熟练掌握 BIO,NIO,AIO 的基本概念以及一些常见问题是你准备面试的过程中不可或缺的一部分,另外这些知识点也是你学习 Netty 的基础。

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- [BIO,NIO,AIO 总结](#bionioaio-总结)
- [1. BIO \(Blocking I/O\)](#1-bio-blocking-io)
- [1.1 传统 BIO](#11-传统-bio)
- [1.2 伪异步 IO](#12-伪异步-io)
- [1.3 代码示例](#13-代码示例)
- [1.4 总结](#14-总结)
- [2. NIO \(New I/O\)](#2-nio-new-io)
- [2.1 NIO 简介](#21-nio-简介)
- [2.2 NIO的特性/NIO与IO区别](#22-nio的特性nio与io区别)
- [1)Non-blocking IO(非阻塞IO)](#1non-blocking-io(非阻塞io))
- [2)Buffer\(缓冲区\)](#2buffer缓冲区)
- [3)Channel \(通道\)](#3channel-通道)
- [4)Selectors\(选择器\)](#4selectors选择器)
- [2.3 NIO 读数据和写数据方式](#23-nio-读数据和写数据方式)
- [2.4 NIO核心组件简单介绍](#24-nio核心组件简单介绍)
- [2.5 代码示例](#25-代码示例)
- [3. AIO \(Asynchronous I/O\)](#3-aio-asynchronous-io)
- [参考](#参考)

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# BIO,NIO,AIO 总结

Java 中的 BIO、NIO和 AIO 理解为是 Java 语言对操作系统的各种 IO 模型的封装。程序员在使用这些 API 的时候,不需要关心操作系统层面的知识,也不需要根据不同操作系统编写不同的代码。只需要使用Java的API就可以了。

在讲 BIO,NIO,AIO 之前先来回顾一下这样几个概念:同步与异步,阻塞与非阻塞。

**同步与异步**

- **同步:** 同步就是发起一个调用后,被调用者未处理完请求之前,调用不返回。
- **异步:** 异步就是发起一个调用后,立刻得到被调用者的回应表示已接收到请求,但是被调用者并没有返回结果,此时我们可以处理其他的请求,被调用者通常依靠事件,回调等机制来通知调用者其返回结果。

同步和异步的区别最大在于异步的话调用者不需要等待处理结果,被调用者会通过回调等机制来通知调用者其返回结果。

**阻塞和非阻塞**

- **阻塞:** 阻塞就是发起一个请求,调用者一直等待请求结果返回,也就是当前线程会被挂起,无法从事其他任务,只有当条件就绪才能继续。
- **非阻塞:** 非阻塞就是发起一个请求,调用者不用一直等着结果返回,可以先去干其他事情。

举个生活中简单的例子,你妈妈让你烧水,小时候你比较笨啊,在那里傻等着水开(**同步阻塞**)。等你稍微再长大一点,你知道每次烧水的空隙可以去干点其他事,然后只需要时不时来看看水开了没有(**同步非阻塞**)。后来,你们家用上了水开了会发出声音的壶,这样你就只需要听到响声后就知道水开了,在这期间你可以随便干自己的事情,你需要去倒水了(**异步非阻塞**)。


## 1. BIO (Blocking I/O)

同步阻塞I/O模式,数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。

### 1.1 传统 BIO

BIO通信(一请求一应答)模型图如下(图源网络,原出处不明):

![传统BIO通信模型图](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2.png)

采用 **BIO 通信模型** 的服务端,通常由一个独立的 Acceptor 线程负责监听客户端的连接。我们一般通过在`while(true)` 循环中服务端会调用 `accept()` 方法等待接收客户端的连接的方式监听请求,请求一旦接收到一个连接请求,就可以建立通信套接字在这个通信套接字上进行读写操作,此时不能再接收其他客户端连接请求,只能等待同当前连接的客户端的操作执行完成, 不过可以通过多线程来支持多个客户端的连接,如上图所示。

如果要让 **BIO 通信模型** 能够同时处理多个客户端请求,就必须使用多线程(主要原因是`socket.accept()`、`socket.read()`、`socket.write()` 涉及的三个主要函数都是同步阻塞的),也就是说它在接收到客户端连接请求之后为每个客户端创建一个新的线程进行链路处理,处理完成之后,通过输出流返回应答给客户端,线程销毁。这就是典型的 **一请求一应答通信模型** 。我们可以设想一下如果这个连接不做任何事情的话就会造成不必要的线程开销,不过可以通过 **线程池机制** 改善,线程池还可以让线程的创建和回收成本相对较低。使用`FixedThreadPool` 可以有效的控制了线程的最大数量,保证了系统有限的资源的控制,实现了N(客户端请求数量):M(处理客户端请求的线程数量)的伪异步I/O模型(N 可以远远大于 M),下面一节"伪异步 BIO"中会详细介绍到。

**我们再设想一下当客户端并发访问量增加后这种模型会出现什么问题?**

在 Java 虚拟机中,线程是宝贵的资源,线程的创建和销毁成本很高,除此之外,线程的切换成本也是很高的。尤其在 Linux 这样的操作系统中,线程本质上就是一个进程,创建和销毁线程都是重量级的系统函数。如果并发访问量增加会导致线程数急剧膨胀可能会导致线程堆栈溢出、创建新线程失败等问题,最终导致进程宕机或者僵死,不能对外提供服务。

### 1.2 伪异步 IO

为了解决同步阻塞I/O面临的一个链路需要一个线程处理的问题,后来有人对它的线程模型进行了优化一一一后端通过一个线程池来处理多个客户端的请求接入,形成客户端个数M:线程池最大线程数N的比例关系,其中M可以远远大于N.通过线程池可以灵活地调配线程资源,设置线程的最大值,防止由于海量并发接入导致线程耗尽。

伪异步IO模型图(图源网络,原出处不明):

![伪异步IO模型图](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/3.png)

采用线程池和任务队列可以实现一种叫做伪异步的 I/O 通信框架,它的模型图如上图所示。当有新的客户端接入时,将客户端的 Socket 封装成一个Task(该任务实现java.lang.Runnable接口)投递到后端的线程池中进行处理,JDK 的线程池维护一个消息队列和 N 个活跃线程,对消息队列中的任务进行处理。由于线程池可以设置消息队列的大小和最大线程数,因此,它的资源占用是可控的,无论多少个客户端并发访问,都不会导致资源的耗尽和宕机。

伪异步I/O通信框架采用了线程池实现,因此避免了为每个请求都创建一个独立线程造成的线程资源耗尽问题。不过因为它的底层仍然是同步阻塞的BIO模型,因此无法从根本上解决问题。

### 1.3 代码示例

下面代码中演示了BIO通信(一请求一应答)模型。我们会在客户端创建多个线程依次连接服务端并向其发送"当前时间+:hello world",服务端会为每个客户端线程创建一个线程来处理。代码示例出自闪电侠的博客,原地址如下:

[https://www.jianshu.com/p/a4e03835921a](https://www.jianshu.com/p/a4e03835921a)

**客户端**

```java
/**
*
* @author 闪电侠
* @date 2018年10月14日
* @Description:客户端
*/
public class IOClient {

public static void main(String[] args) {
// TODO 创建多个线程,模拟多个客户端连接服务端
new Thread(() -> {
try {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 3333);
while (true) {
try {
socket.getOutputStream().write((new Date() + ": hello world").getBytes());
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {
}
}
} catch (IOException e) {
}
}).start();

}

}

```

**服务端**

```java
/**
* @author 闪电侠
* @date 2018年10月14日
* @Description: 服务端
*/
public class IOServer {

public static void main(String[] args) throws IOException {
// TODO 服务端处理客户端连接请求
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(3333);

// 接收到客户端连接请求之后为每个客户端创建一个新的线程进行链路处理
new Thread(() -> {
while (true) {
try {
// 阻塞方法获取新的连接
Socket socket = serverSocket.accept();

// 每一个新的连接都创建一个线程,负责读取数据
new Thread(() -> {
try {
int len;
byte[] data = new byte[1024];
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
// 按字节流方式读取数据
while ((len = inputStream.read(data)) != -1) {
System.out.println(new String(data, 0, len));
}
} catch (IOException e) {
}
}).start();

} catch (IOException e) {
}

}
}).start();

}

}
```

### 1.4 总结

在活动连接数不是特别高(小于单机1000)的情况下,这种模型是比较不错的,可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单,也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗,可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是,当面对十万甚至百万级连接的时候,传统的 BIO 模型是无能为力的。因此,我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。



## 2. NIO (New I/O)

### 2.1 NIO 简介

NIO是一种同步非阻塞的I/O模型,在Java 1.4 中引入了 NIO 框架,对应 java.nio 包,提供了 Channel , Selector,Buffer等抽象。

NIO中的N可以理解为Non-blocking,不单纯是New。它支持面向缓冲的,基于通道的I/O操作方法。 NIO提供了与传统BIO模型中的 `Socket` 和 `ServerSocket` 相对应的 `SocketChannel` 和 `ServerSocketChannel` 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样,比较简单,但是性能和可靠性都不好;非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序,可以使用同步阻塞I/O来提升开发速率和更好的维护性;对于高负载、高并发的(网络)应用,应使用 NIO 的非阻塞模式来开发。

### 2.2 NIO的特性/NIO与IO区别

如果是在面试中回答这个问题,我觉得首先肯定要从 NIO 流是非阻塞 IO 而 IO 流是阻塞 IO 说起。然后,可以从 NIO 的3个核心组件/特性为 NIO 带来的一些改进来分析。如果,你把这些都回答上了我觉得你对于 NIO 就有了更为深入一点的认识,面试官问到你这个问题,你也能很轻松的回答上来了。

#### 1)Non-blocking IO(非阻塞IO)

**IO流是阻塞的,NIO流是不阻塞的。**

Java NIO使我们可以进行非阻塞IO操作。比如说,单线程中从通道读取数据到buffer,同时可以继续做别的事情,当数据读取到buffer中后,线程再继续处理数据。写数据也是一样的。另外,非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情。

Java IO的各种流是阻塞的。这意味着,当一个线程调用 `read()` 或 `write()` 时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取,或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了

#### 2)Buffer(缓冲区)

**IO 面向流(Stream oriented),而 NIO 面向缓冲区(Buffer oriented)。**

Buffer是一个对象,它包含一些要写入或者要读出的数据。在NIO类库中加入Buffer对象,体现了新库与原I/O的一个重要区别。在面向流的I/O中·可以将数据直接写入或者将数据直接读到 Stream 对象中。虽然 Stream 中也有 Buffer 开头的扩展类,但只是流的包装类,还是从流读到缓冲区,而 NIO 却是直接读到 Buffer 中进行操作。

在NIO厍中,所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时,它是直接读到缓冲区中的; 在写入数据时,写入到缓冲区中。任何时候访问NIO中的数据,都是通过缓冲区进行操作。

最常用的缓冲区是 ByteBuffer,一个 ByteBuffer 提供了一组功能用于操作 byte 数组。除了ByteBuffer,还有其他的一些缓冲区,事实上,每一种Java基本类型(除了Boolean类型)都对应有一种缓冲区。

#### 3)Channel (通道)

NIO 通过Channel(通道) 进行读写。

通道是双向的,可读也可写,而流的读写是单向的。无论读写,通道只能和Buffer交互。因为 Buffer,通道可以异步地读写。

#### 4)Selector (选择器)

NIO有选择器,而IO没有。

选择器用于使用单个线程处理多个通道。因此,它需要较少的线程来处理这些通道。线程之间的切换对于操作系统来说是昂贵的。 因此,为了提高系统效率选择器是有用的。

![一个单线程中Selector维护3个Channel的示意图](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-2/Slector.png)

### 2.3 NIO 读数据和写数据方式
通常来说NIO中的所有IO都是从 Channel(通道) 开始的。

- 从通道进行数据读取 :创建一个缓冲区,然后请求通道读取数据。
- 从通道进行数据写入 :创建一个缓冲区,填充数据,并要求通道写入数据。

数据读取和写入操作图示:

![NIO读写数据的方式](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-2/NIO读写数据的方式.png)


### 2.4 NIO核心组件简单介绍

NIO 包含下面几个核心的组件:

- Channel(通道)
- Buffer(缓冲区)
- Selector(选择器)

整个NIO体系包含的类远远不止这三个,只能说这三个是NIO体系的“核心API”。我们上面已经对这三个概念进行了基本的阐述,这里就不多做解释了。

### 2.5 代码示例

代码示例出自闪电侠的博客,原地址如下:

[https://www.jianshu.com/p/a4e03835921a](https://www.jianshu.com/p/a4e03835921a)

客户端 IOClient.java 的代码不变,我们对服务端使用 NIO 进行改造。以下代码较多而且逻辑比较复杂,大家看看就好。

```java
/**
*
* @author 闪电侠
* @date 2019年2月21日
* @Description: NIO 改造后的服务端
*/
public class NIOServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 1. serverSelector负责轮询是否有新的连接,服务端监测到新的连接之后,不再创建一个新的线程,
// 而是直接将新连接绑定到clientSelector上,这样就不用 IO 模型中 1w 个 while 循环在死等
Selector serverSelector = Selector.open();
// 2. clientSelector负责轮询连接是否有数据可读
Selector clientSelector = Selector.open();

new Thread(() -> {
try {
// 对应IO编程中服务端启动
ServerSocketChannel listenerChannel = ServerSocketChannel.open();
listenerChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(3333));
listenerChannel.configureBlocking(false);
listenerChannel.register(serverSelector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

while (true) {
// 监测是否有新的连接,这里的1指的是阻塞的时间为 1ms
if (serverSelector.select(1) > 0) {
Set<SelectionKey> set = serverSelector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = set.iterator();

while (keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();

if (key.isAcceptable()) {
try {
// (1) 每来一个新连接,不需要创建一个线程,而是直接注册到clientSelector
SocketChannel clientChannel = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept();
clientChannel.configureBlocking(false);
clientChannel.register(clientSelector, SelectionKey.OP_READ);
} finally {
keyIterator.remove();
}
}

}
}
}
} catch (IOException ignored) {
}
}).start();
new Thread(() -> {
try {
while (true) {
// (2) 批量轮询是否有哪些连接有数据可读,这里的1指的是阻塞的时间为 1ms
if (clientSelector.select(1) > 0) {
Set<SelectionKey> set = clientSelector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = set.iterator();

while (keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();

if (key.isReadable()) {
try {
SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
// (3) 面向 Buffer
clientChannel.read(byteBuffer);
byteBuffer.flip();
System.out.println(
Charset.defaultCharset().newDecoder().decode(byteBuffer).toString());
} finally {
keyIterator.remove();
key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
}
}

}
}
}
} catch (IOException ignored) {
}
}).start();

}
}
```

为什么大家都不愿意用 JDK 原生 NIO 进行开发呢?从上面的代码中大家都可以看出来,是真的难用!除了编程复杂、编程模型难之外,它还有以下让人诟病的问题:

- JDK 的 NIO 底层由 epoll 实现,该实现饱受诟病的空轮询 bug 会导致 cpu 飙升 100%
- 项目庞大之后,自行实现的 NIO 很容易出现各类 bug,维护成本较高,上面这一坨代码我都不能保证没有 bug

Netty 的出现很大程度上改善了 JDK 原生 NIO 所存在的一些让人难以忍受的问题。

### 3. AIO (Asynchronous I/O)

AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的IO模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的,也就是应用操作之后会直接返回,不会堵塞在那里,当后台处理完成,操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。

AIO 是异步IO的缩写,虽然 NIO 在网络操作中,提供了非阻塞的方法,但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说,我们的业务线程是在 IO 操作准备好时,得到通知,接着就由这个线程自行进行 IO 操作,IO操作本身是同步的。(除了 AIO 其他的 IO 类型都是同步的,这一点可以从底层IO线程模型解释,推荐一篇文章:[《漫话:如何给女朋友解释什么是Linux的五种IO模型?》](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg3MjA4MTExMw==&mid=2247484746&idx=1&sn=c0a7f9129d780786cabfcac0a8aa6bb7&source=41#wechat_redirect) )

查阅网上相关资料,我发现就目前来说 AIO 的应用还不是很广泛,Netty 之前也尝试使用过 AIO,不过又放弃了。

## 参考

- 《Netty 权威指南》第二版
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/23488863 (美团技术团队)
点击关注[公众号](#公众号)及时获取笔主最新更新文章,并可免费领取本文档配套的《Java面试突击》以及Java工程师必备学习资源。

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- [Servlet总结](#servlet总结)
- [阐述Servlet和CGI的区别?](#阐述servlet和cgi的区别)
- [CGI的不足之处:](#cgi的不足之处)
- [Servlet的优点:](#servlet的优点)
- [Servlet接口中有哪些方法及Servlet生命周期探秘](#servlet接口中有哪些方法及servlet生命周期探秘)
- [get和post请求的区别](#get和post请求的区别)
- [什么情况下调用doGet\(\)和doPost\(\)](#什么情况下调用doget和dopost)
- [转发(Forward)和重定向(Redirect)的区别](#转发forward和重定向redirect的区别)
- [自动刷新\(Refresh\)](#自动刷新refresh)
- [Servlet与线程安全](#servlet与线程安全)
- [JSP和Servlet是什么关系](#jsp和servlet是什么关系)
- [JSP工作原理](#jsp工作原理)
- [JSP有哪些内置对象、作用分别是什么](#jsp有哪些内置对象、作用分别是什么)
- [Request对象的主要方法有哪些](#request对象的主要方法有哪些)
- [request.getAttribute\(\)和 request.getParameter\(\)有何区别](#requestgetattribute和-requestgetparameter有何区别)
- [include指令include的行为的区别](#include指令include的行为的区别)
- [JSP九大内置对象,七大动作,三大指令](#jsp九大内置对象,七大动作,三大指令)
- [讲解JSP中的四种作用域](#讲解jsp中的四种作用域)
- [如何实现JSP或Servlet的单线程模式](#如何实现jsp或servlet的单线程模式)
- [实现会话跟踪的技术有哪些](#实现会话跟踪的技术有哪些)
- [Cookie和Session的的区别](#cookie和session的的区别)

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## Servlet总结

在Java Web程序中,**Servlet**主要负责接收用户请求 `HttpServletRequest`,在`doGet()`,`doPost()`中做相应的处理,并将回应`HttpServletResponse`反馈给用户。**Servlet** 可以设置初始化参数,供Servlet内部使用。一个Servlet类只会有一个实例,在它初始化时调用`init()`方法,销毁时调用`destroy()`方法**。**Servlet需要在web.xml中配置(MyEclipse中创建Servlet会自动配置),**一个Servlet可以设置多个URL访问**。**Servlet不是线程安全**,因此要谨慎使用类变量。

## 阐述Servlet和CGI的区别?

### CGI的不足之处:

1,需要为每个请求启动一个操作CGI程序的系统进程。如果请求频繁,这将会带来很大的开销。

2,需要为每个请求加载和运行一个CGI程序,这将带来很大的开销

3,需要重复编写处理网络协议的代码以及编码,这些工作都是非常耗时的。

### Servlet的优点:

1,只需要启动一个操作系统进程以及加载一个JVM,大大降低了系统的开销

2,如果多个请求需要做同样处理的时候,这时候只需要加载一个类,这也大大降低了开销

3,所有动态加载的类可以实现对网络协议以及请求解码的共享,大大降低了工作量。

4,Servlet能直接和Web服务器交互,而普通的CGI程序不能。Servlet还能在各个程序之间共享数据,使数据库连接池之类的功能很容易实现。

补充:Sun Microsystems公司在1996年发布Servlet技术就是为了和CGI进行竞争,Servlet是一个特殊的Java程序,一个基于Java的Web应用通常包含一个或多个Servlet类。Servlet不能够自行创建并执行,它是在Servlet容器中运行的,容器将用户的请求传递给Servlet程序,并将Servlet的响应回传给用户。通常一个Servlet会关联一个或多个JSP页面。以前CGI经常因为性能开销上的问题被诟病,然而Fast CGI早就已经解决了CGI效率上的问题,所以面试的时候大可不必信口开河的诟病CGI,事实上有很多你熟悉的网站都使用了CGI技术。

参考:《javaweb整合开发王者归来》P7

## Servlet接口中有哪些方法及Servlet生命周期探秘
Servlet接口定义了5个方法,其中**前三个方法与Servlet生命周期相关**:

- `void init(ServletConfig config) throws ServletException`
- `void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) throws ServletException, java.io.IOException`
- `void destroy()`
- `java.lang.String getServletInfo()`
- `ServletConfig getServletConfig()`

**生命周期:** **Web容器加载Servlet并将其实例化后,Servlet生命周期开始**,容器运行其**init()方法**进行Servlet的初始化;请求到达时调用Servlet的**service()方法**,service()方法会根据需要调用与请求对应的**doGet或doPost**等方法;当服务器关闭或项目被卸载时服务器会将Servlet实例销毁,此时会调用Servlet的**destroy()方法**。**init方法和destroy方法只会执行一次,service方法客户端每次请求Servlet都会执行**。Servlet中有时会用到一些需要初始化与销毁的资源,因此可以把初始化资源的代码放入init方法中,销毁资源的代码放入destroy方法中,这样就不需要每次处理客户端的请求都要初始化与销毁资源。

参考:《javaweb整合开发王者归来》P81

## get和post请求的区别

get和post请求实际上是没有区别,大家可以自行查询相关文章(参考文章:知乎对应的问题链接:[get和post区别?](https://www.zhihu.com/question/28586791))!

可以把 get 和 post 当作两个不同的行为,两者并没有什么本质区别,底层都是 TCP 连接。 get请求用来从服务器上获得资源,而post是用来向服务器提交数据。比如你要获取人员列表可以用 get 请求,你需要创建一个人员可以用 post 。这也是 Restful API 最基本的一个要求。

推荐阅读:

- https://www.zhihu.com/question/28586791
- https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI3NzIzMzg3Mw==&mid=100000054&idx=1&sn=71f6c214f3833d9ca20b9f7dcd9d33e4#rd

## 什么情况下调用doGet()和doPost()
Form标签里的method的属性为get时调用doGet(),为post时调用doPost()。

## 转发(Forward)和重定向(Redirect)的区别

**转发是服务器行为,重定向是客户端行为。**

**转发(Forward)**
通过RequestDispatcher对象的forward(HttpServletRequest request,HttpServletResponse response)方法实现的。RequestDispatcher可以通过HttpServletRequest 的getRequestDispatcher()方法获得。例如下面的代码就是跳转到login_success.jsp页面。
```java
request.getRequestDispatcher("login_success.jsp").forward(request, response);
```
**重定向(Redirect)** 是利用服务器返回的状态码来实现的。客户端浏览器请求服务器的时候,服务器会返回一个状态码。服务器通过 `HttpServletResponse` 的 `setStatus(int status)` 方法设置状态码。如果服务器返回301或者302,则浏览器会到新的网址重新请求该资源。

1. **从地址栏显示来说**

forward是服务器请求资源,服务器直接访问目标地址的URL,把那个URL的响应内容读取过来,然后把这些内容再发给浏览器.浏览器根本不知道服务器发送的内容从哪里来的,所以它的地址栏还是原来的地址.
redirect是服务端根据逻辑,发送一个状态码,告诉浏览器重新去请求那个地址.所以地址栏显示的是新的URL.

2. **从数据共享来说**

forward:转发页面和转发到的页面可以共享request里面的数据.
redirect:不能共享数据.

3. **从运用地方来说**

forward:一般用于用户登陆的时候,根据角色转发到相应的模块.
redirect:一般用于用户注销登陆时返回主页面和跳转到其它的网站等

4. 从效率来说

forward:高.
redirect:低.

## 自动刷新(Refresh)
自动刷新不仅可以实现一段时间之后自动跳转到另一个页面,还可以实现一段时间之后自动刷新本页面。Servlet中通过HttpServletResponse对象设置Header属性实现自动刷新例如:
```java
Response.setHeader("Refresh","5;URL=http://localhost:8080/servlet/example.htm");
```
其中5为时间,单位为秒。URL指定就是要跳转的页面(如果设置自己的路径,就会实现每过5秒自动刷新本页面一次)


## Servlet与线程安全
**Servlet不是线程安全的,多线程并发的读写会导致数据不同步的问题。** 解决的办法是尽量不要定义name属性,而是要把name变量分别定义在doGet()和doPost()方法内。虽然使用synchronized(name){}语句块可以解决问题,但是会造成线程的等待,不是很科学的办法。
注意:多线程的并发的读写Servlet类属性会导致数据不同步。但是如果只是并发地读取属性而不写入,则不存在数据不同步的问题。因此Servlet里的只读属性最好定义为final类型的。

参考:《javaweb整合开发王者归来》P92



## JSP和Servlet是什么关系
其实这个问题在上面已经阐述过了,Servlet是一个特殊的Java程序,它运行于服务器的JVM中,能够依靠服务器的支持向浏览器提供显示内容。JSP本质上是Servlet的一种简易形式,JSP会被服务器处理成一个类似于Servlet的Java程序,可以简化页面内容的生成。Servlet和JSP最主要的不同点在于,Servlet的应用逻辑是在Java文件中,并且完全从表示层中的HTML分离开来。而JSP的情况是Java和HTML可以组合成一个扩展名为.jsp的文件。有人说,Servlet就是在Java中写HTML,而JSP就是在HTML中写Java代码,当然这个说法是很片面且不够准确的。JSP侧重于视图,Servlet更侧重于控制逻辑,在MVC架构模式中,JSP适合充当视图(view)而Servlet适合充当控制器(controller)。

## JSP工作原理
JSP是一种Servlet,但是与HttpServlet的工作方式不太一样。HttpServlet是先由源代码编译为class文件后部署到服务器下,为先编译后部署。而JSP则是先部署后编译。JSP会在客户端第一次请求JSP文件时被编译为HttpJspPage类(接口Servlet的一个子类)。该类会被服务器临时存放在服务器工作目录里面。下面通过实例给大家介绍。
工程JspLoginDemo下有一个名为login.jsp的Jsp文件,把工程第一次部署到服务器上后访问这个Jsp文件,我们发现这个目录下多了下图这两个东东。
.class文件便是JSP对应的Servlet。编译完毕后再运行class文件来响应客户端请求。以后客户端访问login.jsp的时候,Tomcat将不再重新编译JSP文件,而是直接调用class文件来响应客户端请求。
![JSP工作原理](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-6/1.png)
由于JSP只会在客户端第一次请求的时候被编译 ,因此第一次请求JSP时会感觉比较慢,之后就会感觉快很多。如果把服务器保存的class文件删除,服务器也会重新编译JSP。

开发Web程序时经常需要修改JSP。Tomcat能够自动检测到JSP程序的改动。如果检测到JSP源代码发生了改动。Tomcat会在下次客户端请求JSP时重新编译JSP,而不需要重启Tomcat。这种自动检测功能是默认开启的,检测改动会消耗少量的时间,在部署Web应用的时候可以在web.xml中将它关掉。

参考:《javaweb整合开发王者归来》P97

## JSP有哪些内置对象、作用分别是什么
[JSP内置对象 -

JSP有9个内置对象:
- request:封装客户端的请求,其中包含来自GET或POST请求的参数;
- response:封装服务器对客户端的响应;
- pageContext:通过该对象可以获取其他对象;
- session:封装用户会话的对象;
- application:封装服务器运行环境的对象;
- out:输出服务器响应的输出流对象;
- config:Web应用的配置对象;
- page:JSP页面本身(相当于Java程序中的this);
- exception:封装页面抛出异常的对象。


## Request对象的主要方法有哪些
- setAttribute(String name,Object):设置名字为name的request 的参数值
- getAttribute(String name):返回由name指定的属性值
- getAttributeNames():返回request 对象所有属性的名字集合,结果是一个枚举的实例
- getCookies():返回客户端的所有 Cookie 对象,结果是一个Cookie 数组
- getCharacterEncoding() :返回请求中的字符编码方式 = getContentLength() :返回请求的 Body的长度
- getHeader(String name) :获得HTTP协议定义的文件头信息
- getHeaders(String name) :返回指定名字的request Header 的所有值,结果是一个枚举的实例
- getHeaderNames() :返回所以request Header 的名字,结果是一个枚举的实例
- getInputStream() :返回请求的输入流,用于获得请求中的数据
- getMethod() :获得客户端向服务器端传送数据的方法
- getParameter(String name) :获得客户端传送给服务器端的有 name指定的参数值
- getParameterNames() :获得客户端传送给服务器端的所有参数的名字,结果是一个枚举的实例
- getParameterValues(String name):获得有name指定的参数的所有值
- getProtocol():获取客户端向服务器端传送数据所依据的协议名称
- getQueryString() :获得查询字符串
- getRequestURI() :获取发出请求字符串的客户端地址
- getRemoteAddr():获取客户端的 IP 地址
- getRemoteHost() :获取客户端的名字
- getSession([Boolean create]) :返回和请求相关 Session
- getServerName() :获取服务器的名字
- getServletPath():获取客户端所请求的脚本文件的路径
- getServerPort():获取服务器的端口号
- removeAttribute(String name):删除请求中的一个属性

## request.getAttribute()和 request.getParameter()有何区别
**从获取方向来看:**

`getParameter()`是获取 POST/GET 传递的参数值;

`getAttribute()`是获取对象容器中的数据值;

**从用途来看:**

`getParameter()`用于客户端重定向时,即点击了链接或提交按扭时传值用,即用于在用表单或url重定向传值时接收数据用。

`getAttribute()` 用于服务器端重定向时,即在 sevlet 中使用了 forward 函数,或 struts 中使用了
mapping.findForward。 getAttribute 只能收到程序用 setAttribute 传过来的值。

另外,可以用 `setAttribute()`,`getAttribute()` 发送接收对象.而 `getParameter()` 显然只能传字符串。
`setAttribute()` 是应用服务器把这个对象放在该页面所对应的一块内存中去,当你的页面服务器重定向到另一个页面时,应用服务器会把这块内存拷贝另一个页面所对应的内存中。这样`getAttribute()`就能取得你所设下的值,当然这种方法可以传对象。session也一样,只是对象在内存中的生命周期不一样而已。`getParameter()`只是应用服务器在分析你送上来的 request页面的文本时,取得你设在表单或 url 重定向时的值。

**总结:**

`getParameter()`返回的是String,用于读取提交的表单中的值;(获取之后会根据实际需要转换为自己需要的相应类型,比如整型,日期类型啊等等)

`getAttribute()`返回的是Object,需进行转换,可用`setAttribute()`设置成任意对象,使用很灵活,可随时用

## include指令include的行为的区别
**include指令:** JSP可以通过include指令来包含其他文件。被包含的文件可以是JSP文件、HTML文件或文本文件。包含的文件就好像是该JSP文件的一部分,会被同时编译执行。 语法格式如下:
<%@ include file="文件相对 url 地址" %>

i**nclude动作:** `<jsp:include>`动作元素用来包含静态和动态的文件。该动作把指定文件插入正在生成的页面。语法格式如下:
<jsp:include page="相对 URL 地址" flush="true" />

## JSP九大内置对象,七大动作,三大指令
[JSP九大内置对象,七大动作,三大指令总结]

## 讲解JSP中的四种作用域
JSP中的四种作用域包括page、request、session和application,具体来说:
- **page**代表与一个页面相关的对象和属性。
- **request**代表与Web客户机发出的一个请求相关的对象和属性。一个请求可能跨越多个页面,涉及多个Web组件;需要在页面显示的临时数据可以置于此作用域。
- **session**代表与某个用户与服务器建立的一次会话相关的对象和属性。跟某个用户相关的数据应该放在用户自己的session中。
- **application**代表与整个Web应用程序相关的对象和属性,它实质上是跨越整个Web应用程序,包括多个页面、请求和会话的一个全局作用域。

## 如何实现JSP或Servlet的单线程模式
对于JSP页面,可以通过page指令进行设置。
`<%@page isThreadSafe="false"%>`

对于Servlet,可以让自定义的Servlet实现SingleThreadModel标识接口。

说明:如果将JSP或Servlet设置成单线程工作模式,会导致每个请求创建一个Servlet实例,这种实践将导致严重的性能问题(服务器的内存压力很大,还会导致频繁的垃圾回收),所以通常情况下并不会这么做。

## 实现会话跟踪的技术有哪些
1. **使用Cookie**

向客户端发送Cookie
```java
Cookie c =new Cookie("name","value"); //创建Cookie
c.setMaxAge(60*60*24); //设置最大时效,此处设置的最大时效为一天
response.addCookie(c); //把Cookie放入到HTTP响应中
```
从客户端读取Cookie
```java
String name ="name";
Cookie[]cookies =request.getCookies();
if(cookies !=null){
for(int i= 0;i<cookies.length;i++){
Cookie cookie =cookies[i];
if(name.equals(cookis.getName()))
//something is here.
//you can get the value
cookie.getValue();

}
}

```
**优点:** 数据可以持久保存,不需要服务器资源,简单,基于文本的Key-Value

**缺点:** 大小受到限制,用户可以禁用Cookie功能,由于保存在本地,有一定的安全风险。

2. URL 重写

在URL中添加用户会话的信息作为请求的参数,或者将唯一的会话ID添加到URL结尾以标识一个会话。

**优点:** 在Cookie被禁用的时候依然可以使用

**缺点:** 必须对网站的URL进行编码,所有页面必须动态生成,不能用预先记录下来的URL进行访问。

3.隐藏的表单域
```html
<input type="hidden" name ="session" value="..."/>
```

**优点:** Cookie被禁时可以使用

**缺点:** 所有页面必须是表单提交之后的结果。

4. HttpSession


在所有会话跟踪技术中,HttpSession对象是最强大也是功能最多的。当一个用户第一次访问某个网站时会自动创建 HttpSession,每个用户可以访问他自己的HttpSession。可以通过HttpServletRequest对象的getSession方 法获得HttpSession,通过HttpSession的setAttribute方法可以将一个值放在HttpSession中,通过调用 HttpSession对象的getAttribute方法,同时传入属性名就可以获取保存在HttpSession中的对象。与上面三种方式不同的 是,HttpSession放在服务器的内存中,因此不要将过大的对象放在里面,即使目前的Servlet容器可以在内存将满时将HttpSession 中的对象移到其他存储设备中,但是这样势必影响性能。添加到HttpSession中的值可以是任意Java对象,这个对象最好实现了 Serializable接口,这样Servlet容器在必要的时候可以将其序列化到文件中,否则在序列化时就会出现异常。
## Cookie和Session的的区别

Cookie 和 Session都是用来跟踪浏览器用户身份的会话方式,但是两者的应用场景不太一样。

**Cookie 一般用来保存用户信息** 比如①我们在 Cookie 中保存已经登录过得用户信息,下次访问网站的时候页面可以自动帮你登录的一些基本信息给填了;②一般的网站都会有保持登录也就是说下次你再访问网站的时候就不需要重新登录了,这是因为用户登录的时候我们可以存放了一个 Token 在 Cookie 中,下次登录的时候只需要根据 Token 值来查找用户即可(为了安全考虑,重新登录一般要将 Token 重写);③登录一次网站后访问网站其他页面不需要重新登录。**Session 的主要作用就是通过服务端记录用户的状态。** 典型的场景是购物车,当你要添加商品到购物车的时候,系统不知道是哪个用户操作的,因为 HTTP 协议是无状态的。服务端给特定的用户创建特定的 Session 之后就可以标识这个用户并且跟踪这个用户了。

Cookie 数据保存在客户端(浏览器端),Session 数据保存在服务器端。

Cookie 存储在客户端中,而Session存储在服务器上,相对来说 Session 安全性更高。如果使用 Cookie 的一些敏感信息不要写入 Cookie 中,最好能将 Cookie 信息加密然后使用到的时候再去服务器端解密。

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<!-- MarkdownTOC -->

- [IO流学习总结](#io流学习总结)
- [一 Java IO,硬骨头也能变软](#一-java-io,硬骨头也能变软)
- [二 java IO体系的学习总结](#二-java-io体系的学习总结)
- [三 Java IO面试题](#三-java-io面试题)
- [NIO与AIO学习总结](#nio与aio学习总结)
- [一 Java NIO 概览](#一-java-nio-概览)
- [二 Java NIO 之 Buffer\(缓冲区\)](#二-java-nio-之-buffer缓冲区)
- [三 Java NIO 之 Channel(通道)](#三-java-nio-之-channel(通道))
- [四 Java NIO之Selector(选择器)](#四-java-nio之selector(选择器))
- [五 Java NIO之拥抱Path和Files](#五-java-nio之拥抱path和files)
- [六 NIO学习总结以及NIO新特性介绍](#六-nio学习总结以及nio新特性介绍)
- [七 Java NIO AsynchronousFileChannel异步文件通](#七-java-nio-asynchronousfilechannel异步文件通)
- [八 高并发Java(8):NIO和AIO](#八-高并发java(8):nio和aio)
- [推荐阅读](#推荐阅读)
- [在 Java 7 中体会 NIO.2 异步执行的快乐](#在-java-7-中体会-nio2-异步执行的快乐)
- [Java AIO总结与示例](#java-aio总结与示例)

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## IO流学习总结

### [一 Java IO,硬骨头也能变软](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483981&idx=1&sn=6e5c682d76972c8d2cf271a85dcf09e2&chksm=fd98542ccaefdd3a70428e9549bc33e8165836855edaa748928d16c1ebde9648579d3acaac10#rd)

**(1) 按操作方式分类结构图:**

![IO-操作方式分类](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-6/IO-操作方式分类.png)


**(2)按操作对象分类结构图**

![IO-操作对象分类](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-6/IO-操作对象分类.png)

### [二 java IO体系的学习总结]
1. **IO流的分类:**
- 按照流的流向分,可以分为输入流和输出流;
- 按照操作单元划分,可以划分为字节流和字符流;
- 按照流的角色划分为节点流和处理流。
2. **流的原理浅析:**

java Io流共涉及40多个类,这些类看上去很杂乱,但实际上很有规则,而且彼此之间存在非常紧密的联系, Java Io流的40多个类都是从如下4个抽象类基类中派生出来的。

- **InputStream/Reader**: 所有的输入流的基类,前者是字节输入流,后者是字符输入流。
- **OutputStream/Writer**: 所有输出流的基类,前者是字节输出流,后者是字符输出流。
3. **常用的io流的用法**

### [三 Java IO面试题](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483985&idx=1&sn=38531c2cee7b87f125df7aef41637014&chksm=fd985430caefdd26b0506aa84fc26251877eccba24fac73169a4d6bd1eb5e3fbdf3c3b940261#rd)

## NIO与AIO学习总结


### [一 Java NIO 概览](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483956&idx=1&sn=57692bc5b7c2c6dfb812489baadc29c9&chksm=fd985455caefdd4331d828d8e89b22f19b304aa87d6da73c5d8c66fcef16e4c0b448b1a6f791#rd)

1. **NIO简介**:

Java NIO 是 java 1.4, 之后新出的一套IO接口NIO中的N可以理解为Non-blocking,不单纯是New。

2. **NIO的特性/NIO与IO区别:**
- 1)IO是面向流的,NIO是面向缓冲区的;
- 2)IO流是阻塞的,NIO流是不阻塞的;
- 3)NIO有选择器,而IO没有。
3. **读数据和写数据方式:**
- 从通道进行数据读取 :创建一个缓冲区,然后请求通道读取数据。

- 从通道进行数据写入 :创建一个缓冲区,填充数据,并要求通道写入数据。

4. **NIO核心组件简单介绍**
- **Channels**
- **Buffers**
- **Selectors**


### [二 Java NIO 之 Buffer(缓冲区)](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483961&idx=1&sn=f67bef4c279e78043ff649b6b03fdcbc&chksm=fd985458caefdd4e3317ccbdb2d0a5a70a5024d3255eebf38183919ed9c25ade536017c0a6ba#rd)

1. **Buffer(缓冲区)介绍:**
- Java NIO Buffers用于和NIO Channel交互。 我们从Channel中读取数据到buffers里,从Buffer把数据写入到Channels;
- Buffer本质上就是一块内存区;
- 一个Buffer有三个属性是必须掌握的,分别是:capacity容量、position位置、limit限制。
2. **Buffer的常见方法**
- Buffer clear()
- Buffer flip()
- Buffer rewind()
- Buffer position(int newPosition)
3. **Buffer的使用方式/方法介绍:**
- 分配缓冲区(Allocating a Buffer):
```java
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(28);//以ByteBuffer为例子
```
- 写入数据到缓冲区(Writing Data to a Buffer)

**写数据到Buffer有两种方法:**

1.从Channel中写数据到Buffer
```java
int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
```
2.通过put写数据:
```java
buf.put(127);
```

4. **Buffer常用方法测试**

说实话,NIO编程真的难,通过后面这个测试例子,你可能才能勉强理解前面说的Buffer方法的作用。


### [三 Java NIO 之 Channel(通道)](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483966&idx=1&sn=d5cf18c69f5f9ec2aff149270422731f&chksm=fd98545fcaefdd49296e2c78000ce5da277435b90ba3c03b92b7cf54c6ccc71d61d13efbce63#rd)


1. **Channel(通道)介绍**
- 通常来说NIO中的所有IO都是从 Channel(通道) 开始的。
- NIO Channel通道和流的区别:
2. **FileChannel的使用**
3. **SocketChannel和ServerSocketChannel的使用**
4. **️DatagramChannel的使用**
5. **Scatter / Gather**
- Scatter: 从一个Channel读取的信息分散到N个缓冲区中(Buufer).
- Gather: 将N个Buffer里面内容按照顺序发送到一个Channel.
6. **通道之间的数据传输**
- 在Java NIO中如果一个channel是FileChannel类型的,那么他可以直接把数据传输到另一个channel。
- transferFrom() :transferFrom方法把数据从通道源传输到FileChannel
- transferTo() :transferTo方法把FileChannel数据传输到另一个channel


### [四 Java NIO之Selector(选择器)](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483970&idx=1&sn=d5e2b133313b1d0f32872d54fbdf0aa7&chksm=fd985423caefdd354b587e57ce6cf5f5a7bec48b9ab7554f39a8d13af47660cae793956e0f46#rd)


1. **Selector(选择器)介绍**
- Selector 一般称 为选择器 ,当然你也可以翻译为 多路复用器 。它是Java NIO核心组件中的一个,用于检查一个或多个NIO Channel(通道)的状态是否处于可读、可写。如此可以实现单线程管理多个channels,也就是可以管理多个网络链接。
- 使用Selector的好处在于: 使用更少的线程来就可以来处理通道了, 相比使用多个线程,避免了线程上下文切换带来的开销。
2. **Selector(选择器)的使用方法介绍**
- Selector的创建
```java
Selector selector = Selector.open();
```
- 注册Channel到Selector(Channel必须是非阻塞的)
```java
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);
```
- SelectionKey介绍

一个SelectionKey键表示了一个特定的通道对象和一个特定的选择器对象之间的注册关系。
- 从Selector中选择channel(Selecting Channels via a Selector)

选择器维护注册过的通道的集合,并且这种注册关系都被封装在SelectionKey当中.
- 停止选择的方法

wakeup()方法 和close()方法。
3. **模板代码**

有了模板代码我们在编写程序时,大多数时间都是在模板代码中添加相应的业务代码。
4. **客户端与服务端简单交互实例**



### [五 Java NIO之拥抱Path和Files](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4NDQ4MzU5OA==&mid=2247483976&idx=1&sn=2296c05fc1b840a64679e2ad7794c96d&chksm=fd985429caefdd3f48e2ee6fdd7b0f6fc419df90b3de46832b484d6d1ca4e74e7837689c8146&token=537240785&lang=zh_CN#rd)

**一 文件I/O基石:Path:**
- 创建一个Path
- File和Path之间的转换,File和URI之间的转换
- 获取Path的相关信息
- 移除Path中的冗余项

**二 拥抱Files类:**
- Files.exists() 检测文件路径是否存在
- Files.createFile() 创建文件
- Files.createDirectories()和Files.createDirectory()创建文件夹
- Files.delete()方法 可以删除一个文件或目录
- Files.copy()方法可以吧一个文件从一个地址复制到另一个位置
- 获取文件属性
- 遍历一个文件夹
- Files.walkFileTree()遍历整个目录

### [六 NIO学习总结以及NIO新特性介绍]

- **内存映射:**

这个功能主要是为了提高大文件的读写速度而设计的。内存映射文件(memory-mappedfile)能让你创建和修改那些大到无法读入内存的文件。有了内存映射文件,你就可以认为文件已经全部读进了内存,然后把它当成一个非常大的数组来访问了。将文件的一段区域映射到内存中,比传统的文件处理速度要快很多。内存映射文件它虽然最终也是要从磁盘读取数据,但是它并不需要将数据读取到OS内核缓冲区,而是直接将进程的用户私有地址空间中的一部分区域与文件对象建立起映射关系,就好像直接从内存中读、写文件一样,速度当然快了。

### [七 Java NIO AsynchronousFileChannel异步文件通](http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-nio-zh/java-nio-asynchronousfilechannel.html)

Java7中新增了AsynchronousFileChannel作为nio的一部分。AsynchronousFileChannel使得数据可以进行异步读写。

### [八 高并发Java(8):NIO和AIO](http://www.importnew.com/21341.html)



## 推荐阅读

### [在 Java 7 中体会 NIO.2 异步执行的快乐](https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-nio2/index.html)

### [Java AIO总结与示例](https://blog.csdn.net/x_i_y_u_e/article/details/52223406)
AIO是异步IO的缩写,虽然NIO在网络操作中,提供了非阻塞的方法,但是NIO的IO行为还是同步的。对于NIO来说,我们的业务线程是在IO操作准备好时,得到通知,接着就由这个线程自行进行IO操作,IO操作本身是同步的。


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