直接吹爆，這些網(wǎng)站！

大家好，我是小林。

之前分享過一些能幫助我們理解某個知識的網(wǎng)站，比如算法、TCP 滑動窗口、MESI 協(xié)議等。

這些網(wǎng)站都是針對一個知識點做了動圖模型，我們可以通過輸入?yún)?shù)來模擬學習，但是這類網(wǎng)站就是比較難找，我也是無意間收集到的。

所以，今天在這里做個集合，大家收藏就完事，需要的時候打開用用。

算法可視化網(wǎng)站

Structure Visualization

我之前那篇文章就是在 Data Structure Visualization 網(wǎng)站做的動圖，這個網(wǎng)站支持很多種數(shù)據(jù)結(jié)構的動圖演示。

地址：https://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/

因為網(wǎng)站是國外做的，所以實際上是英文來了，我為了方便大家看，所以翻譯成了中文。

該網(wǎng)站支持堆、棧、隊列、列表、階乘、反轉(zhuǎn)字符串、N-皇后、排序、二叉樹、AVL樹、紅黑樹、B/B+樹、哈希表、圖、動態(tài)規(guī)劃等等可視化演示，基本都是我們很常見的數(shù)據(jù)結(jié)構與算法。

接下來，我以平衡二叉樹作為動圖演示例子，如下動圖：

我們可以自己隨意插入、刪除、查找數(shù)據(jù)，也可以自定義動圖的播放速度，甚至可以一步一步的查看增刪查的過程。

Data Structure Visualization 網(wǎng)站比較可惜的地方是，動圖演示的過程沒有對應的代碼演示。

VisuAlgo

VisuAlgo 也是一個優(yōu)秀的數(shù)據(jù)結(jié)構與算法可視化網(wǎng)站，網(wǎng)站可以支持中文顯示。

地址：https://visualgo.net/

VisuAlgo ?網(wǎng)站主頁顯示的數(shù)據(jù)結(jié)構不多，但是并不意味它只支持顯示出來的，如果你想學習的數(shù)據(jù)結(jié)構并沒有在主頁中，可以通過搜索框來查找：

接下來，我演示下快排算法的動圖演示：

可與看到，在動圖演示的過程，右下角也有對應的代碼執(zhí)行過程，這樣我們可以很清晰的知道代碼每一步的過程，非常便于我們的理解，再也不用通過打 log 來看代碼怎么執(zhí)行的。

注意，大家在看代碼執(zhí)行過程的時候，建議使用英文，如果使用中文的話，演示的代碼也會被翻譯成中文：

Algorithm Visualizer

Algorithm Visualizer 是強大的算法可視化工具，它不一樣的地方在于，它支持 C++、Java、JavaScript 編程語言，是一個不僅能看動圖，也能自己編程的網(wǎng)站。

地址：https://algorithm-visualizer.org/

網(wǎng)站的主頁長下面這樣：

左半部分主要是支持的算法，中間部分是可視化動圖，右半邊就是提供的算法代碼實例，這部分代碼我們是可以修改的。

我以二叉搜索樹的插入為例子，演示一下它的動圖效果：

MESI 協(xié)議可視化網(wǎng)站

我之前寫過 CPU 緩存一致性 MESI 協(xié)議：10 張圖打開 CPU 緩存一致性的大門。

然后期間挺多人對 MESI 協(xié)議的轉(zhuǎn)換有疑問，其實我在文章中把 MESI 協(xié)議狀態(tài)切換的各個過程都總結(jié)成了一個表格，可能內(nèi)容太多，很多小伙伴沒有仔細看。

我發(fā)現(xiàn)個可以「在線體驗 MESI 協(xié)議狀態(tài)轉(zhuǎn)換」過程的網(wǎng)站。

地址：https://www.scss.tcd.ie/Jeremy.Jones/VivioJS/caches/MESIHelp.htm

下圖即是 MESI 協(xié)議的狀態(tài)圖：

MESI 協(xié)議的四種狀態(tài)之間的流轉(zhuǎn)過程，我匯總成了下面的表格，你可以更詳細的看到每個狀態(tài)轉(zhuǎn)換的原因：

接下來說說，怎么玩這個網(wǎng)站。

看上圖，共分為三個部分：

• 第一部分，內(nèi)存。顯示內(nèi)存地址和數(shù)據(jù)；
• 第二部分，CPU 緩存。顯示 CPU 緩存的變量數(shù)據(jù)和 MESI 協(xié)議狀態(tài)，因為我現(xiàn)在還沒開始操作，所以顯示的是空白。
• 第三部分，CPU 操作。共有三個 CPU，每個 CPU 都有各自的 Cache，CPU 操作分別「讀」和「寫」，這部分是我們手動操作的部分。

而且 CPU 和內(nèi)存之間有三條總線，分別是：

• 數(shù)據(jù)總線（Data Bus）：在CPU與內(nèi)存之間來回傳送需要處理或是需要儲存的數(shù)據(jù)。
• 地址總線（Adress Bus），用來指定在內(nèi)存之中儲存的數(shù)據(jù)的地址。
• shared，這個我也不知道是什么總線，網(wǎng)上沒搜到資料，網(wǎng)站上最細那條總線就是這個名字，作用是控制 Cache 的數(shù)據(jù)狀態(tài)。

接下來，來演示下效果。

我操作 CPU1 讀取 a0 變量，此時頁面會顯示如下（實際上是有動畫的效果的，我這里就不錄制動圖了，建議大家自己去操作一遍，自己感受下過程）：

可以看到，CPU1 核心從內(nèi)存讀取了 a0 變量的數(shù)據(jù)，并緩存在了 Cache1 里，而且此時狀態(tài)為 E （獨占）。

然后我操作 CPU2 讀取 a0 變量，此時頁面會顯示如下：

可以看到，CPU1 和 CPU1 的 Cache 數(shù)據(jù)的狀態(tài)都是 S（共享），和表格中表述的現(xiàn)象一致。

別看我的結(jié)果是靜態(tài)的，實際上當我操作完 CPU2 讀取 a0 變量后，實際上是有動畫效果的，這里有個小技巧，在動畫的過程中，我們可以點擊網(wǎng)站任意一個位置，就會暫停，然后再點擊就開始，這樣我們可以很清晰的知道這個狀態(tài)過程是怎么通過這三個總線完成的。

我大概簡述下過程：

1. 點擊 CPU2 的 read a0 操作；
2. CPU2 會向地址總線，發(fā)送讀取 a0 變量的數(shù)據(jù)的請求，此時該請求不僅會被內(nèi)存收到，也會被其他 CPU 核心收到。
3. CPU1 從地址總線得知，CPU2 發(fā)起的讀取地址存在于 CPU1 Cache 里，于是 CPU1 Cache 里數(shù)據(jù)的狀態(tài)會從 E（獨占）變更為 S（共享）；
4. 內(nèi)存收到 CPU2 發(fā)起的讀取 a0 數(shù)據(jù)的請求后，就會通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)傳遞給 CPU2；
5. 最后數(shù)據(jù)會寫到 CPU2 Cache 里，且狀態(tài)是 S（共享）。

其他狀態(tài)的變更，我在這里就不介紹了，大家自己去網(wǎng)站體驗下，這樣會感觸比較深，光聽我講也記不住。

可以對照我文章中 MESI 狀態(tài)轉(zhuǎn)換的表格來做實驗，感受下 MESI 狀態(tài)到底是如何在不用加鎖的情況下，是如何實現(xiàn) CPU 緩存一致性的。

提一句這個網(wǎng)站有個地方和我總結(jié) MESI 表格有點差異，我總結(jié)的 MESI 狀態(tài)轉(zhuǎn)換是基于維基百科的，不知道是不是這個網(wǎng)站原作者實現(xiàn)的時候參看了別的標準。

TCP 可視化網(wǎng)站

之前圖解過 TCP 的滑動窗口和流量控制的工作方式：圖解 TCP 重傳、滑動窗口、流量控制、擁塞控制

當時花費了好幾個星期肝了這篇文章，因為為了方便大家理解他兩的工作方式，以及一些異常場景的分析，畫了很多變化的圖。

還沒看過的同學，可以去看看，可以說把每一個階段的變化都解釋的很清楚了。

但是，不管怎么樣圖解，它始終不會動呀，動起來的話，大家學起來就會更加深刻了。

我最近剛好發(fā)現(xiàn)兩個網(wǎng)站，可以以「動圖」的方式來學習 TCP 的滑動窗口和流量控制工作方式。

滑動窗口可視化網(wǎng)站

滑動窗口動圖體驗的網(wǎng)站地址：

https://www2.tkn.tu-berlin.de/teaching/rn/animations/gbn_sr/

下圖是我從網(wǎng)站錄制的一張動圖：

每個長方塊代表一個數(shù)據(jù)，上面的是發(fā)送方，下面的是接收方，長方塊的不同的顏色代表著不同的意義，而且發(fā)送發(fā)和接收方滑動窗口的也是不同的。

先來說說，「發(fā)送方」的長方塊顏色：

• 黃色：代表已發(fā)送并且已被確認的數(shù)據(jù)；
• 藍色：代表已發(fā)送但未被確認或者還未發(fā)送的數(shù)據(jù)；
• 灰色背景：代表滑動窗口的大小，比如這個動圖滑動窗口大小是 5。
• 紫色圈圈：代表超時重傳時間；

再來說說，「接收方」的長方塊顏色：

• 深藍色：代表數(shù)據(jù)已經(jīng)被接收；
• 白色：代表還未接收到的數(shù)據(jù)；
• 綠色：代表對發(fā)送方數(shù)據(jù)的ack確認包；

這個網(wǎng)站，可以自行設置一些參數(shù)。

比如，可以設置滑動窗口的大小、超時重傳時間、發(fā)送速率、確認模式（選擇性確認模式or普通確認模式）等等。

我這里設置幾個參數(shù)，給大家看看效果。

我把超時重傳時間時間縮短，并且確認模式是普通確認模式，動圖效果如下：

可以看到，這種確認模式在發(fā)生超時重傳的時候，會把發(fā)送窗口內(nèi)已發(fā)送的數(shù)據(jù)都會重傳一遍。

接著，我把確認模式改成「選擇性確認」。其動圖效果如下：

可以看到，改用「選擇性確認」的方式，只會重傳丟失的那一個數(shù)據(jù)。

流量控制可視化網(wǎng)站

流量控制動圖體驗的網(wǎng)站地址：

https://www2.tkn.tu-berlin.de/teaching/rn/animations/flow/

這個網(wǎng)站的可以設置參數(shù)就比較少，理解起來也很容易。

我這里簡單介紹下這些參數(shù)：

• file size，發(fā)送的文件總大??；
• buffer size，發(fā)送方和接收方的內(nèi)核緩沖區(qū)的大??；
• propagation time，發(fā)送方和接收方之間的傳播時間。

下圖是我從網(wǎng)站錄制的一張動圖：

可以看到，發(fā)送方和接收方共有兩個緩沖區(qū)，一個是 buffer，指的是內(nèi)核緩沖區(qū)，另外一個是 application，指的是應用層的緩沖區(qū)。

對于發(fā)送發(fā)來說，當要發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，需要從 application 拷貝數(shù)據(jù)到 buffer，而對于接收方來說，當接收到數(shù)據(jù)的時候，會先緩存到 buffer，然后再由應用程序從 buffer 讀取數(shù)據(jù)。

當接收方的 application 來不及從 buffer 讀取數(shù)據(jù)，而導致 buffer 堆積滿了，這時接收方就會給發(fā)送方通報一個接收窗口為0的報文，表示我已經(jīng)不能再接收數(shù)據(jù)啦，比如下面這個情況。

大家可以去體驗這兩個網(wǎng)站，我感覺做的還是挺不錯到，對于學習 TCP 滑動窗口和流量控制會有很大的幫助。

當然，在使用之前，最好自己要學一點理論知識，看我之前的這篇就夠了：圖解 TCP 重傳、滑動窗口、流量控制、擁塞控制

如果大家收藏夾里還有這類可視化的網(wǎng)站，歡迎在評論區(qū)分享下！