Bagaimana untuk mencapai reka bentuk sistem keselarasan tinggi dan ketersediaan tinggi di Jawa

Bagaimana untuk mencapai reka bentuk sistem concurrency tinggi dan ketersediaan tinggi di Java

Dalam era Internet hari ini, concurrency tinggi dan ketersediaan tinggi adalah ciri yang sangat penting untuk sesebuah sistem. Terutamanya dalam menghadapi berjuta-juta pengguna yang mengakses sistem pada masa yang sama, cara mereka bentuk sistem yang boleh menyokong kedua-dua konkurensi tinggi dan ketersediaan tinggi telah menjadi cabaran penting. Artikel ini akan memperkenalkan cara untuk mencapai keselarasan tinggi dan reka bentuk sistem ketersediaan tinggi dalam Java, dan menyediakan beberapa contoh kod khusus.

1. Prinsip reka bentuk

1. Kohesi tinggi dan gandingan rendah: kebergantungan antara modul harus diminimumkan dan antara muka harus digunakan untuk mengasingkan kebergantungan antara modul dan mengurangkan gandingan antara modul.
2. Seni bina teragih: Pisahkan sistem kepada berbilang perkhidmatan bebas, berkomunikasi melalui rangkaian dan mencapai pengembangan mendatar dan pengimbangan beban.
3. Reka bentuk pangkalan data: Menggunakan kaedah sub-pangkalan data dan sub-jadual, jadual besar dibahagikan kepada beberapa jadual kecil untuk meningkatkan keupayaan pemprosesan serentak pangkalan data.
4. Reka bentuk cache: Kurangkan tekanan capaian pangkalan data dan tingkatkan daya pemprosesan sistem dengan menggunakan cache.

2. Pelaksanaan konkurensi tinggi

1. Kolam benang: Kolam benang boleh digunakan untuk menggunakan semula benang dan mengelakkan overhed daripada kerap mencipta dan memusnahkan benang. Anda boleh menghalang sumber sistem daripada kehabisan dengan mengehadkan bilangan utas.

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100); // 创建一个固定大小的线程池
executorService.execute(task); // 提交任务到线程池

2. Pemprosesan tak segerak: Tukar beberapa operasi yang memakan masa kepada pemprosesan tak segerak dan gunakan mod Masa Depan untuk mendapatkan hasil tak segerak.

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
Future<String> future = executorService.submit(() -> {
    // 耗时操作
    return result;
});
String result = future.get(); // 获取异步结果

3. Mekanisme kunci: Gunakan kunci untuk mengawal akses kepada sumber yang dikongsi dan memastikan ketekalan dan integriti data.

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock(); // 获取锁
try {
    // 临界区代码
} finally {
    lock.unlock(); // 释放锁
}

4. Pengaturcaraan tanpa kunci: Gunakan teknologi tanpa kunci seperti kelas atom dan algoritma CAS untuk mencapai akses serentak kepada data.

AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
atomicInteger.incrementAndGet(); // 原子递增操作

3. Pelaksanaan ketersediaan tinggi

1. Pembahagian perkhidmatan: Pisahkan sistem kepada berbilang perkhidmatan bebas, dan edarkan permintaan kepada contoh perkhidmatan yang berbeza melalui pengimbangan beban untuk mencapai pengembangan mendatar dan ketersediaan tinggi.
2. Pengesanan degupan jantung: Kesan status kesihatan perkhidmatan dengan menghantar paket degupan jantung secara kerap Apabila perkhidmatan terputus, tukar kepada perkhidmatan sandaran tepat pada masanya.

ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
scheduledExecutorService.scheduleWithFixedDelay(() -> {
    // 心跳检测逻辑
}, 0, 1, TimeUnit.SECONDS); // 每秒发送一次心跳包

3. Reka bentuk mati pucuk: Untuk operasi yang mungkin dilakukan berulang kali, pastikan mati pucuknya, iaitu hasil beberapa operasi adalah sama dengan hasil satu operasi.
4. Urus niaga teragih: Gunakan mekanisme seperti baris gilir mesej untuk melaksanakan transaksi teragih bagi memastikan konsistensi data sekiranya berlaku ralat.

Ringkasan:

Mencapai reka bentuk sistem keselarasan tinggi dan ketersediaan tinggi di Java memerlukan pertimbangan dari banyak aspek, termasuk penggunaan kumpulan benang, mekanisme pemprosesan tak segerak, mekanisme kunci, pengaturcaraan tanpa kunci, dsb. Pada masa yang sama, pemisahan perkhidmatan dan teknologi yang munasabah seperti pengesanan degupan jantung, reka bentuk idempoten dan transaksi teragih juga merupakan faktor utama dalam mencapai ketersediaan yang tinggi. Kami berharap contoh kod yang disediakan dalam artikel ini dapat membantu pembaca lebih memahami dan mengamalkan reka bentuk sistem keselarasan tinggi dan ketersediaan tinggi. Melalui reka bentuk dan pelaksanaan yang munasabah, kami boleh membina sistem yang lebih stabil dan boleh dipercayai serta menyediakan perkhidmatan yang lebih baik kepada pengguna.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana untuk mencapai reka bentuk sistem keselarasan tinggi dan ketersediaan tinggi di Jawa. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!