《Java高手笔记常见100例错误》笔记

1. 用户信息错乱-ThreadLocal

  • 问题：有时获取到的用户信息是别人的。
  • 因为Tomcat 的工作线程是基于线程池的, 所以使用类似 ThreadLocal 工具来存放一些数据时，需要特别注意在代码运行完后，显式地去清空设置的数据，不然就有可能因为线程池复用工作线程，ThreadLocal 中存放的还是上一次的用户信息。

2. 使用了线程安全的并发工具，并不代表解决了所有线程安全问题-ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap只能保证提供的原子性读写操作是线程安全的。在 putAll 的过程中size、isEmpty 和 containsValue 等聚合方法对于线程之间来说并不能同步。

//线程个数
private static int THREAD_COUNT = 10;
//总元素数量
private static int ITEM_COUNT = 1000;
//帮助方法，用来获得一个指定元素数量模拟数据的ConcurrentHashMap
private ConcurrentHashMap<String, Long> getData(int count) {
    return LongStream.rangeClosed(1, count)
                .boxed()
                .collect(Collectors.toConcurrentMap(i -> UUID.randomUUID().toString
                (o1, o2) -> o1, ConcurrentHashMap::new));
}

@GetMapping("wrong")
public String wrong() throws InterruptedException {
    ConcurrentHashMap<String, Long> concurrentHashMap = getData(ITEM_COUNT - 10
    //初始900个元素
    log.info("init size:{}", concurrentHashMap.size());
    ForkJoinPool forkJoinPool = new ForkJoinPool(THREAD_COUNT);
    //使用线程池并发处理逻辑
    forkJoinPool.execute(() -> IntStream.rangeClosed(1, 10).parallel().forEach
        //查询还需要补充多少个元素
        int gap = ITEM_COUNT - concurrentHashMap.size();
        log.info("gap size:{}", gap);
        //补充元素
    concurrentHashMap.putAll(getData(gap));
    }));
    //等待所有任务完成
    forkJoinPool.shutdown();
    forkJoinPool.awaitTermination(1, TimeUnit.HOURS);
    //最后元素个数会是1000吗？
    log.info("finish size:{}", concurrentHashMap.size());
    return "OK";
}

结果如下：
img

我们来看一个使用 Map 来统计 Key 出现次数的场景吧:

优化后：
img

使用 ConcurrentHashMap 的原子性方法 computeIfAbsent 来做复合逻辑操作，判断Key 是否存在 Value，如果不存在则把 Lambda 表达式运行后的结果放入 Map 作为 Value，也就是新创建一个LongAdder 对象，最后返回 Value。优化后的代码，相比使用锁来操作 ConcurrentHashMap 的方式，性能提升了 10 倍。

//todo CAS
computeIfAbsent 为什么如此高效呢，也就是 Java 自带的Unsafe 实现的 CAS。

3. 没有认清并发工具的使用场景，因而导致性能问题 - CopyOnWriteArrayList

比较下使用 CopyOnWriteArrayList 和普通加锁方式 ArrayList的读写性能吧：

  • 大量写的场景（10 万次 add 操作）：CopyOnWriteArray 几乎比同步的 ArrayList 慢一百倍。
  • 而在大量读的场景下（100 万次 get 操作），CopyOnWriteArray 又比同步的 ArrayList。

4. 加锁前要清楚锁和被保护的对象是不是一个层面的 - synchronized

静态字段属于类，类级别的锁才能保护；而非静态字段属于类实例，实例级别的锁就可以保护。

5. 加锁要考虑锁的粒度和场景问题 - ReentrantReadWriteLock

  1. 仅对必要的代码块甚至是需要保护的资源本身加锁。
  2. 区分读写场景以及资源的访问冲突，考虑使用悲观方式的锁还是乐观方式的锁。

6. 线程池的声明需要手动进行 - Executors

不建议使用 Executors 提供的两种快捷的线程池，原因如下：

  • newFixedThreadPool 的等待队列的长度是Integer.MAX_VALUE的，可以认为是无界的，可能会导致OOM。
  • newCachedThreadPool 这种线程池的最大线程数是 Integer.MAX_VALUE，可以认为是没有上限的，而其工作队列 SynchronousQueue 是一个没有存储空间的阻塞队列。
  • 我们需要根据自己的场景、并发情况来评估线程池的几个核心参数，包括核心线程数、最大线程数、线程回收策略、工作队列的类型，以及拒绝策略，确保线程池的工作行为符合需求，一般都需要设置有界的工作队列和可控的线程数。
  • 任何时候，都应该为自定义线程池指定有意义的名称，以方便排查问题。当出现线程数量暴增、线程死锁、线程占用大量 CPU、线程执行出现异常等问题时，我们往往会抓取线程栈。此时，有意义的线程名称，就可以方便我们定位问题。

7. 别让连接池帮了倒忙 - 连接池

7.1 客户端 SDK 实现连接池的方法

  • 池和连接分离。如Jedis和JedisPool。
  • 内部带线程池。如Apache HttpClient是内置线程池。
  • 非连接池。

7.2 确保连接池的复用

原因如下：

  • 创建池的时候很可能初始化最小链接，用来直接使用，那么很有可能你只用到了一个连接，但是创建了N个连接。
  • 连接池一般有一些管理模块，比如用来检测连接的限制时间，定期回收闲置的连接，为此限制连接由独立线程管理，因此启动一个线程池想当与启动了N个线程。

7.3 配置连接池参数

针对数据库连接池、HTTP 连接池、Redis 连接池等重要连接池，务必建立完善的监控和报警机制，根据容量规划及时调整参数配置。对类似数据库连接池的重要资源进行持续检测，并设置一半的使用量作为报警阈值，出现预警后及时扩容。

8. HTTP调用：你考虑到超时、重试、并发了吗？

8.1 配置连接超时和读取超时参数

  • 连接超时参数 ConnectTimeout，让用户配置建连阶段的最长等待时间。一些误区如下。
    • 配置超时时长是需要注意的是网络状况，如果在内网调用的网可以设置得更段。而且特别长的连接超时没有意义，因为TCP三词握手的时间通常在毫秒级，设置1~5就行。
    • 进行排错时，也需要连接的是哪里。如我们在使用Nginx的反向代理来负载均衡时，客户端连接的其实是Nginx，而不是服务器。
  • 读取超时参数 ReadTimeout，用来控制从 Socket 上读取数据的最长等待时间。一些误区如下：
    • 读取超时，服务端的执行就会中断。类似 Tomcat 的 Web 服务器都是把服务端请求提交到线程池处理的，只要服务端收到了请求，网络层面的超时和断开便不会影响服务端的执行。因此，出现读取超时不能随意假设服务端的处理情况，需要根据业务状态考虑如何进行后续处理。
    • 认为超时时间越长任务接口成功率就越高，将读取超时参数配置得太长。对定时任务或异步任务来说，读取超时配置得长些问题不大。但面向用户响应的请求或是微服务短平快的同步接口调用，并发量一般较大，我们应该设置一个较短的读取超时时间，以防止被下游服务拖慢，通常不会设置超过 30 秒的读取超时。

//todo Feign 和 Ribbon

8.2 Feign 和 Ribbon 配合使用，你知道怎么配置超时吗 - Feign 和 Ribbon

8.3 并发限制了爬虫的抓取能力 - HttpClient的最大并发数

  • defaultMaxPerRoute=2，也就是同一个主机 / 域名的最大并发请求数为 2。。
  • maxTotal=20，也就是所有主机整体最大并发为 20，这也是 HttpClient 整体的并发
    度。举一个例子，使用同一个 HttpClient 访问 10 个域名，defaultMaxPerRoute 设置为 10，为确保每一个域名都能达到 10 并发，需要把 maxTotal 设置为 100。

HttpClient设置这么小的原因：很多早期的浏览器也限制了同一个域名两个并发请求。

9. 20%的业务代码的Spring声明式事务，可能都没处理正确 - @Transactional

9.1 @Transactional 生效原则

  • 除非特殊配置（比如使用 AspectJ 静态织入实现AOP），否则只有定义在 public 方法上的 @Transactional 才能生效。Spring默认通过动态代理的方式实现 AOP，对目标方法进行增强，private 方法无法代理到，Spring 自然也无法动态增强事务处理逻辑。
  • 必须通过代理类调用目标方法才能生效。如createUserWrong1方法把异常捕获了，也是捕获发生回滚的。
  • 只有异常传播出了标记了 @Transactional 注解的方法，事务才能回滚。也就是出现 RuntimeException（非受检异常）或 Error 的时候，Spring才会回滚事务。如createUserWrong2方法并不会回滚，因为IOException是受检异常。解决办法设置@Transactional(rollbackFor = Exception.class)所有异常都捕获。
    img

受检异常：需要对抛出的异常进行处理，捕获或者抛出去。

9.2 请确认事务传播配置是否符合自己的业务逻辑

  • TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED：默认值，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。
  • TransactionDefinition.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。
  • TransactionDefinition.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）

10. 数值计算：注意精度、舍入和溢出问题

10.1 “危险”的 Double - BigDecimal

使用 BigDecimal 表示和计算浮点数，且务必使用字符串的构造方法来初始化
BigDecimal。因为使用数字初始化化，还是会有精度问题。

System.out.println(new BigDecimal(0.1).add(new BigDecimal(0.2)));
System.out.println(new BigDecimal(1.0).subtract(new BigDecimal(0.8)));
System.out.println(new BigDecimal(4.015).multiply(new BigDecimal(100)));
System.out.println(new BigDecimal(123.3).divide(new BigDecimal(100)));

System.out.println(new BigDecimal("0.1").add(new BigDecimal("0.2")));
System.out.println(new BigDecimal("1.0").subtract(new BigDecimal("0.8")));
System.out.println(new BigDecimal("4.015").multiply(new BigDecimal("100")));
System.out.println(new BigDecimal("123.3").divide(new BigDecimal("100")));

输出：

0.3000000000000000166533453693773481063544750213623046875
0.1999999999999999555910790149937383830547332763671875
401.49999999999996802557689079549163579940795898437500
1.232999999999999971578290569595992565155029296875

0.3
0.2
401.500
1.233

Set<BigDecimal> hashSet1 = new HashSet<>();
hashSet1.add(new BigDecimal("1.0"));
System.out.println(hashSet1.contains(new BigDecimal("1")));//返回false

方法一：
使用集合存储BigDecimal时使用TreeSet，因为TreeSet 不使用 hashCode 方法，也不使用 equals 比较元素，而是使用 compareTo 方法，所以不会有问题。

Set<BigDecimal> treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add(new BigDecimal("1.0"));
System.out.println(treeSet.contains(new BigDecimal("1")));//返回true

方法二：第二个方法是，把 BigDecimal 存入 HashSet 或 HashMap 前，先使用
stripTrailingZeros 方法去掉尾部的零，比较的时候也去掉尾部的 0，确保 value 相同的BigDecimal，scale 也是一致的，因为equals 比较的是 BigDecimal 的 value 和 scale：

Set<BigDecimal> hashSet2 = new HashSet<>();
hashSet2.add(new BigDecimal("1.0").stripTrailingZeros());
System.out.println(hashSet2.contains(new BigDecimal("1.000").stripTrailingZero

10.2 考虑浮点数舍入和格式化的方式 - format

String.format 采用四舍五入的方式进行舍入，取 1 位小数，double 的 3.350 四舍五入为3.4，而 float 的 3.349 四舍五入为 3.3。

double num1 = 3.35;
float num2 = 3.35f;
System.out.println(String.format("%.1f", num1));//四舍五入
System.out.println(String.format("%.1f", num2));

输出

3.4
3.3

11. 集合类：坑满地的List列表操作

11.1 使用 Arrays.asList 把数据转换为 List 的三个坑 - Arrays.asList

以下代码输出的是1：

  int[] arr = {1, 2, 3};
  List list = Arrays.asList(arr);
  System.out.println(list.size());

因为 asList 使用的是一个泛型 T 类型可变参数，他把 int[] 当成了一个数组对象，只能是把 int 装箱为 Integer，不可能把 int 数组装箱为 Integer 数组。而使用Integer[] 时得到结果就为3。

  • 第一坑：不能直接使用 Arrays.asList 来转换基本类型数组。
  • 第二坑：Arrays.asList 返回的 List 不支持增删操作。Arrays.asList 返回的 List 并不是我们期望的 java.util.ArrayList，而是 Arrays 的内部类 ArrayList。ArrayList 内部类继承自AbstractList 类，并没有覆写父类的 add 方法，而父类中 add 方法的实现，就是抛出UnsupportedOperationException。
  • 第三坑：对原始数组的修改会影响到我们获得的那个 List。

11.2 使用 List.subList 进行切片操作居然会导致 OOM？- List.subList

List.subList 返回的子List 不是一个普通的 ArrayList。这个子 List 可以认为是原始 List 的视图，会和原始 List 相互影响。以下代码就有可能产生OOM：

    private static List<List<Integer>> data = new ArrayList<>();
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            List<Integer> rawList = IntStream.rangeClosed(1, 100000).boxed().collect(Collectors.toList());
            data.add(rawList.subList(0, 1));
        }
    }

出现 OOM 的原因是，循环中的 1000 个具有 10 万个元素的 List 始终得不到回收，因为它始终被 subList 方法返回的 List 强引用。

  • 解决方法一：一种是，不直接使用 subList 方法返回的 SubList，而是重新使用 new ArrayList，在构造方法传入 SubList，来构建一个独立的 ArrayList。

  • 解决方法二：使用 stream 流 rawList.stream().skip(1).limit(3).collect(Collectors.toList())。

11.3 一定要让合适的数据结构做合适的事情 - LinkedList 和 ArrayList

  • 对于数组，随机元素访问的时间复杂度是 O(1)，元素插入操作是 O(n)。
  • 对于链表，随机元素访问的时间复杂度是 O(n)，元素插入操作是 O(1)。
    因此对于随机插入操作，LinkedList 的时间复杂度其实也是 O(n)，因为需要先找到节点，需要时间 O(n)，而对于尾部插入，两者的时间也是一样的，LinkedList除了头部插入比ArrayList快，其他大部分场景都是 ArrayList 更有优势。

12. 异常处理：别让自己在出问题的时候变为瞎子 - Exception

12.1 异常覆盖 - finally

虽然 try 中的逻辑出现了异常，但却被 finally 中的异常覆盖了。

public void wrong() {
  try {
    log.info("try");
    //异常丢失
    throw new RuntimeException("try");
  } finally {
    log.info("finally");
    throw new RuntimeException("finally");
  }
}

输出：

java.lang.RuntimeException: finally

12.2 线程池异常 - Executors

  • 如果任务通过 execute 提交，那么出现异常会导致线程退出，大量的异常可能会导致线程重复创建引起性能问题。我们应该尽可能确保任务不出异常，同时设置默认的未捕获异常处理程序来兜底。
  • 如果任务通过 submit 提交意味着我们关心任务的执行结果，应该通过拿到的Future 调用其 get 方法来获得任务运行结果和可能出现的异常，否则异常可能就被生吞了。

13. 文件IO：实现高效正确的文件读写并非易事 - File

13.1 缓冲

比较下使用下面三种方式读写一个字节的性能:

  • 直接使用 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream；
  • 额外使用一个 8KB 缓冲，使用 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream；
  • 直接使用 FileInputStream 和 FileOutputStream，再使用一个 8KB 的缓冲。
    private static void largerBufferOperation() throws IOException {
        Files.deleteIfExists(Paths.get("dest.txt"));

        try (FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("src.txt");
             FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("dest.txt")) {
            byte[] buffer = new byte[8192];
            int len = 0;
            while ((len = fileInputStream.read(buffer)) != -1) {
                fileOutputStream.write(buffer, 0, len);
            }
        }
    }

    private static void bufferedStreamBufferOperation() throws IOException {
        Files.deleteIfExists(Paths.get("dest.txt"));

        try (BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("src.txt"));
             BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("dest.txt"))) {
            byte[] buffer = new byte[8192];
            int len = 0;
            while ((len = bufferedInputStream.read(buffer)) != -1) {
                bufferedOutputStream.write(buffer, 0, len);
            }
        }
    }

    private static void bufferedStreamByteOperation() throws IOException {
        Files.deleteIfExists(Paths.get("dest.txt"));

        try (BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("src.txt"));
             BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("dest.txt"))) {
            int i;
            while ((i = bufferedInputStream.read()) != -1) {
                bufferedOutputStream.write(i);
            }
        }
    }

运行结果:

---------------------------------------------
ns % Task name
---------------------------------------------
1424649223 086% bufferedStreamByteOperation
117807808 007% bufferedStreamBufferOperation
112153174 007% largerBufferOperation

第一种方式虽然使用了缓冲流，但逐字节的操作因为方法调用次数实在太多还是
慢，耗时 1.4 秒；后面两种方式的性能差不多，耗时 110 毫秒左右。

//todo 零拷贝

13.2 FileChannel - 零拷贝

补充说明的是，对于类似的文件复制操作，如果希望有更高性能，可以使用
FileChannel 的 transfreTo 方法进行流的复制。在一些操作系统（比如高版本的 Linux 和UNIX）上可以实现 DMA（直接内存访问），也就是数据从磁盘经过总线直接发送到目标文件，无需经过内存和 CPU 进行数据中转：

private static void fileChannelOperation() throws IOException {
  FileChannel in = FileChannel.open(Paths.get("src.txt"), StandardOpenOption
  FileChannel out = FileChannel.open(Paths.get("dest.txt"), CREATE, WRITE);
  in.transferTo(0, in.size(), out);
}

14. 当反射、注解和泛型遇到OOP时，会有哪些坑？ - 泛型擦除

14.1 泛型经过类型擦除多出桥接方法的坑 - 泛型擦除

代码：

public static void wrong3() {
    Child2 child2 = new Child2();
    Arrays.stream(child2.getClass().getDeclaredMethods())
            .filter(method -> method.getName().equals("setValue"))
            .forEach(method -> {
                try {
                    method.invoke(child2, "test");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
    System.out.println(child2.toString());
}

class Parent<T> {

    AtomicInteger updateCount = new AtomicInteger();

    private T value;

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("value: %s updateCount: %d", value, updateCount.get());
    }

    public void setValue(T value) {
        System.out.println("Parent.setValue called");
        this.value = value;
        updateCount.incrementAndGet();
    }
}

class Child2 extends Parent<String> {

    @Override
    public void setValue(String value) {
        System.out.println("Child2.setValue called");
        super.setValue(value);
    }
}

输出：

Child2.setValue called
Parent.setValue called
Child2.setValue called
Parent.setValue called
value: test updateCount: 2

为什么Child2的setValue调用了两次？

Java 的泛型类型在编译后擦除为 Object。虽然子类指定了父类泛型 T 类型是String，但编译后 T 会被擦除成为 Object，所以父类 setValue 方法的入参是 Object，所有子类重载了一个setValue(Object value)方法。如果子类 Child2 的 setValue 方法要覆盖父类的 setValue 方法，那入参也必须是 Object。所以，同样可以看到入参为 Object 的桥接方法上标记了public + synthetic + bridge 三个属性。synthetic 代表由编译器生成的不可见代码，bridge 代表这是泛型类型擦除后生成的桥接代码：
img

修正代码：

public static void right() {
    Child2 child2 = new Child2();
    Arrays.stream(child2.getClass().getDeclaredMethods())
            .filter(method -> method.getName().equals("setValue") && !method.isBridge())
            .findFirst().ifPresent(method -> {
        try {
            method.invoke(child2, "test");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
    System.out.println(child2.toString());
}

15. 如何正确保存和传输敏感数据？

15.1 应该怎么保存姓名和身份证？ - 非对称加密和对称加密

  • 对称加密算法，是使用相同的密钥进行加密和解密。使用对称加密算法来加密双方的通信的话，双方需要先约定一个密钥，加密方才能加密，接收方才能解密。如果密钥在发送的时候被窃取，那么加密就是白忙一场。因此，这种加密方式的特点是，加密速度比较快，但是密钥传输分发有泄露风险。
  • 非对称加密算法，或者叫公钥密码算法。公钥密码是由一对密钥对构成的，使用公钥加密和私钥解密，公钥可以任意公开，私钥不能公开。使用非对称加密的话，通信双方可以仅分享公钥用于加密，加密后的数据没有私钥无法解密。因此，这种加密方式的特点是，加密速度比较慢，但是解决了密钥的配送分发安全问题。

15.2 用一张图说清楚 HTTPS - HTTPS

  • 机密性：使用非对称加密来加密密钥，然后使用密钥来加密数据，既安全又解决了非对称加密大量数据慢的问题。你可以做一个实验来测试两者的差距。
  • 完整性：使用散列算法对信息进行摘要，确保信息完整无法被中间人篡改。
  • 权威性：使用数字证书，来确保我们是在和合法的服务端通信。

原文连接

Java 业务开发常见错误 100 例

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