5 虚拟内存,页面替换算法
8.1虚拟存储的需求背景
虚拟内存是非连续内存分配的一个延续,非连续内存分配在存储空间内可以连续也可以不连续。虚拟内存是在非连续内存分配基础上,可以把一部分内容放到外存中去,让应用程序有更大的空间使用。
需求背景:增长迅速的存储需求,程序规模的增长速度远远大于存储器容量的增长速度。
理想中的存储器:容量更大、速度更快、价格更便宜的非易失性存储器。
实际中的存储器:
操作系统的存储抽象:
虚拟存储需求:
原因:计算机系统时常出现内存空间不够用
解决办法:
覆盖(overlay):应用程序手动把需要的指令和数据保存在内存中
交换(swapping):操作系统自动把暂时不能执行的程序保存到外存中
虚拟存储:在有限容量的内存中,以页为单位自动装入更多更大的程序
8.2覆盖和交换技术
8.2.1覆盖技术
■ 目标:在较小的可用内存中运行较大的程序
■ 方法:依据程序逻辑结构,将程序划分为若干功能相对独立
的模块;将不会同时执行的模块共享同一块内存区域
(1)必要部分(常用功能)的代码和数据常驻内存
(2)可选部分(不常用功能)放在其他程序模块中,只在需要用到时装入内存
(3)不存在调用关系的模块可相互覆盖,共用同一块内存区域
注:不存在相互调用关系可以分成一个覆盖区
不足:
(1)增加编程困难
1)需程序员划分功能模块,并确定模块间的覆盖关系
2)增加了编程的复杂度;
(2)增加执行时间
1)从外存装入覆盖模块
2)时间换空间
8.2.2交换技术
目标:增加正在运行或需要运行的程序的内存
实现方法:
可将暂时不能运行的程序放到外存;
换入换出的基本单位(整个进程的地址空间);
换出(swap out):把一个进程的整个地址空间保存到外存;
换入(swap in):将外存中某进程的地址空间读入到内存;
交换技术面临的问题
■ 交换时机:何时需要发生交换?
只当内存空间不够或有不够的可能时换出
■ 交换区大小
存放所有用户进程的所有内存映像的拷贝
■ 程序换入时的重定位:换出后再换入时要放 在原处吗?
采用动态地址映射的方法
覆盖与交换的比较
■ 覆盖
只能发生在没有调用关系的模块间
程序员须给出模块间的逻辑覆盖结构
发生在运行程序的内部模块间
■ 交换
以进程为单位
不需要模块间的逻辑覆盖结构
发生在内存进程间
8.3局部性原理
8.3.1虚拟存储技术的目标:
■ 只把部分程序放到内存中,从而运行比物理内存大的程序
由操作系统自动完成,无需程序员的干涉
■ 实现进程在内存与外存之间的交换,从而获得更多的空闲内存空间
在内存和外存之间只交换进程的部分内容
8.3.2局部性原理(principle of locality):
■ 程序在执行过程中的一个较短时期,所执行的指令地址和指令的操作数地址,分别局限于一定区域
·时间局部性
一条指令的一次执行和下次执行,一个数据的一次访问和下次访问都集中在一个较短时期内
·空间局部性
当前指令和邻近的几条指令,当前访问的数据和邻近的几个数据都集中在一个较小区域内
·分支局部性
一条跳转指令的两次执行,很可能跳到相同的内存位置
■ 局部性原理的意义
从理论上来说,虚拟存储技术是能够实现的,而且可取得满意的效果
8.4虚拟存储概念
基本概念:
■思路
将不常用的部分内存块暂存到外存
■原理:
装载程序时
只将当前指令执行需要的部分页面或段装入内存
指令执行中需要的指令或数据不在内存(称为缺页或缺段)时
处理器通知操作系统将相应的页面或段调入内存
操作系统将内存中暂时不用的页面或段保存到外存
■ 实现方式
虚拟页式存储
虚拟段式存储
基本特征
■ 不连续性:
物理内存分配非连续
虚拟地址空间使用非连续
■ 大用户空间
提供给用户的虚拟内存可大于实际的物理内存
■ 部分交换
虚拟存储只对部分虚拟地址空间进行调入和调出
支持技术
■ 硬件: 页式或短时存储中的地址转换机制
■ 操作系统: 管理内存和外存间页面或段的换入和换出
8.5虚拟页存储
■ 在页式存储管理的基础上,增加请求调页和页面置换
■ 思路
1当用户程序要装载到内存运行时,只装入部分页面,就启动程序运行;
2进程在运行中发现有需要的代码或数据不在内存时,则向系统发出缺页异常请求;
3操作系统在处理缺页异常时,将外存中相应的页面调入内存,使得进程能继续运行;
8.5.1虚拟页式存储中的地址转换
执行到相应页表,标志位表示缺页异常,操作系统来接管异常,操作系统要做的事情呢是找页把它写好,然后把这个位变成有效
8.5.2虚拟页式存储中的页表项结构
驻留位:表示该页是否在内存
1表示该页位于内存中,该页表项是有效的,可以使用
0表示该页当前在外存中,访问该页表项将导致缺页异常
修改位:表示在内存中的该页是否被修改过
回收该物理页面时,据此判断是否要把它的内容写回外存
访问位:表示该页面是否被访问过(读或写)
用于页面置换算法
保护位:表示该页的允许访问方式
只读、可读写、可执行等
8.6缺页异常
8.6.1缺页异常(缺页中断)的处理流程
(1)在内存中有空闲物理页面时,分配一物理页帧f,转第E步;
(2)依据页面置换算法选择将被替换的物理页帧f,对应逻辑页q;
(3)如q被修改过,则把它写回外存;
(4)修改q的页表项中驻留位置为0;
(5)将需要访问的页p装入到物理页面f;
(6)修改p的页表项驻留位为1,物理页帧号为f;
(7)重新执行产生缺页的指令
8.6.2虚拟页式存储中的外存管理
在何处保存未被映射的页?
1应能方便地找到在外存中的页面内容
2交换空间(磁盘或者文件)
采用特殊格式存储未被映射的页面
注:可以用一个文件来存这些未被映射的页
虚拟页式存储中的外存选择
1代码段:可执行二进制文件(代码指向相应的可执行文件)
2动态加载的共享库程序段:动态调用的库文件(共享库也有相应的目标文件,所以上两项不改)
3其它段:交换空间(数据段,堆栈)
虚拟页式存储管理的性能
有效存储访问时间(effective memory access time EAT)
EAT =访存时间* (1-p) +缺页异常处理时间*缺页率p
9.1页面置换算法的概念
9.1.1置换算法的功能和目标
功能:当出现缺页异常,需调入新页面而内存已满时,置换算法选择被置换的物理页面;
设计目标:1尽可能减少页面的调入调出次数;2把未来不再访问或短期内不访问的页面调出
页面锁定(frame locking)(有些页面必须在内存里面)
1描述必须常驻内存的逻辑页面
2操作系统的关键部分
3要求响应速度的代码和数据
4页表中的锁定标志位(lock bit)
9.1.2置换算法的评价方法
9.1.3页面置换算法分类
■ 局部页面置换算法
置换页面的选择范围仅限于当前进程占用的物理页面内
最优算法、先进先出算法、最近最久未使用算法
时钟算法、最不常用算法
■ 全局页面置换算法
置换页面的选择范围是所有可换出的物理页面
工作集算法、缺页率算法
9.2页面置换算法总结
9.2.1最优页面置换算法(OPT, optimal)
基本思路:置换在未来最长时间不访问的页面
算法实现:
1缺页时,计算内存中每个逻辑页面的下一次访问时间
2选择未来最长时间不访问的页面
算法特征
1缺页最少,是理想情况
2实际系统中无法实现
3无法预知每个页面在下次访问前的等待时间
4这个算法可以作为置换算法的性能评价依据
(实际使用:在模拟器上运行某个程序,并记录每一次的页面访问情况,第二遍运行时使用最优算法)
9.2.2先进先出算法(First-In First-Out, FIFO)
基本思路:选择在内存驻留时间最长的页面进行置换
算法实现:
1维护一个记录所有位于内存中的逻辑页面链表
2链表元素按驻留内存的时间排序,链首最长,链尾最短
3出现缺页时,选择链首页面进行置换,新页面加到链尾
算法特征
1实现简单
2性能较差,调出的页面可能是经常访问的
3进程分配物理页面数增加时,缺页并不一定减少(Belady现象)
4很少单独使用
9.2.3最近最久未使用算法(Least Recently Used, LRU)
基本思路:
1选择最长时间没有被引用的页面进行置换
2如某些页面长时间未被访问,则它们在将来还可能会长时间不会访问
算法实现:
1缺页时,计算内存中每个逻辑页面的上一次访问时间
2选择上一次使用到当前时间最长的页面
算法特征
最优置换算法的一种近似
LRU算法的可能实现方法
页面链表
·系统维护一个按最近一次访问时间排序的页面链表
链表首节点是最近刚刚使用过的页面
链表尾节点是最久未使用的页面
·访问内存时,找到相应页面,并把它移到链表之首
·缺页时,置换链表尾节点的页面
活动页面栈
·访问页面时,将此页号压入栈顶,并栈内相同的页号抽出
·缺页时,置换栈底的页面
特征
·开销比较大
9.2.4时钟置换算法(Clock)
基本思路:
仅对页面的访问情况进行大致统计
数据结构:
1在页表项中增加访问位,描述页面在过去一段时间的内访问情况
2各页面组织成环形链表
3指针指向最先调入的页面
算法实现:
1访问页面时,在页表项记录页面访问情况
2缺页时,从指针处开始顺序查找未被访问的页面进行置换
算法特征:
时钟算法是LRU和FIFO的折中
时钟置换算法的实现:
■ 页面装入内存时,访问位初始化为0
■ 访问页面(读/写)时,访问位置1
■ 缺页时,从指针当前位置顺序检查环形链表
·访问位为0,则置换该页
·访问位为1,则访问位置0,并指针移动到下一个页面,直到找到可置换的页面
9.2.5改进的Clock算法
基本思路:
减少修改页的缺页处理开销
算法实现:
1在页面中增加修改位,并在访问时进行相应修改
2缺页时,修改页面标志位,以跳过有修改的页面
9.2.6最不常用算法(Least Frequently Used, LFU)
基本思路:
缺页时,置换访问次数最少的页面
算法实现:
1每个页面设置一个访问计数(多位计数)
2访问页面时,访问计数加1
3缺页时,置换计数最小的页面
算法特征:
1算法开销大
2开始时频繁使用,但以后不使用的页面很难置换
解决方法:计数定期右移、衰减
LRU和LFU的区别
·LRU关注多久未访问,时间越短越好
·LFU关注访问次数,次数越多越好
9.2.7Belady现象
现象:采用FIFO等算法时,可能出现分配的物理页面数增加,缺页次数反而升高的异常现象
原因:
1FIFO算法的置换特征与进程访问内存的动态特征矛盾
2被它置换出去的页面并不一定是进程近期不会访问的
哪些置换算法没有Belady现象?
时钟(CLOCK)置换算法,最近最久未使用(LRU)算法,最佳置换算法(OPT)
时钟/改进的时钟页面置换是否有Belady现象?
没有
为什么LRU页面置换算法没有Belady现象?
对于每一时刻,下一步访问的页面我们也是已知的。当N=n+1时,如果下一步会产生缺页,说明下一步会访问的页面不在这n+1个页面中。假设这n+1个页面的集合为W,则当N=n时,内存中的页面是W的一个子集。如果一个元素都不在W中,那么也肯定不存在于W的子集中。反之如果一个元素不存在于W的子集合中,不一定不存在W中。
所以N=n+1时会出现缺页的情况,在N=n时一定缺页。N=n缺页时,N=n+1不一定缺页。所以S一定时,f关于N单调递减。
LRU一般都有栈的特性,一个N+1大小的cache很自然的就包含了大小为N的cache的内容。所以随着cache大小增加,hit rate要么不变,要么提高。
9.2.8LRU、FIFO和Clock的比较
■LRU算法和FIFO本质上都是先进先出的思路
LRU依据页面的最近访问时间排序
LRU需要动态地调整顺序
FIFO依据页面进入内存的时间排序
FIFO依据页面进入内存的时间排序
■LRU可退化成FIFO
如页面进入内存后没有被访问,最近访问时间与进入内存的时间相同
例如:给进程分配3个物理页面,逻辑页面的访问顺序为1、2、3、4、5、6、1、2、3…
■LRU算法性能较好,但系统开销较大
■FIFO算法系统开销较小,会发生Belady现象
■Clock算法是它们的折衷
页面访问时,不动态调整页面在链表中的顺序,仅做标记
缺页时,再把它移动到链表末尾
■对于未被访问的页面,Clock和LRU算法的表现一样好
(注:和fifo也一样了,没有之前参考的信息)
■对于被访问过的页面,Clock算法不能记录准确访问顺序,而LRU算法可以
9.3全局页面置换算法
■ 思路:全局置换算法为进程分配可变数目的物理页面
■ 全局置换算法要解决的问题
1进程在不同阶段的内存需求是变化的
2分配给进程的内存也需要在不同阶段有所变化
3全局置换算法需要确定分配给进程的物理页面数
CPU利用率与并发进程数的关系
■CPU利用率与并发进程数存在相互促进和制约的关系
进程数少时,提高并发进程数,可提高CPU利用率
并发进程导致内存访问增加
并发进程的内存访问会降低了访存的局部性特征
局部性特征的下降会导致缺页率上升和CPU利用率下降
9.3.1工作集
一个进程当前正在使用的逻辑页面集合,可表示为二元函数W(t,D)
·t是当前的执行时刻
D 称为工作集窗口(working-set window),即一个定长的页面访问时间窗口
W(t,D)是指在当前时刻t前的 D时间窗口中的所有访问页面所组成的集合
| W(t,D) |指工作集的大小,即页面数目
W(t,D)={时间窗内所以页面的集合}
工作集的变化
■进程开始执行后,随着访问新页面逐步建立较稳定的工作集
■当内存访问的局部性区域的位置大致稳定时,工作集大小也大致稳定
■局部性区域的位置改变时,工作集快速扩张和收缩过渡到下一个稳定值
常驻集
在当前时刻,进程实际驻留在内存当中的页面集合
■工作集与常驻集的关系
工作集是进程在运行过程中固有的性质
常驻集取决于系统分配给进程的物理页面数目和页面置换算法
■缺页率与常驻集的关系
常驻集包含工作集时,缺页较少
工作集发生剧烈变动(过渡)时,缺页较多
进程常驻集大小达到一定数目后,缺页率也不会明显下降
9.3.2工作集置换算法
■思路:换出不在工作集中的页面
■窗口大小τ:当前时刻前τ个内存访问的页引用是工作集,τ被称为窗口大小
■实现方法(开销也大)
·访存链表:维护窗口内的访存页面链表
·访存时,换出不在工作集的页面;更新访存链表
·缺页时,换入页面;更新访存链表
超过工作集窗口大小的页面及调出,例如a,时间4的时候已经过了窗口大小所以换出。
9.3.3缺页率置换算法(PFF, Page-Fault-Frequency)
缺页率(两种表示方式)
1缺页次数/内存访问次数
1缺页平均时间间隔的倒数(一般使用这个)
影响缺页率的因素
页面置换算法(可控)
分配给进程的物理页面数目
页面大小
程序的编写方法(可控)
缺页率置换算法(PFF, Page-Fault-Frequency)
通过调节常驻集大小,使每个进程的缺页率保持在一个合理的范围内
·若进程缺页率过高,则增加常驻集以分配更多的物理页面
·若进程缺页率过低,则减少常驻集以减少它的物理页面数
缺页率置换算法的实现
■访存时,设置引用位标志
■缺页时,计算从上次缺页时间tlast到现在tcurrent的时间间隔
如果t_current–t_last>T,则置换所有在[tlast , tcurrent ]时间内没有被引用的页(缺页率比较低,把不用的置换出去)
如果t_current–t_last≤T,则增加缺失页到工作集中
9.4抖动和负载控制
9.4.1抖动问题(thrashing)
■抖动
进程物理页面太少,不能包含工作集
造成大量缺页,频繁置换
进程运行速度变慢
■产生抖动的原因
随着驻留内存的进程数目增加,分配给每个进程的物理页面数不断减小,缺页率不断上升
■操作系统需在并发水平和缺页率之间达到一个平衡
选择一个适当的进程数目和进程需要的物理页面数
9.4.2负载控制
■通过调节并发进程数(MPL)来进行系统负载控制
平均缺页间隔时间(MTBF) =缺页异常处理时间(PFST):
实际上我们利用第二条竖线,缺页之后,有一个缺页出现的平均间隔和缺页处理的时间,这两个构成一个比例,如果间隔大于处理时间,cpu是能够处理的,就在Ni/o点之前,如果间隔小于处理时间,cpu基本上就满负荷的去做处理还忙不过来了, 对于这种情况就已经到了这条线的底下了
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SSM三大框架基础面试题-一、Spring篇 什么是Spring框架? Spring是一种轻量级框架,提高开发人员的开发效率以及系统的可维护性。 我们一般说的Spring框架就是Spring Framework,它是很多模块的集合,使用这些模块可以很方便地协助我们进行开发。这些模块是核心容器、数据访问/集成、Web、AOP(面向切面编程)、工具、消息和测试模块。比如Core Container中的Core组件是Spring所有组件的核心,Beans组件和Context组件是实现IOC和DI的基础,AOP组件用来实现面向切面编程。 Spring的6个特征: 核心技术:依赖注入(DI),AOP,事件(Events),资源,i18n,验证,数据绑定,类型转换,SpEL。 测试:模拟对象,TestContext框架,Spring MVC测试,WebTestClient。 数据访问:事务,DAO支持,JDBC,ORM,编组XML。 Web支持:Spring MVC和Spring WebFlux Web框架。 集成:远程处理,JMS,JCA,JMX,电子邮件,任务,调度,缓存。 语言:Kotlin,Groovy,动态语言。 列举一些重要的Spring模块? Spring Core:核心,可以说Spring其他所有的功能都依赖于该类库。主要提供IOC和DI功能。 Spring Aspects:该模块为与AspectJ的集成提供支持。 Spring AOP:提供面向切面的编程实现。 Spring JDBC:Java数据库连接。 Spring JMS:Java消息服务。 Spring ORM:用于支持Hibernate等ORM工具。 Spring Web:为创建Web应用程序提供支持。 Spring Test:提供了对JUnit和TestNG测试的支持。 谈谈自己对于Spring IOC和AOP的理解 IOC(Inversion Of Controll,控制反转)是一种设计思想: 在程序中手动创建对象的控制权,交由给Spring框架来管理。IOC在其他语言中也有应用,并非Spring特有。IOC容器实际上就是一个Map(key, value),Map中存放的是各种对象。 将对象之间的相互依赖关系交给IOC容器来管理,并由IOC容器完成对象的注入。这样可以很大程度上简化应用的开发,把应用从复杂的依赖关系中解放出来。IOC容器就像是一个工厂一样,当我们需要创建一个对象的时候,只需要配置好配置文件/注解即可,完全不用考虑对象是如何被创建出来的。在实际项目中一个Service类可能由几百甚至上千个类作为它的底层,假如我们需要实例化这个Service,可能要每次都搞清楚这个Service所有底层类的构造函数,这可能会把人逼疯。如果利用IOC的话,你只需要配置好,然后在需要的地方引用就行了,大大增加了项目的可维护性且降低了开发难度。 Spring中的bean的作用域有哪些? 1.singleton:该bean实例为单例 2.prototype:每次请求都会创建一个新的bean实例(多例)。 3.request:每一次HTTP请求都会产生一个新的bean,该bean仅在当前HTTP request内有效。 4.session:每一次HTTP请求都会产生一个新的bean,该bean仅在当前HTTP session内有效。 5.global-session:全局session作用域,仅仅在基于Portlet的Web应用中才有意义,Spring5中已经没有了。Portlet是能够生成语义代码(例如HTML)片段的小型Java Web插件。它们基于Portlet容器,可以像Servlet一样处理HTTP请求。但是与Servlet不同,每个Portlet都有不同的会话。 Spring中的单例bean的线程安全问题了解吗? 概念用于理解:大部分时候我们并没有在系统中使用多线程,所以很少有人会关注这个问题。单例bean存在线程问题,主要是因为当多个线程操作同一个对象的时候,对这个对象的非静态成员变量的写操作会存在线程安全问题。 有两种常见的解决方案(用于回答的点): 1.在bean对象中尽量避免定义可变的成员变量(不太现实)。 2.在类中定义一个ThreadLocal成员变量,将需要的可变成员变量保存在ThreadLocal(线程本地化对象)中(推荐的一种方式)。 ThreadLocal解决多线程变量共享问题(参考博客):https://segmentfault.com/a/1190000009236777 Spring中Bean的生命周期: 1.Bean容器找到配置文件中Spring Bean的定义。 2.Bean容器利用Java Reflection API创建一个Bean的实例。 3.如果涉及到一些属性值,利用set方法设置一些属性值。 4.如果Bean实现了BeanNameAware接口,调用setBeanName方法,传入Bean的名字。 5.如果Bean实现了BeanClassLoaderAware接口,调用setBeanClassLoader方法,传入ClassLoader对象的实例。 6.如果Bean实现了BeanFactoryAware接口,调用setBeanClassFacotory方法,传入ClassLoader对象的实例。 7.与上面的类似,如果实现了其他*Aware接口,就调用相应的方法。 8.如果有和加载这个Bean的Spring容器相关的BeanPostProcessor对象,执postProcessBeforeInitialization方法。 9.如果Bean实现了InitializingBean接口,执行afeterPropertiesSet方法。 10.如果Bean在配置文件中的定义包含init-method属性,执行指定的方法。 11.如果有和加载这个Bean的Spring容器相关的BeanPostProcess对象,执行postProcessAfterInitialization方法。 12.当要销毁Bean的时候,如果Bean实现了DisposableBean接口,执行destroy方法。 13.当要销毁Bean的时候,如果Bean在配置文件中的定义包含destroy-method属性,执行指定的方法。 Spring框架中用到了哪些设计模式? 1.工厂设计模式:Spring使用工厂模式通过BeanFactory和ApplicationContext创建bean对象。 2.代理设计模式:Spring AOP功能的实现。 3.单例设计模式:Spring中的bean默认都是单例的。 4.模板方法模式:Spring中的jdbcTemplate、hibernateTemplate等以Template结尾的对数据库操作的类,它们就使用到了模板模式。 5.包装器设计模式:我们的项目需要连接多个数据库,而且不同的客户在每次访问中根据需要会去访问不同的数据库。这种模式让我们可以根据客户的需求能够动态切换不同的数据源。 6.观察者模式:Spring事件驱动模型就是观察者模式很经典的一个应用。 7.适配器模式:Spring AOP的增强或通知(Advice)使用到了适配器模式、Spring MVC中也是用到了适配器模式适配Controller。 还有很多。。。。。。。 @Component和@Bean的区别是什么 1.作用对象不同。@Component注解作用于类,而@Bean注解作用于方法。 2.@Component注解通常是通过类路径扫描来自动侦测以及自动装配到Spring容器中(我们可以使用@ComponentScan注解定义要扫描的路径)。@Bean注解通常是在标有该注解的方法中定义产生这个bean,告诉Spring这是某个类的实例,当我需要用它的时候还给我。 3.@Bean注解比@Component注解的自定义性更强,而且很多地方只能通过@Bean注解来注册bean。比如当引用第三方库的类需要装配到Spring容器的时候,就只能通过@Bean注解来实现。 @Configuration public class AppConfig { @Bean public TransferService transferService { return new TransferServiceImpl; } } <beans> <bean id="transferService" class="com.kk.TransferServiceImpl"/> </beans> @Bean public OneService getService(status) { case (status) { when 1: return new serviceImpl1; when 2: return new serviceImpl2; when 3: return new serviceImpl3; } } 将一个类声明为Spring的bean的注解有哪些? 声明bean的注解: @Component 组件,没有明确的角色 @Service 在业务逻辑层使用(service层) @Repository 在数据访问层使用(dao层) @Controller 在展现层使用,控制器的声明 注入bean的注解: @Autowired:由Spring提供 @Inject:由JSR-330提供 @Resource:由JSR-250提供 *扩:JSR 是 java 规范标准 Spring事务管理的方式有几种? 1.编程式事务:在代码中硬编码(不推荐使用)。 2.声明式事务:在配置文件中配置(推荐使用),分为基于XML的声明式事务和基于注解的声明式事务。 Spring事务中的隔离级别有哪几种? 在TransactionDefinition接口中定义了五个表示隔离级别的常量:ISOLATION_DEFAULT:使用后端数据库默认的隔离级别,Mysql默认采用的REPEATABLE_READ隔离级别;Oracle默认采用的READ_COMMITTED隔离级别。ISOLATION_READ_UNCOMMITTED:最低的隔离级别,允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读。ISOLATION_READ_COMMITTED:允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读或不可重复读仍有可能发生ISOLATION_REPEATABLE_READ:对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。ISOLATION_SERIALIZABLE:最高的隔离级别,完全服从ACID的隔离级别。所有的事务依次逐个执行,这样事务之间就完全不可能产生干扰,也就是说,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。 Spring事务中有哪几种事务传播行为? 在TransactionDefinition接口中定义了八个表示事务传播行为的常量。 支持当前事务的情况:PROPAGATION_REQUIRED:如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则创建一个新的事务。PROPAGATION_SUPPORTS: 如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则以非事务的方式继续运行。PROPAGATION_MANDATORY: 如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则抛出异常。(mandatory:强制性)。 不支持当前事务的情况:PROPAGATION_REQUIRES_NEW: 创建一个新的事务,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。PROPAGATION_NOT_SUPPORTED: 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。PROPAGATION_NEVER: 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则抛出异常。 其他情况:PROPAGATION_NESTED: 如果当前存在事务,则创建一个事务作为当前事务的嵌套事务来运行;如果当前没有事务,则该取值等价于PROPAGATION_REQUIRED。 二、SpringMVC篇 什么是Spring MVC ?简单介绍下你对springMVC的理解? Spring MVC是一个基于Java的实现了MVC设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架,通过把Model,View,Controller分离,将web层进行职责解耦,把复杂的web应用分成逻辑清晰的几部分,简化开发,减少出错,方便组内开发人员之间的配合。 Spring MVC的工作原理了解嘛? image.png Springmvc的优点: (1)可以支持各种视图技术,而不仅仅局限于JSP; (2)与Spring框架集成(如IoC容器、AOP等); (3)清晰的角色分配:前端控制器(dispatcherServlet) , 请求到处理器映射(handlerMapping), 处理器适配器(HandlerAdapter), 视图解析器(ViewResolver)。 (4) 支持各种请求资源的映射策略。 Spring MVC的主要组件? (1)前端控制器 DispatcherServlet(不需要程序员开发) 作用:接收请求、响应结果,相当于转发器,有了DispatcherServlet 就减少了其它组件之间的耦合度。 (2)处理器映射器HandlerMapping(不需要程序员开发) 作用:根据请求的URL来查找Handler (3)处理器适配器HandlerAdapter 注意:在编写Handler的时候要按照HandlerAdapter要求的规则去编写,这样适配器HandlerAdapter才可以正确的去执行Handler。 (4)处理器Handler(需要程序员开发) (5)视图解析器 ViewResolver(不需要程序员开发) 作用:进行视图的解析,根据视图逻辑名解析成真正的视图(view) (6)视图View(需要程序员开发jsp) View是一个接口, 它的实现类支持不同的视图类型(jsp,freemarker,pdf等等) springMVC和struts2的区别有哪些? (1)springmvc的入口是一个servlet即前端控制器(DispatchServlet),而struts2入口是一个filter过虑器(StrutsPrepareAndExecuteFilter)。 (2)springmvc是基于方法开发(一个url对应一个方法),请求参数传递到方法的形参,可以设计为单例或多例(建议单例),struts2是基于类开发,传递参数是通过类的属性,只能设计为多例。 (3)Struts采用值栈存储请求和响应的数据,通过OGNL存取数据,springmvc通过参数解析器是将request请求内容解析,并给方法形参赋值,将数据和视图封装成ModelAndView对象,最后又将ModelAndView中的模型数据通过reques域传输到页面。Jsp视图解析器默认使用jstl。 SpringMVC怎么样设定重定向和转发的? (1)转发:在返回值前面加"forward:",譬如"forward:user.do?name=method4" (2)重定向:在返回值前面加"redirect:",譬如"redirect:http://www.baidu.com" SpringMvc怎么和AJAX相互调用的? 通过Jackson框架就可以把Java里面的对象直接转化成Js可以识别的Json对象。具体步骤如下 : (1)加入Jackson.jar (2)在配置文件中配置json的映射 (3)在接受Ajax方法里面可以直接返回Object,List等,但方法前面要加上@ResponseBody注解。 如何解决POST请求中文乱码问题,GET的又如何处理呢? (1)解决post请求乱码问题: 在web.xml中配置一个CharacterEncodingFilter过滤器,设置成utf-8; <filter> <filter-name>CharacterEncodingFilter</filter-name> <filter-class>org.springframework.web.filter.CharacterEncodingFilter</filter-class> <init-param> <param-name>encoding</param-name> <param-value>utf-8</param-value> </init-param> </filter> <filter-mapping> <filter-name>CharacterEncodingFilter</filter-name> <url-pattern>/*</url-pattern> </filter-mapping> (2)get请求中文参数出现乱码解决方法有两个: ①修改tomcat配置文件添加编码与工程编码一致,如下: <ConnectorURIEncoding="utf-8" connectionTimeout="20000" port="8080" protocol="HTTP/1.1" redirectPort="8443"/> ②另外一种方法对参数进行重新编码: String userName = new String(request.getParamter("userName").getBytes("ISO8859-1"),"utf-8") ISO8859-1是tomcat默认编码,需要将tomcat编码后的内容按utf-8编码。 Spring MVC的异常处理 ? 统一异常处理: Spring MVC处理异常有3种方式: (1)使用Spring MVC提供的简单异常处理器SimpleMappingExceptionResolver; (2)实现Spring的异常处理接口HandlerExceptionResolver 自定义自己的异常处理器; (3)使用@ExceptionHandler注解实现异常处理; 统一异常处理的博客:https://blog.csdn.net/ctwy291314/article/details/81983103 SpringMVC的控制器是不是单例模式,如果是,有什么问题,怎么解决? 是单例模式,所以在多线程访问的时候有线程安全问题,不要用同步,会影响性能的,解决方案是在控制器里面不能写成员变量。(此题目类似于上面Spring 中 第5题 有两种解决方案) SpringMVC常用的注解有哪些? @RequestMapping:用于处理请求 url 映射的注解,可用于类或方法上。用于类上,则表示类中的所有响应请求的方法都是以该地址作为父路径。 @RequestBody:注解实现接收http请求的json数据,将json转换为java对象。 @ResponseBody:注解实现将conreoller方法返回对象转化为json对象响应给客户。 SpingMvc中的控制器的注解一般用那个,有没有别的注解可以替代? 一般用@Controller注解,也可以使用@RestController,@RestController注解相当于@ResponseBody + @Controller,表示是表现层,除此之外,一般不用别的注解代替。 如果在拦截请求中,我想拦截get方式提交的方法,怎么配置? 可以在@RequestMapping注解里面加上method=RequestMethod.GET。 怎样在方法里面得到Request,或者Session? 直接在方法的形参中声明request,SpringMVC就自动把request对象传入。 如果想在拦截的方法里面得到从前台传入的参数,怎么得到? 直接在形参里面声明这个参数就可以,但必须名字和传过来的参数一样。 如果前台有很多个参数传入,并且这些参数都是一个对象的,那么怎么样快速得到这个对象? 直接在方法中声明这个对象,SpringMVC就自动会把属性赋值到这个对象里面。 SpringMVC中函数的返回值是什么? 返回值可以有很多类型,有String, ModelAndView。ModelAndView类把视图和数据都合并的一起的。 SpringMVC用什么对象从后台向前台传递数据的? 通过ModelMap对象,可以在这个对象里面调用put方法,把对象加到里面,前台就可以拿到数据。 怎么样把ModelMap里面的数据放入Session里面? 可以在类上面加上@SessionAttributes注解,里面包含的字符串就是要放入session里面的key。 SpringMvc里面拦截器是怎么写的: 有两种写法,一种是实现HandlerInterceptor接口,另外一种是继承适配器类,接着在接口方法当中,实现处理逻辑;然后在SpringMvc的配置文件中配置拦截器即可: <!-- 配置SpringMvc的拦截器 --> <mvc:interceptors> <!-- 配置一个拦截器的Bean就可以了 默认是对所有请求都拦截 --> <bean id="myInterceptor" class="com.zwp.action.MyHandlerInterceptor"></bean> <!-- 只针对部分请求拦截 --> <mvc:interceptor> <mvc:mapping path="/modelMap.do" /> <bean class="com.zwp.action.MyHandlerInterceptorAdapter" /> </mvc:interceptor> </mvc:interceptors> 注解原理: 注解本质是一个继承了Annotation的特殊接口,其具体实现类是Java运行时生成的动态代理类。我们通过反射获取注解时,返回的是Java运行时生成的动态代理对象。通过代理对象调用自定义注解的方法,会最终调用AnnotationInvocationHandler的invoke方法。该方法会从memberValues这个Map中索引出对应的值。而memberValues的来源是Java常量池 三、Mybatis篇 什么是MyBatis? MyBatis是一个可以自定义SQL、存储过程和高级映射的持久层框架。 讲下MyBatis的缓存 MyBatis的缓存分为一级缓存和二级缓存,一级缓存放在session里面,默认就有, 二级缓存放在它的命名空间里,默认是不打开的,使用二级缓存属性类需要实现Serializable序列化接口, 可在它的映射文件中配置<cache/> Mybatis是如何进行分页的?分页插件的原理是什么? 1)Mybatis使用RowBounds对象进行分页,也可以直接编写sql实现分页,也可以使用Mybatis的分页插件。 2)分页插件的原理:实现Mybatis提供的接口,实现自定义插件,在插件的拦截方法内拦截待执行的sql,然后重写sql。 举例:select * from student,拦截sql后重写为:select t.* from (select * from student)t limit 0,10 简述Mybatis的插件运行原理,以及如何编写一个插件? 1)Mybatis仅可以编写针对ParameterHandler、ResultSetHandler、StatementHandler、 Executor这4种接口的插件,Mybatis通过动态代理, 为需要拦截的接口生成代理对象以实现接口方法拦截功能, 每当执行这4种接口对象的方法时,就会进入拦截方法, 具体就是InvocationHandler的invoke方法,当然, 只会拦截那些你指定需要拦截的方法。 2)实现Mybatis的Interceptor接口并复写intercept方法, 然后在给插件编写注解,指定要拦截哪一个接口的哪些方法即可, 记住,别忘了在配置文件中配置你编写的插件。 Mybatis动态sql是做什么的?都有哪些动态sql?能简述一下动态sql的执行原理不? 1)Mybatis动态sql可以让我们在Xml映射文件内, 以标签的形式编写动态sql,完成逻辑判断和动态拼接sql的功能。 2)Mybatis提供了9种动态sql标签:trim|where|set|foreach|if|choose|when|otherwise|bind。 3)其执行原理为,使用OGNL从sql参数对象中计算表达式的值, 根据表达式的值动态拼接sql,以此来完成动态sql的功能。 #{}和${}的区别是什么? 1)#{}是预编译处理,${}是字符串替换。 2)Mybatis在处理#{}时,会将sql中的#{}替换为?号,调用PreparedStatement的set方法来赋值(有效的防止SQL注入); 3)Mybatis在处理${}时,就是把${}替换成变量的值。 为什么说Mybatis是半自动ORM映射工具?它与全自动的区别在哪里? Hibernate属于全自动ORM映射工具, 使用Hibernate查询关联对象或者关联集合对象时, 可以根据对象关系模型直接获取,所以它是全自动的。 而Mybatis在查询关联对象或关联集合对象时, 需要手动编写sql来完成,所以,称之为半自动ORM映射工具。 Mybatis是否支持延迟加载?如果支持,它的实现原理是什么? 1)Mybatis仅支持association关联对象和collection关联集合对象的延迟加载, association指的就是一对一,collection指的就是一对多查询。 在Mybatis配置文件中, 可以配置是否启用延迟加载lazyLoadingEnabled=true|false。 2)它的原理是,使用CGLIB创建目标对象的代理对象, 当调用目标方法时,进入拦截器方法, 比如调用a.getB.getName, 拦截器invoke方法发现a.getB是null值, 那么就会单独发送事先保存好的查询关联B对象的sql, 把B查询上来,然后调用a.setB(b), 于是a的对象b属性就有值了, 接着完成a.getB.getName方法的调用。 这就是延迟加载的基本原理。 MyBatis与Hibernate有哪些不同? 1)Mybatis和hibernate不同,它不完全是一个ORM框架, 因为MyBatis需要程序员自己编写Sql语句, 不过mybatis可以通过XML或注解方式灵活配置要运行的sql语句, 并将java对象和sql语句映射生成最终执行的sql, 最后将sql执行的结果再映射生成java对象。 2)Mybatis学习门槛低,简单易学,程序员直接编写原生态sql, 可严格控制sql执行性能,灵活度高,非常适合对关系数据模型要求不高的软件开发, 例如互联网软件、企业运营类软件等,因为这类软件需求变化频繁, 一但需求变化要求成果输出迅速。但是灵活的前提是mybatis无法做到数据库无关性, 如果需要实现支持多种数据库的软件则需要自定义多套sql映射文件,工作量大。 3)Hibernate对象/关系映射能力强,数据库无关性好, 对于关系模型要求高的软件(例如需求固定的定制化软件) 如果用hibernate开发可以节省很多代码,提高效率。 但是Hibernate的缺点是学习门槛高,要精通门槛更高, 而且怎么设计O/R映射,在性能和对象模型之间如何权衡, 以及怎样用好Hibernate需要具有很强的经验和能力才行。 总之,按照用户的需求在有限的资源环境下只要能做出维护性、 扩展性良好的软件架构都是好架构,所以框架只有适合才是最好。 MyBatis的好处是什么? 1)MyBatis把sql语句从Java源程序中独立出来,放在单独的XML文件中编写, 给程序的维护带来了很大便利。 2)MyBatis封装了底层JDBC API的调用细节,并能自动将结果集转换成Java Bean对象, 大大简化了Java数据库编程的重复工作。 3)因为MyBatis需要程序员自己去编写sql语句, 程序员可以结合数据库自身的特点灵活控制sql语句, 因此能够实现比Hibernate等全自动orm框架更高的查询效率,能够完成复杂查询。 简述Mybatis的Xml映射文件和Mybatis内部数据结构之间的映射关系? Mybatis将所有Xml配置信息都封装到All-In-One重量级对象Configuration内部。 在Xml映射文件中,<parameterMap>标签会被解析为ParameterMap对象, 其每个子元素会被解析为ParameterMapping对象。 <resultMap>标签会被解析为ResultMap对象, 其每个子元素会被解析为ResultMapping对象。 每一个<select>、<insert>、<update>、<delete> 标签均会被解析为MappedStatement对象, 标签内的sql会被解析为BoundSql对象。 什么是MyBatis的接口绑定,有什么好处? 接口映射就是在MyBatis中任意定义接口,然后把接口里面的方法和SQL语句绑定, 我们直接调用接口方法就可以,这样比起原来了SqlSession提供的方法我们可以有更加灵活的选择和设置. 接口绑定有几种实现方式,分别是怎么实现的? 接口绑定有两种实现方式,一种是通过注解绑定,就是在接口的方法上面加 上@Select@Update等注解里面包含Sql语句来绑定, 另外一种就是通过xml里面写SQL来绑定,在这种情况下, 要指定xml映射文件里面的namespace必须为接口的全路径名. 什么情况下用注解绑定,什么情况下用xml绑定? 当Sql语句比较简单时候,用注解绑定;当SQL语句比较复杂时候,用xml绑定,一般用xml绑定的比较多 MyBatis实现一对一有几种方式?具体怎么操作的? 有联合查询和嵌套查询,联合查询是几个表联合查询,只查询一次, 通过在resultMap里面配置association节点配置一对一的类就可以完成; 嵌套查询是先查一个表,根据这个表里面的结果的外键id, 去再另外一个表里面查询数据,也是通过association配置, 但另外一个表的查询通过select属性配置。 Mybatis能执行一对一、一对多的关联查询吗?都有哪些实现方式,以及它们之间的区别? 能,Mybatis不仅可以执行一对一、一对多的关联查询, 还可以执行多对一,多对多的关联查询,多对一查询, 其实就是一对一查询,只需要把selectOne修改为selectList即可; 多对多查询,其实就是一对多查询,只需要把selectOne修改为selectList即可。 关联对象查询,有两种实现方式,一种是单独发送一个sql去查询关联对象, 赋给主对象,然后返回主对象。另一种是使用嵌套查询,嵌套查询的含义为使用join查询, 一部分列是A对象的属性值,另外一部分列是关联对象B的属性值, 好处是只发一个sql查询,就可以把主对象和其关联对象查出来。 MyBatis里面的动态Sql是怎么设定的?用什么语法? MyBatis里面的动态Sql一般是通过if节点来实现,通过OGNL语法来实现, 但是如果要写的完整,必须配合where,trim节点,where节点是判断包含节点有 内容就插入where,否则不插入,trim节点是用来判断如果动态语句是以and 或or 开始,那么会自动把这个and或者or取掉。 Mybatis是如何将sql执行结果封装为目标对象并返回的?都有哪些映射形式? 第一种是使用<resultMap>标签,逐一定义列名和对象属性名之间的映射关系。 第二种是使用sql列的别名功能,将列别名书写为对象属性名, 比如T_NAME AS NAME,对象属性名一般是name,小写, 但是列名不区分大小写,Mybatis会忽略列名大小写,
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10 页面替换算法中的 Belady 现象、工作集、驻留集 - 答:因为 LRU 算法符合堆栈算法的特点,而 FIFO 算法不符合堆栈算法的特点。堆栈算法的特点是给出的物理页帧越多,产生的缺页中断次数就越少。 思考时钟算法和增强时钟算法会产生贝拉迪现象吗? LRU、FIFO 和时钟的比较:
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