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分类:编程语言

TCP 的那些事儿(下)

TCP 的那些事儿(下)

这篇文章是下篇,所以如果你对TCP不熟悉的话,还请你先看看上篇《TCP的那些事儿(上)》 上篇中,我们介绍了TCP的协议头、状态机、数据重传中的东西。但是TCP要解决一个很大的事,那就是要在一个网络根据不同的情况来动态调整自己的发包的速度,小则让自己的连接更稳定,大则让整个网络更稳定。在你阅读下篇之前,你需要做好准备,本篇文章有好些算法和策略,可能会引发你的各种思考,让你的大脑分配很多内存和计算资源,所以,不适合在厕所中阅读。

TCP的RTT算法

从前面的TCP重传机制我们知道Timeout的设置对于重传非常重要。

  • 设长了,重发就慢,丢了老半天才重发,没有效率,性能差;
  • 设短了,会导致可能并没有丢就重发。于是重发的就快,会增加网络拥塞,导致更多的超时,更多的超时导致更多的重发。

而且,这个超时时间在不同的网络的情况下,根本没有办法设置一个死的值。只能动态地设置。 为了动态地设置,TCP引入了RTT——Round Trip Time,也就是一个数据包从发出去到回来的时间。这样发送端就大约知道需要多少的时间,从而可以方便地设置Timeout——RTO(Retransmission TimeOut),以让我们的重传机制更高效。 听起来似乎很简单,好像就是在发送端发包时记下t0,然后接收端再把这个ack回来时再记一个t1,于是RTT = t1 – t0。没那么简单,这只是一个采样,不能代表普遍情况。

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TCP 的那些事儿(上)

TCP 的那些事儿(上)

TCP是一个巨复杂的协议,因为他要解决很多问题,而这些问题又带出了很多子问题和阴暗面。所以学习TCP本身是个比较痛苦的过程,但对于学习的过程却能让人有很多收获。关于TCP这个协议的细节,我还是推荐你去看W.Richard Stevens的《TCP/IP 详解 卷1:协议》(当然,你也可以去读一下RFC793以及后面N多的RFC)。另外,本文我会使用英文术语,这样方便你通过这些英文关键词来查找相关的技术文档。

之所以想写这篇文章,目的有三个,

  • 一个是想锻炼一下自己是否可以用简单的篇幅把这么复杂的TCP协议描清楚的能力。
  • 另一个是觉得现在的好多程序员基本上不会认认真真地读本书,喜欢快餐文化,所以,希望这篇快餐文章可以让你对TCP这个古典技术有所了解,并能体会到软件设计中的种种难处。并且你可以从中有一些软件设计上的收获。
  • 最重要的希望这些基础知识可以让你搞清很多以前一些似是而非的东西,并且你能意识到基础的重要。

所以,本文不会面面俱到,只是对TCP协议、算法和原理的科普。

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面向GC的Java编程

面向GC的Java编程

(感谢网友 @Hesey小纯纯 投稿  博客 | 原文链接

Java程序员在编码过程中通常不需要考虑内存问题,JVM经过高度优化的GC机制大部分情况下都能够很好地处理堆(Heap)的清理问题。以至于许多Java程序员认为,我只需要关心何时创建对象,而回收对象,就交给GC来做吧!甚至有人说,如果在编程过程中频繁考虑内存问题,是一种退化,这些事情应该交给编译器,交给虚拟机来解决。

这话其实也没有太大问题,的确,大部分场景下关心内存、GC的问题,显得有点“杞人忧天”了,高老爷说过:

过早优化是万恶之源。

但另一方面,什么才是“过早优化”?

If we could do things right for the first time, why not?

事实上JVM的内存模型( JMM )理应是Java程序员的基础知识,处理过几次JVM线上内存问题之后就会很明显感受到,很多系统问题,都是内存问题。

对JVM内存结构感兴趣的同学可以看下 浅析Java虚拟机结构与机制 这篇文章,本文就不再赘述了,本文也并不关注具体的GC算法,相关的文章汗牛充栋,随时可查。

另外,不要指望GC优化的这些技巧,可以对应用性能有成倍的提高,特别是对I/O密集型的应用,或是实际落在YoungGC上的优化,可能效果只是帮你减少那么一点YoungGC的频率。

但我认为,优秀程序员的价值,不在于其所掌握的几招屠龙之术,而是在细节中见真著,就像前面说的,如果我们可以一次把事情做对,并且做好,在允许的范围内尽可能追求卓越,为什么不去做呢?

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C语言的整型溢出问题

C语言的整型溢出问题

整型溢出有点老生常谈了,bla, bla, bla… 但似乎没有引起多少人的重视。整型溢出会有可能导致缓冲区溢出,缓冲区溢出会导致各种黑客攻击,比如最近OpenSSL的heartbleed事件,就是一个buffer overread的事件。在这里写下这篇文章,希望大家都了解一下整型溢出,编译器的行为,以及如何防范,以写出更安全的代码。

什么是整型溢出

C语言的整型问题相信大家并不陌生了。对于整型溢出,分为无符号整型溢出和有符号整型溢出。

对于unsigned整型溢出,C的规范是有定义的——“溢出后的数会以2^(8*sizeof(type))作模运算”,也就是说,如果一个unsigned char(1字符,8bits)溢出了,会把溢出的值与256求模。例如:

unsigned char x = 0xff;
printf("%d\n", ++x);

上面的代码会输出:0 (因为0xff + 1是256,与2^8求模后就是0)

对于signed整型的溢出,C的规范定义是“undefined behavior”,也就是说,编译器爱怎么实现就怎么实现。对于大多数编译器来说,算得啥就是啥。比如:

signed char x =0x7f; //注:0xff就是-1了,因为最高位是1也就是负数了
printf("%d\n", ++x);

上面的代码会输出:-128,因为0x7f + 0x01得到0x80,也就是二进制的1000 0000,符号位为1,负数,后面为全0,就是负的最小数,即-128。

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从LongAdder看更高效的无锁实现

从LongAdder看更高效的无锁实现

(感谢 @jd刘锟洋 投稿,更多文章参看他的博客:码梦为生

原文链接:《比AtomicLong还高效的LongAdder 源码解析

接触到AtomicLong的原因是在看guava的LoadingCache相关代码时,关于LoadingCache,其实思路也非常简单清晰:用模板模式解决了缓存不命中时获取数据的逻辑,这个思路我早前也正好在项目中使用到。

言归正传,为什么说LongAdder引起了我的注意,原因有二:

  1. 作者是Doug lea ,地位实在举足轻重。
  2. 他说这个比AtomicLong高效。

我们知道,AtomicLong已经是非常好的解决方案了,涉及并发的地方都是使用CAS操作,在硬件层次上去做 compare and set操作。效率非常高。

因此,我决定研究下,为什么LongAdder比AtomicLong高效。

首先,看LongAdder的继承树:

la1

继承自Striped64,这个类包装了一些很重要的内部类和操作。稍候会看到。

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C语言结构体里的成员数组和指针

C语言结构体里的成员数组和指针

单看这文章的标题,你可能会觉得好像没什么意思。你先别下这个结论,相信这篇文章会对你理解C语言有帮助。这篇文章产生的背景是在微博上,看到@Laruence同学出了一个关于C语言的题,微博链接。微博截图如下。我觉得好多人对这段代码的理解还不够深入,所以写下了这篇文章。

zero_array

为了方便你把代码copy过去编译和调试,我把代码列在下面:

#include <stdio.h>
struct str{
    int len;
    char s[0];
};

struct foo {
    struct str *a;
};

int main(int argc, char** argv) {
    struct foo f={0};
    if (f.a->s) {
        printf( f.a->s);
    }
    return 0;
}

你编译一下上面的代码,在VC++和GCC下都会在14行的printf处crash掉你的程序。@Laruence 说这个是个经典的坑,我觉得这怎么会是经典的坑呢?上面这代码,你一定会问,为什么if语句判断的不是f.a?而是f.a里面的数组?写这样代码的人脑子里在想什么?还是用这样的代码来玩票?不管怎么样,看过原微博的回复,我个人觉得大家主要还是对C语言理解不深,如果这算坑的话,那么全都是坑。

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Python修饰器的函数式编程

Python修饰器的函数式编程

Python的修饰器的英文名叫Decorator,当你看到这个英文名的时候,你可能会把其跟Design Pattern里的Decorator搞混了,其实这是完全不同的两个东西。虽然好像,他们要干的事都很相似——都是想要对一个已有的模块做一些“修饰工作”,所谓修饰工作就是想给现有的模块加上一些小装饰(一些小功能,这些小功能可能好多模块都会用到),但又不让这个小装饰(小功能)侵入到原有的模块中的代码里去。但是OO的Decorator简直就是一场恶梦,不信你就去看看wikipedia上的词条(Decorator Pattern)里的UML图和那些代码,这就是我在《 从面向对象的设计模式看软件设计》“餐后甜点”一节中说的,OO鼓励了——“厚重地胶合和复杂层次”,也是《 如此理解面向对象编程》中所说的“OO的狂热者们非常害怕处理数据”,Decorator Pattern搞出来的代码简直就是OO的反面教程。

Python 的 Decorator在使用上和Java/C#的Annotation很相似,就是在方法名前面加一个@XXX注解来为这个方法装饰一些东西。但是,Java/C#的Annotation也很让人望而却步,太TMD的复杂了,你要玩它,你需要了解一堆Annotation的类库文档,让人感觉就是在学另外一门语言。

而Python使用了一种相对于Decorator Pattern和Annotation来说非常优雅的方法,这种方法不需要你去掌握什么复杂的OO模型或是Annotation的各种类库规定,完全就是语言层面的玩法:一种函数式编程的技巧。如果你看过本站的《函数式编程》,你一定会为函数式编程的那种“描述你想干什么,而不是描述你要怎么去实现”的编程方式感到畅快。(如果你不了解函数式编程,那在读本文之前,还请你移步去看看《函数式编程》) 好了,我们先来点感性认识,看一个Python修饰器的Hello World的代码。

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一个浮点数跨平台产生的问题

一个浮点数跨平台产生的问题

感谢网友唐磊(微博@唐磊_name)投稿,本文原文在唐磊的博客上(原文地址),原文分析还不够好,而且可能对人有误导,所以,我对原文做了很多修改,并加了Linux下的内容。浮点数是一个很复杂的事情,希望这篇文章有助于大家了解浮点数与其相关的C/C++的编译选项。(注:我没有Windows 32位以及C#的环境,所以,对于Windows 32位的程序和C#的程序没有验证过)

背景就简单点儿说,最近一个项目C#编写,涉及浮点运算,来龙去脉省去,直接看如下代码。

float p3x = 80838.0f;
float p2y = -2499.0f;
double v321 = p3x * p2y;
Console.WriteLine(v321);

很简单吧,马上笔算下结果为-202014162,没问题,难道C#没有产生这样的结果?不可能吧,开启Visual Studio,copy代码试试,果然结果是-202014162。就这样完了么?显然没有!你把编译时的选项从AnyCPU改成x64试试~(服务器环境正是64位滴哦!!)结果居然边成了-202014160,对没错,就是-202014160。有点不相信,再跑两遍,仍然是-202014160。呃,想通了,因为浮点运算的误差,-202014160这个结果是合理的。

为什么合理呢?很正常,因为上面的p3x和p2y是两个float类型,虽然v321是double,但也是两个float类型计算完后再转成double的,float的精度本来也只有7位,所以,对于这个上亿的数,自然没有办法保证精度

但是为什么修改CPU的type会有不同的效果?嗯,我们再试试C/C++。

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Java中的CopyOnWrite容器

Java中的CopyOnWrite容器

感谢 清英 同学的投稿

Copy-On-Write简称COW,是一种用于程序设计中的优化策略。其基本思路是,从一开始大家都在共享同一个内容,当某个人想要修改这个内容的时候,才会真正把内容Copy出去形成一个新的内容然后再改,这是一种延时懒惰策略。从JDK1.5开始Java并发包里提供了两个使用CopyOnWrite机制实现的并发容器,它们是CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。CopyOnWrite容器非常有用,可以在非常多的并发场景中使用到。

什么是CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器即写时复制的容器。通俗的理解是当我们往一个容器添加元素的时候,不直接往当前容器添加,而是先将当前容器进行Copy,复制出一个新的容器,然后新的容器里添加元素,添加完元素之后,再将原容器的引用指向新的容器。这样做的好处是我们可以对CopyOnWrite容器进行并发的读,而不需要加锁,因为当前容器不会添加任何元素。所以CopyOnWrite容器也是一种读写分离的思想,读和写不同的容器。

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由苹果的低级Bug想到的

由苹果的低级Bug想到的

2014年2月22日,在这个“这么二”的日子里,苹果公司推送了 iOS 7.0.6(版本号11B651)修复了 SSL 连接验证的一个 bug。官方网页在这里:http://support.apple.com/kb/HT6147,网页中如下描述:

Impact: An attacker with a privileged network position may capture or modify data in sessions protected by SSL/TLS

Description: Secure Transport failed to validate the authenticity of the connection. This issue was addressed by restoring missing validation steps.

也就是说,这个bug会引起中间人攻击,bug的描述中说,这个问题是因为miss了对连接认证的合法性检查的步骤。

这里多说一句,一旦网上发生任何的和SSL/TL相关的bug或安全问题,不管是做为用户,还是做为程序员的你,你一定要高度重视起来。因为这个网络通信的加密协议被广泛的应用在很多很多最最需要安全的地方,如果SSL/TLS有问题的话,意味着这个世界的计算机安全体系的崩溃。

Bug的代码原因

Adam Langley的《Apple’s SSL/TLS bug 》的博文暴出了这个bug的细节。(在苹果的开源网站上,通过查看苹果的和SSL/TLS有关的代码变更,我们可以在文件sslKeyExchange.c中找到下面的代码)

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