
    private static final Map<Integer, WeekDayEnum> WEEK_ENUM_MAP = new HashMap<Integer, WeekDayEnum>();
 
    // 對map進行初始化
    static {
        for (WeekDayEnum weekDay : WeekDayEnum.values()) {
            WEEK_ENUM_MAP.put(weekDay.getCode(), weekDay);
        }
    }
 
    public static WeekDayEnum findByCode(int code) {
        return WEEK_ENUM_MAP.get(code);
    }
 
    public int getCode() {
        return code;
    }
 
    public void setCode(int code) {
        this.code = code;
    }
 
    public String getDesc() {
        return desc;
    }
 
    public void setDesc(String desc) {
        this.desc = desc;
    }
} 

當然不僅僅是枚舉這一方面,還有我們熟悉的單例模式同樣也用到了靜態代碼塊,如下:

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
 
    static {
        instance = new Singleton();
    }
 
    private Singleton() {}
 
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

9、static變量與普通變量區別

static變量也稱作靜態變量,靜態變量和非靜態變量的區別是:靜態變量被所有的對象所共享,在內存中只有一個副本,它當且僅當在類初次加載時會被初始化。而非靜態變量是對象所擁有的,在創建對象的時候被初始化,存在多個副本,各個對象擁有的副本互不影響。

還有一點就是static成員變量的初始化順序按照定義的順序進行初始化。

10、靜態內部類

靜態內部類與非靜態內部類之間存在一個最大的區別,我們知道非靜態內部類在編譯完成之後會隱含地保存着一個引用,該引用是指向創建它的外圍內,但是靜態內部類卻沒有。沒有這個引用就意味着:

1、它的創建是不需要依賴外圍類的創建。
2、它不能使用任何外圍類的非static成員變量和方法。

代碼舉例(靜態內部類實現單例模式)

public class Singleton {
    
   // 聲明為 private 避免調用默認構造方法創建對象
    private Singleton() {
    }
    
   // 聲明為 private 表明靜態內部該類只能在該 Singleton 類中被訪問
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getUniqueInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

Singleton 類加載時,靜態內部類 SingletonHolder 沒有被加載進內存。只有當調用 getUniqueInstance()方法從而觸發 SingletonHolder.INSTANCESingletonHolder 才會被加載,此時初始化 INSTANCE 實例,並且 JVM 能確保 INSTANCE 只被實例化一次。

這種方式不僅具有延遲初始化的好處,而且由 JVM 提供了對線程安全的支持。

11、靜態導包

靜態導包格式:import static

這兩個關鍵字連用可以指定導入某個類中的指定靜態資源,並且不需要使用類名調用類中靜態成員,可以直接使用類中靜態成員變量和成員方法

//  Math. --- 將Math中的所有靜態資源導入,這時候可以直接使用裏面的靜態方法,而不用通過類名進行調用
//  如果只想導入單一某個靜態方法,只需要將換成對應的方法名即可
 
import static java.lang.Math.;
//  換成import static java.lang.Math.max;具有一樣的效果
 
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
 
        int max = max(1,2);
        System.out.println(max);
    }
}

靜態導包在書寫代碼的時候確實能省一點代碼,可以直接調用裏面的靜態成員,但是會影響代碼可讀性,所以開發中一般情況下不建議這麼使用。

12、static注意事項

1、靜態只能訪問靜態。
2、非靜態既可以訪問非靜態的,也可以訪問靜態的。

13、final與static的藕斷絲連

到這裏文章本該結束了的,但是static的使用始終離不開final字眼,二者可謂藕斷絲連,常常繁見,我覺得還是很有必要講講,那麼一起來看看下面這個程序吧。

package Demo;

class FinalDemo {
    public final double i = Math.random();
    public static double t = Math.random();
}

public class DemoDemo {
    public static void main(String[] args) {

        FinalDemo demo1 = new FinalDemo();
        FinalDemo demo2 = new FinalDemo();
        System.out.println("final修飾的  i=" + demo1.i);
        System.out.println("static修飾的 t=" + demo1.t);
        System.out.println("final修飾的  i=" + demo2.i);
        System.out.println("static修飾的 t=" + demo2.t);

        System.out.println("t+1= "+ ++demo2.t );
//      System.out.println( ++demo2.i );//編譯失敗
      }
}
運行結果:
    final修飾的  i=0.7282093281367935
    static修飾的 t=0.30720545678577604
    final修飾的  i=0.8106990945706758
    static修飾的 t=0.30720545678577604
    t+1= 1.307205456785776

static修飾的變量沒有發生變化是因為static作用於成員變量只是用來表示保存一份副本,其不會發生變化。怎麼理解這個副本呢?其實static修飾的在類加載的時候就加載完成了(初始化),而且只會加載一次也就是說初始化一次,所以不會發生變化!

至於final修飾的反而發生變化了?是不是巔覆你對final的看法?關於final詳細講解博主也準備好了一篇文章

ok,文章就先到這裏了,希望這篇文章能夠幫助到你對static的認識,若有不足或者不正之處,希望諒解並歡迎批評指正!

如果本文章對你有幫助,哪怕是一點點,那就請點一個讚唄,謝謝~

參考:
《java編程思想》

如果本文對你有一點點幫助,那麼請點個讚唄,謝謝~

最後,若有不足或者不正之處,歡迎指正批評,感激不盡!如果有疑問歡迎留言,絕對第一時間回復!

歡迎各位關注我的公眾號,一起探討技術,嚮往技術,追求技術,說好了來了就是盆友喔…

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快速搭建 SpringCloud 微服務開發環境的腳手架

本文適合有 SpringBoot 和 SpringCloud 基礎知識的人群,跟着本文可使用和快速搭建 SpringCloud 項目。

本文作者:HelloGitHub-秦人

HelloGitHub 推出的系列,今天給大家帶來一款基於 SpringCloud2.1 的微服務開發腳手開源項目——SpringCloud

項目源碼地址:

一、微服務的簡介

微服務是可以獨立部署、水平擴展、獨立訪問的服務單元。Java 中常見最小的微服務單元就是基於 SpringBoot 框架的一個獨立項目。一個微服務只做一件事(單一職責),多個微服務組合才能稱之為一個完整的項目或產品。那麼多個微服務的就需要來管理,而 SpringCloud 就是統籌這些微服務的大管家。它是一系列有序框架的集合,簡單易懂、易部署易維護的分佈式系統開發工具包。

今天介紹的開源項目就是基於 SpringCloud2.1 的腳手架,讓項目開發快速進入業務開發,而不需過多時間花費在架構搭建上,下面就讓我們一起來看看這個項目的使用吧。

二、項目結構

這裏以一個網關(gateway-admin)微服務來說明。

項目目錄結構如下圖:

目錄說明:

  1. db:項目初始化數據庫腳本。
  2. docker:Docker 配置文件目錄,將微服務打包為 docker 鏡像(image)。
  3. config:項目配置信息目錄,包括數據庫配置,消息轉化配置等。
  4. dao:數據庫操作目錄,主要對底層數據進行增刪查改。
  5. entity:項目實體類目錄。
  6. events:事件處理目錄。
  7. exception:異常處理目錄,通過面向切面處理全局異常。
  8. rest:微服務控制器目錄,也就是對外提供的接口。
  9. service:微服務業務層目錄。
  10. GatewayAdminApplication:微服務 SpringBoot 入口類。
  11. resources:項目配置文件目錄。
  12. test:項目單元測試目錄。
  13. pom.xml:maven 項目對象模型文件。

三、實戰操作

3.1 前提

  • 確保本地安裝 Git、Java8、Maven。
  • 懂一些 SpringMVC 的知識,因為 SpringBoot 是基於 SpringMVC 演化而來的。
  • 懂一些應用容器引擎 Docker、Docker-compose 的知識。

3.2 微服務架構說明

一個完整的項目,微服務架構一般包括下面這些服務:

  • 註冊中心(常用的框架 Nacos、Eureka)
  • 統一網關(常用的框架 Gateway、Zuul)
  • 認證中心(常用技術實現方案 Jwt、OAuth)
  • 分佈式事務(常用的框架 Txlcn、Seata)
  • 文件服務
  • 業務服務

3.3 運行項目

下面介紹了三種運行的方式:

第一種:一鍵運行

Linux 和 Mac 系統下可在項目根目錄下執行 ./install.sh 快速搭建開發環境。

第二種:本地環境運行

不推薦此方法,但還是簡單介紹下。

  1. 基礎環境安裝:mysql、redis,rabbitmq

  2. 環境運行:
    git clone https://github.com/zhoutaoo/SpringCloud.git #克隆項目

  3. 安裝認證公共包到本地 maven 倉庫,執行如下命令:
    cd common mvn clean install #安裝認證公共包到本地 maven 倉庫

  4. 安裝註冊中心 Nacos
    • 下載
    • 執行如下命令:

      unzip nacos-server-0.9.0.zip  OR tar -xvf nacos-server-0.9.0.tar.gz
      cd nacos/bin
      bash startup.sh -m standalone # Linux 啟動命令
      cmd startup.cmd # Windows 啟動命令
  5. 運行網關服務、認證服務、業務服務等

這裏以網關服務為例:執行 GatewayAdminApplication.java

注意:認證服務(auth)、網關服務(gateway)、組織管理服務(sysadmin)需要執行數據庫初始化腳本。

可通過 swager 接口: 測試是否搭建成功,如果能正常訪問表示服務啟動成功。

說明:

  • application.yml 文件主要配置 rabbitmq,redis, mysql 的連接信息。

    spring:
      rabbitmq:
        host: ${RABBIT_MQ_HOST:localhost}
        port: ${RABBIT_MQ_PORT:5672}
        username: ${RABBIT_MQ_USERNAME:guest}
        password: ${RABBIT_MQ_PASSWORD:guest}
      redis:
        host: ${REDIS_HOST:localhost}
        port: ${REDIS_PORT:6379}
        #password: ${REDIS_PASSWORD:}
        lettuce:
          pool:
            max-active: 300
    
      datasource:
        driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
        url: jdbc:${DATASOURCE_DBTYPE:mysql}://${DATASOURCE_HOST:localhost}:${DATASOURCE_PORT:3306}/sc_gateway?characterEncoding=UTF-8&useUnicode=true&useSSL=false
        username: ${DATASOURCE_USERNAME:root}
        password: ${DATASOURCE_PASSWORD:root123}
  • bootstrap.yml 文件主要配置服務基本信息(端口,服務名稱),註冊中心地址等。

    server:
      port: ${SERVER_PORT:8445}
    spring:
      application:
        name: gateway-admin
      cloud:
        nacos:
          discovery:
            server-addr: ${REGISTER_HOST:localhost}:${REGISTER_PORT:8848}
          config:
            server-addr: ${REGISTER_HOST:localhost}:${REGISTER_PORT:8848}
            file-extension: yml
        sentinel:
          transport:
            dashboard: ${SENTINEL_DASHBOARD_HOST:localhost}:${SENTINEL_DASHBOARD_PORT:8021}

第三種:Docker 環境運行

  1. 基礎環境安裝
    • 通過 docker 命令安裝

      # 安裝redis
      docker run -p 6379:6379 --name redis -d docker.io/redis:latest --requirepass "123456" 
      # 安裝mysql
      docker run --name mysql5.7 -p 3306:3306 -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=root123 -d docker.io/mysql:5.7
      # 安裝rabbitmq 
      docker run -d -p 15672:15672 -p 5672:5672 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=admin --name rabbitmq docker.io/rabbitmq:latest
    • 也可以通過 docker-compose 命令安裝

      cd docker-compose
      docker-compose up -d  #docker-compose 安裝mysql,redis,rabbitmq 服務
  2. 下載項目到本地
    git clone https://github.com/zhoutaoo/SpringCloud.git #克隆項目

  3. 安裝認證公共包到本地 maven 倉庫執行如下命令:
    cd common && mvn install #安裝認證公共包到本地maven倉庫

  4. docker-compose 運行 Nacos
    cd docker-compose docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.nacos.yml up -d nacos #啟動註冊中心

  5. 構建消息中心鏡像
    cd ./center/bus mvn package && mvn docker:build cd docker-compose #啟動消息中心 docker-compose -f docker-compose.yml -f docker-compose.center.yml up -d bus-server

需要構建鏡像的其他服務有:(注:操作和消息中心鏡像構建方式類似)

  • 網關管理服務 (gateway-admin、gateway-web)

  • 組織服務(sysadmin/organization)

  • 認證服務 (auth/authentication-server)

  • 授權服務(auth authorization-server)

  • 管理台服務(monitor/admin)

3.4 運行效果

Nacos 服務中心

所有服務都正常啟動,在 nacos 管理中心可查看,實例數表示運行此服務的個數,值為 1 可以理解為服務正常啟動。

查看後台服務

命令行執行:docker ps -a 查看 docker 所有進程信息

通過訪問微服務對外暴露的接口(swagger)檢測服務是否可用。

swager 接口地址:

測試如下圖:

四、最後

微服務(SpringBoot、SpringCloud、Docker)現在吵得特別火,它並不是一門新的技術,而是在老技術的基礎上衍生出來的,增加了一些新的特性。

教程至此,你應該能夠通過 SpringCloud 這項目快速搭建微服務了。那麼就可以開始你的微服務學習之旅了,是時候更新一下自己的技能樹了,讓我們一起來學習微服務吧!

五、參考資料

『講解開源項目系列』——讓對開源項目感興趣的人不再畏懼、讓開源項目的發起者不再孤單。跟着我們的文章,你會發現編程的樂趣、使用和發現參与開源項目如此簡單。歡迎留言聯繫我們、加入我們,讓更多人愛上開源、貢獻開源~

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京東物流出問題了?褥了30塊羊毛 & 淺析系統架構

本人親身經歷,但後續的流程分析都是個人猜測的,畢竟沒有實際做過這塊的業務。

訂單物流阻塞經過

火熱的雙11剛剛退去,截止今日,我在京東購買的礦泉水終於到貨啦,下單兩箱還只收到了一箱 🙁 ,從下單到收到貨過去了14天,足足兩周的時間。

我從11-20號開始與京東客服聯繫,直到11-25整個購物體驗才完成,也因為京東沒有按照約定重新發貨,算是補償了我3000個京豆。

朋友們,不會不知道京豆是幹啥的吧,100個京豆相當於一塊錢,1000個京豆相當於10塊錢,3000個京豆就是30塊錢。

可那不是現金有啥卵用,你不會不在京東購物吧,下單的時候就可以選擇用京豆來抵用一部分下單金額了。

所以一般購買商品后鼓勵你去評價,文字超過一定字數且上傳了購買商品的圖片,就能得到比如20個京豆。京豆積少成多,就可以下單抵用現金了。

廢話不多說,回到正題!

雙11我在京東下單,自營商品的訂單一般都是次日達,因為雙11物流緊張,所以下單后提示11-13日送達。

11-13日:

遺憾的是,11-13日並沒有如期送達,查看訂單物流,增加了一段溫馨提示:「由於銷售火爆,根據目前情況,訂單預計11月16日送達到您的手中」,額~,當然大家都能理解,原來京東商品這麼「火爆」,畢竟雙十一累積銷量2000億呢。

11-20日 周三:

問題是到了11-16日並沒有送達,我把這個訂單差點忘記了,11-20號突然想起來了這件事,上京東確認了訂單,才發現還是那個「銷售火爆…」的提示呀!竟然沒有給我送貨。。。

然後在線聯繫人工客服,說了一下情況,客服態度很好,兩箱水拆分下單后因已經拆分為了兩個訂單,有兩個訂單號,為了表示歉意,每個訂單號補了500個京豆,1000個京豆到手了。

然後,客服跟我說,已經給我催促倉儲發貨了,讓耐心等待一下,預計第二天就能到了。

11-21號 周四:

可惜到了第二天,並沒有像客服MM所說的那樣如期送達,反正已經晚了,心想也不差這一天兒,還贈送了京豆,再等等了…… 。

11-22號 周五:

然而,到了11-22號還是沒有配送物流通知,訂單中的分揀流程沒有完成,這是什麼操作??

當天繼續聯繫客服,問了是什麼原因,又來「話術」:小妹已為您催促正在發貨中,此時我有點懷疑了,可能這個流程本身就中斷了,需要人工來協助處理補單流程。

此刻,「客服的嘴,騙人的鬼」終於用到這了~

同時,京東客服升級來了個電話溝通,誠摯的表示歉意,說是倉儲這邊發貨有點問題,正在重新補貨中… ,預計明日就能送到,請注意查收!

11-23日 周六:

「客服的嘴,騙人的鬼」再一次用到這了~

周六仍然沒有收到貨,而且訂單里的物流配送流程一動也沒動~

11-23日 周日:

周日仍然沒有收到貨,而且訂單里的物流配送流程一動也沒動~

看來沒很好的注重用戶體驗嘛,再次在線聯繫客服,每次接線的不是同一個客服,所以每次都要求提供一下訂單號,很煩,此時很無語了,本用戶表示很生氣啊,自己查!

然後呢,客服又說已經重新補發貨了,並且這次竟然不給我大概的送貨時間點了,因為他不相信到底有沒有真的去補發貨操作了,補發貨這個操作多半客服是沒有權限的。

另外,解釋到因訂單延遲時間過長,又一次非常的抱歉,給申請了1000京豆,不過這次京豆並不是實時到賬的,需要經過審核流程。

11-25日 周一:

早上已經在地鐵上了,收到了京東快遞小哥的來電,但是只到了一個訂單的貨。查了一下另外一個訂單物流狀態仍然一動沒動 :(。

最後,客服專員再次電話聯繫,解釋到這個訂單給疏忽了,建議我重新下單,然後這個訂單走退款流程。並且再一次給予了1000京豆的補償 :)。

物流系統異常分析:

上述物流配送異常流程中,想了解故障原因,電話中我也有意識的去問一下客服,是不是某個環節有這樣的問題,但是從客服那裡只能給到說倉配流程有問題 ,具體他們也不是很清楚了,全都是針對用戶的話術,避免說錯話。

作為個技術人,通常得思考一下問題背後的原因:

  • 到底是哪個環節出現的問題
  • 出現這樣問題的原因
  • 對用戶的影響及應對方案
  • 如何能避免類似的問題發生
物流系統介紹

由此次問題引出,我還特意去查資料看了一下京東物流的系統架構演進過程。記得當時京東物流招人非常猛,作為一個內部非常重量級的項目投入了很多研發人力。

在2012年的時候京東內部開始對物流系統進行設計改造,那時訪問量應該還不算高,最初的系統還沒那麼複雜。新改造的物流系統:「青龍系統

青龍系統演進過程如上圖所示 ,它的系統發展至今,已經包含了分揀中心,運輸路由,終端,對外拓展,運營支持等五十餘個核心子系統,構建了完善的電商物流體系。

並且青龍系統中總結了一些最佳的實戰原則,如下所示:

這些系統設計原則我認為對任何系統都是通用的,值得我們一起學習的:

  • 高可用

選擇合適的架構方案;大系統小做,服務拆分;併發控制,服務隔離;灰度發布;全方位監控報警;核心服務,平滑降級。

  • 高性能

緩存和異步化,同步接口異步化設計;接口數據緩存化。

接口數據緩存化是非常重要的手段,對Redis緩存系統的很好的利用,構建了具有自己特色的緩存體系,很好的支撐了業務發展。同時,還發展了基於Redis的分佈式調度系統

  • 數據一致性

高實時性/高一致性,高實時性/低一致性,低實時性/高一致性,低實時性/低一致性。

針對具體的業務,可以匹配到具體的數據場景,找到對應的解決方案。要客觀的結合業務分析,選擇最適合的一致性方案,並不是高實時性/高一致性就好,成本是很更貴的。

  • 用戶體驗

東哥要求過任何人不能對用戶體驗提升的建議說No。用戶體驗主要遵循MVP原則和動態運營的原則。

MVP原則:也就是敏捷開發中的迭代思路。即快速迭代,核心需求線上,及時的反饋和改進。

動態運營:跟MVP原則強關聯,上線后收集並分析用戶數據,使得產品落地的設計符合用戶的需求,不符合設計要求的就要不斷的持續調整,是一個動態持續的過程。

物流分揀系統

簡單介紹完了物流系統的演進過程及架構原則,還是回到主題,到底是哪個環節出現了問題?

需要了解整個購物鏈路的各個環節:

用戶整個購物流程經過以上幾個關鍵的流程,已經生成訂單號並且已經支付了,流程到了訂單中心。

各個系統都是分佈式部署的,訂單中心會發送一個MQ消息給各個下游系統,積分系統增加積分京豆等,促銷系統發放優惠券等,倉儲系統接收到MQ消息進行處理,調用物流系統生成物流單,通知到配送站,由配送員送貨。

結合一個火爆的訂單,看一下訂單跟蹤過程:

該訂單在倉庫處理中已經打包完成,訂單在京東【北京李橋接貨倉庫】分揀完成。注意到了「分揀」二字,順便看了一下正常的訂單流程,會經過多個貨倉的分揀過程,最終會分揀到離用戶最近的貨倉。

所以,猜測,這筆訂單的問題就是在配送前的分揀系統處理過程中出現了異常情況。

青龍物流系統其中就包括了預分揀流程,如下所示:

當用戶下單后,首先必須是經過預分揀環節,但是根據最新的訂單跟蹤過程看,是先進行了倉庫打包處理,然後進入分揀流程。

分揀系統接收到訂單,根據不同的訂單進行規則匹配,分配站點,處理成功後生產包裹打印標籤。

訂單無法被正常分揀完成,將無法生成訂單:

想必我的訂單大概率就是在分揀環節出現了問題 ~

分揀系統的目標:

其中可用性要求是達到99.99%,4個9的可用率呢,看來很不幸啊,不可用的0.01%小概率事件偶發在了我的訂單上。

預分揀算法:

1、經驗值

只適用於同一個地址多次購買,依賴於第一妥投地址。

2、特徵值

需要提前人工維護關鍵字,依賴於關鍵字的準確性。

3、特殊配置

需要提前人工配置,依賴於該區域是否有特殊配置。

4、GIS

通過GIS技術精準的匹配地理位置。

上述都沒有匹配到,那麼只能走人工處理流程了。

預分揀系統架構:

訂單系統下發服務,默認會進入到預分揀系統,不同的訂單有不同的匹配規則,匹配規則使用開源的Drools來實現的,規則匹配完成,會按照預分揀算法匹配,優先匹配到離用戶最近的地址,返回自動預分揀的結果。

一旦回傳失敗,應該會有預警,需要人工介入來協助完成預分揀,將結果返回給訂單服務。

預分揀服務系統交互流程:

分揀服務使用Tomcat分佈式部署的Worker進程,完成后,將結果寫入到任務庫,回傳服務從人物庫抓取分揀結果回傳站點。

下圖來源於網絡,不是很清晰了:

其中預分揀服務接受訂單服務都是分佈式部署的,並且針對不同的訂單做了服務隔離,使用應用服務器是Tomcat;全文檢索使用的Solr,可能目前已改進為流行的ElasticSerach架構了;分佈式緩存使用了Redis集群;預分揀算法中的地址庫、特徵值、配置都對應了自己的Worker集群,也是做了服務隔離,每個服務分佈式部署,最終將結果寫入到MySQL數據庫中;預分揀回傳站點單獨的Worker集群,用來從數據庫抓取分揀數據,返回給用戶站點。

小結

經過以上過程猜測性分析,基本就清楚了自己的訂單問題出現的位置了。

大概率就是預分揀服務在某一個站點因為流量洪峰或異常出現了故障,可能服務恢復后沒有及時完成自動分揀數據校對。

與客服的溝通結果來看,當分揀過程出現問題后,可能並沒有及時預警並人工及時的去干預處理,導致分揀流程被阻塞,遲遲無法進入到分揀恢復階段。或許也是考慮到這種小概率事件,就由用戶來直接反饋,然後由人工介入處理。

但是,很明顯,客服用話術告知用戶結果,讓用戶耐心等待的同時。在後續的分揀系統訂單恢複流程並不是那麼順暢的,不一定是那麼簡單的人工直接快速處理,會經過一些校驗核對、人工審核等一系列流程,又或者讓技術人員協助恢復的,導致分揀流程流轉下去很慢,也進而影響了用戶體驗。

在線話術告知用戶結果算是A方案。

人工處理的第一筆訂單跟蹤:

而第二個訂單,客服根據情況執行了B方案,將問題升級到專員,電話聯繫用戶,建議用戶重新下單,並給予一定的補償。當你重新下單,分揀系統接收到新的訂單,就是進入了自動預分揀訂單處理過程了,自動化流程當然是很快的,無需人工干預。

總體來說,京東客服的做法可圈可點,整體售後服務流程較以前值得肯定,越來越完善。

同時,系統架構在未來方向上,肯定更趨向於更加的智能化,使用機器學習、人工智能等手段持續不斷優化物流的各環節,減少或避免小概率的事件發生。

ps:文章前半段真實發生,後半段僅作為問題分析參考。

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Web Scraper 翻頁——利用 Link 選擇器翻頁 | 簡易數據分析 14

這是簡易數據分析系列的第 14 篇文章。

今天我們還來聊聊 Web Scraper 翻頁的技巧。

這次的更新是受一位讀者啟發的,他當時想用 Web scraper 爬取一個分頁器分頁的網頁,卻發現我之前介紹的方法不管用。我研究了一下才發現我漏講了一種很常見的翻頁場景。

在 的文章里,我們講了如何利用 Element Click 選擇器模擬鼠標點擊分頁器進行翻頁,但是把同樣的方法放在 上,翻頁到第二頁時抓取窗口就會自動退出,一條數據都抓不到。

其實主要原因是我沒有講清楚這種方法的適用邊界。

通過 Element Click 點擊分頁器翻頁,只適用於網頁沒有刷新的情況,我在那篇文章里舉了蔡徐坤微博評論的例子,翻頁時網頁是沒有刷新的:

仔細看下圖,鏈接發生了變化,但是刷新按鈕並沒有變化,說明網頁並沒有刷新,只是內容變了

而在 豆瓣 TOP 250 的網頁里,每次翻頁都會重新加載網頁:

仔細看下圖,鏈接發生變化的同時網頁刷新了,有很明顯的 loading 轉圈動畫

其實這個原理從技術規範上很好解釋:當一個 URL 鏈接是 # 字符后數據變化時,網頁不會刷新;當鏈接其他部分變化時,網頁會刷新。當然這個只是隨口提一下,感興趣的同學可以去研究一下,不感興趣可以直接跳過。

1.創建 Sitemap

本篇文章就來講解一下,如何利用 Web Scraper 抓取翻頁時會刷新網頁的分頁器網站。

這次的網頁我們選用練手 Web Scraper 的網站——,換個姿勢練習 Web Scraper 翻頁技巧。

像這種類型的網站,我們要藉助 Link 選擇器來輔助我們翻頁。Link 標籤我們在介紹過了,我們可以利用這個標籤跳轉網頁,抓取另一個網頁的數據。這裏我們利用 Link 標籤跳轉到分頁網站的下一頁

首先我們用 Link 選擇器選擇下一頁按鈕,具體的配置可以見下圖:

這裡有一個比較特殊的地方:Parent Selectors ——父選擇器。

之前我們都沒有碰過這個選擇框的內容,**next_page 這次要有兩個父節點——_root 和 next_page**,鍵盤按 shift 再鼠標點選就可以多選了,先按我說的做,後面我會解釋這樣做的理由。

保存 next_page 選擇器后,在它的同級下再創建 container 節點,用來抓取電影數據:

這裏要注意:翻頁選擇器節點 next_page 和數據選擇器節點 container 是同一級,兩個節點的父節點都是兩個:_root 和 next_page:

因為重點是 web scraper 翻頁技巧,抓取的數據上我只簡單的抓取標題和排名:

然後我們點擊 Selector graph 查看我們編寫的爬蟲結構:

可以很清晰的看到這個爬蟲的結構,可以無限的嵌套下去:

點擊 Scrape,爬取一下試試,你會發現所有的數據都爬取下來了:

2.分析原理

按照上面的流程下來,你可能還會比較困擾,數據是抓下來了,但是為什麼這樣操作就可以呢,**為什麼 next_page 和 container 要同級,為什麼他們要同時選擇兩個父節點:_root 和 next_page?**

產生困擾的原因是因為我們是倒敘的講法,從結果倒推步驟;下面我們從正向的思維分步講解。

首先我們要知道,我們抓取的數據是一個樹狀結構,_root 表示根節點,就是我們的抓取的第一個網頁,我們在這個網頁要選擇什麼東西呢?

1.一個是下一頁的節點,在這個例子里就是用 Link 選擇器選擇的 next_page

2.一個是數據節點,在這個例子里就是用 Element 選擇器選擇的 container

因為 next_page 節點是會跳轉的,會跳到第二頁。第二頁除了數據不一樣,結構和第一頁還是一樣的,為了持續跳轉,我們還要選擇下一頁,為了抓取數據,還得選擇數據節點:

如果我們把箭頭反轉一下,就會發現真相就在眼前,next_page 的父節點,不正好就是 _root 和 next_page  嗎?container 的父節點,也是 _root 和 next_page!

到這裏基本就真相大白了,不理解的同學可以再多看幾遍。像 next_page 這種我調用我自己的形式,在編程里有個術語——遞歸,在計算機領域里也算一種比較抽象的概念,感興趣的同學可以自行搜索了解一下。

3.sitemap 分享

下面是這次實戰的 Sitemap,同學們可以導入到自己的 web scraper 中進行研究:

{"_id":"douban_movie_top_250","startUrl":["https://movie.douban.com/top250?start=0&filter="],"selectors":[{"id":"next_page","type":"SelectorLink","parentSelectors":["_root","next_page"],"selector":".next a","multiple":true,"delay":0},{"id":"container","type":"SelectorElement","parentSelectors":["_root","next_page"],"selector":".grid_view li","multiple":true,"delay":0}]}

4.推薦閱讀

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【集合系列】- 深入淺出的分析 WeakHashMap

一、摘要

在集合系列的第一章,咱們了解到,Map 的實現類有 HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、IdentityHashMap、WeakHashMap、Hashtable、Properties 等等。

本文主要從數據結構和算法層面,探討 WeakHashMap 的實現。

二、簡介

剛剛咱們也介紹了,在 Map 家族中,WeakHashMap 是一個很特殊的成員,它的特殊之處在於 WeakHashMap 里的元素可能會被 GC 自動刪除,即使程序員沒有显示調用 remove() 或者 clear() 方法。

換言之,當向 WeakHashMap 中添加元素的時候,再次遍歷獲取元素,可能發現它已經不見了,我們來看看下面這個例子。

public static void main(String[] args) {
        Map weakHashMap = new WeakHashMap();
        
        //向weakHashMap中添加4個元素
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            weakHashMap.put("key-"+i, "value-"+ i);
        }
        //輸出添加的元素
        System.out.println("數組長度:"+weakHashMap.size() + ",輸出結果:" + weakHashMap);
        
        //主動觸發一次GC
        System.gc();
        
        //再輸出添加的元素
        System.out.println("數組長度:"+weakHashMap.size() + ",輸出結果:" + weakHashMap);
    }

輸出結果:

數組長度:3,輸出結果:{key-2=value-2, key-1=value-1, key-0=value-0}
數組長度:3,輸出結果:{}

當主動調用 GC 回收器的時候,再次查詢 WeakHashMap 裏面的數據的時候,內容為空。

更直觀的說,當使用 WeakHashMap 時,即使沒有顯式的添加或刪除任何元素,也可能發生如下情況:

  • 調用兩次 size() 方法返回不同的值;
  • 兩次調用 isEmpty() 方法,第一次返回 false,第二次返回 true;
  • 兩次調用 containsKey() 方法,第一次返回 true,第二次返回 false,儘管兩次使用的是同一個key;
  • 兩次調用 get() 方法,第一次返回一個 value,第二次返回 null,儘管兩次使用的是同一個對象。

要明白 WeekHashMap 的工作原理,還需要引入一個概念:弱引用

我們都知道 Java 中內存是通過 GC 自動管理的,GC 會在程序運行過程中自動判斷哪些對象是可以被回收的,並在合適的時機進行內存釋放。

GC 判斷某個對象是否可被回收的依據是,是否有有效的引用指向該對象。如果沒有有效引用指向該對象(基本意味着不存在訪問該對象的方式),那麼該對象就是可回收的。

2.1、對象引用介紹

從 JDK1.2 版本開始,把對象的引用分為四種級別,從而使程序更加靈活的控制對象的生命周期。這四種級別由高到低依次為:強引用、軟引用、弱引用和虛引用。

用表格整理之後,各個引用類型的區別如下:

2.1.1、強引用

強引用是使用最普遍的引用,例如,我們創建一個對象:

//強引用類型
Object object=new Object();

如果一個對象具有強引用,那垃圾回收器絕不會回收它。當內存空間不足, Java 虛擬機寧願拋出 OutOfMemoryError 錯誤,使程序異常終止,也不會靠隨意回收具有強引用的對象來解決內存不足的問題。

如果不使用時,要手動通過如下方式來弱化引用,如下:

//將對象設置為null,幫助垃圾收集器回收此對象
object=null;

這個時候,GC 認為該對象不存在引用,就可以回收這個對象,具體什麼時候收集這要取決於 GC 的算法。

2.1.2、軟引用

SoftReference指向的對象,屬於軟引用,如下:

String str=new String("abc");

//軟引用
SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str);

如果一個對象只具有軟引用,則內存空間足夠,垃圾回收器就不會回收它;如果內存空間不足了,就會進入垃圾回收器,Java 虛擬機就會把這個軟引用加入到與之關聯的引用隊列中,GC 進行回收處理。只要垃圾回收器沒有回收它,該對象就可以被程序使用。

當內存不足時,等價於:

If(JVM.內存不足()) {
   str = null;  // 轉換為軟引用
   System.gc(); // 垃圾回收器進行回收
}

軟引用的這種特性,比較適合內存敏感的場景,做高速緩存。在某些場景下,比如,系統內存不是很足的情況下,可以使用軟引用,GC 會自動回收,再次獲取對象的時候,可以對緩存對象進行重建,而又不影響使用。比如:

//創建一個緩存內容cache
String cache = new String("abc");

//進行軟引用處理
SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(cache);

//判斷是否被垃圾回收器回收
if(softRef.get()!=null){
    //還沒有被回收器回收,直接獲取
    cache = (String) softRef.get();
}else{
    //由於內存吃緊,所以對軟引用的對象回收了
    //重建緩存對象
    cache = new String("abc");
    SoftReference<String> softRef = new SoftReference<String>(cache);
}
2.1.3、弱引用

WeakReference指向的對象,屬於弱引用,如下:

String str=new String("abc");

//弱引用
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(str);

弱引用與軟引用的區別在於:具有弱引用的對象擁有更短暫的生命周期。

在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內存區域的過程中,一旦發現了只具有弱引用的對象,不管當前內存空間足夠與否,都會回收它的內存。不過,由於垃圾回收器是一個優先級很低的線程,因此不一定會很快發現那些只具有弱引用的對象。

當垃圾回收器進行掃描回收時,等價於:

str = null;
System.gc();

如果這個對象是偶爾的使用,並且希望在使用時隨時就能獲取到,但又不想影響此對象的垃圾收集,那麼你應該用 WeakReference 來記住此對象。

同樣的,弱引用對象進入垃圾回收器,Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用隊列中,GC 進行回收處理。

2.1.4、虛引用

PhantomReference指向的對象,屬於虛引用。

虛引用與軟引用和弱引用的一個區別在於:虛引用必須和引用隊列聯合使用,如下:

String str=new String("abc");

//創建引用隊列
ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();

//創建虛引用
PhantomReference<String> phantomReference = new PhantomReference<String>(str, queue);

虛引用,顧名思義,就是形同虛設,與其他幾種引用都不同,虛引用並不會決定對象的生命周期。如果一個對象僅持有虛引用,那麼它就和沒有任何引用一樣,在任何時候都可能被垃圾回收器回收。

當垃圾回收器準備回收一個對象時,如果發現它是虛引用,就會在回收對象的內存之前,把這個虛引用加入到與之關聯的引用隊列中,GC 進行回收處理。

2.1.5、總結

Java 4中引用的級別由高到低依次為:強引用 > 軟引用 > 弱引用 > 虛引用

用一張圖來看一下他們之間在垃圾回收時的區別:

再次回到本文要講的 WeakHashMap!

WeakHashMap 內部是通過弱引用來管理 entry 的,弱引用的特性對應到 WeakHashMap 上意味着什麼呢?將一對 key, value 放入到 WeakHashMap 里,隨時都有可能被 GC 回收。

下面,咱們一起來看看 WeakHashMap 的具體實現。

三、常用方法介紹

3.1、put方法

put 方法是將指定的 key, value 對添加到 map 里,存儲結構類似於 HashMap;
不同的是,WeakHashMap 中存儲的 Entry 繼承自 WeakReference,實現了弱引用。

打開源碼如下:

public V put(K key, V value) {
        Object k = maskNull(key);
        int h = hash(k);
        Entry<K,V>[] tab = getTable();
        int i = indexFor(h, tab.length);

        for (Entry<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
            if (h == e.hash && eq(k, e.get())) {
                V oldValue = e.value;
                if (value != oldValue)
                    e.value = value;
                return oldValue;
            }
        }

        modCount++;
        Entry<K,V> e = tab[i];
        tab[i] = new Entry<>(k, value, queue, h, e);
        if (++size >= threshold)
            resize(tab.length * 2);
        return null;
}

WeakHashMap 中存儲的 Entry,源碼如下:

private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V> {
        V value;
        final int hash;
        Entry<K,V> next;

        Entry(Object key, V value,
              ReferenceQueue<Object> queue,
              int hash, Entry<K,V> next) {
              
            //將key進行弱引用處理
            super(key, queue);
            this.value = value;
            this.hash  = hash;
            this.next  = next;
        }
        ......
}

需要注意的是,Entry 中super(key, queue),傳入的是key,因此key才是進行弱引用的,value是直接強引用關聯在this.value中,System.gc()時,對key進行了回收,而value依然保持。

value是何時被清除的呢?

閱讀源碼,可以看到,調用getTable()函數,對調用expungeStaleEntries()函數,該方法對 jvm 要回收的的 entry(quene 中) 進行遍歷,並將 entry 的 value 設置為空,進行內存回收。

private Entry<K,V>[] getTable() {
        expungeStaleEntries();
        return table;
}

expungeStaleEntries()函數,源碼如下:

private void expungeStaleEntries() {
        for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) {
            synchronized (queue) {
                    Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x;
                int i = indexFor(e.hash, table.length);

                Entry<K,V> prev = table[i];
                Entry<K,V> p = prev;
                while (p != null) {
                    Entry<K,V> next = p.next;
                    if (p == e) {
                        if (prev == e)
                            table[i] = next;
                        else
                            prev.next = next;
                        //將value設置為null,方便GC回收
                        e.value = null; // Help GC
                        size--;
                        break;
                    }
                    prev = p;
                    p = next;
                }
            }
        }
}

所以效果是 key 在 GC 的時候被清除,value 在 key 清除后,訪問數組內容的時候進行清除!

3.2、get方法

get 方法根據指定的 key 值返回對應的 value。

源碼如下:

public V get(Object key) {
        Object k = maskNull(key);
        int h = hash(k);
        //訪問數組內容
        Entry<K,V>[] tab = getTable();
        int index = indexFor(h, tab.length);
        Entry<K,V> e = tab[index];
        while (e != null) {
            //通過key,進行hash值和equals判斷
            if (e.hash == h && eq(k, e.get()))
                return e.value;
            e = e.next;
        }
        return null;
}

同樣的,get 方法在判斷對象之前,也調用了getTable()函數,同時,也調用了expungeStaleEntries()函數,所以,可能通過 key 獲取元素的時候,得到空值;如果 key 沒有被 GC 回收,那麼就返回對應的 value。

3.3、remove方法

remove 的作用是通過 key 刪除對應的元素。

源碼如下:

public V remove(Object key) {
        Object k = maskNull(key);
        int h = hash(k);
        
        //訪問數組內容
        Entry<K,V>[] tab = getTable();
        int i = indexFor(h, tab.length);
        Entry<K,V> prev = tab[i];
        Entry<K,V> e = prev;
        
        //循環鏈表,通過key,進行hash值和equals判斷
        while (e != null) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            if (h == e.hash && eq(k, e.get())) {
                modCount++;
                size--;
                //找到之後,將鏈表後節點向前移動
                if (prev == e)
                    tab[i] = next;
                else
                    prev.next = next;
                return e.value;
            }
            prev = e;
            e = next;
        }

        return null;
}

同樣的,remove 方法在判斷對象之前,也調用了getTable()函數,同時,也調用了expungeStaleEntries()函數,所以,可能通過 key 獲取元素的時候,可能被垃圾回收器回收,得到空值。

四、總結

WeakHashMap 跟普通的 HashMap 不同,在存儲數據時,key被設置為弱引用類型,而弱引用類型在 java 中,可能隨時被 jvm 的 gc 回收,所以再次通過獲取對象時,可能得到空值,而value是在訪問數組內容的時候,進行清除。

可能很多人覺得這樣做很奇葩,其實不然,WeekHashMap 的這個特點特別適用於需要緩存的場景。

在緩存場景下,由於系統內存是有限的,不能緩存所有對象,可以使用 WeekHashMap 進行緩存對象,即使緩存丟失,也可以通過重新計算得到,不會造成系統錯誤。

五、參考

1、JDK1.7&JDK1.8 源碼

2、

3、

4、

作者:炸雞可樂
出處:

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eNSP仿真軟件之利用單臂路由實現VLAN間路由

1、 實驗原理

以太網中,通常會使用VLAN技術隔離二層廣播域來減少廣播的影響,並增強網絡的安全性和可管理性。其缺點是同時也嚴格地隔離了不同VLAN之間的任何二層流量,使分屬於不同VLAN的用戶不能直接互相通信。在現實中,經常會出現某些用戶需要跨越VLAN實現通信的情況,單臂路由技術就是解決VLAN間通信的一種方法。

單臂路由的原理是通過一台路由器, 使VLAN間互通數據通過路由器進行三層轉發。如果在路由器上為每個VLAN分配一個單獨的路由器物理接口,隨着VLAN數量的增加,必然需要更多的接口,而路由器能提供的接口數量比較有限,所以在路由器的一個物理接口上通過配置子接口(即邏輯接口)的方式來實現以一當多的功能,將是一種非常好的方式。路由器同一物理接口的不同子接口作為不同VLAN的默認網關,當不同VLAN間的用戶主機需要通信時,只需將數據包發送給網關,網關處理后再發送至目的主機所在VLAN,從而實現VLAN間通信。由於從拓撲結構圖上看,在交換機與路由器之間,數據僅通過一條物理鏈路傳輸,故被形象地稱之為“單臂路由”。

2、 實驗內容

本實驗模擬公司網絡場景。路由器R1是公司的出口網關,員工PC通過接入層交換機(如S2和S3)接入公司網絡,接入層交換機又通過匯聚交換機S1與路由器R1相連。公司內部網絡通過劃分不同的VLAN隔離了不同部門之間的二層通信,保證各部門間的信息安全,但是由於業務需要,經理、市場部和人事部之間需要能實現跨VLAN通信,網絡管理員決定藉助路由器的三層功能,通過配置單臂路由來實現。

3、 實驗步驟

(1)、新建實驗拓補圖

 

(2)根據實驗編址表進行路由器R1和PC1-3的IP地址,其中路由器的配置方式如下:

配置路由器子接口和IP地址:

★在R1上創建子接口GE 0/0/1.1,配置IP地址為192.168.1.254/24,作為人事部網關地址。

★同理創建子接口並且配置IP地址

(3)公司為保障各部門的信息安全,需保證隔離不同部門間的二層通信,規劃各部門的終端屬於不同的VLAN,併為PC配置相應IP地址。

★在S2上創建VLAN 10和VLAN20,把連接PC-1的E 0/0/1和連接PC-2的E 0/0/2接口配置為Access類型接口,並分別劃分到相應的VLAN中。

★交換機之間或交換機和路由器之間相連的接口需要傳遞多個VLAN信息,需要配置成Trunk接口。將S2和S3的GE 0/0/2接口配置成Trunk類型接口,並允許所有VLAN通過 

 

 

 

★在S1上創建VLAN10、VLAN20和VLAN30,並配置交換機和路由器相連的接口為Trunk,允許所有VLAN通過。

(4)測試PC1-3的連通性,發現仍然不能聯通。

(5)配置路由器子接口封裝VLAN

雖然目前已經創建了不同的子接口,並配置了相關IP地址,但是仍然無法通信。這是由於處於不同VLAN下,不同網段的PC間要實現互相通信,數據包必須通過路由器進行中轉。由S1發送到RI的數據都加上了VLAN標籤,而路由器作為三層設備,默認無法處理帶了VLAN標籤的數據包。因此需要在路由器上的子接口下配置對應VLAN的封裝,使路由器能夠識別和處理VLAN標籤,包括剝離和封裝VLAN標籤。

★在R1的子接口GE 0/0/1.1.上封裝VLAN 10,在子接口GE 0/0/1.2上封裝VLAN 20。在子接口GE 0/0/1.3上封裝VLAN30,並開啟子接口的ARP廣播功能。

使用dot1q termination vid命令配置子接口對一層tag報文的終結功能。即配置該命令后,路由器子接口在接收帶有VLAN tag的報文時,將剝掉tag進行三層轉發,在發送報文時,會將與該子接口對應VLAN的VLAN tag添加到報文中。

使用arp broadcast enable命令開啟子接口的ARP廣播功能。如果不配置該命令,將會導致該子接口無法主動發送ARP廣播報文,以及向外轉發IP報文。 

同理配置R1的子接口GE 0/0/1.2和GE 0/0/1.3。

(7)      配置完成后,在路由器R1上查看接口狀態,可以看到3個子接口的物理狀態和協議狀態都正常。

(8)      查看路由器R1的路由表,可以觀察到,路由表中已經有了192.168.1.0/24、 192.168.2.0/24、 192. 168.3.0/24的路由條目,並且都是路由器R1的直連路由,類似於路由器上的直連物理接口 。

(9)      測試連通性。可以看到PC1和PC2已經可以PING通

(10)      在PC-1上tracertPC-2,可以觀察到PC-1先把ping包發送給自身的網關192.168.1.254, 然後再由網關發送到PC-2。

現以PC-1pingPC-2為例,分析單臂路由的整個運作過程。

      兩台PC由於處於不同的網絡中,這時PC-1會將數據包發往自己的網關,即路由器R1的子接口GE 0/0/1.1的地址192.168.1.254。.

      數據包到達路由器R1后,由於路由器的子接口GE 0/0/1.1已經配置了VLAN封裝,當接收到PC-1發送的VLAN 10的數據幀時,發現數據幀的VLANID跟自身GE0/0/1.1接口配置的VLAN ID 一樣,便會剝離掉數據幀的VLAN標籤后通過三層路由轉發。

      通過查找路由表后,發現數據包中的目的地址192.168.2.1所屬的192.168.2.0/24 網段的路由條目,已經是路由器R1上的直連路由,且出接口為GE 0/0/1.2,便將該數據包發送至GE 0/0/1.2接口。

      當GE0/0/1.2接口接收到一個沒有帶VLAN標籤的數據幀時,便會加上自身接口所配置的VLAN ID 20后再進行轉發,然後通過交換機將數據幀順利轉發給PC-2。

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