系统设计相关

一、系统设计基础

https://cyc2018.github.io/CS-Notes/#/notes/%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E5%9F%BA%E7%A1%80

性能指标：

1. 响应时间
指某个请求从发出到接收到响应消耗的时间。
在对响应时间进行测试时，通常采用重复请求的方式，然后计算平均响应时间。
2. 吞吐量
指系统在单位时间内可以处理的请求数量，通常使用每秒的请求数来衡量。
3. 并发用户数
指系统能同时处理的并发用户请求数量。
在没有并发存在的系统中，请求被顺序执行，此时响应时间为吞吐量的倒数。例如系统支持的吞吐量为 100 req/s，那么平均响应时间应该为 0.01s。
目前的大型系统都支持多线程来处理并发请求，多线程能够提高吞吐量以及缩短响应时间，主要有两个原因：
多 CPU
IO 等待时间
使用 IO 多路复用等方式，系统在等待一个 IO 操作完成的这段时间内不需要被阻塞，可以去处理其它请求。通过将这个等待时间利用起来，使得 CPU 利用率大大提高。
并发用户数不是越高越好，因为如果并发用户数太高，系统来不及处理这么多的请求，会使得过多的请求需要等待，那么响应时间就会大大提高。

性能优化：
1. 集群
将多台服务器组成集群，使用负载均衡将请求转发到集群中，避免单一服务器的负载压力过大导致性能降低。
2. 缓存
缓存能够提高性能的原因如下：
缓存数据通常位于内存等介质中，这种介质对于读操作特别快；
缓存数据可以位于靠近用户的地理位置上；
可以将计算结果进行缓存，从而避免重复计算。
3. 异步
某些流程可以将操作转换为消息，将消息发送到消息队列之后立即返回，之后这个操作会被异步处理。

二、设计模式

目录：https://blog.csdn.net/lovelion/article/details/17517213
设计模式：设计模式(Design Pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结，使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解并且保证代码可靠性。
优势：
　　- 它们是从许多优秀的软件系统中总结出的成功的、能够实现可维护性复用的设计方案，使用这些方案将可以让我们避免做一些重复性的工作。
　　- 设计模式提供了一套通用的设计词汇和一种通用的形式来方便开发人员之间沟通和交流，使得设计方案更加通俗易懂。
　　- 大部分设计模式都兼顾了系统的可重用性和可扩展性，这使得我们可以更好地重用一些已有的设计方案、功能模块甚至一个完整的软件系统，避免我们经常做一些重复的设计、编写一些重复的代码。
面向对象设计原则概述
对于面向对象软件系统的设计而言，在支持可维护性的同时，提高系统的可复用性是一个至关重要的问题，如何同时提高一个软件系统的可维护性和可复用性是面向对象设计需要解决的核心问题之一。
面向对象设计原则为支持可维护性复用而诞生，这些原则蕴含在很多设计模式中，它们是从许多设计方案中总结出的指导性原则。

7种常用的面向对象设计原则

单一职责原则(Single Responsibility Principle, SRP):一个类只负责一个功能领域中的相应职责，或者可以定义为：就一个类而言，应该只有一个引起它变化的原因。
　　单一职责原则是实现高内聚、低耦合的指导方针，它是最简单但又最难运用的原则，需要设计人员发现类的不同职责并将其分离，而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关实践经验。
开闭原则(Open-Closed Principle, OCP)：一个软件实体应当对扩展开放，对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。
合成复用原则(Composite Reuse Principle, CRP)：尽量使用对象组合，而不是继承来达到复用的目的。
迪米特法则(Law of Demeter, LoD)：一个软件实体应当尽可能少地与其他实体发生相互作用。
简单工厂模式(Simple Factory Pattern)：定义一个工厂类，它可以根据参数的不同返回不同类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。因为在简单工厂模式中用于创建实例的方法是静态(static)方法，因此简单工厂模式又被称为静态工厂方法(Static Factory Method)模式，它属于类创建型模式。
简单工厂模式的要点在于：当你需要什么，只需要传入一个正确的参数，就可以获取你所需要的对象，而无须知道其创建细节。简单工厂模式结构比较简单，其核心是工厂类的设计
工厂方法模式(Factory Method Pattern)：定义一个用于创建对象的接口，让子类决定将哪一个类实例化。工厂方法模式让一个类的实例化延迟到其子类。工厂方法模式又简称为工厂模式(Factory Pattern)，又可称作虚拟构造器模式(Virtual Constructor Pattern)或多态工厂模式(Polymorphic Factory Pattern)。工厂方法模式是一种类创建型模式。
工厂方法模式提供一个抽象工厂接口来声明抽象工厂方法，而由其子类来具体实现工厂方法，创建具体的产品对象。
单例模式(Singleton Pattern)：确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。单例模式是一种对象创建型模式。
单例模式有三个要点：一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。
单例模式是结构最简单的设计模式一，在它的核心结构中只包含一个被称为单例类的特殊类。

单例模式：

第一种方法：使用装饰器

def singleton(cls):
    instances = {}
    def wrapper(*args, **kwargs):
        if cls not in instances:
            instances[cls] = cls(*args, **kwargs)
        return instances[cls]
    return wrapper
@singleton
class Foo(object):
    pass
foo1 = Foo()
foo2 = Foo()
print(foo1 is foo2)  # True

第二种方法：使用基类 New 是真正创建实例对象的方法，所以重写基类的 new 方法，以此保证创建对象的时候只生成一个实例

class Singleton(object):
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls, '_instance'):
            cls._instance = super(Singleton, cls).__new__(cls, *args, **kwargs)
        return cls._instance
class Foo(Singleton):
    pass
foo1 = Foo()
foo2 = Foo()
print(foo1 is foo2)  # True

第三种方法：元类，元类是用于创建类对象的类，类对象创建实例对象时一定要调用 call 方法，因此在调用 call 时候保证始终只创建一个实例即可，type 是 python 的元类

class Singleton(type):
    def __call__(cls, *args, **kwargs):
        if not hasattr(cls, '_instance'):
            cls._instance = super(Singleton, cls).__call__(*args, **kwargs)
        return cls._instance
# Python2
class Foo(object):
    __metaclass__ = Singleton
# Python3
class Foo(metaclass=Singleton):
    pass
foo1 = Foo()
foo2 = Foo()
print(foo1 is foo2)  # True

攻击技术：
XSS 利用的是用户对指定网站的信任，CSRF 利用的是网站对用户浏览器的信任。
防范方式：
1. 检查 Referer 首部字段:Referer 首部字段位于 HTTP 报文中，用于标识请求来源的地址。检查这个首部字段并要求请求来源的地址在同一个域名下，可以极大的防止 CSRF 攻击。
2. 添加校验 Token
3. 输入验证码 让用户知道自己在操作什么

SQL注入：
防范方式：
　　1. 使用参数化查询
　　2. 单引号转换