tensorflow中的學習率調整策略

通常為了模型能更好的收斂,隨着訓練的進行,希望能夠減小學習率,以使得模型能夠更好地收斂,找到loss最低的那個點.

tensorflow中提供了多種學習率的調整方式.在搜索decay.可以看到有多種學習率的衰減策略.

  • cosine_decay
  • exponential_decay
  • inverse_time_decay
  • linear_cosine_decay
  • natural_exp_decay
  • noisy_linear_cosine_decay
  • polynomial_decay

本文介紹兩種學習率衰減策略,指數衰減和多項式衰減.

  • 指數衰減
tf.compat.v1.train.exponential_decay(
    learning_rate,
    global_step,
    decay_steps,
    decay_rate,
    staircase=False,
    name=None
)

learning_rate 初始學習率
global_step 當前總共訓練多少個迭代
decay_steps 每xxx steps后變更一次學習率
decay_rate 用以計算變更后的學習率
staircase: global_step/decay_steps的結果是float型還是向下取整

學習率的計算公式為:decayed_learning_rate = learning_rate * decay_rate ^ (global_step / decay_steps)

我們用一段測試代碼來繪製一下學習率的變化情況.

#coding=utf-8
import matplotlib.pyplot as plt
import tensorflow as tf

x=[]
y=[]
N = 200 #總共訓練200個迭代

num_epoch = tf.Variable(0, name='global_step', trainable=False)
with tf.Session() as sess:
    sess.run(tf.global_variables_initializer())
    for num_epoch in range(N):
        ##初始學習率0.5,每10個迭代更新一次學習率.
        learing_rate_decay = tf.train.exponential_decay(learning_rate=0.5, global_step=num_epoch, decay_steps=10, decay_rate=0.9, staircase=False)
        learning_rate = sess.run([learing_rate_decay])
        y.append(learning_rate)

#print(y)

x = range(N)
fig = plt.figure()
ax.set_xlabel('step')
ax.set_ylabel('learing rate')
plt.plot(x, y, 'r', linewidth=2)
plt.show()

結果如圖:

  • 多項式衰減
tf.compat.v1.train.polynomial_decay(
    learning_rate,
    global_step,
    decay_steps,
    end_learning_rate=0.0001,
    power=1.0,
    cycle=False,
    name=None
)

設定一個初始學習率,一個終止學習率,然後線性衰減.cycle控制衰減到end_learning_rate后是否保持這個最小學習率不變,還是循環往複. 過小的學習率會導致收斂到局部最優解,循環往複可以一定程度上避免這個問題.
根據cycle是否為true,其計算方式不同,如下:

#coding=utf-8
import matplotlib.pyplot as plt
import tensorflow as tf

x=[]
y=[]
z=[]
N = 200 #總共訓練200個迭代

num_epoch = tf.Variable(0, name='global_step', trainable=False)
with tf.Session() as sess:
    sess.run(tf.global_variables_initializer())
    for num_epoch in range(N):
        ##初始學習率0.5,每10個迭代更新一次學習率.
        learing_rate_decay = tf.train.polynomial_decay(learning_rate=0.5, global_step=num_epoch, decay_steps=10, end_learning_rate=0.0001, cycle=False)
        learning_rate = sess.run([learing_rate_decay])
        y.append(learning_rate)
        
        learing_rate_decay2 = tf.train.polynomial_decay(learning_rate=0.5, global_step=num_epoch, decay_steps=10, end_learning_rate=0.0001, cycle=True)
        learning_rate2 = sess.run([learing_rate_decay2])
        z.append(learning_rate2)
#print(y)

x = range(N)
fig = plt.figure()
ax.set_xlabel('step')
ax.set_ylabel('learing rate')
plt.plot(x, y, 'r', linewidth=2)
plt.plot(x, z, 'g', linewidth=2)
plt.show()

繪圖結果如下:

cycle為false時對應紅線,學習率下降到0.0001后不再下降. cycle=true時,下降到0.0001后再突變到一個更大的值,在繼續衰減,循環往複.

在代碼里,通常通過參數去控制不同的學習率策略,例如

def _configure_learning_rate(num_samples_per_epoch, global_step):
  """Configures the learning rate.

  Args:
    num_samples_per_epoch: The number of samples in each epoch of training.
    global_step: The global_step tensor.

  Returns:
    A `Tensor` representing the learning rate.

  Raises:
    ValueError: if
  """
  # Note: when num_clones is > 1, this will actually have each clone to go
  # over each epoch FLAGS.num_epochs_per_decay times. This is different
  # behavior from sync replicas and is expected to produce different results.
  decay_steps = int(num_samples_per_epoch * FLAGS.num_epochs_per_decay /
                    FLAGS.batch_size)

  if FLAGS.sync_replicas:
    decay_steps /= FLAGS.replicas_to_aggregate

  if FLAGS.learning_rate_decay_type == 'exponential':
    return tf.train.exponential_decay(FLAGS.learning_rate,
                                      global_step,
                                      decay_steps,
                                      FLAGS.learning_rate_decay_factor,
                                      staircase=True,
                                      name='exponential_decay_learning_rate')
  elif FLAGS.learning_rate_decay_type == 'fixed':
    return tf.constant(FLAGS.learning_rate, name='fixed_learning_rate')
  elif FLAGS.learning_rate_decay_type == 'polynomial':
    return tf.train.polynomial_decay(FLAGS.learning_rate,
                                     global_step,
                                     decay_steps,
                                     FLAGS.end_learning_rate,
                                     power=1.0,
                                     cycle=False,
                                     name='polynomial_decay_learning_rate')
  else:
    raise ValueError('learning_rate_decay_type [%s] was not recognized' %
                     FLAGS.learning_rate_decay_type)

推薦一篇: 對各種學習率衰減策略描述的很詳細.並且都有配圖,可以很直觀地看到各種衰減策略下學習率變換情況.

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SpringBoot 整合NoSql

通用配置

maven依賴

添加Spring-Web和Spring-Security依賴,使用Spring-Security是因為使用SpringBoot的Redis依賴時,必須添加Spring-Security。在新版本SpringBoot才會這樣。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
</dependency>

properties配置

8080端口指定一下,因為下面雙開服務器這個配置必須在這裏显示加上。

server.port=8080

測試類

@RestController
public class HelloController {

    @Value("${server.port}")
    Integer port;

    @GetMapping("/set")
    public String set(HttpSession session) {
        session.setAttribute("name", "johnson");
        return String.valueOf(port);
    }

    @GetMapping("/get")
    public String get(HttpSession session) {
        return (String)session.getAttribute("name") + port;
    }
}

整合Redis

maven依賴

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

連接redis必須要密碼,否則連接不上,所以你的redis服務器必須設置密碼

spring.redis.host=127.0.0.1
spring.redis.database=0
spring.redis.port=6379
spring.redis.password=123456

啟動后,瀏覽器打開localhost:8080,賬號默認為user,密碼在控制台打印出來了,可以去看看。頁面如下:

Redis下的Session共享

當我們開啟兩個或多個Tomcat時,如何在這兩個Tomcat服務中共享Session呢,而Spring直接扔個依賴給你,安裝這個依賴就好了。
???????????? execute me!?
就是這麼簡單,添加spring-session-data-redis依賴就好了,如下:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.session</groupId>
    <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>
</dependency>

測試Session共享

使用maven使用package指令打包出來出來后(IDEA的Maven工具有package按鈕,點一下就好),在target目錄下可以看到你打包好的jar包,就像這樣:

進入到tartget目錄后,打開兩個命令窗口, 分別輸入以下命令:

java -jar sessionhare-0.0.1-SNAPSHOT.jar  --server.port=8080 //窗口1命令
java -jar sessionhare-0.0.1-SNAPSHOT.jar  --server.port=8081 //窗口2命令

然後打開頁面localhost:8080,賬號默認為user,密碼可以在8080的控制台看到,登錄成功后,
再打開頁面localhost:8081,你會發現不需要再次登錄啦,Session共享成功!

Nginx的負載均衡

安裝Nginx可以參考我之前的文章
如果是Ubuntu或者其他類型的系統,就依賴項不同,安裝方式還是一樣的。

nginx配置

nginx配置在路徑在/usr/local/nginx/conf/nginx.conf, 修改配置如下:
http模塊下修改。

    upstream colablog.cn {
        server 127.0.0.1:8080 weight=1;
        server 127.0.0.1:8081 weight=1;
    }
    server {
        listen      80;
        server_name localhost;
        
        location / {
           proxy_pass http://colablog.cn;
           proxy_redirect default;
        }
    }

修改完nginx配置後記得要重新加載一下配置文件,修改配置文件后必須重新指定配置文件,否則啟動會報錯。

sudo /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf //重新指定配置文件
sudo /usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload //重新啟動nginx

把剛才項目打包出來的jar包扔到Linux服務器上,讓程序在服務器後台運行,使用如下命令:

$ nohup java -jar sessionhare-0.0.1-SNAPSHOT.jar --server.port=8080 > 8080.log &
$ nohup java -jar sessionhare-0.0.1-SNAPSHOT.jar --server.port=8081 > 8081.log &

打開你Linux服務器的ip地址就可以看到了。在瀏覽器打開你的虛擬機ip/set你的虛擬機ip/get,重複打開幾次就會發現訪問不同的端口。

MongoDb

整合MongoDb就像整合Redis那麼簡單,依賴和配置文件搞一下就行了

maven依賴

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
</dependency>

properties配置

spring.data.mongodb.host=127.0.0.1
spring.data.mongodb.authentication-database=admin
spring.data.mongodb.username=johnson
spring.data.mongodb.password=123456
spring.data.mongodb.port=27017
spring.data.mongodb.database=johnson

這樣就已經配置好了,不過我們還是測試一下吧。

測試

Book實體類

public class Book {

    private Integer id;

    private String name;

    private String author;

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                '}';
    }

    public Integer getId() { return id; }

    public void setId(Integer id) { this.id = id; }

    public String getName() { return name; }

    public void setName(String name) { this.name = name; }

    public String getAuthor() { return author; }

    public void setAuthor(String author) { this.author = author; }
}

dao接口

public interface BookDao extends MongoRepository<Book, Integer> {
    List<Book> findBookByNameContaining(String name);
}

測試類

@SpringBootTest
class MongoApplicationTests {
    @Autowired
    BookDao dao;

    @Test
    void contextLoads() {
        Book book = new Book();
        book.setName("colablog");
        book.setId(1);
        book.setAuthor("johnson");
        dao.insert(book);
    }

    @Test
    public void getList() {
        List<Book> all = dao.findAll();
        System.out.println(all);
        List<Book> cola = dao.findBookByNameContaining("cola");
        System.out.println(cola);
    }

    @Autowired
    MongoTemplate template;

    @Test
    public void test1() {
        Book book = new Book();
        book.setName("colablog2");
        book.setId(2);
        book.setAuthor("johnson2");
        template.insert(book);

        List<Book> all = template.findAll(Book.class);
        System.out.println(all);
    }
}

總結

文章主要是根據總結了視頻第六章內容,
代碼貼的有點多,因為測試用例的關係,真是抱歉,因為有測試用例才能證明程序能走通。
好了,感謝各位的閱讀,文章若有不足之處或更好的建議,請在下方留言,Thanks(・ω・)ノ。

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中國限定?Tesla Model S 加入防霧霾功能

發表不久的 Model 3 是 Tesla 旗下最受關注的車款,但距離這款車出貨還有一年多的時間,Tesla 衝擊 2016 年銷量目標的核心還是 Model S 電動車,這款車確立了 Tesla 在電動車領域的地位,Tesla 也不斷為這款車加入新功能,以應對同價位豪華汽車的競爭,近日 Tesla 為 Model S 加入了一項空氣過濾系統,能夠有效地吸收有害氣體和塵埃,這一功能對於空氣質量較差的中國市場擁有非常大的競爭力。

Model S 以超強動力和出眾的外觀設計廣受歡迎,但定價過高也一直阻礙著這款車衝擊高銷售,Tesla 也對 Model S 進行了升級,包括加入自動駕駛、更多的內飾材料、提高電池容量等。現在 Tesla 為 Model S 加入了一項非常實用的功能──空氣過濾系統,車主可以按下一個按鈕,啟動車內空氣過濾系統,這一系統能夠吸收車內的有害氣體和粉塵,可在幾秒鐘之內把車中的異味去除掉。   媒體對 Model S 的空氣過濾系統進行測試,這一系統清潔空氣的效率是其他同類產品的 10 倍,Tesla CEO Elon Musk 在 Twitter 上透露,Model S 的空氣過濾系統能夠給用戶帶來像醫院室內環境級別的空氣。   Tesla 對 Model S 的升級多集中在軟體和系統方面,更新的車款也沒有在命令上進行迭代,新款 Model S 的定價還需要等待正式發售後才會公開,Tesla 公司未透露新款的定價。

(本文授權轉載自《》─〈〉)

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一、netcore跨平台之 Linux上部署netcore和webapi

這幾天閑着的時候在linux上部署了一下netcore webapi,下面就紀要一下這個過程。

中間遇到不少的坑,心裏都是淚啊。

 話不多說,開始幹活。

————————————————————————

第一步,你得先創建一個netcore的接口,這個我就簡單創建一個接口。

關於開發工具,我用的是vs2017,當然最新的vs2019也出來了,你可以用新的,都沒關係。

開始選擇創建項目,如圖所示,這個入門的程序員都應該懂

 

 

 選擇API

 

 

 點擊確定按鈕就創建成功。

如圖打開 Program.cs 

 

 

 在這裏添加一段代碼

 

代碼添加后

 

 

 這樣代碼就寫好了。

接下來就是發布。

 

選擇文件夾,選擇你要發布的項目的位置。

 

 

 點擊高級配置如下,注意下,這裏的目標框架是2.2版本,所以我們在linux上安裝的也是2.2。

 這裏我就遇到過坑,我vs發布的是2.0的版本,結果我linux是2.2,就各種運行報錯,後來改成2.2就好了。

 

 最後保存併發布就好了。

netcore項目的創建和發布就這樣結束了。

第二步,你得準備一個linux服務器,然後安裝環境

如果你條件允許,可以直接在阿里雲或者騰訊雲、華為雲、百度雲上買一個服務器。

新用戶是白菜價哦,(這裏真不是打廣告)當然你可以在你電腦上安裝一個VMware虛擬機。

具體安裝步驟百度一下一大把,這裏就不演示了。

我就在在百度雲買了一個linux服務器,嗯,價格還算便宜,畢竟新用戶,為什麼用百度雲??

當然不是因為他好,而是我阿里雲已經不是新用戶了

好了,我們繼續。

用xshell登錄到你的linux服務器上。(如果不懂linux,沒關係,你總會百度吧)

登錄成功后,你可以在直接輸入如下命令

sudo yum install dotnet-sdk-2.2

 

 點擊確認,你需要等一段時間,如果你服務器網速很差,那麼你可以會等很久。

 如下圖示,遇到這裏你需要點擊敲一下你的鍵盤上的 y 回車即可

 這個時候系統開始慢慢的下載了,請耐心等待即可。

 

 

 終於下載完成了

 

你可以輸入下面的命令看看是否成功

dotnet --version

显示如下,表示按照成功

 

 

 

然後我們把發布包上傳到服務器上來

我這裏用的是xftp工具,當然也有其他工具可,下圖所示是我安裝的兩個工具,大家可以去下載安裝。

 

 

這裏給大家提供一些我在網盤保存的一些工具

Xshell+Xftp真正破解版    https://pan.baidu.com/s/1Ew1XPg11sakpc8mvK6QsHg 

 打開xftp並連接到服務器,如下所示

 

 

 

我這裏用的root權限,這裏進來就直接就是root根目錄了

然後右鍵點擊創建一個目錄用來保存你上傳的netcore文件,嗯,就取名netcore吧

 

 

 

 

 

 

 然後在左邊找到你剛剛發布的那個包的位置,並且點擊右邊的netcore進入到對應的目錄中

 

 

 

然後全選左邊的所有文件,並右鍵然後點擊傳輸,如圖所示

 

 

然後文件就開始傳輸了

 

 

 

 

 等下面的傳輸沒有記錄了,那麼恭喜你,你傳遞完成了。

 

 有人可能會問為啥這麼多文件,我vs2017本來沒有2.2版本,後來我在本機安裝了2.2,結果發布后就這麼多……

然後我們再次回到xshell看看

輸入命令 ll 可以看到我們新加了一個文件 netcore

 

 然後輸入命令cd  進入到我們上傳的這個發布包中。

然後在輸入命令 ll

cd netcore
ll

我們可以找到WebApiTest.dll文件

 

 然後輸入命令

dotnet WebApiTest.dll

如圖所示,就恭喜你你的項目運行正常。

 

 然後你Ctrl+C結束掉這個程序,這裏只能在服務器內部訪問,外面是不能訪問的。

 然後輸入如下命令

dotnet WebApiTest.dll   --server.urls "http://*:6666"

如圖所示

 

 然後用postman或者一些在線工具訪問這個接口,如圖所示,那麼恭喜你成功了

這個測試工具的網站:https://www.sojson.com/httpRequest/

 

 

 好了,到這裏netcore在linux上配置就基本完成了,接下來下一篇我們開始講nginx的配置,以及讓netcore運行在nginx下。

 

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go中的數據結構-通道channel

1. channel的使用

  很多文章介紹channel的時候都和併發揉在一起,這裏我想把它當做一種數據結構來單獨介紹它的實現原理。

  channel,通道。golang中用於數據傳遞的一種數據結構。是golang中一種傳遞數據的方式,也可用作事件通知。

1.1 聲明、傳值、關閉

  使用chan關鍵字聲明一個通道,在使用前必須先創建,操作符 <- 用於指定通道的方向,發送或接收。如果未指定方向,則為雙向通道。

 1 //聲明和創建
 2 var ch chan int      // 聲明一個傳遞int類型的channel
 3 ch := make(chan int) // 使用內置函數make()定義一個channel
 4 ch2 := make(chan interface{})         // 創建一個空接口類型的通道, 可以存放任意格式
 5 
 6 type Equip struct{ /* 一些字段 */ }
 7 ch2 := make(chan *Equip)             // 創建Equip指針類型的通道, 可以存放*Equip
 8 
 9 //傳值
10 ch <- value          // 將一個數據value寫入至channel,這會導致阻塞,直到有其他goroutine從這個channel中讀取數據
11 value := <-ch        // 從channel中讀取數據,如果channel之前沒有寫入數據,也會導致阻塞,直到channel中被寫入數據為止
12 
13 ch := make(chan interface{})  // 創建一個空接口通道
14 ch <- 0 // 將0放入通道中
15 ch <- "hello"  // 將hello字符串放入通道中
16 
17 //關閉
18 close(ch)            // 關閉channel

  把數據往通道中發送時,如果接收方一直都沒有接收,那麼發送操作將持續阻塞。Go 程序運行時能智能地發現一些永遠無法發送成功的語句並報錯:

fatal error: all goroutines are asleep - deadlock! 
//運行時發現所有的 goroutine(包括main)都處於等待 goroutine。

1.2 四種重要的通道使用方式

無緩衝通道

  通道默認是無緩衝的,無緩衝通道上的發送操作將會被阻塞,直到有其他goroutine從對應的通道上執行接收操作,數據傳送完成,通道繼續工作。

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)
var done chan bool
func HelloWorld() {
    fmt.Println("Hello world goroutine")
    time.Sleep(1*time.Second)
    done <- true
}
func main() {
    done = make(chan bool)  // 創建一個channel
    go HelloWorld()
    <-done
}
1 //輸出
2 //Hello world goroutine

  由於main不會等goroutine執行結束才返回,前文專門加了sleep輸出為了可以看到goroutine的輸出內容,那麼在這裏由於是阻塞的,所以無需sleep。

  將代碼中”done <- true”和”<-done”,去掉再執行,沒有上面的輸出內容。

管道

  通道可以用來連接goroutine,這樣一個的輸出是另一個輸入。這就叫做管道:

 

 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "fmt"
 5     "time"
 6 )
 7 var echo chan string
 8 var receive chan string
 9 
10 // 定義goroutine 1 
11 func Echo() {
12     time.Sleep(1*time.Second)
13     echo <- "這是一次測試"
14 }
15 
16 // 定義goroutine 2
17 func Receive() {
18     temp := <- echo // 阻塞等待echo的通道的返回
19     receive <- temp
20 }
21 
22 
23 func main() {
24     echo = make(chan string)
25     receive = make(chan string)
26 
27     go Echo()
28     go Receive()
29 
30     getStr := <-receive   // 接收goroutine 2的返回
31 
32     fmt.Println(getStr)
33 }

  輸出字符串:”這是一次測試”。

  在這裏不一定要去關閉channel,因為底層的垃圾回收機制會根據它是否可以訪問來決定是否自動回收它。(這裏不是根據channel是否關閉來決定的)

單向通道類型
 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "fmt"
 5     "time"
 6 )
 7 
 8 // 定義goroutine 1
 9 func Echo(out chan<- string) {   // 定義輸出通道類型
10     time.Sleep(1*time.Second)
11     out <- "這又是一次測試"
12     close(out)
13 }
14 
15 // 定義goroutine 2
16 func Receive(out chan<- string, in <-chan string) { // 定義輸出通道類型和輸入類型
17     temp := <-in // 阻塞等待echo的通道的返回
18     out <- temp
19     close(out)
20 }
21 
22 
23 func main() {
24     echo := make(chan string)
25     receive := make(chan string)
26 
27     go Echo(echo)
28     go Receive(receive, echo)
29 
30     getStr := <-receive   // 接收goroutine 2的返回
31 
32     fmt.Println(getStr)
33 }

  輸出:這又是一次測試。

緩衝管道

  goroutine的通道默認是是阻塞的,那麼有什麼辦法可以緩解阻塞? 答案是:加一個緩衝區。

  創建一個緩衝通道:

1 ch := make(chan string, 3) // 創建了緩衝區為3的通道
2 
3 //==
4 len(ch)   // 長度計算
5 cap(ch)   // 容量計算

  緩衝通道傳遞數據示意圖:

 

2. 內部結構 

  Go語言channel是first-class的,意味着它可以被存儲到變量中,可以作為參數傳遞給函數,也可以作為函數的返回值返回。作為Go語言的核心特徵之一,雖然channel看上去很高端,但是其實channel僅僅就是一個數據結構而已,具體定義在 $GOROOT/src/runtime/chan.go里。如下:

 1 type hchan struct {
 2   qcount uint   // 隊列中的總數據
 3   dataqsiz uint   // 循環隊列的大小
 4   buf unsafe.Pointer // 指向dataqsiz元素數組
 5   elemsize uint16  // 
 6   closed uint32 
 7   elemtype *_type // 元素類型
 8   sendx uint // 發送索引
 9   recvx uint // 接收索引
10   recvq waitq // 接待員名單, 因recv而阻塞的等待隊列。
11   sendq waitq // 發送服務員列表, 因send而阻塞的等待隊列。
12   //鎖定保護hchan中的所有字段,以及幾個在此通道上阻止的sudogs中的字段。
13   //按住此鎖定時不要更改另一個G的狀態(尤其是不要準備G),因為這可能會導致死鎖堆棧縮小。
14   lock mutex 
15 }

   其中一個核心的部分是存放channel數據的環形隊列,由qcount和elemsize分別指定了隊列的容量和當前使用量。dataqsize是隊列的大小。elemalg是元素操作的一個Alg結構體,記錄下元素的操作,如copy函數,equal函數,hash函數等。

  如果是帶緩衝區的chan,則緩衝區數據實際上是緊接着Hchan結構體中分配的。不帶緩衝的 channel ,環形隊列 size 則為 0。

1 c = (Hchan*)runtime.mal(n + hint*elem->size);

  另一重要部分就是recvq和sendq兩個鏈表,一個是因讀這個通道而導致阻塞的goroutine,另一個是因為寫這個通道而阻塞的goroutine。如果一個goroutine阻塞於channel了,那麼它就被掛在recvq或sendq中。WaitQ是鏈表的定義,包含一個頭結點和一個尾結點:

1 struct    WaitQ
2 {
3     SudoG*    first;
4     SudoG*    last;
5 };

  隊列中的每個成員是一個SudoG結構體變量:

1 struct    SudoG
2 {
3     G*    g;        // g和selgen構成
4     uint32    selgen;        // 指向g的弱指針
5     SudoG*    link;
6     int64    releasetime;
7     byte*    elem;        // 數據元素
8 };

  該結構中主要的就是一個g和一個elem。elem用於存儲goroutine的數據。讀通道時,數據會從Hchan的隊列中拷貝到SudoG的elem域。寫通道時,數據則是由SudoG的elem域拷貝到Hchan的隊列中。

 

  基本的寫channel操作,在底層運行時庫中對應的是一個runtime.chansend函數。

1 c <- v
  在運行時庫中會執行:
1 void runtime·chansend(ChanType *t, Hchan *c, byte *ep, bool *pres, void *pc)

  其中c就是channel,ep是取變量v的地址。這裏的傳值約定是調用者負責分配好ep的空間,僅需要簡單的取變量地址就夠了。pres參數是在select中的通道操作使用的。

  這個函數首先會區分是同步還是異步。同步是指chan是不帶緩衝區的,因此可能寫阻塞,而異步是指chan帶緩衝區,只有緩衝區滿才阻塞。在同步的情況下,由於channel本身是不帶數據緩存的,這時首先會查看Hchan結構體中的recvq鏈表時否為空,即是否有因為讀該管道而阻塞的goroutine。如果有則可以正常寫channel,否則操作會阻塞。

  recvq不為空的情況下,將一個SudoG結構體出隊列,將傳給通道的數據(函數參數ep)拷貝到SudoG結構體中的elem域,並將SudoG中的g放到就緒隊列中,狀態置為ready,然後函數返回。如果recvq為空,否則要將當前goroutine阻塞。此時將一個SudoG結構體,掛到通道的sendq鏈表中,這個SudoG中的elem域是參數eq,SudoG中的g是當前的goroutine。當前goroutine會被設置為waiting狀態並掛到等待隊列中。

  在異步的情況,如果緩衝區滿了,也是要將當前goroutine和數據一起作為SudoG結構體掛在sendq隊列中,表示因寫channel而阻塞。否則也是先看有沒有recvq鏈表是否為空,有就喚醒。跟同步不同的是在channel緩衝區不滿的情況,這裏不會阻塞寫者,而是將數據放到channel的緩衝區中,調用者返回。

  讀channel的操作也是類似的,對應的函數是runtime.chansend。一個是收一個是發,基本的過程都是差不多的。

  當協程嘗試從未關閉的 channel 中讀取數據時,內部的操作如下:

  • 當 buf 非空時,此時 recvq 必為空,buf 彈出一個元素給讀協程,讀協程獲得數據後繼續執行,此時若 sendq 非空,則從 sendq 中彈出一個寫協程轉入 running 狀態,待寫數據入隊列 buf ,此時讀取操作 <- ch 未阻塞;
  • 當 buf 為空但 sendq 非空時(不帶緩衝的 channel),則從 sendq 中彈出一個寫協程轉入 running 狀態,待寫數據直接傳遞給讀協程,讀協程繼續執行,此時讀取操作 <- ch 未阻塞;
  • 當 buf 為空並且 sendq 也為空時,讀協程入隊列 recvq 並轉入 blocking 狀態,當後續有其他協程往 channel 寫數據時,讀協程才會重新轉入 running 狀態,此時讀取操作 <- ch 阻塞。

  類似的,當協程嘗試往未關閉的 channel 中寫入數據時,內部的操作如下:

  • 當隊列 recvq 非空時,此時隊列 buf 必為空,從 recvq 彈出一個讀協程接收待寫數據,此讀協程此時結束阻塞並轉入 running 狀態,寫協程繼續執行,此時寫入操作 ch <- 未阻塞;
  • 當隊列 recvq 為空但 buf 未滿時,此時 sendq 必為空,寫協程的待寫數據入 buf 然後繼續執行,此時寫入操作 ch <- 未阻塞;
  • 當隊列 recvq 為空並且 buf 為滿時,此時寫協程入隊列 sendq 並轉入 blokcing 狀態,當後續有其他協程從 channel 中讀數據時,寫協程才會重新轉入 running 狀態,此時寫入操作 ch <- 阻塞。

  當關閉 non-nil channel 時,內部的操作如下:

  • 當隊列 recvq 非空時,此時 buf 必為空,recvq 中的所有協程都將收到對應類型的零值然後結束阻塞狀態;
  • 當隊列 sendq 非空時,此時 buf 必為滿,sendq 中的所有協程都會產生 panic ,在 buf 中數據仍然會保留直到被其他協程讀取。

  空通道是指將一個channel賦值為nil,或者定義后不調用make進行初始化。按照Go語言的語言規範,讀寫空通道是永遠阻塞的。其實在函數runtime.chansend和runtime.chanrecv開頭就有判斷這類情況,如果發現參數c是空的,則直接將當前的goroutine放到等待隊列,狀態設置為waiting。

  讀一個關閉的通道,永遠不會阻塞,會返回一個通道數據類型的零值。這個實現也很簡單,將零值複製到調用函數的參數ep中。寫一個關閉的通道,則會panic。關閉一個空通道,也會導致panic。

3. channel的高級用法

3.1 條件變量(condition variable)

  類型於 POSIX 接口中線程通知其他線程某個事件發生的條件變量,channel 的特性也可以用來當成協程之間同步的條件變量。因為 channel 只是用來通知,所以 channel 中具體的數據類型和值並不重要,這種場景一般用 strct {} 作為 channel 的類型。

一對一通知

  類似 pthread_cond_signal() 的功能,用來在一個協程中通知另個某一個協程事件發生:

 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "fmt"
 5     "time"
 6 )
 7 
 8 func main() {
 9     ch := make(chan struct{})
10     nums := make([]int, 100)
11 
12     go func() {
13         time.Sleep(time.Second)
14         for i := 0; i < len(nums); i++ {
15             nums[i] = i
16         }
17         // send a finish signal
18         ch <- struct{}{}
19     }()
20 
21     // wait for finish signal
22     <-ch
23     fmt.Println(nums)
24 }
廣播通知

  類似 pthread_cond_broadcast() 的功能。利用從已關閉的 channel 讀取數據時總是非阻塞的特性,可以實現在一個協程中向其他多個協程廣播某個事件發生的通知:

 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "fmt"
 5     "time"
 6 )
 7 
 8 func main() {
 9     N := 10
10     exit := make(chan struct{})
11     done := make(chan struct{}, N)
12 
13     // start N worker goroutines
14     for i := 0; i < N; i++ {
15         go func(n int) {
16             for {
17                 select {
18                 // wait for exit signal
19                 case <-exit:
20                     fmt.Printf("worker goroutine #%d exit\n", n)
21                     done <- struct{}{}
22                     return
23                 case <-time.After(time.Second):
24                     fmt.Printf("worker goroutine #%d is working...\n", n)
25                 }
26             }
27         }(i)
28     }
29 
30     time.Sleep(3 * time.Second)
31     // broadcast exit signal
32     close(exit)
33     // wait for all worker goroutines exit
34     for i := 0; i < N; i++ {
35         <-done
36     }
37     fmt.Println("main goroutine exit")
38 }

3.2 信號量

  channel 的讀/寫相當於信號量的 P / V 操作,下面的示例程序中 channel 相當於信號量:

 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "log"
 5     "math/rand"
 6     "time"
 7 )
 8 
 9 type Seat int
10 type Bar chan Seat
11 
12 func (bar Bar) ServeConsumer(customerId int) {
13     log.Print("-> consumer#", customerId, " enters the bar")
14     seat := <-bar // need a seat to drink
15     log.Print("consumer#", customerId, " drinks at seat#", seat)
16     time.Sleep(time.Second * time.Duration(2+rand.Intn(6)))
17     log.Print("<- consumer#", customerId, " frees seat#", seat)
18     bar <- seat // free the seat and leave the bar
19 }
20 
21 func main() {
22     rand.Seed(time.Now().UnixNano())
23 
24     bar24x7 := make(Bar, 10) // the bar has 10 seats
25     // Place seats in an bar.
26     for seatId := 0; seatId < cap(bar24x7); seatId++ {
27         bar24x7 <- Seat(seatId) // none of the sends will block
28     }
29 
30     // a new consumer try to enter the bar for each second
31     for customerId := 0; ; customerId++ {
32         time.Sleep(time.Second)
33         go bar24x7.ServeConsumer(customerId)
34     }
35 }

3.3 互斥量

  互斥量相當於二元信號里,所以 cap 為 1 的 channel 可以當成互斥量使用:

 1 package main
 2 
 3 import "fmt"
 4 
 5 func main() {
 6     mutex := make(chan struct{}, 1) // the capacity must be one
 7 
 8     counter := 0
 9     increase := func() {
10         mutex <- struct{}{} // lock
11         counter++
12         <-mutex // unlock
13     }
14 
15     increase1000 := func(done chan<- struct{}) {
16         for i := 0; i < 1000; i++ {
17             increase()
18         }
19         done <- struct{}{}
20     }
21 
22     done := make(chan struct{})
23     go increase1000(done)
24     go increase1000(done)
25     <-done; <-done
26     fmt.Println(counter) // 2000
27 }

4. 關閉 channel

  關閉不再需要使用的 channel 並不是必須的。跟其他資源比如打開的文件、socket 連接不一樣,這類資源使用完后不關閉後會造成句柄泄露,channel 使用完后不關閉也沒有關係,channel 沒有被任何協程用到后最終會被 GC 回收。關閉 channel 一般是用來通知其他協程某個任務已經完成了。golang 也沒有直接提供判斷 channel 是否已經關閉的接口,雖然可以用其他不太優雅的方式自己實現一個:

1 func isClosed(ch chan int) bool {
2     select {
3     case <-ch:
4         return true
5     default:
6     }
7     return false
8 }

  不過實現一個這樣的接口也沒什麼必要。因為就算通過 isClosed() 得到當前 channel 當前還未關閉,如果試圖往 channel 里寫數據,仍然可能會發生 panic ,因為在調用 isClosed() 后,其他協程可能已經把 channel 關閉了。
關閉 channel 時應該注意以下準則:

  • 不要在讀取端關閉 channel ,因為寫入端無法知道 channel 是否已經關閉,往已關閉的 channel 寫數據會 panic ;
  • 有多個寫入端時,不要再寫入端關閉 channle ,因為其他寫入端無法知道 channel 是否已經關閉,關閉已經關閉的 channel 會發生 panic ;
  • 如果只有一個寫入端,可以在這個寫入端放心關閉 channel 。

  關閉 channel 粗暴一點的做法是隨意關閉,如果產生了 panic 就用 recover 避免進程掛掉。稍好一點的方案是使用標準庫的 sync 包來做關閉 channel 時的協程同步,不過使用起來也稍微複雜些。下面介紹一種優雅些的做法。

4.1 一寫多讀

  這種場景下這個唯一的寫入端可以關閉 channel 用來通知讀取端所有數據都已經寫入完成了。讀取端只需要用 for range 把 channel 中數據遍歷完就可以了,當 channel 關閉時,for range 仍然會將 channel 緩衝中的數據全部遍歷完然後再退出循環:

 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "fmt"
 5     "sync"
 6 )
 7 
 8 func main() {
 9     wg := &sync.WaitGroup{}
10     ch := make(chan int, 100)
11 
12     send := func() {
13         for i := 0; i < 100; i++ {
14             ch <- i
15         }
16         // signal sending finish
17         close(ch)
18     }
19 
20     recv := func(id int) {
21         defer wg.Done()
22         for i := range ch {
23             fmt.Printf("receiver #%d get %d\n", id, i)
24         }
25         fmt.Printf("receiver #%d exit\n", id)
26     }
27 
28     wg.Add(3)
29     go recv(0)
30     go recv(1)
31     go recv(2)
32     send()
33 
34     wg.Wait()
35 }

4.2 多寫一讀

  這種場景下雖然可以用 sync.Once 來解決多個寫入端重複關閉 channel 的問題,但更優雅的辦法設置一個額外的 channel ,由讀取端通過關閉來通知寫入端任務完成不要再繼續再寫入數據了:

 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "fmt"
 5     "sync"
 6 )
 7 
 8 func main() {
 9     wg := &sync.WaitGroup{}
10     ch := make(chan int, 100)
11     done := make(chan struct{})
12 
13     send := func(id int) {
14         defer wg.Done()
15         for i := 0; ; i++ {
16             select {
17             case <-done:
18                 // get exit signal
19                 fmt.Printf("sender #%d exit\n", id)
20                 return
21             case ch <- id*1000 + i:
22             }
23         }
24     }
25 
26     recv := func() {
27         count := 0
28         for i := range ch {
29             fmt.Printf("receiver get %d\n", i)
30             count++
31             if count >= 1000 {
32                 // signal recving finish
33                 close(done)
34                 return
35             }
36         }
37     }
38 
39     wg.Add(3)
40     go send(0)
41     go send(1)
42     go send(2)
43     recv()
44 
45     wg.Wait()
46 }

4.2 多寫多讀

  這種場景稍微複雜,和上面的例子一樣,也需要設置一個額外 channel 用來通知多個寫入端和讀取端。另外需要起一個額外的協程來通過關閉這個 channel 來廣播通知:

 1 package main
 2 
 3 import (
 4     "fmt"
 5     "sync"
 6     "time"
 7 )
 8 
 9 func main() {
10     wg := &sync.WaitGroup{}
11     ch := make(chan int, 100)
12     done := make(chan struct{})
13 
14     send := func(id int) {
15         defer wg.Done()
16         for i := 0; ; i++ {
17             select {
18             case <-done:
19                 // get exit signal
20                 fmt.Printf("sender #%d exit\n", id)
21                 return
22             case ch <- id*1000 + i:
23             }
24         }
25     }
26 
27     recv := func(id int) {
28         defer wg.Done()
29         for {
30             select {
31             case <-done:
32                 // get exit signal
33                 fmt.Printf("receiver #%d exit\n", id)
34                 return
35             case i := <-ch:
36                 fmt.Printf("receiver #%d get %d\n", id, i)
37                 time.Sleep(time.Millisecond)
38             }
39         }
40     }
41 
42     wg.Add(6)
43     go send(0)
44     go send(1)
45     go send(2)
46     go recv(0)
47     go recv(1)
48     go recv(2)
49 
50     time.Sleep(time.Second)
51     // signal finish
52     close(done)
53     // wait all sender and receiver exit
54     wg.Wait()
55 }

  channle 作為 golang 最重要的特性,用起來還是比較方便的。傳統的 C 里要實現類似的功能的話,一般需要用到 socket 或者 FIFO 來實現,另外還要考慮數據包的完整性與併發衝突的問題,channel 則屏蔽了這些底層細節,使用者只需要考慮讀寫就可以了。 channel 是引用類型,了解一下 channel 底層的機制對更好的使用 channel 還是很用必要的。雖然操作原語簡單,但涉及到阻塞的問題,使用不當可能會造成死鎖或者無限制的協程創建最終導致進程掛掉。

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環保署表示,透過多年宣揚,現在已有馬來西亞參考台灣資源回收制度,推動家用電子廢棄物回收試辦計畫,隨後也宣布將參考台灣家用電子廢棄物的管理模式及制度,成立基金管理會,是台灣環保政策輸出國外的成功案例。

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Spring框架學習筆記(7)——Spring Boot 實現上傳和下載

最近忙着都沒時間寫博客了,做了個項目,實現了下載功能,沒用到上傳,寫這篇文章也是順便參考學習了如何實現上傳,上傳和下載做一篇筆記吧

下載

主要有下面的兩種方式:

  • 通過ResponseEntity 實現
  • 通過寫HttpServletResponse的OutputStream實現

我只測試了ResponseEntity<InputStreamResource>這種方法可行,另外一種方法請各位搜索資料。

我們在controller層中,讓某個方法返回ResponseEntity,之後,用戶打開這個url,就會直接開始下載文件

這裏,封裝了一個方法export,負責把File對象轉為ResponseEntity

public ResponseEntity<FileSystemResource> export(File file) {
    if (file == null) {
        return null;
    }
    HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
    headers.add("Cache-Control", "no-cache, no-store, must-revalidate");
    headers.add("Content-Disposition", "attachment; filename=" + System.currentTimeMillis() + ".xls");//以時間命名文件,防止出現文件存在的情況,根據實際情況修改,我這裡是返回一個xls文件
    headers.add("Pragma", "no-cache");
    headers.add("Expires", "0");
    headers.add("Last-Modified", new Date().toString());
    headers.add("ETag", String.valueOf(System.currentTimeMillis()));

    return ResponseEntity
            .ok()
            .headers(headers)
            .contentLength(file.length())
            .contentType(MediaType.parseMediaType("application/octet-stream"))
            .body(new FileSystemResource(file));
}

Controller

@RequestMapping("download")
public ResponseEntity<FileSystemResource> downloadFile() {
    return export(new FIle());//這裏返回調用export的結果
}

上傳

1.配置

spring boot使用上傳功能,得先進行配置,spring boot配置方式有兩種,一種是資源文件properties配置,另外一種方式則是yml配置

properties配置:

## MULTIPART (MultipartProperties)
# 開啟 multipart 上傳功能
spring.servlet.multipart.enabled=true
# 文件寫入磁盤的閾值
spring.servlet.multipart.file-size-threshold=2KB
# 最大文件大小
spring.servlet.multipart.max-file-size=200MB
# 最大請求大小
spring.servlet.multipart.max-request-size=215MB

yml配置:

spring:
    servlet:
        multipart:
          enabled: true # 開啟 multipart 上傳功能
          max-file-size: 200MB # 最大文件大小
          max-request-size: 215MB # 最大文件請求大小
          file-size-threshold: 2KB # 文件寫入磁盤的閾值

2.編寫url請求

controller

@PostMapping("/upload")
@ResponseBody
public String upload(@RequestParam("file") MultipartFile file) {
    if (file.isEmpty()) {
        return "上傳失敗,請選擇文件";
    }

    String fileName = file.getOriginalFilename();
    String filePath = "/Users/itinypocket/workspace/temp/";//文件上傳到服務器的路徑,根據實際情況修改
    File dest = new File(filePath + fileName);
    try {
        file.transferTo(dest);
        LOGGER.info("上傳成功");
        return "上傳成功";
    } catch (IOException e) {
        LOGGER.error(e.toString(), e);
    }
    return "上傳失敗!";
}

3.Web頁面上傳文件

注意,input標籤的name與url的請求參數名相同,上傳只能使用post請求
單個文件上傳:

<form method="post" action="/upload" enctype="multipart/form-data">
    <input type="file" name="file"><br>
    <input type="submit" value="提交">
</form>

多個文件上傳:

input標籤加上multiple屬性,即可一次選擇多個文件

<form method="post"  action="/upload" enctype="multipart/form-data">
    <input type="file" multiple name="file"><br>
    <input type="submit" value="提交">
</form>

4.Android端上傳文件

使用okhttp上傳文件

RequestBody filebody = RequestBody.create(MediaType.parse("application/octet-stream"), file);
RequestBody body = new MultipartBody.Builder()
        .addFormDataPart("file", file.getName(), filebody)
        .build();
Request request = new Request.Builder()
        .url("http://192.168.1.106:8080/webapp/fileUploadPage")
        .post(body)
        .build();

Call call = okHttpClient.newCall(request);
call.enqueue(new Callback() {
    @Override
    public void onFailure(Call call, IOException e) {
        Log.e(TAG, "請求失敗:" + e.getMessage());
    }

    @Override
    public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
        Log.e(TAG, "請求成功!");
    }
});

參考鏈接:

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世界最大單轉子潮汐能設備,裝置量突破 2MW 壽命達 25 年

摘錄自2018年10月3日科技新報報導

近日,潮汐能公司 SIMEC Atlantis Energy(SAE) 打造出世界最大、裝置量高達 2MW 的單轉子潮汐能設備 AR2000,該系統使用壽命長達 25 年,每六年進行一次檢查即可。該設備也採用濕式配對(wet-mate)系統,可快速且安全地裝設在重力結構或獨立基座上,一天最多可部署 8 座潮汐能渦輪機,開發商也可將多個渦輪機串起連接,進一步降低海底作業的成本與生態影響。

SAE 的 AR1500 潮汐能設備先前也在英國大放異彩,其中蘇格蘭全球最大的潮汐能發電計畫「MeyGen」便是出自 SAE 之手,目前 AR1500 已於 2017 年第三季末開始運行,未來 AR2000 也會在 MeyGen 發電廠服役。計畫總監 David Taaffe 更預計 2018 年該潮汐發電廠將可生產約 1.9GWh 電力。

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核災後重生 車諾比將擁太陽電廠

摘錄自2018年10月07日台灣醒報烏克蘭報導

車諾比將啟用太陽能發電廠!自1986年的核災後,車諾比一直給世人荒蕪的印象,但在烏克蘭政府給予土地與收購電價的獎勵下,「車諾比太陽能」公司將在車諾比啟用一座一百萬瓦產能的太陽能電廠。

據了解,烏克蘭當局向車諾比太陽能公司提供了2, 500公頃的便宜土地,並承諾會以歐盟價格的1.5倍收購電力,也被外界認為是為了要斬斷對俄羅斯天然氣的依賴。

車諾比太陽能公司是由烏克蘭的羅迪納能源與德國的Enerparc AG能源共同合作的計畫。烏克蘭國家投資委員會主席柯伐林夫指出,企業2018年對烏克蘭綠色能源的投資比2017年多出了兩倍,與國會預計在2019年取消對綠色能源的補貼有關,屆時新建的綠色能源將不再擁有減稅優惠。

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加拿大最大煉油廠爆炸引發大火 起因不明

摘錄自2018年10月8日中央社報導

加拿大當地媒體報導,新布朗斯威克省(New Brunswick)聖約翰(St. John’s)爾文煉油廠(Irving Oil refinery)今天(8日)發生爆炸引發大火,這起爆炸和大火僅造成幾起輕傷。

爾文煉油廠是加拿大最大煉油廠,每日產能達30萬桶。相關影響及大火原因目前仍待調查。

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