面試題-Netty框架

前言

Netty框架部分的題目，是我根據Java Guide的面試突擊版本V3.0再整理出來的，其中，我選擇了一些比較重要的問題，並重新做出相應回答，並添加了一些比較重要的問題，希望對大家起到一定的幫助。

系列文章：

面試題-Java基礎

面試題-Java集合

面試題-Java多線程基礎、實現工具和可見性保證

面試題-線程池和原子變量

面試題-Java虛擬機

面試題-計算機網絡1

面試題-計算機網絡-HTTP部分

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Netty框架

1. Netty 是什么？

   • Netty是一個基於NIO的client-server框架，使用它可以快速開發網絡應用程序
   • 並且支持多種協議，包括FTP，HTTP以及各種二進制和基於文本的傳輸協議

2. 為什么要⽤ Netty？

   • 阻塞和⾮阻塞的Socket都使用統一的API，便於開發
   • 實現了強大的線程模型
   • 自帶解決粘包拆包的解碼器
   • 社區活躍，經歷了大型項目的考驗，成熟穩定

3. Netty 應⽤場景了解么？

   • 我們項目中的就是利用Netty實現了一個自有協議的網絡服務器
   • 很多分布式框架的網絡通信工具，比如我們項目中使用的Storm底層也是使用Netty進行通信的

4. Netty 核⼼組件有哪些？分別有什么作⽤？

   • Channel：Netty對網絡操作的抽象，包括了一些常見的網絡IO操作，比如read,write等等，最常見的實現類：NioServerSocketChannel和NioSocketChannel，對應Bio中的ServerSocketChannel和SocketChannel
   • EventLoop：負責監聽網絡事件並調用事件處理器進行相關的處理
   • ChannelFuture：Netty是異步的，所有操作都可以通過ChannelFuture來實現綁定一個監聽器然后執行結果成功與否的業務邏輯，或者把通過調用sync方法，把異步方法變成同步的。
   • ChannelHandler 和 ChannelPipeline：Netty底層的處理器是一個處理器鏈，鏈條上的每一個處理器都可以對消息進行處理，選擇繼續傳遞或者到此為止，一般我們業務會實現自己的解碼器/心跳處理器和實際的業務處理Handler，然后按照順序綁定到鏈條上。

5. EventloopGroup 了解么?和 EventLoop 啥關系?

   EventLoop可以理解為線程，那么Group就是線程池或者線程組，Netty的線程模型中，每一個channel需要綁定到一個固定的EventLoop進行后續的處理，Netty就是根據某一個算法從線程組中選擇一個線程進行綁定的。

6. Bootstrap 和 ServerBootstrap 了解么？

   BootStarp和ServerBootstrap都是一個啟動引導類，相當於如果要使用Netty需要把相關信息配置到啟動引導類中，這樣Netty才能正確工作。

   • Bootstrap是客戶端引導類，核心方法是connect，傳入一個EventLoopGroup就可以

   • ServerBootstrap是服務斷引導類，核心方法是bind，需要傳入兩個EventLoopGroup，一個負責接受連接，一個負責處理具體的連接上的網絡IO任務。

7. NioEventLoopGroup 默認的構造函數會起多少線程？

   NioEventLoopGroup 默認的構造函數實際會起的線程數為 CPU核⼼數*2 。

8. Netty 線程模型了解么？

   Netty主要靠配置EventLoopGroup來實現具體的線程模型的。

   以服務端開發為例，通過配置不同的線程數量可以實現不同的線程模型。

   • 單線程：兩個EventloopGroup都是用同一個只為1的group，這意味着一個線程需要處理所有的socket的所有網絡IO事件，對高負載高並發高性能的場景不適用。
   • 多線程：一個acceptor線程負責監聽連接，N個EventLoop負責處理具體連接的網絡IO，但是如果並發連接大，就會出現性能問題
   • 主從模型：主從模型就是acceptor連接線程使用線程池來實現，我們具體項目也是使用這種方式的。

9. 什么是 TCP 粘包/拆包?

   TCP的粘包拆包指的是，基於TCP發送數據時，多條消息會在一個包中粘在一起，或者一條消息直接被分為兩個包發送過來，我們需要正確的處理，把每條消息都正確的拆分和合並起來。

10. 簡單說說Netty中自帶的解決粘包拆包的解碼器類型吧？

    Netty自帶四種解決粘包拆包的解碼器。

    • LineBasedFrameDecoder :基於換行符的解碼器
    • DelimiterBasedFrameDecoder：基於分隔符的解碼器
    • FixedLengthFrameDecoder：基於固定長度的解碼器
    • LengthFieldBasedFrameDecoder：基於消息中的消息長度字段進行解碼的解碼器，我們項目中實際使用的就是這種解碼器，核心就是傳入長度字節的起始位置和長度即可。

11. ⻓連接是什么

    • 什么是連接：TCP協議中如果兩端想要傳遞數據，首先需要通過三次握手建立連接，握手完畢，連接就建立完畢，但是這個過程是比較消耗網絡資源的。

    • 短連接：一輪數據傳輸完畢后，就斷開連接，實現和管理都很方便，但是頻繁的建立斷開連接比較消耗網絡資源。

    • 長連接：數據傳輸完畢后，不斷開連接，下次有數據發送需求的時候再使用這個連接，省去了握手的過程。

12. 如何實現長連接？

    我在自己的博客中專門寫過一篇博客總結過為什么需要保活機制，詳見此 網絡編程-為什么需要應用層做心跳處理？總結來說，依賴TCP的超時或者Keep alive機制，在最差情況下的超時時間都是不可接受的，所以我們需要通過定時發送帶序號的心跳包來實現應用層保活，並且為了防止誤判，需要多發送幾次心跳包來檢測，在我們具體的業務實現中，使用的是Netty的IdeStateHandle中的回調方法來實現心跳機制。

13. Netty 的零拷⻉了解么？

    首先說說什么是零拷貝：

    • 零拷貝技術指的是，cpu不需要為了在內存中拷貝數據而消耗資源
    • Netty中的零拷貝技術表現形式有下面幾種：
      - 可以把文件中的數據直接發送到發送緩沖區中，底層用的是操作系統提供的sendFile系統調用（節省了內核到用戶空間和用戶空間到內核的兩次拷貝）。 參考材料： 內核零拷貝的實現原理
      - 允許多段數據合並為一段虛擬數據供用戶使用，節約了copy的消耗