点滴贵于金

以你之姓@ 2021-06-11 15:14 467阅读 0赞

**一、线程同步**

基本原理：

在同步过程中，两个最重要的概念是**同步对象和等待函数**。

在线程同步过程中，需要先定义一个同步对象，同步对象一般具有两种状态：标志的(置位，signaled)和未标志的(未置位，nonsignaled)。线程根据是否已经完成操作将同步对象设置为标志的或未标志的。而等待函数的功能是专门用于等待同步对象状态改变。一个线程调用等待函数后执行会暂停，直到同步对象的状态改变后，等待函数才会返回，线程才会继续执行。等待函数分为“单对象”等待函数和“多对象”等待函数。

线程同步的过程：

同步对象与等待函数相互配合以实现线程同步。比如：线程A在进行某种操作前需要线程B为其准备好数据，那么这种时候就需要线程同步。线程A会等待线程B的执行，直到需要的数据准备好。那么使用同步对象和等待函数，其过程基本如下。  
◇在需要进行线程同步的进程中定义某种同步对象，同步对象必需是全局的，以保证需要同步的线程A和B都可以访问到同步对象。  
◇开始时，线程A和B相互独立地执行。  
◇线程B在准备好线程A需要使用到的数据前，将同步对象置为“未标记的”，线程B在准备好线程A需要使用的数据后，改变同步对象状态，置为“标记的”。  
◇线程A运行，直到需要线程B为其准备的数据时，调用等待函数。如果同步对象不是“标记的”，则一直等待到同步对象的状态改变到“标记的”为止。同步对象被B设置为“标记的”后（表示线程B已经完成数据准备工作），等待函数才会返回，线程A继续执行。  
◇依此类推，循环往复。

**二、指针参数**

1.函数的返回值是指针类型的，检查是静态内存指针还是堆内存指针还是栈内存指针，栈内存指针是绝对要不得滴！

2.函数需要使用指针参数进行传入传出的，在函数中只能对指针的指向的值(\*p)进行修改，而不能修改指针指向，也就是指针地址！（函数中不得修改指针参数的地址，否则请使用指针的指针！）。

**三、TCP连接三次握手与断开四次挥手**

TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接，如图1上半部分的三条实线所示。

（1）第一次握手：建立连接时，客户端A发送SYN包（SYN=j）到服务器B，并进入SYN\_SEND状态，等待服务器B确认。

（2）第二次握手：服务器B收到SYN包，必须确认客户A的SYN（ACK=j+1），同时自己也发送一个SYN包（SYN=k），即SYN+ACK包，此时服务器B进入SYN\_RECV状态。

（3）第三次握手：客户端A收到服务器B的SYN＋ACK包，向服务器B发送确认包ACK（ACK=k+1），此包发送完毕，客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

确认号：其数值等于发送方的发送序号 +1(即接收方期望接收的下一个序列号)。

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(图一:tcp三次握手建立连接与四次握手断开)

关闭连接：

由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这个原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

CP的连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手(four-way handshake)。客户端或服务器均可主动发起挥手动作，在socket编程中，任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。

（1）客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送。

（2）服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。

（3）服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A。

（4）客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1。

TCP采用四次挥手关闭连接如图1下半部分的四条实线所示。

**小结：无论是建立连接的三次握手还是断开的四次挥手，其中涉及到的数据包类型只有三种：SYN、ACK和FIN。**

下面看下大家一般比较关心的三种TCP状态

**SYN\_RECV **

服务端收到建立连接的SYN没有收到ACK包的时候处在SYN\_RECV状态。这些处在SYNC\_RECV的TCP连接称为半连接，并存储在内核的半连接队列中，在内核收到对端发送的ack包时会查找半连接队列，并将符合的requst\_sock信息存储到完成三次握手的连接的队列中，然后删除此半连接。大量SYNC\_RECV的TCP连接会导致半连接队列溢出，这样后续的连接建立请求会被内核直接丢弃，这就是SYN Flood攻击。

**CLOSE\_WAIT**

发起TCP连接关闭的一方称为client，被动关闭的一方称为server。被动关闭的server收到FIN后，但未发出ACK的TCP状态是CLOSE\_WAIT。出现这种状况一般都是由于server端代码的问题，如果你的服务器上出现大量CLOSE\_WAIT，应该要考虑检查代码。

**TIME\_WAIT**

根据TCP协议定义的四次握手断开连接规定,发起socket主动关闭的一方 socket将进入TIME\_WAIT状态。TIME\_WAIT状态将持续2个MSL(Max Segment Lifetime),在Windows下默认为4分钟，即240秒。TIME\_WAIT状态下的socket不能被回收使用. 具体现象是对于一个处理大量短连接的服务器,如果是由服务器主动关闭客户端的连接，将导致服务器端存在大量的处于TIME\_WAIT状态的socket， 甚至比处于Established状态下的socket多的多,严重影响服务器的处理能力，甚至耗尽可用的socket，停止服务。

为什么需要TIME\_WAIT？TIME\_WAIT是TCP协议用以保证被重新分配的socket不会受到之前残留的延迟重发报文影响的机制,是必要的逻辑保证。为了方便描述，给TCP连接的一端起名为Client，给另外一端起名为Server。上图一描述的是Client主动关闭的过程，FTP协议中就这样的。如果要描述Server主动关闭的过程，只要交换描述过程中的Server和Client就可以了，HTTP协议就是这样的。

描述过程：

Client调用close()函数，给Server发送FIN，请求关闭连接；Server收到FIN之后给Client返回确认ACK，同时关闭读通道（不清楚就去看一下shutdown和close的差别），也就是说现在不能再从这个连接上读取东西，现在read返回0。此时Server的TCP状态转化为CLOSE\_WAIT状态。

Client收到对自己的FIN确认后，关闭 写通道，不再向连接中写入任何数据。

接下来Server调用close()来关闭连接，给Client发送FIN，Client收到后给Server回复ACK确认，同时Client关闭读通道，进入TIME\_WAIT状态。

Server接收到Client对自己的FIN的确认ACK，关闭写通道，TCP连接转化为CLOSED，也就是关闭连接。

Client在TIME\_WAIT状态下要等待最大数据段生存期的两倍，然后才进入CLOSED状态，TCP协议关闭连接过程彻底结束。

以上就是TCP协议关闭连接的过程，现在说一下TIME\_WAIT状态。

从上面可以看到，主动发起关闭连接的操作的一方将达到TIME\_WAIT状态，而且这个状态要保持Maximum Segment Lifetime的两倍时间。为什么要这样做而不是直接进入CLOSED状态？

原因有二：

一、保证TCP协议的全双工连接能够可靠关闭

二、保证这次连接的重复数据段从网络中消失

先说第一点，如果Client直接CLOSED了，那么由于IP协议的不可靠性或者是其它网络原因，导致Server没有收到Client最后回复的ACK。那么Server就会在超时之后继续发送FIN，此时由于Client已经CLOSED了，就找不到与重发的FIN对应的连接，最后Server就会收到RST而不是ACK，Server就会以为是连接错误把问题报告给高层。这样的情况虽然不会造成数据丢失，但是却导致TCP协议不符合可靠连接的要求。所以，Client不是直接进入CLOSED，而是要保持TIME\_WAIT，当再次收到FIN的时候，能够保证对方收到ACK，最后正确的关闭连接。

再说第二点，如果Client直接CLOSED，然后又再向Server发起一个新连接，我们不能保证这个新连接与刚关闭的连接的端口号是不同的。也就是说有可能新连接和老连接的端口号是相同的。一般来说不会发生什么问题，但是还是有特殊情况出现：假设新连接和已经关闭的老连接端口号是一样的，如果前一次连接的某些数据仍然滞留在网络中，这些延迟数据在建立新连接之后才到达Server，由于新连接和老连接的端口号是一样的，又因为TCP协议判断不同连接的依据是socket pair，于是，TCP协议就认为那个延迟的数据是属于新连接的，这样就和真正的新连接的数据包发生混淆了。所以TCP连接还要在TIME\_WAIT状态等待2倍MSL，这样可以保证本次连接的所有数据都从网络中消失。

【注意】 在TIME\_WAIT状态中，如果TCP client端最后一次发送的ACK丢失了，它将重新发送。TIME\_WAIT状态中所需要的时间是依赖于实现方法的。典型的值为30秒、1分钟和2分钟。等待之后连接正式关闭，并且所有的资源(包括端口号)都被释放。

【问题1】为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？

答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。

【问题2】为什么TIME\_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？

答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME\_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。

**四、hashcode的作用**

总的来说，Java中的集合（Collection）有两类，一类是List，再有一类是Set。 前者集合内的元素是有序的，元素可以重复；后者元素无序，但元素不可重复。那么这里就有一个比较严重的问题了：要想保证元素不重复，可两个元素是否重复应该依据什么来判断呢？ 这就是Object.equals方法了。但是，如果每增加一个元素就检查一次，那么当元素很多时，后添加到集合中的元素比较的次数就非常多了。 也就是说，如果集合中现在已经有1000个元素，那么第1001个元素加入集合时，它就要调用1000次equals方法，这显然会大大降低效率。

在java的集合中，判断两个对象是否相等的规则是：   
1)，判断两个对象的hashCode是否相等   
      如果不相等，认为两个对象也不相等，完毕   
      如果相等，转入2)   
2)，判断两个对象用equals运算是否相等   
      如果不相等，认为两个对象也不相等   
      如果相等，认为两个对象相等（equals()是判断两个对象是否相等的唯一函数，只有equals()相等才能说明两个对象是相等的）

这样一来实际调用equals方法的次数就大大降低了，只有在hashcode不等的情况下才去调用。

因此有人会说，可以直接根据hashcode值判断两个对象是否相等吗？肯定是不可以的，因为不同的对象可能会生成相同的hashcode值。虽然不能根据hashcode值判断两个对象是否相等，但是可以直接根据hashcode值判断两个对象不等，如果两个对象的hashcode值不等，则必定是两个不同的对象。如果要判断两个对象是否真正相等，必须通过equals方法。

也就是说对于两个对象，如果调用equals方法得到的结果为true，则两个对象的hashcode值必定相等；

如果equals方法得到的结果为false，则两个对象的hashcode值不一定不同；

如果两个对象的hashcode值不等，则equals方法得到的结果必定为false；

如果两个对象的hashcode值相等，则equals方法得到的结果未知。

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