標籤: 新北清潔

  美國底特律汽車展於 1 月 12 日開幕，通用汽車（GM）新款電動車雪佛蘭 Bolt（Chevrolet Bolt）首度亮相，預料未來將與電動車大廠特斯拉（Tesla）激烈競爭。   雪佛蘭 Bolt 每次充電可行駛 200 英里，達到先前油電混合車款 Volt 的 4 倍之多， 電池由韓國樂金化學（LG Chem）所製造，預計於 2017 年上市，售價約為 3 萬美元，可望與同樣預定 2017 年上市，售價約 3.5 萬美元的 Model 3 車款競相抗衡。根據知情人士表示，Bolt 為掀背式（Hatchback）設計，外型傾向跨界車款。   通用汽車盼能藉雪佛蘭 Bolt，加強消費者對該品牌具備完整產品線的印象，也希望能將此車款擴及至包括中國等全球市場。     （Source：）

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一般情況下，IOT設備（針對wifi設備）在智能化過程中需要連接到家庭路由。但在此之前，需要將wifi信息（通常是ssid和password，即名字和密碼）發給設備，這一步驟被稱為配網。移動設備如Android、iOS等扮演發送wifi信息的角色，簡單來說就是移動應用要與IOT設備建立通信，進而交換數據。針對配網這一步驟，市面上一般有兩種做法：

• AP連接方式：IOT設備發出AP（Access Point，可理解為路由器，可發出wifi）信息；移動設備STA（Station，可以連接wifi）連接到IOT設備AP，接着就可以發送wifi（家庭路由的wifi）信息給設備了。另外，也可互換角色，及移動設備釋放熱點，IOT設備進行連接。
• SmartConfig（一鍵配置）方式：不需要建立連接，移動設備將wifi信息（需提前獲取）寫入數據包，組播循環發出此數據包；IOT設備處於監聽所有網絡的模式，接收到UDP包后解析出wifi信息拿去連網。

可以發現，SmartConfig不需建立連接，步驟較少，實現起來也較容易，並且用戶也無需進行過多的操作。本文的IOT設備基於ESP32開發板，解釋原理及實現如何通過Android APP發出UDP包實現SmartConfig。知識點：計算機網絡、UDP、組播、DatagramSocket …

一、網絡知識回顧

計算機網絡分層結構如下：

• 應用層：體系中的最高層。任務是通過應用程序間的交互來完成特定網絡應用。不同的網絡應用對應不同的協議：如HTTP、DNS、SMTP。其交互的數據單元稱為報文。
• 運輸層：複雜向兩台主機中進程直接的通信提供通用的數據傳輸服務，使用端口作為向上傳遞的進程標識，主要有TCP和UDP。
• 網絡層：負責為分組交換網絡上的不同主機提供通信服務，使用IP協議。
• 網絡接口層：包括數據鏈路層和物理層，傳輸單位分別是幀和比特。

1. IP協議

IP（Internet Protocol）協議是網絡層的主要協議。其版本有IPv4（32位）、IPv6（128位）。與IP協議配套使用的還有地址解析協議（ARP）、網際控制報文協議（ICMP，重要應用即常見的PING，測試連通性）、網際組管理協議（IGMP）。

IP數據報格式，由首部和數據部分兩部分組成：

IP地址分類如下：

1.1 兩級IP地址

IP地址是每一台主機唯一的標識符，由網絡號和主機號組成。A、B、C三類均為單播地址（一對一），D類為多播地址（一對多）。

1.2 三級IP地址

在兩級中新增了子網號字段，也稱為劃分子網。其方法是從主機號借用若干位作為子網號。

子網掩碼：是一個網絡或子網的重要屬性，可通過子網掩碼計算出目的主機所處於哪一個子網。若沒有劃分子網，則使用默認子網掩碼（A類255.0.0.0、B類255.255.0.0、C類255.255.255.0）

1.3 無分類編址

無分類編址（CIDR）也稱為構造超網，使用網絡前綴+主機號規則，並使用斜線標明前綴位數，如：

128.15.34.77/20

1.4 IP多播

多播又稱為組播，提供一對多的通信，大大節約網絡資源。IP數據報中不能寫入某一個IP地址，需寫入多播組的標識符（需要接收的主機與此標識符關聯）。D類地址即為多播組的標識符，所以多播地址（D類）只能作為目的地址。分為本局域網上的硬件多播、互聯網多播兩種。

多播使用到的協議：

• IGMP（網際組管理協議）：讓連接在本地局域網上的多播路由器（能夠運行多播協議的路由器）知道本局域網上是否有主機（進程）參加或退出了某個多播組。
• 多播路由選擇協議：用於多播路由器之間的協同工作，以便讓多播數據報以最小的代價傳輸。

2. UDP協議

運輸層向上面的應用層提供通信服務，通信的端點並不是主機而是主機中進程，使用協議端口號標識進程（如HTTP為80）。UDP協議是運輸層中重要的兩個協議之一。

• UDP是無連接的
• UDP使用盡最大努力交付，不保證可靠交付
• UDP是面向報文的
• UDP沒有擁塞控制
• UDP支持一對一，一對多，多對一和多對多
• UDP首部開銷小

二、Java中的UDP

1. Socket

socket是在應用層和傳輸層之間的一個抽象層，它把TCP/IP層複雜的操作抽象為幾個簡單的接口供應用層調用已實現進程在網絡中通信。簡單來說，socket是一種接口，對傳輸層（TCP/UPD協議）進行了的封裝。

socket通信：

• TCP socket：需建立連接，TCP三次握手，基於流的通信（InputStrea和OutputStream）
• UDP socket：無需建立連接，基於報文的通信。可以組播的形式發出報文，適合本場景中的配網步驟。

2. Java中的socket

2.1 類解釋

Java為Socket編程封裝了幾個重要的類（均為客戶端-服務端模式）：

Socket類：
實現了一個客戶端socket，作為兩台機器通信的終端，默認採用TCP。connect()方法請求socket連接、getXXXStream()方法獲取輸入/出流、close()關閉流。

ServerSocket類：
實現了一個服務器的socket，等待客戶端的連接請求。bind()方法綁定一個IP地址和端口、accept()方法監聽並返回一個Socket對象(會阻塞)、close()關閉一個socket。

SocketAddress # InetSocketAddress類：
前者是一個抽象類，提供了一個socket地址，不關心傳輸層協議；後者繼承自前者，表示帶有IP地址和端口號的socket地址。

DatagramSocket類：
實現了一個發送和接收數據報的socket，使用UDP。send()方法發送一個數據報（DatagramPacket）、receive()方法接收一個數據報（一直阻塞接至收到數據報或超時）、close()方法關閉一個socket。

DatagramPacket類：
使用DatagramSocket時的數據報載體。

2.2 UDP實例

SmartConfig採用UDP實現，所以在前述知識的基礎下，先編寫一個例子熟悉java udp的使用，首先建立服務端的代碼：

public class UDPServer {
    /**
     * 設置緩衝區的長度
     */
    private static final int BUFFER_SIZE = 255;
    /**
     * 指定端口，客戶端需保持一致
     */
    private static final int PORT = 8089;

    public static void main(String[] args) {
        DatagramSocket datagramSocket = null;
        try {
            datagramSocket = new DatagramSocket(PORT);
            DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(new byte[BUFFER_SIZE], BUFFER_SIZE);
            while (true) {
                // 接收數據報，處於阻塞狀態
                datagramSocket.receive(datagramPacket);
                System.out.println("Receive data from client：" + new String(datagramPacket.getData()));
                // 服務器端發出響應信息
                byte[] responseData = "Server response".getBytes();
                datagramPacket.setData(responseData);
                datagramSocket.send(datagramPacket);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (datagramSocket != null) {
                datagramSocket.close();
            }
        }
    }
}

客戶端發出數據報：

public class UDPClient {
    /**
     * 指定端口，與服務端保持一致
     */
    private static final int PORT = 8089;
    /**
     * 超時重發時間
     */
    private static final int TIME_OUT = 2000;
    /**
     * 最大重試次數
     */
    private static final int MAX_RETRY = 3;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try {
            byte[] sendMsg = "Client msg".getBytes();
            // 創建數據報
            DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
            // 設置阻塞超時時間
            socket.setSoTimeout(TIME_OUT);
            // 創建server主機的ip地址（此處使用了本機地址）
            InetAddress inetAddress = InetAddress.getByName("192.168.xxx.xxx");
            // 發送和接收的數據報文
            DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendMsg, sendMsg.length, inetAddress, PORT);
            DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(new byte[sendMsg.length], sendMsg.length);
            // 數據報文可能丟失，設置重試計數器
            int tryTimes = 0;
            boolean receiveResponse = false;
            // 將數據報文發送出去
            socket.send(sendPacket);
            while (!receiveResponse && (tryTimes < MAX_RETRY)) {
                try {
                    // 阻塞接收數據報文
                    socket.receive(receivePacket);
                    // 檢查返回的數據報文
                    if (!receivePacket.getAddress().equals(inetAddress)) {
                        throw new IOException("Unknown server's data");
                    }
                    receiveResponse = true;
                } catch (InterruptedIOException e) {
                    // 重試
                    tryTimes++;
                    System.out.println("TimeOut, try " + (MAX_RETRY - tryTimes) + " times");
                }
            }
            if (receiveResponse) {
                System.out.println("Receive from server：" + new String(receivePacket.getData()));
            } else {
                System.out.println("No data!");
            }
            socket.close();
        } catch (SocketException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運行結果：

* 發現客戶端收到的數據被截斷了，這是因為沒有重置接收包的長度，在服務端datagramPacket.setLength()可解決。

三、SmartConfig

根據前面的socket相關應用，基本想到如何實現一鍵配置。在實際應用中，原理一樣，只是增加了組播（這一點需要和IOT設備端共同確定，數據的格式也需協定）。在實現中，需要針對不同IP組播地址發出循環的UDP報文，增加設備端接收到的可能性；同時APP也要開啟服務端程序監聽發出數據報的響應，以此更新UI或進行下一步的數據通信。相關核心代碼如下：

// 對每一個組播地址循環發出報文 
while (!mIsInterrupt && System.currentTimeMillis() - currentTime < mParameter
         .getTimeoutGuideCodeMillisecond()) {
     mSocketClient.sendData(gcBytes2,
             mParameter.getTargetHostname(),
             mParameter.getTargetPort(),
             mParameter.getIntervalGuideCodeMillisecond());
     // 跳出條件，發出UDP報文達到一定時間
     if (System.currentTimeMillis() - startTime > mParameter.getWaitUdpSendingMillisecond()) {
         break;
     }
}

組播地址設置：

public String getTargetHostname() {
    if (mBroadcast) {
        return "255.255.255.255";
    } else {
        int count = __getNextDatagramCount();
        return "234." + (count + 1) + "." + count + "." + count;
    }
}

完整代碼省略（利益相關，代碼匿了^_^），基本思路很簡單。最終的實現是IOT設備收到UDP發出的wifi信息，並以此成功連接wifi，連接服務器，進而綁定賬號。

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這篇文章介紹下mybatis的一級緩存的生命周期

一級緩存的產生

一級緩存的產生，並不是看mappper的xml文件的select方法，看下面的例子

mapper.xml

    <select id="getById" resultType="entity.TempEntity">
       select * from  temp where id = #{id}
    </select>

test

    @Test
    public  void testSelectAsUpdate() throws IOException {
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis.xml");
        SqlSessionFactory build = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        SqlSession sqlSession = build.openSession();
        sqlSession.update("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        sqlSession.update("dao.Temp03Dao.getById", 1);
    }

執行結果

2020-06-26 17:33:27,899 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:33:27,922 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:33:27,923 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:33:27,923 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)

我們可以看到執行了2次查詢。說明並沒有產生緩存。說明和sqlsession調用的方法是有關係的

只有調用上圖中的方法才會產生一級緩存

一級緩存的銷毀

1.關閉session

這個是根據debug看到的一級緩存的最終結構。下面是整個依賴的類圖

test

 @Test
    public  void test() throws IOException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis.xml");
        SqlSessionFactory build = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        SqlSession sqlSession = build.openSession();
        TempEntity tempEntity1 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity1);

        Field executorField = sqlSession.getClass().getDeclaredField("executor");
        executorField.setAccessible(true);
        CachingExecutor  cachingExecutor = (CachingExecutor) executorField.get(sqlSession);

        Field declaredField = cachingExecutor.getClass().getDeclaredField("delegate");
        declaredField.setAccessible(true);
        SimpleExecutor simpleExecutor  = (SimpleExecutor) declaredField.get(cachingExecutor);

        Field localCacheField = simpleExecutor.getClass().getSuperclass().getDeclaredField("localCache");
        localCacheField.setAccessible(true);
        PerpetualCache perpetualCache = (PerpetualCache) localCacheField.get(simpleExecutor);

        Field cacheField = perpetualCache.getClass().getDeclaredField("cache");
        cacheField.setAccessible(true);
        Map<Object,Object> map= (Map<Object, Object>) cacheField.get(perpetualCache);
        logger.info("緩存關閉前");
        for (Map.Entry<Object,Object> objectObjectEntry:map.entrySet()){
            logger.info(objectObjectEntry.getKey() + "===" + objectObjectEntry.getValue());
        }
        sqlSession.close();
        logger.info("緩存關閉后");

        for (Map.Entry<Object,Object> objectObjectEntry:map.entrySet()){
            logger.info(objectObjectEntry.getKey() + "=" + objectObjectEntry.getValue());
        }
    }

運行結果

2020-06-26 17:38:52,777 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:38:52,801 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:38:52,824 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:38:52,824 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:38:52,825 INFO [TempTest] - 緩存關閉前
2020-06-26 17:38:52,826 INFO [TempTest] - -1654591322:461730790:dao.Temp03Dao.getById:0:2147483647:select * from  temp where id = ?:1:dev===[TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}]
2020-06-26 17:38:52,827 INFO [TempTest] - 緩存關閉后

可以看到session關閉后，緩存就不存在了

2.Commit提交

test

    @Test
    public  void testCommit() throws IOException {
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis.xml");
        SqlSessionFactory build = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        SqlSession sqlSession = build.openSession();
        TempEntity tempEntity1 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity1);
        sqlSession.commit();
        TempEntity tempEntity2 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity2);
        logger.info(tempEntity1 == tempEntity2);

    }

運行結果

2020-06-26 17:40:40,821 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:40:40,846 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:40:40,862 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:40:40,862 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:40:40,863 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:40:40,863 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:40:40,864 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:40:40,864 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:40:40,864 INFO [TempTest] - false

說明sqlSession.commit時會清空緩存

3.Rollback

test

    @Test
    public  void testRollback() throws IOException {
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis.xml");
        SqlSessionFactory build = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        SqlSession sqlSession = build.openSession();
        TempEntity tempEntity1 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity1);
        sqlSession.rollback();
        TempEntity tempEntity2 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity2);
        logger.info(tempEntity1 == tempEntity2);

    }

執行結果

2020-06-26 17:42:23,793 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:42:23,833 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:42:23,843 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:42:23,843 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:42:23,844 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:42:23,844 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:42:23,845 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:42:23,845 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:42:23,845 INFO [TempTest] - false

sqlSession.rollback()也會清空緩存

4.update更新

這裡是在第一次查詢后，緊接着進行update操作。這裏與表無關。就是操作其它表，也會清空緩存。

test

    @Test
    public  void testForUpdate() throws IOException {
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis.xml");
        SqlSessionFactory build = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        SqlSession sqlSession = build.openSession();
        TempEntity tempEntity1 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity1);
        sqlSession.update("dao.Temp03Dao.updateById", 1);
        TempEntity tempEntity2 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity2);
        logger.info(tempEntity1 == tempEntity2);

    }

運行結果

2020-06-26 17:45:43,997 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:45:44,034 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:45:44,048 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:45:44,049 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:45:44,049 DEBUG [dao.Temp03Dao.updateById] - ==>  Preparing: update temp set value1 = 'ffffff' where id = ? 
2020-06-26 17:45:44,049 DEBUG [dao.Temp03Dao.updateById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:45:44,050 DEBUG [dao.Temp03Dao.updateById] - <==    Updates: 1
2020-06-26 17:45:44,051 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:45:44,051 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:45:44,052 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:45:44,053 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='ffffff', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:45:44,053 INFO [TempTest] - false

這裏還是在一個session會話中。記得之前有人給我說只要在一個session會話中，執行update不會清空緩存。這裏的代碼就證明了

5.clearCache 主動清除

test

    @Test
    public  void testClearCatch() throws IOException {
        InputStream inputStream = Resources.getResourceAsStream("mybatis.xml");
        SqlSessionFactory build = new SqlSessionFactoryBuilder().build(inputStream);
        SqlSession sqlSession = build.openSession();
        TempEntity tempEntity1 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity1);
        sqlSession.clearCache();
        TempEntity tempEntity2 = sqlSession.selectOne("dao.Temp03Dao.getById", 1);
        logger.info(tempEntity2);
        logger.info(tempEntity1 == tempEntity2);

    }

運行結果

2020-06-26 17:48:42,085 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:48:42,110 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:48:42,124 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:48:42,124 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:48:42,125 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==>  Preparing: select * from temp where id = ? 
2020-06-26 17:48:42,125 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - ==> Parameters: 1(Integer)
2020-06-26 17:48:42,126 DEBUG [dao.Temp03Dao.getById] - <==      Total: 1
2020-06-26 17:48:42,126 INFO [TempTest] - TempEntity{id=1, value1='11111', value2='aaaaa'}
2020-06-26 17:48:42,126 INFO [TempTest] - false

一級緩存 臟讀問題

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