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文檔簡(jiǎn)介
1/1大規(guī)模分布式系統(tǒng)中的瞬態(tài)狀態(tài)管理第一部分瞬態(tài)狀態(tài)的重要性和分布式系統(tǒng)中的挑戰(zhàn) 2第二部分瞬態(tài)狀態(tài)管理的主要策略:樂(lè)觀策略和悲觀策略 4第三部分樂(lè)觀策略的特點(diǎn):無(wú)鎖并發(fā)、更高性能 6第四部分悲觀策略的特點(diǎn):加鎖機(jī)制、數(shù)據(jù)一致性強(qiáng) 9第五部分樂(lè)觀策略和悲觀策略之間的權(quán)衡和選擇標(biāo)準(zhǔn) 11第六部分瞬態(tài)狀態(tài)管理中常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):哈希表、跳表、樂(lè)觀并發(fā)鏈表 14第七部分瞬態(tài)狀態(tài)管理中常用的算法:版本控制、時(shí)間戳機(jī)制、因果關(guān)系 17第八部分瞬態(tài)狀態(tài)管理在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景和典型案例分析 19
第一部分瞬態(tài)狀態(tài)的重要性和分布式系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【瞬態(tài)狀態(tài)的重要性和分布式系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)】:
1.分布式系統(tǒng)中瞬態(tài)狀態(tài)的重要性:瞬態(tài)狀態(tài)是指系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)處于的不穩(wěn)定狀態(tài),它可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障或性能下降。在分布式系統(tǒng)中,瞬態(tài)狀態(tài)尤為重要,因?yàn)橄到y(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)不同的瞬態(tài)狀態(tài),從而導(dǎo)致系統(tǒng)整體出現(xiàn)不穩(wěn)定。
2.分布式系統(tǒng)中瞬態(tài)狀態(tài)的挑戰(zhàn):在分布式系統(tǒng)中,管理瞬態(tài)狀態(tài)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。主要原因在于:1)分布式系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)是獨(dú)立的,并且可能出現(xiàn)不同的故障;2)分布式系統(tǒng)中的通信是異步的,并且可能會(huì)出現(xiàn)延遲或丟失;3)分布式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是一致的,并且可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。
3.分布式系統(tǒng)中瞬態(tài)狀態(tài)的處理方法:為了處理分布式系統(tǒng)中的瞬態(tài)狀態(tài),可以采取以下方法:1)使用復(fù)制技術(shù)來(lái)確保數(shù)據(jù)的可靠性;2)使用一致性算法來(lái)確保數(shù)據(jù)的正確性和完整性;3)使用故障檢測(cè)和恢復(fù)機(jī)制來(lái)處理節(jié)點(diǎn)故障。
【瞬態(tài)狀態(tài)的優(yōu)化】:
一、瞬態(tài)狀態(tài)的重要性和分布式系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)
1.瞬態(tài)狀態(tài)的重要性
瞬態(tài)狀態(tài)是指系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)處于的不穩(wěn)定狀態(tài)。在分布式系統(tǒng)中,瞬態(tài)狀態(tài)通常是指系統(tǒng)在啟動(dòng)、故障或維護(hù)期間的臨時(shí)狀態(tài)。瞬態(tài)狀態(tài)可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)不一致、不可用或性能下降等問(wèn)題。因此,對(duì)于分布式系統(tǒng)來(lái)說(shuō),瞬態(tài)狀態(tài)的管理非常重要。
2.分布式系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)
在分布式系統(tǒng)中,瞬態(tài)狀態(tài)的管理面臨著諸多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括:
-系統(tǒng)復(fù)雜性:分布式系統(tǒng)通常由多個(gè)組件組成,這些組件之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。組件之間存在著復(fù)雜的依賴關(guān)系,這使得瞬態(tài)狀態(tài)的管理變得困難。
-并發(fā)性:分布式系統(tǒng)中的組件通常是并發(fā)運(yùn)行的,這意味著它們可能同時(shí)對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。這可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。
-故障:分布式系統(tǒng)中的組件可能會(huì)發(fā)生故障,這可能會(huì)導(dǎo)致瞬態(tài)狀態(tài)丟失。
-維護(hù):分布式系統(tǒng)需要定期維護(hù),這可能會(huì)導(dǎo)致瞬態(tài)狀態(tài)丟失。
二、瞬態(tài)狀態(tài)管理的主要策略
為了應(yīng)對(duì)分布式系統(tǒng)中的瞬態(tài)狀態(tài)管理挑戰(zhàn),可以使用多種策略。這些策略主要包括:
-復(fù)制:將數(shù)據(jù)復(fù)制到多個(gè)組件中,以便在某個(gè)組件發(fā)生故障時(shí),其他組件仍可訪問(wèn)數(shù)據(jù)。
-快照:在系統(tǒng)發(fā)生重大變化之前,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行快照。如果系統(tǒng)發(fā)生故障,則可以回滾到快照狀態(tài)。
-日志:記錄系統(tǒng)中發(fā)生的事件,以便在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),可以重放這些事件來(lái)恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài)。
-檢查點(diǎn):在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,定期保存系統(tǒng)狀態(tài)的快照。如果系統(tǒng)發(fā)生故障,則可以從最近的檢查點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài)。
三、瞬態(tài)狀態(tài)管理的應(yīng)用與展望
瞬態(tài)狀態(tài)管理在分布式系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用,例如:
-數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng):數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在啟動(dòng)、故障或維護(hù)期間可能會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)狀態(tài)。瞬態(tài)狀態(tài)管理可以幫助數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)快速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài),避免數(shù)據(jù)丟失或損壞。
-分布式文件系統(tǒng):分布式文件系統(tǒng)在啟動(dòng)、故障或維護(hù)期間也可能會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)狀態(tài)。瞬態(tài)狀態(tài)管理可以幫助分布式文件系統(tǒng)快速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài),避免文件丟失或損壞。
-消息隊(duì)列系統(tǒng):消息隊(duì)列系統(tǒng)在啟動(dòng)、故障或維護(hù)期間也可能會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)狀態(tài)。瞬態(tài)狀態(tài)管理可以幫助消息隊(duì)列系統(tǒng)快速恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài),避免消息丟失或損壞。
瞬態(tài)狀態(tài)管理是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。目前,瞬態(tài)狀態(tài)管理的研究主要集中在以下幾個(gè)方向:
-提高瞬態(tài)狀態(tài)管理的效率:瞬態(tài)狀態(tài)管理通常會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能造成一定的影響。因此,研究人員正在致力于開(kāi)發(fā)更有效率的瞬態(tài)狀態(tài)管理策略。
-增強(qiáng)瞬態(tài)狀態(tài)管理的可靠性:瞬態(tài)狀態(tài)管理需要對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行備份。但是,這些備份可能會(huì)被損壞或丟失。因此,研究人員正在致力于開(kāi)發(fā)更可靠的瞬態(tài)狀態(tài)管理策略。
-支持異構(gòu)系統(tǒng):分布式系統(tǒng)通常由異構(gòu)組件組成。因此,研究人員正在致力于開(kāi)發(fā)能夠支持異構(gòu)系統(tǒng)的瞬態(tài)狀態(tài)管理策略。第二部分瞬態(tài)狀態(tài)管理的主要策略:樂(lè)觀策略和悲觀策略關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【樂(lè)觀策略】:
*
*沖突檢測(cè):樂(lè)觀策略假設(shè)事務(wù)在執(zhí)行過(guò)程中不會(huì)發(fā)生沖突,因此在事務(wù)提交前不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。
*沖突修復(fù):如果在事務(wù)提交時(shí)檢測(cè)到?jīng)_突,則回滾事務(wù)并重新執(zhí)行。
*適用場(chǎng)景:樂(lè)觀策略適用于沖突發(fā)生的概率較低的情況。
【悲觀策略】:
*瞬態(tài)狀態(tài)管理的主要策略:樂(lè)觀策略和悲觀策略
樂(lè)觀策略
樂(lè)觀策略假設(shè)在并發(fā)操作期間不會(huì)發(fā)生沖突。在樂(lè)觀策略中,節(jié)點(diǎn)可以在本地執(zhí)行并發(fā)修改,而無(wú)需首先檢查其他節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。如果檢測(cè)到?jīng)_突,則回滾一個(gè)或多個(gè)受影響的修改。樂(lè)觀策略通常比悲觀策略更高效,因?yàn)樗鼈冊(cè)试S更頻繁的并發(fā)修改。然而,樂(lè)觀策略也更容易出現(xiàn)沖突,特別是在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中。
樂(lè)觀策略的優(yōu)缺點(diǎn)
*優(yōu)點(diǎn):
*高效:允許更頻繁的并發(fā)修改。
*易于實(shí)現(xiàn):不需要復(fù)雜的沖突檢測(cè)和解決機(jī)制。
*缺點(diǎn):
*容易出現(xiàn)沖突:特別是在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中。
*沖突解決代價(jià)高:需要回滾一個(gè)或多個(gè)受影響的修改。
悲觀策略
悲觀策略假設(shè)在并發(fā)操作期間總是會(huì)發(fā)生沖突。在悲觀策略中,節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行修改之前必須首先檢查其他節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。如果檢測(cè)到?jīng)_突,則修改將被阻止。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略效率更低,因?yàn)樗鼈冃枰嗟耐ㄐ藕蛥f(xié)調(diào)。然而,悲觀策略不太可能出現(xiàn)沖突,即使在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中也是如此。
悲觀策略的優(yōu)缺點(diǎn)
*優(yōu)點(diǎn):
*不容易出現(xiàn)沖突:即使在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中也是如此。
*缺點(diǎn):
*低效:需要更多的通信和協(xié)調(diào)。
*難以實(shí)現(xiàn):需要復(fù)雜的沖突檢測(cè)和解決機(jī)制。
樂(lè)觀策略和悲觀策略的比較
|特征|樂(lè)觀策略|悲觀策略|
||||
|假設(shè)|在并發(fā)操作期間不會(huì)發(fā)生沖突|在并發(fā)操作期間總是會(huì)發(fā)生沖突|
|修改并發(fā)性|高|低|
|沖突可能性|高|低|
|沖突解決代價(jià)|高|低|
|實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性|低|高|
|適合場(chǎng)景|并發(fā)修改不頻繁的系統(tǒng)|并發(fā)修改頻繁的系統(tǒng)|
結(jié)論
樂(lè)觀策略和悲觀策略都是瞬態(tài)狀態(tài)管理的有效策略。選擇哪種策略取決于系統(tǒng)的具體需求。如果系統(tǒng)需要高效率和易于實(shí)現(xiàn),則樂(lè)觀策略可能是更好的選擇。如果系統(tǒng)需要避免沖突,即使在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中也是如此,則悲觀策略可能是更好的選擇。第三部分樂(lè)觀策略的特點(diǎn):無(wú)鎖并發(fā)、更高性能關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【樂(lè)觀策略的特點(diǎn):無(wú)鎖并發(fā)、更高性能,同時(shí)存在潛在數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題】:
1.樂(lè)觀策略概述:樂(lè)觀策略是一種并發(fā)控制策略,它允許事務(wù)在未加鎖的情況下訪問(wèn)和修改數(shù)據(jù),從而提高并發(fā)性能。在樂(lè)觀策略中,事務(wù)在提交前首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取,并將其與事務(wù)開(kāi)始時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行比較。如果數(shù)據(jù)在此期間沒(méi)有被其他事務(wù)修改,則提交事務(wù);否則,事務(wù)將被回滾。
2.樂(lè)觀策略優(yōu)點(diǎn):
*無(wú)鎖并發(fā)性:由于樂(lè)觀策略不使用鎖機(jī)制,因此它可以避免鎖競(jìng)爭(zhēng),從而提高并發(fā)性能。
*更高的性能:由于樂(lè)觀策略不使用鎖,因此它不需要等待鎖釋放,從而可以進(jìn)一步提高性能。
*可擴(kuò)展性:樂(lè)觀策略的可擴(kuò)展性較好,因?yàn)殡S著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大,鎖競(jìng)爭(zhēng)的可能性會(huì)增加,而樂(lè)觀策略不受鎖競(jìng)爭(zhēng)的影響。
3.樂(lè)觀策略缺點(diǎn):
*潛在的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題:樂(lè)觀策略可能存在數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。如果兩個(gè)事務(wù)同時(shí)對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,并且這兩個(gè)事務(wù)同時(shí)提交,那么就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)不一致的情況。
*回滾機(jī)制的開(kāi)銷:當(dāng)樂(lè)觀策略檢測(cè)到數(shù)據(jù)不一致時(shí),它需要回滾事務(wù)?;貪L事務(wù)會(huì)帶來(lái)一定的開(kāi)銷,并且可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
【樂(lè)觀策略的應(yīng)用】:
#樂(lè)觀策略的特點(diǎn):無(wú)鎖并發(fā)、更高性能,同時(shí)存在潛在數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題
1.無(wú)鎖并發(fā)
樂(lè)觀策略的核心思想是允許并發(fā)事務(wù)在不加鎖的情況下同時(shí)修改數(shù)據(jù),并通過(guò)版本控制或其他機(jī)制來(lái)檢測(cè)和解決沖突。這與悲觀策略形成了鮮明的對(duì)比,悲觀策略要求事務(wù)在修改數(shù)據(jù)之前必須先獲取鎖,這會(huì)帶來(lái)額外的開(kāi)銷和潛在的性能瓶頸。
在樂(lè)觀策略中,事務(wù)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)加鎖,而是通過(guò)讀取數(shù)據(jù)時(shí)的數(shù)據(jù)版本來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否被其他事務(wù)修改過(guò)。如果數(shù)據(jù)版本沒(méi)有發(fā)生變化,則事務(wù)可以繼續(xù)修改數(shù)據(jù);如果數(shù)據(jù)版本發(fā)生變化,則事務(wù)需要重新讀取數(shù)據(jù)并重新執(zhí)行修改操作。
樂(lè)觀策略的無(wú)鎖并發(fā)特性使其能夠支持更高的并發(fā)吞吐量,特別是在寫(xiě)入負(fù)載較重的情況下。這是因?yàn)闃?lè)觀策略可以避免鎖爭(zhēng)用和死鎖等問(wèn)題,從而提高了系統(tǒng)的整體性能。
2.更高性能
樂(lè)觀策略的無(wú)鎖并發(fā)特性使其能夠提供更高的性能,特別是寫(xiě)入負(fù)載較重的情況下。這是因?yàn)闃?lè)觀策略可以避免鎖爭(zhēng)用和死鎖等問(wèn)題,從而提高了系統(tǒng)的整體性能。
此外,樂(lè)觀策略還可以通過(guò)減少鎖請(qǐng)求和鎖等待時(shí)間來(lái)提高性能。在悲觀策略中,事務(wù)在修改數(shù)據(jù)之前必須先獲取鎖,這會(huì)帶來(lái)額外的開(kāi)銷和潛在的性能瓶頸。而樂(lè)觀策略則允許事務(wù)在不加鎖的情況下同時(shí)修改數(shù)據(jù),從而避免了鎖請(qǐng)求和鎖等待時(shí)間。
3.潛在數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題
樂(lè)觀策略雖然具有無(wú)鎖并發(fā)和更高性能等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在潛在的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。這是因?yàn)闃?lè)觀策略允許并發(fā)事務(wù)在不加鎖的情況下同時(shí)修改數(shù)據(jù),這可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。
例如,在樂(lè)觀策略中,兩個(gè)事務(wù)同時(shí)讀取并修改同一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng),并同時(shí)提交修改后的數(shù)據(jù)項(xiàng)。此時(shí),第一個(gè)事務(wù)提交的修改可能會(huì)覆蓋第二個(gè)事務(wù)提交的修改,導(dǎo)致第二個(gè)事務(wù)的修改丟失。
為了解決樂(lè)觀策略中的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題,通常采用版本控制或其他機(jī)制來(lái)檢測(cè)和解決沖突。例如,在版本控制中,每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都具有一個(gè)版本號(hào),事務(wù)在修改數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)需要帶上數(shù)據(jù)項(xiàng)的版本號(hào)。如果數(shù)據(jù)項(xiàng)的版本號(hào)與事務(wù)讀取時(shí)的版本號(hào)不一致,則說(shuō)明數(shù)據(jù)項(xiàng)已被其他事務(wù)修改過(guò),此時(shí)事務(wù)需要重新讀取數(shù)據(jù)項(xiàng)并重新執(zhí)行修改操作。第四部分悲觀策略的特點(diǎn):加鎖機(jī)制、數(shù)據(jù)一致性強(qiáng)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)悲觀策略的特點(diǎn)
1.加鎖機(jī)制:悲觀策略在訪問(wèn)數(shù)據(jù)前會(huì)對(duì)其進(jìn)行加鎖,以確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。這可以防止數(shù)據(jù)在并發(fā)訪問(wèn)時(shí)出現(xiàn)臟寫(xiě)或丟失更新的情況。
2.數(shù)據(jù)一致性強(qiáng):由于悲觀策略在訪問(wèn)數(shù)據(jù)前會(huì)進(jìn)行加鎖,因此可以保證數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性。這意味著在任何時(shí)刻,所有副本的數(shù)據(jù)都是相同的。
3.可能導(dǎo)致性能瓶頸:悲觀策略的加鎖機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致性能瓶頸,尤其是在并發(fā)訪問(wèn)量較大的情況下。這是因?yàn)榧渔i會(huì)阻止其他線程訪問(wèn)數(shù)據(jù),從而導(dǎo)致等待和延遲。
悲觀策略的適用場(chǎng)景
1.對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求較高:在一些對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求較高的場(chǎng)景中,悲觀策略是比較合適的。例如,在金融系統(tǒng)中,對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性要求很高,因此通常會(huì)使用悲觀策略來(lái)保證數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性。
2.并發(fā)訪問(wèn)量較?。涸谝恍┎l(fā)訪問(wèn)量較小的場(chǎng)景中,悲觀策略也是比較合適的。例如,在一些內(nèi)部系統(tǒng)中,并發(fā)訪問(wèn)量通常較小,因此使用悲觀策略也不會(huì)導(dǎo)致明顯的性能瓶頸。
3.數(shù)據(jù)安全性要求較高:在一些對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求較高的場(chǎng)景中,悲觀策略也是比較合適的。例如,在一些軍事系統(tǒng)中,對(duì)數(shù)據(jù)的保密性和完整性要求很高,因此通常會(huì)使用悲觀策略來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)。大規(guī)模分布式系統(tǒng)中的悲觀策略特點(diǎn)
1.加鎖機(jī)制
悲觀策略的主要特點(diǎn)是加鎖機(jī)制。在加鎖機(jī)制下,為了保證數(shù)據(jù)的一致性,在對(duì)共享資源進(jìn)行操作之前,需要先獲取鎖。獲取鎖后,其他事務(wù)不能對(duì)該共享資源進(jìn)行操作,直到該事務(wù)釋放鎖。加鎖機(jī)制可以有效地防止并發(fā)事務(wù)對(duì)共享資源的沖突,從而保證數(shù)據(jù)的一致性。
2.數(shù)據(jù)一致性強(qiáng)
悲觀策略的另一個(gè)特點(diǎn)是數(shù)據(jù)一致性強(qiáng)。在悲觀策略下,由于加鎖機(jī)制的存在,可以保證在任何時(shí)刻,只有一個(gè)事務(wù)對(duì)共享資源進(jìn)行操作。因此,悲觀策略可以有效地防止并發(fā)事務(wù)對(duì)共享資源的沖突,從而保證數(shù)據(jù)的一致性。
3.可能導(dǎo)致性能瓶頸
悲觀策略的缺點(diǎn)是可能導(dǎo)致性能瓶頸。由于悲觀策略需要在對(duì)共享資源進(jìn)行操作之前獲取鎖,因此可能會(huì)導(dǎo)致事務(wù)等待鎖的釋放,從而降低系統(tǒng)性能。在高并發(fā)的情況下,悲觀策略可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的性能問(wèn)題。
#悲觀策略的適用場(chǎng)景
悲觀策略適用于以下場(chǎng)景:
*數(shù)據(jù)一致性要求非常高的場(chǎng)景。例如,銀行轉(zhuǎn)賬系統(tǒng)、證券交易系統(tǒng)等。
*并發(fā)事務(wù)較少的場(chǎng)景。例如,一些后臺(tái)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。
#悲觀策略的優(yōu)化方法
為了優(yōu)化悲觀策略的性能,可以采用以下方法:
*使用更細(xì)粒度的鎖。例如,對(duì)于一個(gè)表,可以對(duì)每一行數(shù)據(jù)設(shè)置一個(gè)鎖,而不是對(duì)整個(gè)表設(shè)置一個(gè)鎖。這樣可以減少鎖的競(jìng)爭(zhēng),提高系統(tǒng)性能。
*使用樂(lè)觀鎖。樂(lè)觀鎖是指在事務(wù)提交時(shí)才檢查數(shù)據(jù)是否被其他事務(wù)修改。如果數(shù)據(jù)被其他事務(wù)修改,則樂(lè)觀鎖會(huì)拋出異常,事務(wù)需要重新執(zhí)行。樂(lè)觀鎖可以避免鎖的競(jìng)爭(zhēng),從而提高系統(tǒng)性能。
*使用鎖超時(shí)機(jī)制。鎖超時(shí)機(jī)制是指當(dāng)一個(gè)事務(wù)持有鎖超過(guò)一定時(shí)間后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)釋放該鎖。鎖超時(shí)機(jī)制可以防止一個(gè)事務(wù)長(zhǎng)時(shí)間持有鎖,從而導(dǎo)致其他事務(wù)無(wú)法獲取鎖。第五部分樂(lè)觀策略和悲觀策略之間的權(quán)衡和選擇標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【權(quán)衡和選擇標(biāo)準(zhǔn)】:
1.樂(lè)觀策略和悲觀策略在分布式系統(tǒng)中各有優(yōu)缺點(diǎn),需要根據(jù)具體情況進(jìn)行權(quán)衡和選擇。
2.樂(lè)觀策略可以提高系統(tǒng)吞吐量和可用性,但可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。
3.悲觀策略可以保證數(shù)據(jù)一致性,但可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。
【權(quán)衡和選擇標(biāo)準(zhǔn)】:
#樂(lè)觀策略和悲觀策略之間的權(quán)衡和選擇標(biāo)準(zhǔn)
在分布式系統(tǒng)中,樂(lè)觀策略和悲觀策略是兩種常見(jiàn)的狀態(tài)管理策略。樂(lè)觀策略假設(shè)資源在大多數(shù)情況下是可用的,因此允許并行操作并延遲沖突檢測(cè)和處理。悲觀策略則假設(shè)資源在大多數(shù)情況下是不可用的,因此需要在操作之前獲得對(duì)資源的獨(dú)占訪問(wèn)權(quán)。
這兩種策略各有優(yōu)缺點(diǎn),在選擇時(shí)需要考慮以下因素:
*系統(tǒng)的性質(zhì):樂(lè)觀策略適用于數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)不激烈的系統(tǒng),例如讀操作遠(yuǎn)多于寫(xiě)操作的系統(tǒng)。悲觀策略適用于數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)激烈的系統(tǒng),例如寫(xiě)操作頻繁的系統(tǒng)。
*系統(tǒng)的規(guī)模:樂(lè)觀策略適用于小規(guī)模系統(tǒng),因?yàn)樵谛∫?guī)模系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)不太可能發(fā)生。悲觀策略適用于大規(guī)模系統(tǒng),因?yàn)樵诖笠?guī)模系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)更可能發(fā)生。
*系統(tǒng)的性能要求:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更高的性能,因?yàn)闃?lè)觀策略允許并行操作。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更低的性能,因?yàn)楸^策略需要獲取對(duì)資源的獨(dú)占訪問(wèn)權(quán)。
*系統(tǒng)的可靠性要求:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更低的可靠性,因?yàn)闃?lè)觀策略允許在沖突發(fā)生后才檢測(cè)和處理沖突。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更高的可靠性,因?yàn)楸^策略可以在沖突發(fā)生之前檢測(cè)和處理沖突。
在考慮了上述因素之后,就可以根據(jù)具體情況選擇合適的策略。
樂(lè)觀策略和悲觀策略的權(quán)衡
樂(lè)觀策略和悲觀策略各有優(yōu)缺點(diǎn),在選擇時(shí)需要權(quán)衡以下因素:
*性能:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更高的性能,因?yàn)闃?lè)觀策略允許并行操作。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更低的性能,因?yàn)楸^策略需要獲取對(duì)資源的獨(dú)占訪問(wèn)權(quán)。
*可靠性:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更低的可靠性,因?yàn)闃?lè)觀策略允許在沖突發(fā)生后才檢測(cè)和處理沖突。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更高的可靠性,因?yàn)楸^策略可以在沖突發(fā)生之前檢測(cè)和處理沖突。
*可擴(kuò)展性:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更好的可擴(kuò)展性,因?yàn)闃?lè)觀策略允許并行操作。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更差的可擴(kuò)展性,因?yàn)楸^策略需要獲取對(duì)資源的獨(dú)占訪問(wèn)權(quán)。
*復(fù)雜性:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更高的復(fù)雜性,因?yàn)闃?lè)觀策略需要檢測(cè)和處理沖突。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更低的復(fù)雜性,因?yàn)楸^策略可以在沖突發(fā)生之前檢測(cè)和處理沖突。
樂(lè)觀策略和悲觀策略的選擇標(biāo)準(zhǔn)
在選擇樂(lè)觀策略還是悲觀策略時(shí),需要考慮以下標(biāo)準(zhǔn):
*系統(tǒng)的性質(zhì):樂(lè)觀策略適用于數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)不激烈的系統(tǒng),例如讀操作遠(yuǎn)多于寫(xiě)操作的系統(tǒng)。悲觀策略適用于數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)激烈的系統(tǒng),例如寫(xiě)操作頻繁的系統(tǒng)。
*系統(tǒng)的規(guī)模:樂(lè)觀策略適用于小規(guī)模系統(tǒng),因?yàn)樵谛∫?guī)模系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)不太可能發(fā)生。悲觀策略適用于大規(guī)模系統(tǒng),因?yàn)樵诖笠?guī)模系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)更可能發(fā)生。
*系統(tǒng)的性能要求:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更高的性能,因?yàn)闃?lè)觀策略允許并行操作。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更低的性能,因?yàn)楸^策略需要獲取對(duì)資源的獨(dú)占訪問(wèn)權(quán)。
*系統(tǒng)的可靠性要求:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更低的可靠性,因?yàn)闃?lè)觀策略允許在沖突發(fā)生后才檢測(cè)和處理沖突。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更高的可靠性,因?yàn)楸^策略可以在沖突發(fā)生之前檢測(cè)和處理沖突。
*系統(tǒng)的可擴(kuò)展性要求:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更好的可擴(kuò)展性,因?yàn)闃?lè)觀策略允許并行操作。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更差的可擴(kuò)展性,因?yàn)楸^策略需要獲取對(duì)資源的獨(dú)占訪問(wèn)權(quán)。
*系統(tǒng)的復(fù)雜性要求:樂(lè)觀策略通常比悲觀策略具有更高的復(fù)雜性,因?yàn)闃?lè)觀策略需要檢測(cè)和處理沖突。悲觀策略通常比樂(lè)觀策略具有更低的復(fù)雜性,因?yàn)楸^策略可以在沖突發(fā)生之前檢測(cè)和處理沖突。第六部分瞬態(tài)狀態(tài)管理中常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):哈希表、跳表、樂(lè)觀并發(fā)鏈表關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)哈希表
1.哈希表是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它使用散列函數(shù)將鍵映射到值。這使得讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)都非???,因?yàn)楣1砜梢灾苯邮褂面I來(lái)定位數(shù)據(jù)。
2.哈希表在分布式系統(tǒng)中非常有用,因?yàn)樗梢允箶?shù)據(jù)均勻分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上。這可以提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可靠性。
3.哈希表的缺點(diǎn)是,它可能會(huì)發(fā)生散列沖突,即多個(gè)鍵映射到同一個(gè)值。這可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)查找和寫(xiě)入變得緩慢,甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
跳表
1.跳表是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它類似于鏈表,但它使用跳躍列表來(lái)提高查找速度。跳躍列表是一種分層鏈表,它將數(shù)據(jù)按一定比例分成了多層,每層都有較少的節(jié)點(diǎn)。這樣,在查找數(shù)據(jù)時(shí),只需要在幾層上進(jìn)行搜索,就能找到所需的數(shù)據(jù)。
2.跳表在分布式系統(tǒng)中也非常有用,因?yàn)樗梢允箶?shù)據(jù)均勻分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上,而且它還可以提供快速的數(shù)據(jù)查找。
3.跳表的缺點(diǎn)是,它比鏈表更復(fù)雜,而且它也可能會(huì)發(fā)生散列沖突。
樂(lè)觀并發(fā)鏈表
1.樂(lè)觀并發(fā)鏈表是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它允許多個(gè)線程同時(shí)修改數(shù)據(jù),而不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)損壞。這使得樂(lè)觀并發(fā)鏈表非常適合用于分布式系統(tǒng)。
2.樂(lè)觀并發(fā)鏈表通過(guò)使用版本號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制。每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都有一個(gè)版本號(hào),當(dāng)一個(gè)線程想要修改數(shù)據(jù)時(shí),它會(huì)檢查數(shù)據(jù)項(xiàng)的版本號(hào)是否與它自己的版本號(hào)相同。如果版本號(hào)相同,則該線程可以修改數(shù)據(jù)。否則,該線程會(huì)拋出一個(gè)異常。
3.樂(lè)觀并發(fā)鏈表的缺點(diǎn)是,它可能會(huì)發(fā)生ABA問(wèn)題。即一個(gè)線程修改了數(shù)據(jù),然后另一個(gè)線程又修改了數(shù)據(jù),最后第一個(gè)線程又修改了數(shù)據(jù)。由于第一個(gè)線程的版本號(hào)與它自己的版本號(hào)相同,所以它可以修改數(shù)據(jù)。但這會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)被錯(cuò)誤地修改。#瞬態(tài)狀態(tài)管理中常見(jiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
瞬態(tài)狀態(tài)管理是分布式系統(tǒng)中一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。瞬態(tài)狀態(tài)是指系統(tǒng)中那些不屬于持久存儲(chǔ)的一部分的數(shù)據(jù),例如,緩存中的數(shù)據(jù)、消息隊(duì)列中的消息等。這些數(shù)據(jù)往往具有較短的生命周期,并且需要在多個(gè)副本之間保持一致。
為了管理瞬態(tài)狀態(tài),通常會(huì)使用一些專門(mén)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要具有以下特性:
*高性能:瞬態(tài)狀態(tài)管理需要處理大量的數(shù)據(jù),因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要具有較高的性能。
*可擴(kuò)展性:瞬態(tài)狀態(tài)管理需要支持大規(guī)模的分布式系統(tǒng),因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要具有良好的可擴(kuò)展性。
*一致性:瞬態(tài)狀態(tài)需要在多個(gè)副本之間保持一致,因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需要提供強(qiáng)一致性或弱一致性的保證。
下面介紹三種在瞬態(tài)狀態(tài)管理中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):哈希表、跳表和樂(lè)觀并發(fā)鏈表。
1.哈希表
哈希表是一種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它使用一個(gè)哈希函數(shù)將數(shù)據(jù)映射到一個(gè)哈希表中。哈希表的優(yōu)點(diǎn)是查找和插入數(shù)據(jù)的速度很快,平均時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。哈希表的缺點(diǎn)是可能發(fā)生哈希沖突,即不同的數(shù)據(jù)映射到同一個(gè)哈希桶中。為了解決哈希沖突,哈希表通常會(huì)使用鏈地址法或開(kāi)放尋址法。
在瞬態(tài)狀態(tài)管理中,哈希表可以用來(lái)存儲(chǔ)緩存中的數(shù)據(jù)。當(dāng)需要查詢緩存中的數(shù)據(jù)時(shí),可以使用哈希函數(shù)快速地計(jì)算出數(shù)據(jù)的哈希值,然后在哈希表中查找數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)存在,則直接返回?cái)?shù)據(jù);如果數(shù)據(jù)不存在,則需要從持久存儲(chǔ)中加載數(shù)據(jù)并將其放入緩存中。
2.跳表
跳表是一種基于鏈表實(shí)現(xiàn)的跳躍表。跳表與普通鏈表的區(qū)別在于,跳表中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)除了指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)之外,還指向多個(gè)后續(xù)節(jié)點(diǎn)。跳表的優(yōu)點(diǎn)是查找數(shù)據(jù)的速度很快,平均時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)。跳表的缺點(diǎn)是插入和刪除數(shù)據(jù)的速度較慢,平均時(shí)間復(fù)雜度為O(logn)。
在瞬態(tài)狀態(tài)管理中,跳表可以用來(lái)存儲(chǔ)消息隊(duì)列中的消息。當(dāng)需要將消息放入消息隊(duì)列中時(shí),可以使用跳表快速地找到合適的位置將消息插入。當(dāng)需要從消息隊(duì)列中取出消息時(shí),可以使用跳表快速地找到要取出的消息。
3.樂(lè)觀并發(fā)鏈表
樂(lè)觀并發(fā)鏈表是一種并發(fā)鏈表,它允許多個(gè)線程同時(shí)修改鏈表中的數(shù)據(jù)。樂(lè)觀并發(fā)鏈表的優(yōu)點(diǎn)是并發(fā)性好,能夠支持高吞吐量的并發(fā)操作。樂(lè)觀并發(fā)鏈表的缺點(diǎn)是可能發(fā)生并發(fā)修改異常,即多個(gè)線程同時(shí)修改同一個(gè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。為了解決并發(fā)修改異常,樂(lè)觀并發(fā)鏈表通常會(huì)使用版本號(hào)或時(shí)間戳來(lái)實(shí)現(xiàn)樂(lè)觀并發(fā)控制。
在瞬態(tài)狀態(tài)管理中,樂(lè)觀并發(fā)鏈表可以用來(lái)存儲(chǔ)共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要修改共享的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí),可以使用樂(lè)觀并發(fā)鏈表來(lái)保證并發(fā)修改的安全性。第七部分瞬態(tài)狀態(tài)管理中常用的算法:版本控制、時(shí)間戳機(jī)制、因果關(guān)系關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)版本控制,
1.版本控制的目的是保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性,避免由于并發(fā)訪問(wèn)而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題。
2.版本控制算法有很多種,例如樂(lè)觀并發(fā)控制、悲觀并發(fā)控制等。
3.在大規(guī)模分布式系統(tǒng)中,版本控制算法需要考慮性能、可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性等因素。
時(shí)間戳機(jī)制,
1.時(shí)間戳機(jī)制是一種用于記錄數(shù)據(jù)更新時(shí)間戳的機(jī)制,用于解決并發(fā)訪問(wèn)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題。
2.時(shí)間戳機(jī)制有很多種,例如Lamport時(shí)間戳、向量時(shí)間戳等。
3.在大規(guī)模分布式系統(tǒng)中,時(shí)間戳機(jī)制需要考慮性能、可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性等因素。
因果關(guān)系,
1.因果關(guān)系是一種描述事件之間因果關(guān)系的機(jī)制,用于解決并發(fā)訪問(wèn)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題。
2.因果關(guān)系有很多種,例如因果圖、因果樹(shù)等。
3.在大規(guī)模分布式系統(tǒng)中,因果關(guān)系需要考慮性能、可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性等因素。版本控制
版本控制是一種管理瞬態(tài)狀態(tài)的常見(jiàn)算法,它通過(guò)維護(hù)每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的不同版本來(lái)實(shí)現(xiàn)。每個(gè)版本都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符,通常是版本號(hào)。當(dāng)數(shù)據(jù)項(xiàng)發(fā)生變化時(shí),會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新版本,新版本包含了所有以前的版本,以及新的更改。
版本控制算法的優(yōu)點(diǎn)是,它可以很容易地回滾到以前的版本,這在調(diào)試和故障排除時(shí)非常有用。它還可以很容易地比較不同版本的差異,這在跟蹤數(shù)據(jù)項(xiàng)的變化時(shí)非常有用。
版本控制算法的缺點(diǎn)是,它可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余,因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的每個(gè)版本都會(huì)存儲(chǔ)在內(nèi)存或磁盤(pán)中。這可能會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間,并且會(huì)降低系統(tǒng)性能。
#時(shí)間戳機(jī)制
時(shí)間戳機(jī)制是一種管理瞬態(tài)狀態(tài)的常見(jiàn)算法,它通過(guò)為每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)分配一個(gè)唯一的時(shí)間戳來(lái)實(shí)現(xiàn)。時(shí)間戳通常是數(shù)據(jù)項(xiàng)創(chuàng)建或更新的時(shí)間。當(dāng)數(shù)據(jù)項(xiàng)發(fā)生變化時(shí),會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新時(shí)間戳,新時(shí)間戳大于所有以前的版本的時(shí)間戳。
時(shí)間戳機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)是,它可以很容易地確定數(shù)據(jù)項(xiàng)的最新版本,因?yàn)樗哂凶畲蟮臅r(shí)間戳。它還可以很容易地比較不同版本的時(shí)間戳,這在跟蹤數(shù)據(jù)項(xiàng)的變化時(shí)非常有用。
時(shí)間戳機(jī)制的缺點(diǎn)是,它可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余,因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的每個(gè)版本都會(huì)存儲(chǔ)在內(nèi)存或磁盤(pán)中。這可能會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間,并且會(huì)降低系統(tǒng)性能。
#因果關(guān)系
因果關(guān)系是一種管理瞬態(tài)狀態(tài)的常見(jiàn)算法,它通過(guò)跟蹤數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的依賴關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的依賴關(guān)系通常是通過(guò)因果關(guān)系圖來(lái)表示的,其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng),每個(gè)邊表示兩個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的依賴關(guān)系。
因果關(guān)系算法的優(yōu)點(diǎn)是,它可以很容易地確定數(shù)據(jù)項(xiàng)的最新版本,因?yàn)樗怯伤幸蕾囁臄?shù)據(jù)項(xiàng)的最新版本決定的。它還可以很容易地比較不同版本之間的差異,這在跟蹤數(shù)據(jù)項(xiàng)的變化時(shí)非常有用。
因果關(guān)系算法的缺點(diǎn)是,它可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余,因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的每個(gè)版本都會(huì)存儲(chǔ)在內(nèi)存或磁盤(pán)中。這可能會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間,并且會(huì)降低系統(tǒng)性能。第八部分瞬態(tài)狀態(tài)管理在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景和典型案例分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【分布式鎖與協(xié)調(diào)】:
1.分布式鎖:在分布式系統(tǒng)中保證數(shù)據(jù)一致性和資源訪問(wèn)的互斥,通過(guò)分布式鎖實(shí)現(xiàn)對(duì)共享資源的協(xié)調(diào)訪問(wèn)。
2.分布式協(xié)調(diào):用于解決分布式系統(tǒng)中不同節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)同操作,如分布式事務(wù)、分布式選舉等。
3.分布式事務(wù):確保分布式系統(tǒng)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)操作作為整體執(zhí)行,要么全部成功,要么全部失敗。
【分布式會(huì)話與狀態(tài)同步】:
瞬態(tài)狀態(tài)管理在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景和典型案例分析
1.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的瞬態(tài)狀態(tài)管理
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是一種由多個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)組成的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接并相互通信。為了確保數(shù)據(jù)庫(kù)的可靠性和一致性,分布式數(shù)據(jù)庫(kù)通常使用復(fù)制技術(shù),即在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上存儲(chǔ)相同的數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障或需要維護(hù)時(shí),其他節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)提供服務(wù),從而保證數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性。
瞬態(tài)狀態(tài)管理在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中起著重要作用。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)中的瞬態(tài)狀態(tài)是指那些在
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