Netty经典高频面试题

Myth丶恋晨 2023-09-30 12:00 69阅读 0赞

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关于Netty这部分，如果面试被问到，那就有点难度了，不过一些基础的知识还是可以掌握一下的，如果自己做的项目里牵涉到了Netty相关的知识，那你就一定要好好准备了！

### 1、Netty是什么？ ###

> Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。
> 
> 也就是说，Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端的编程框架，使用Netty 可以确保你快速和简单的开发出一个网络应用，例如实现了某种协议的客户、服务端应用。Netty相当于简化和流线化了网络应用的编程开发过程，例如：基于TCP和UDP的socket服务开发。
> 
> “快速”和“简单”并不用产生维护性或性能上的问题。Netty 是一个吸收了多种协议（包括FTP、SMTP、HTTP等各种二进制文本协议）的实现经验，并经过相当精心设计的项目。最终，Netty 成功的找到了一种方式，在保证易于开发的同时还保证了其应用的性能，稳定性和伸缩性。【百度百科】

总结：Netty是 一个异步事件驱动的网络应用程序框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。Netty是基于Nio的,封装了jdk的Nio，使用起 来更加方法灵活。

#### 追问：Netty 特点是什么？ ####

回答：三大特点：高并发、传输快和封装好

高并发：Netty 是一款基于 NIO（Nonblocking IO，非阻塞IO）开发的网络通 信框架，对比于 BIO（Blocking I/O，阻塞IO），他的并发性能得到了很大提高。

传输快：Netty 的传输依赖于零拷贝特性，尽量减少不必要的内存拷贝，实现了 更高效率的传输。

封装好：Netty 封装了 NIO 操作的很多细节，提供了易于使用调用接口。

#### 追问：这里面试官可能会问你零拷贝！ ####

零拷贝是非常重要的知识点，建议看看阿里调优手册！【**微信公众号：代码界的小白**】后台回复：阿里调优】

零拷贝是一种避免多次内存复制的技术，用来优化读写I/O操作。

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#### 追问：Netty 的应用场景有哪些 ####

回答：Netty可构建高性能、低延时的各种Java中间件，例如MQ、分布式服务框架、ESB消息总线等，Netty主要作为基础通信框架提供高性能、低子延时的通信服务;（阿里分布式服务框架 Dubbo，默认使用 Netty 作为基础通信组 件，还有 RocketMQ 也是使用 Netty 作为通讯的基础。）

### 2、BIO、NIO和AIO的区别？ ###

回答：

BIO：一个连接一个线程，客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进 行处理。线程开销大。伪异步IO：将请求连接放入线程池，一对多，但线程还是很宝贵的资源。

NIO：一个请求一个线程，但客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上， 多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。

AIO：一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务 器应用去启动线程进行处理，

BIO是面向流的，NIO是面向缓冲区的；BIO的各种流是阻塞的。而NIO是非阻 塞的；BIO的Stream是单向的，而NIO的channel是双向的。

NIO的特点：事件驱动模型、单线程处理多任务、非阻塞I/O，I/O读写不再阻 塞，而是返回0、基于block的传输比基于流的传输更高效、更高级的IO函数 zero-copy、IO多路复用大大提高了Java网络应用的可伸缩性和实用性。基于 Reactor线程模型。

>  *  **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。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。
>  *  **NIO (Non-blocking/New I/O):** 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
>  *  **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。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。【guide哥】

### 3、Netty的线程模型知道吗？ ###

回答：Reactor模式是基于事件驱动开发的，核心组成部分包括Reactor和线程池，其中Reactor负责监听和分配事件，线程池负责处理事件，而根据Reactor的数量和线程池的数量，又将Reactor分为三种模型:

*  单线程模型 (单Reactor单线程)
 *  多线程模型 (单Reactor多线程)
 *  主从多线程模型 (多Reactor多线程)

> Netty通过Reactor模型基于多路复用器接收并处理用户请求，内部实现了两个 线程池，boss线程池和work线程池，其中boss线程池的线程负责处理请求的 accept事件，当接收到accept事件的请求时，把对应的socket封装到一个NioSocketChannel中，并交给work线程池，其中work线程池负责请求的read 和write事件，由对应的Handler处理。

三种模型详细介绍（**挑重点记忆，我面试没遇到过让详细说的。**）

*  单线程模型：所有I/O操作都由一个线程完成，即多路复用、事件分发和处理都 是在一个Reactor线程上完成的。既要接收客户端的连接请求,向服务端发起连 接，又要发送/读取请求或应答/响应消息。一个NIO 线程同时处理成百上千的 链路，性能上无法支撑，速度慢，若线程进入死循环，整个程序不可用，对于高 负载、大并发的应用场景不合适。
 *  多线程模型：有一个NIO 线程（Acceptor） 只负责监听服务端，接收客户端的 TCP 连接请求；NIO 线程池负责网络IO 的操作，即消息的读取、解码、编码和 发送；1 个NIO 线程可以同时处理N 条链路，但是1 个链路只对应1 个NIO 线 程，这是为了防止发生并发操作问题。但在并发百万客户端连接或需要安全认证 时，一个Acceptor 线程可能会存在性能不足问题。
 *  主从多线程模型：Acceptor 线程用于绑定监听端口，接收客户端连接，将 SocketChannel 从主线程池的Reactor 线程的多路复用器上移除，重新注册到 Sub 线程池的线程上， 用于处理I/O 的读写等操作，从而保证mainReactor只负 责接入认证、握手等操作；

### 4、TCP 粘包/拆包的原因及解决方法？ ###

回答：TCP是以流的方式来处理数据，一个完整的包可能会被TCP拆分成多个包进行发送，也可能把小的封装成一个大的数据包发送。

**TCP粘包/分包的原因**：

应用程序写入的字节大小大于套接字发送缓冲区的大小，会发生拆包现象，而应用程序写入数据小于套接字缓冲区大小，网卡将应用多次写入的数据发送到网络 上，这将会发生粘包现象；

进行MSS大小的TCP分段，当TCP报文长度-TCP头部长度>MSS的时候将发生拆 包；以太网帧的payload（净荷）大于MTU（1500字节）进行ip分片。

**解决方法**

消息定长：FixedLengthFrameDecoder类包尾增加特殊字符分割：

*  行分隔符类：LineBasedFrameDecoder
 *  或自定义分隔符类 ：DelimiterBasedFrameDecoder

将消息分为消息头和消息体：LengthFieldBasedFrameDecoder类。分为有头 部的拆包与粘包、长度字段在前且有头部的拆包与粘包、多扩展头部的拆包与粘 包。

### 5、说说Netty的零拷贝？ ###

回答：

*  Netty的接收和发送ByteBuffer采用DIRECT BUFFERS，使用堆外直接内存进行Socket读写，不需要进行字节缓冲区的二次拷贝。如果使用传统的堆内存（HEAP BUFFERS）进行Socket读写，JVM会将堆内存Buffer拷贝一份到直接内存中，然后才写入Socket中。相比于堆外直接内存，消息在发送过程中多了一次缓冲区的内存拷贝。
 *  Netty提供了组合Buffer对象，可以聚合多个ByteBuffer对象，用户可以像操作一个Buffer那样方便的对组合Buffer进行操作，避免了传统通过内存拷贝的方式将几个小Buffer合并成一个大的Buffer。
 *  Netty的文件传输采用了transferTo方法，它可以直接将文件缓冲区的数据发送到

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