小马哥 Java 分布式架构训练营 第二期
小马哥 Java 分布式架构训练营 第二期Java 分布式架构 - 模式、设计与实现
核心代码，注释必读
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1、什么是Java模块化？
简单理解，Java模块化就是将目前多个包（package）组成一个封装体，这个封装体有它的逻辑含义 ，同时也存在具体实例。同时模块遵循以下三个核心原则：
- 强封装性：一个模块可以选择性的对其他模块隐藏部分实现细节。
- 定义良好的接口：一个模块只有封装是不够的，还要通过对外暴露接口与其他模块交互。因此，暴露的接口必须有良好的定义。
- 显示依赖：一个模块通常需要协同其他模块一起工作，该模块必须显示的依赖其他模块 ，这些依赖关系同时也是模块定义的一部分。
2、为什么要做模块化？
模块化是分而治之的一个重要实践机制，微服务、OSGI和DDD都可以看到模块化思想的影子。现在很多大型的Java项目都是通过maven或者gradle进行版本管理和项目构建，模块的概念在Maven和gradle中早就存在，两者的不同下文也会说到。现在让我们一起回顾一下目前在使用JDK搭建复杂项目时遇到的一些问题：
2.1 如何使得Java SE应用程序更加轻量级的部署？
java包的本质只不过是类的限定名。jar包的本质就是将一组类组合到一起。一旦将多个Jar包放入ClassPath，最终得到只不过是一大堆文件而已。如何维护这么庞大的文件结构？目前最有效的方式，也是只能依赖mave或者gradle等项目构建工具。那最底层的Java平台的Jar包如何维护？如果我只是想部署一个简答的 helloworld应用，我需要一个JRE和一个用户编译的Jar包，并将这个Jar包放到classpath中去。JDK9以前，JRE的运行依赖我们的核心java类库-rt.jar。rt.jar是一个开箱即用的全量java类库，要么不使用，要么使用全部。直到JDK8，rt.jar的大小为60M，随着JDK的持续发展，这个包必然会越来越大。而且全量的java类库，给JRE也带来了额外的性能损耗。Java应用程序如果能选择性的加载rt.jar中的文件该多好？
2.2 在暴露的JAR包中，如何隐藏部分API和类型？
在使用Dubbo等RPC框架中，provider需要提供调用的接口定义Jar包，在该Jar包中包含一个共该Jar包内部使用的常量聚合类Constannt，放在constant包内。如何才能暴露JAR包的同时，隐藏常量聚合类Constant？
2.3 一直遭受NoClassDefFoundError的折磨
通过什么方式，可以知道一个Jar包依赖了哪些其他的 Jar包？JDK本身目前没有提供，可以通过Maven工具完成。那为什么不让Java平台自身就提供这些功能？
3、JPMS如何解决现有问题？
JPMS具有两个重要的目标：
- 强封装（Strong encapsulation) : 每一个模块都可以声明了哪些包是对外暴露的，java编译和运行时就可以实施这些规则来确保外部模块无法使用内部类型。
- 可靠配置（Reliable configuration） ：每一模块都声明了哪些是它所需的，那么在运行时就可以检查它所需的所有模块在应用启动运行前是否都有。
Java平台本身就是必须要进行模块化改造的复杂项目，通过Jigsaw项目落地。
3.1 Project Jigsaw
Modular development starts with a modular platform. —Alan Bateman 2016.9
模块化开始于模块化平台 。Project Jigsaw 有如下几个目标：
- 可伸缩平台（Scalable platform） ：逐渐从一个庞大的运行时平台到有有能力缩小到更小的计算机设备。
- 安全性和可维护性（Security and maintainability） ：更好的组织了平台代码使得更好维护。隐藏内部API和更明确的接口定义提升了平台的安全性。
- 提升应用程序性能（Improved application performance） ：只有必须的运行时runtimes的更小的平台可以带来更快的性能。
- 更简单的开发体验Easier developer experience：模块系统与模块平台的结合使得开发者更容易构建应用和库。
小马哥 Java 分布式架构 - 模式、设计与实现
- 若浏览器存在完整的缓存, 或者叛逆期到了，不存在缓存也想用缓存
设置请求头：If-None-Match ETAG(前端无缓存请求后端下载时，后端返回的请求头中的)/*(叛逆期到了，用这个也可以直接304)
如果不存在缓存:直接不设置该请求头 - 如果想把一次Range请求分成多次进行，那么就要设置该请求头（可以不设置，不设置直接过验证, 设置的话比较规范）
设置请求头：If-Match ETAG(若错误的ETAG，返回412，SC_PRECONDITION_FAILED) - 设置Range请求头：
比如文件总大小100
标准格式：bytes=-20/20 表示后20个字节；bytes=20-100/80 表示20-100总计80个字节
bytes=20-40/20,60-80/20 表示一个Range请求返回两个文件块，这也是Range请求存在的意义
若Range请求不规范，则返回416，SC_REQUESTED_RANGE_NOT_SATISFIABLE - If-Range请求头，可以不设置；If-Range 头字段通常用于断点续传的下载过程中，用来自从上次中断后，确保下载的资源没有发生改变。
If-Range ETAG 如果ETAG不相等，那么直接返回全部的文件即 bytes:0-size(不进行分段) - 设置Accept请求头，不设置或者不为video/mp4则默认attachment
inline是断点传输需要的，而attachment就是出现另存为对话框（文件下载） - 我返回了一堆响应头，具体什么用的到时候再说，需要注意的就是ETAG是缓存的身份标识，Expires是缓存的过期时间
package org.demo.util;
import jakarta.servlet.ServletOutputStream;
import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest;
import jakarta.servlet.http.HttpServletResponse;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.demo.constant.EntityConstant;
import org.demo.mapper.VideoMapper;
import org.demo.pojo.Video;
import org.demo.service.MinioService;
import org.springframework.context.annotation.Scope;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
/**
* Created by kevin on 10/02/15.
* See full code here : https://github.com/davinkevin/Podcast-Server/blob/d927d9b8cb9ea1268af74316cd20b7192ca92da7/src/main/java/lan/dk/podcastserver/utils/multipart/MultipartFileSender.java
* Updated by limecoder on 23/04/19
*/
@Slf4j
@Component(value = "multipartFileSender")
@RequiredArgsConstructor
@Scope("prototype")
public class MultipartFileSender {
private static final int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 20480; // ..bytes = 20KB.
private static final long DEFAULT_EXPIRE_TIME = 604800000L; // ..ms = 1 week.
private static final String MULTIPART_BOUNDARY = "MULTIPART_BYTERANGES";
private static final String PATTERN = "^bytes=\d*-\d*(/\d*)?(,\d*-\d*(/\d*)?)*$";
private final HttpServletRequest request;
private final HttpServletResponse response;
private final VideoMapper videoMapper;
private final MinioService minioService;
public void sent(Long videoId) throws Exception {
if (response == null || request == null) {
log.warn("http-request/http-response 注入失败");
return;
}
Video video = videoMapper.selectById(videoId);
/*
* 处理视频不存在的情况
* */
if (video == null) {
log.error("videoId doesn't exist at database : {}", videoId);
response.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);
return;
}
Long size = video.getSize();
String md5 = video.getMd5();
// 处理缓存信息 ---------------------------------------------------
/*
* If-None-Match是缓存请求头，如果缓存的值与文件的md5相同或者值为*，那么就直接提示前端直接使用缓存即可
* 并将md5再次返回给前端
* */
// If-None-Match header should contain "*" or ETag. If so, then return 304.
String ifNoneMatch = request.getHeader("If-None-Match");
if (ifNoneMatch != null && HttpUtils.matches(ifNoneMatch, md5)) {
response.setHeader("ETag", md5); // Required in 304.
response.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
return;
}
// 确保Range请求合法 ----------------------------------------------------
/*
* 对于 GET 和 HEAD 方法，搭配 Range首部使用，可以用来保证新请求的范围与之前请求的范围是对同一份资源的请求。
* 如果 ETag 无法匹配，那么需要返回 416 (Range Not Satisfiable，范围请求无法满足) 响应。
* */
// If-Match header should contain "*" or ETag. If not, then return 412.
String ifMatch = request.getHeader("If-Match");
if (ifMatch != null && !HttpUtils.matches(ifMatch, md5)) {
response.sendError(HttpServletResponse.SC_PRECONDITION_FAILED);
return;
}
// 验证和解析Range请求头 -------------------------------------------------------------
// Prepare some variables. The full Range represents the complete file.
Range full = new Range(0, size - 1, size);
List<Range> ranges = new ArrayList<>();
// Validate and process Range and If-Range headers.
String range = request.getHeader("Range");
if (range != null) {
/*
* 如果Range请求头不满足规范格式，那么发送错误请求
* */
// Range header should match format "bytes=n-n,n-n,n-n...". If not, then return 416.
if (!range.matches(PATTERN)) {
response.setHeader("Content-Range", "bytes */" + size); // Required in 416.
response.sendError(HttpServletResponse.SC_REQUESTED_RANGE_NOT_SATISFIABLE);
return;
}
/*
* If-Range 头字段通常用于断点续传的下载过程中，用来自从上次中断后，确保下载的资源没有发生改变。
* */
String ifRange = request.getHeader("If-Range");
if (ifRange != null && !ifRange.equals(md5)) {
// 如果资源发生了改变，直接将数据全部返回
ranges.add(full);
}
/*
* 如果If-Range请求头是合法的，也就是视频数据并没有更新
* 例子：bytes:10-80,bytes:80-180
* */
// If any valid If-Range header, then process each part of byte range.
if (ranges.isEmpty()) {
// substring去除bytes:
for (String part : range.substring(6).split(",")) {
// Assuming a file with size of 100, the following examples returns bytes at:
// 50-80 (50 to 80), 40- (40 to size=100), -20 (size-20=80 to size=100).
//去除多余空格
part = part.trim();
/*
* 解决20-80及20-80/60的切割问题
* */
long start = Range.subLong(part, 0, part.indexOf("-"));
int index1 = part.indexOf("/");
int index2 = part.length();
int index = index2 > index1 && index1 > 0 ? index1 : index2;
long end = Range.subLong(part, part.indexOf("-") + 1, index);
// 如果是-开头的情况 -20
if (start == -1) {
start = size - end;
end = size - 1;
// 如果是20但没有-的情况，或者end> size - 1的情况
} else if (end == -1 || end > size - 1) {
end = size - 1;
}
/*
* 如果范围不合法, 80-10
* */
// Check if Range is syntactically valid. If not, then return 416.
if (start > end) {
response.setHeader("Content-Range", "bytes */" + size); // Required in 416.
response.sendError(HttpServletResponse.SC_REQUESTED_RANGE_NOT_SATISFIABLE);
return;
}
// Add range.
ranges.add(new Range(start, end, size));
}
}
}
// Prepare and initialize response --------------------------------------------------------
// Get content type by file name and set content disposition.
String disposition = "inline";
// If content type is unknown, then set the default value.
// For all content types, see: http://www.w3schools.com/media/media_mimeref.asp
// To add new content types, add new mime-mapping entry in web.xml.
String contentType = "video/mp4";
/*
* 经过测试当accept为"video/mp4"是inline, 其他情况都是attachment
* */
// Else, expect for images, determine content disposition. If content type is supported by
// the browser, then set to inline, else attachment which will pop a 'save as' dialogue.
String accept = request.getHeader("Accept");
disposition = accept != null && HttpUtils.accepts(accept, contentType) ? "inline" : "attachment";
log.debug("Content-Type : {}", contentType);
// Initialize response.
response.reset();
response.setBufferSize(DEFAULT_BUFFER_SIZE);
response.setHeader("Content-Type", contentType);
String videoPath = video.getVideoPath();
response.setHeader("Content-Disposition", disposition + ";filename="" + videoPath.substring(videoPath.lastIndexOf('/') + 1) + """);
log.debug("Content-Disposition: {}, fileName: {}", disposition, videoPath.substring(videoPath.lastIndexOf('/') + 1));
response.setHeader("Accept-Ranges", "bytes");
response.setHeader("ETag", md5);
// 设置缓存过期时间
response.setDateHeader("Expires", System.currentTimeMillis() + DEFAULT_EXPIRE_TIME);
// Send requested file (part(s)) to client ------------------------------------------------
/*
* 注意minioService okhttp3经过测试最大只能一次传8kb, 而bufferedInputStream的默认缓存区恰好8kb
* */
// Prepare streams.
try (InputStream input = new BufferedInputStream(minioService.getDownloadInputStream(EntityConstant.VIDEO_BUCKET, videoPath));
ServletOutputStream output = response.getOutputStream()) {
if (ranges.isEmpty() || ranges.get(0) == full) {
// Return full file.
log.debug("返回全部的视频文件，不进行划分");
response.setContentType(contentType);
response.setHeader("Content-Range", "bytes " + full.start + "-" + full.end + "/" + full.total);
response.setHeader("Content-Length", String.valueOf(full.length));
Range.copy(input, output, size, full.start, full.length);
} else if (ranges.size() == 1) {
// Return single part of file.
Range r = ranges.get(0);
log.info("Return 1 part of file : from ({}) to ({})", r.start, r.end);
response.setContentType(contentType);
response.setHeader("Content-Range", "bytes " + r.start + "-" + r.end + "/" + r.total);
response.setHeader("Content-Length", String.valueOf(r.length));
response.setStatus(HttpServletResponse.SC_PARTIAL_CONTENT); // 206.
// Copy single part range.
Range.copy(input, output, size, r.start, r.length);
} else {
/* 发送多种数据的多部分对象集合：
多部分对象集合包含：
1、multipart／form-data
在web表单文件上传时使用
2、multipart／byteranges
状态码206响应报文包含了多个范围的内容时使用。*/
// Return multiple parts of file.
response.setContentType("multipart/byteranges; boundary=" + MULTIPART_BOUNDARY);
response.setStatus(HttpServletResponse.SC_PARTIAL_CONTENT); // 206.
// Cast back to ServletOutputStream to get the easy println methods.
// Copy multi part range.
for (Range r : ranges) {
log.debug("Return multi part of file : from ({}) to ({})", r.start, r.end);
// Add multipart boundary and header fields for every range.
output.println();
output.println("--" + MULTIPART_BOUNDARY);
output.println("Content-Type: " + contentType);
output.println("Content-Range: bytes " + r.start + "-" + r.end + "/" + r.total);
// Copy single part range of multi part range.
Range.copy(input, output, size, r.start, r.length);
}
// End with multipart boundary.
output.println();
output.println("--" + MULTIPART_BOUNDARY + "--");
}
}
}
private static class Range {
long start;
long end;
long length;
long total;
/**
* Construct a byte range.
* @param start Start of the byte range.
* @param end End of the byte range.
* @param total Total length of the byte source.
*/
public Range(long start, long end, long total) {
this.start = start;
this.end = end;
this.length = end - start + 1;
this.total = total;
}
public static long subLong(String value, int beginIndex, int endIndex) {
String substring = value.substring(beginIndex, endIndex);
return (substring.length() > 0) ? Long.parseLong(substring) : -1;
}
private static void copy(InputStream input, OutputStream output, long inputSize, long start, long length) throws IOException {
byte[] buffer = new byte[DEFAULT_BUFFER_SIZE];
int read;
if (inputSize == length) {
// Write full range.
while ((read = input.read(buffer)) > 0) {
output.write(buffer, 0, read);
output.flush();
}
} else {
input.skip(start);
long toRead = length;
while ((read = input.read(buffer)) > 0) {
if ((toRead -= read) > 0) {
output.write(buffer, 0, read);
output.flush();
} else {
output.write(buffer, 0, (int) toRead + read);
output.flush();
break;
}
}
}
}
}
private static class HttpUtils {
/**
* Returns true if the given accept header accepts the given value.
* @param acceptHeader The accept header.
* @param toAccept The value to be accepted.
* @return True if the given accept header accepts the given value.
*/
public static boolean accepts(String acceptHeader, String toAccept) {
String[] acceptValues = acceptHeader.split("\s*(,|;)\s*");
Arrays.sort(acceptValues);
return Arrays.binarySearch(acceptValues, toAccept) > -1
|| Arrays.binarySearch(acceptValues, toAccept.replaceAll("/.*$", "/*")) > -1
|| Arrays.binarySearch(acceptValues, "*/*") > -1;
}
/**
* Returns true if the given match header matches the given value.
* @param matchHeader The match header.
* @param toMatch The value to be matched.
* @return True if the given match header matches the given value.
*/
public static boolean matches(String matchHeader, String toMatch) {
String[] matchValues = matchHeader.split("\s*,\s*");
Arrays.sort(matchValues);
return Arrays.binarySearch(matchValues, toMatch) > -1
|| Arrays.binarySearch(matchValues, "*") > -1;
}
}
}
