你要的Netty常见面试题总结,我面试回来整理好了!
2021-02-04 08:17
标签:idle 目的 理论 总结 发送数据包 tcp ret util ext 最近经常会再面试中碰到 Netty 相关的问题。 全文采用大家喜欢的与面试官对话的形式展开。 如果大家觉得总结的不错的话,不妨点一个赞鼓励一下!这是我继续坚持很重要的动力来源。 概览: 面试官 :介绍一下自己对 Netty 的认识吧!小伙子。 我 :好的!那我就简单用 3 点来概括一下 Netty 吧! 用官方的总结就是:Netty 成功地找到了一种在不妥协可维护性和性能的情况下实现易于开发,性能,稳定性和灵活性的方法。 除了上面介绍的之外,很多开源项目比如我们常用的 Dubbo、RocketMQ、Elasticsearch、gRPC 等等都用到了 Netty。 网络编程我愿意称 Netty 为王 。 面试官 :为什么要用 Netty 呢?能不能说一下自己的看法。 我 :因为 Netty 具有下面这些优点,并且相比于直接使用 JDK 自带的 NIO 相关的 API 来说更加易用。 面试官 :能不能通俗地说一下使用 Netty 可以做什么事情? 我 :凭借自己的了解,简单说一下吧!理论上来说,NIO 可以做的事情 ,使用 Netty 都可以做并且更好。Netty 主要用来做网络通信 : 面试官 :Netty 核心组件有哪些?分别有什么作用? 我 :表面上,嘴上开始说起 Netty 的核心组件有哪些,实则,内心已经开始 mmp 了,深度怀疑这面试官是存心搞我啊! Channel 接口是 Netty 对网络操作抽象类,它除了包括基本的 I/O 操作,如 bind()、connect()、read()、write() 等。 比较常用的Channel接口实现类是NioServerSocketChannel(服务端)和NioSocketChannel(客户端),这两个 Channel 可以和 BIO 编程模型中的ServerSocket以及Socket两个概念对应上。Netty 的 Channel 接口所提供的 API,大大地降低了直接使用 Socket 类的复杂性。 这么说吧!EventLoop(事件循环)接口可以说是 Netty 中最核心的概念了! 《Netty 实战》这本书是这样介绍它的: “ EventLoop 定义了 Netty 的核心抽象,用于处理连接的生命周期中所发生的事件。 是不是很难理解?说实话,我学习 Netty 的时候看到这句话是没太能理解的。 说白了,EventLoop 的主要作用实际就是负责监听网络事件并调用事件处理器进行相关 I/O 操作的处理。 那 Channel 和 EventLoop 直接有啥联系呢? Channel 为 Netty 网络操作(读写等操作)抽象类,EventLoop 负责处理注册到其上的Channel 处理 I/O 操作,两者配合参与 I/O 操作。 Netty 是异步非阻塞的,所有的 I/O 操作都为异步的。 因此,我们不能立刻得到操作是否执行成功,但是,你可以通过 ChannelFuture 接口的 addListener() 方法注册一个 ChannelFutureListener,当操作执行成功或者失败时,监听就会自动触发返回结果。 并且,你还可以通过ChannelFuture 的 channel() 方法获取关联的Channel 另外,我们还可以通过 ChannelFuture 接口的 sync()方法让异步的操作变成同步的。 下面这段代码使用过 Netty 的小伙伴应该不会陌生,我们指定了序列化编解码器以及自定义的 ChannelHandler 处理消息。 ChannelHandler 是消息的具体处理器。他负责处理读写操作、客户端连接等事情。 ChannelPipeline 为 ChannelHandler 的链,提供了一个容器并定义了用于沿着链传播入站和出站事件流的 API 。当 Channel 被创建时,它会被自动地分配到它专属的 ChannelPipeline。 我们可以在 ChannelPipeline 上通过 addLast() 方法添加一个或者多个ChannelHandler ,因为一个数据或者事件可能会被多个 Handler 处理。当一个 ChannelHandler 处理完之后就将数据交给下一个 ChannelHandler 。 面试官 :刚刚你也介绍了 EventLoop。那你再说说 EventloopGroup 吧!和 EventLoop 啥关系? 我 : EventLoopGroup 包含多个 EventLoop(每一个 EventLoop 通常内部包含一个线程),上面我们已经说了 EventLoop 的主要作用实际就是负责监听网络事件并调用事件处理器进行相关 I/O 操作的处理。 并且 EventLoop 处理的 I/O 事件都将在它专有的 Thread 上被处理,即 Thread 和 EventLoop 属于 1 : 1 的关系,从而保证线程安全。 上图是一个服务端对 EventLoopGroup 使用的大致模块图,其中 Boss EventloopGroup 用于接收连接,Worker EventloopGroup 用于具体的处理(消息的读写以及其他逻辑处理)。 从上图可以看出:当客户端通过 connect 方法连接服务端时,bossGroup 处理客户端连接请求。当客户端处理完成后,会将这个连接提交给 workerGroup 来处理,然后 workerGroup 负责处理其 IO 相关操作。 面试官 :你再说说自己对 Bootstrap 和 ServerBootstrap 的了解吧! 我 : Bootstrap 是客户端的启动引导类/辅助类,具体使用方法如下: ServerBootstrap 客户端的启动引导类/辅助类,具体使用方法如下: 从上面的示例中,我们可以看出: 面试官 :看过 Netty 的源码了么?NioEventLoopGroup 默认的构造函数会起多少线程呢? 我 :嗯嗯!看过部分。 回顾我们在上面写的服务器端的代码: 为了搞清楚NioEventLoopGroup 默认的构造函数 到底创建了多少个线程,我们来看一下它的源码。 一直向下走下去的话,你会发现在 MultithreadEventLoopGroup 类中有相关的指定线程数的代码,如下: 综上,我们发现 NioEventLoopGroup 默认的构造函数实际会起的线程数为 CPU核心数*2。 另外,如果你继续深入下去看构造函数的话,你会发现每个NioEventLoopGroup对象内部都会分配一组NioEventLoop,其大小是 nThreads, 这样就构成了一个线程池, 一个NIOEventLoop 和一个线程相对应,这和我们上面说的 EventloopGroup 和 EventLoop关系这部分内容相对应。 面试官 :说一下 Netty 线程模型吧! 我 :大部分网络框架都是基于 Reactor 模式设计开发的。 “ Reactor 模式基于事件驱动,采用多路复用将事件分发给相应的 Handler 处理,非常适合处理海量 IO 的场景。 在 Netty 主要靠 NioEventLoopGroup 线程池来实现具体的线程模型的 。 我们实现服务端的时候,一般会初始化两个线程组: 下面我们来详细看一下 Netty 中的线程模型吧! 1.单线程模型 : 一个线程需要执行处理所有的 accept、read、decode、process、encode、send 事件。对于高负载、高并发,并且对性能要求比较高的场景不适用。 对应到 Netty 代码是下面这样的 “ 使用 NioEventLoopGroup 类的无参构造函数设置线程数量的默认值就是 CPU 核心数 *2 。 2.多线程模型 一个 Acceptor 线程只负责监听客户端的连接,一个 NIO 线程池负责具体处理:accept、read、decode、process、encode、send 事件。满足绝大部分应用场景,并发连接量不大的时候没啥问题,但是遇到并发连接大的时候就可能会出现问题,成为性能瓶颈。 对应到 Netty 代码是下面这样的: 3.主从多线程模型 从一个 主线程 NIO 线程池中选择一个线程作为 Acceptor 线程,绑定监听端口,接收客户端连接的连接,其他线程负责后续的接入认证等工作。连接建立完成后,Sub NIO 线程池负责具体处理 I/O 读写。如果多线程模型无法满足你的需求的时候,可以考虑使用主从多线程模型 。 简单解析一下服务端的创建过程具体是怎样的: 1.首先你创建了两个 NioEventLoopGroup 对象实例:bossGroup 和 workerGroup。 举个例子:我们把公司的老板当做 bossGroup,员工当做 workerGroup,bossGroup 在外面接完活之后,扔给 workerGroup 去处理。一般情况下我们会指定 bossGroup 的 线程数为 1(并发连接量不大的时候) ,workGroup 的线程数量为 CPU 核心数 *2 。另外,根据源码来看,使用 NioEventLoopGroup 类的无参构造函数设置线程数量的默认值就是 CPU 核心数 *2 。 2.接下来 我们创建了一个服务端启动引导/辅助类:ServerBootstrap,这个类将引导我们进行服务端的启动工作。 3.通过 .group() 方法给引导类 ServerBootstrap 配置两大线程组,确定了线程模型。 通过下面的代码,我们实际配置的是多线程模型,这个在上面提到过。 4.通过channel()方法给引导类 ServerBootstrap指定了 IO 模型为NIO 继续分析一下客户端的创建流程: 1.创建一个 NioEventLoopGroup 对象实例 2.创建客户端启动的引导类是 Bootstrap 3.通过 .group() 方法给引导类 Bootstrap 配置一个线程组 4.通过channel()方法给引导类 Bootstrap指定了 IO 模型为NIO 5.通过 .childHandler()给引导类创建一个ChannelInitializer ,然后制定了客户端消息的业务处理逻辑 HelloClientHandler 对象 6.调用 Bootstrap 类的 connect()方法进行连接,这个方法需要指定两个参数: connect 方法返回的是一个 Future 类型的对象 也就是说这个方是异步的,我们通过 addListener 方法可以监听到连接是否成功,进而打印出连接信息。具体做法很简单,只需要对代码进行以下改动: 什么是 TCP 粘包/拆包?有什么解决办法呢? 面试官 :什么是 TCP 粘包/拆包? 我 :TCP 粘包/拆包 就是你基于 TCP 发送数据的时候,出现了多个字符串“粘”在了一起或者一个字符串被“拆”开的问题。比如你多次发送:“你好,你真帅啊!哥哥!”,但是客户端接收到的可能是下面这样的: 面试官 :那有什么解决办法呢? 我 : 1.使用 Netty 自带的解码器 2.自定义序列化编解码器 在 Java 中自带的有实现 Serializable 接口来实现序列化,但由于它性能、安全性等原因一般情况下是不会被使用到的。 通常情况下,我们使用 Protostuff、Hessian2、json 序列方式比较多,另外还有一些序列化性能非常好的序列化方式也是很好的选择: “ 由于篇幅问题,这部分内容会在后续的文章中详细分析介绍~~~ 面试官 :TCP 长连接和短连接了解么? 我 :我们知道 TCP 在进行读写之前,server 与 client 之间必须提前建立一个连接。建立连接的过程,需要我们常说的三次握手,释放/关闭连接的话需要四次挥手。这个过程是比较消耗网络资源并且有时间延迟的。 所谓,短连接说的就是 server 端 与 client 端建立连接之后,读写完成之后就关闭掉连接,如果下一次再要互相发送消息,就要重新连接。短连接的有点很明显,就是管理和实现都比较简单,缺点也很明显,每一次的读写都要建立连接必然会带来大量网络资源的消耗,并且连接的建立也需要耗费时间。 长连接说的就是 client 向 server 双方建立连接之后,即使 client 与 server 完成一次读写,它们之间的连接并不会主动关闭,后续的读写操作会继续使用这个连接。长连接的可以省去较多的 TCP 建立和关闭的操作,降低对网络资源的依赖,节约时间。对于频繁请求资源的客户来说,非常适用长连接。 面试官 :为什么需要心跳机制?Netty 中心跳机制了解么? 我 : 在 TCP 保持长连接的过程中,可能会出现断网等网络异常出现,异常发生的时候, client 与 server 之间如果没有交互的话,它们是无法发现对方已经掉线的。为了解决这个问题, 我们就需要引入 心跳机制 。 心跳机制的工作原理是: 在 client 与 server 之间在一定时间内没有数据交互时, 即处于 idle 状态时, 客户端或服务器就会发送一个特殊的数据包给对方, 当接收方收到这个数据报文后, 也立即发送一个特殊的数据报文, 回应发送方, 此即一个 PING-PONG 交互。所以, 当某一端收到心跳消息后, 就知道了对方仍然在线, 这就确保 TCP 连接的有效性. TCP 实际上自带的就有长连接选项,本身是也有心跳包机制,也就是 TCP 的选项:SO_KEEPALIVE。但是,TCP 协议层面的长连接灵活性不够。所以,一般情况下我们都是在应用层协议上实现自定义心跳机制的,也就是在 Netty 层面通过编码实现。通过 Netty 实现心跳机制的话,核心类是 IdleStateHandler 。 面试官 :讲讲 Netty 的零拷贝? 我 : 维基百科是这样介绍零拷贝的: “ 零复制(英语:Zero-copy;也译零拷贝)技术是指计算机执行操作时,CPU 不需要先将数据从某处内存复制到另一个特定区域。这种技术通常用于通过网络传输文件时节省 CPU 周期和内存带宽。 在 OS 层面上的 Zero-copy 通常指避免在 用户态(User-space) 与 内核态(Kernel-space) 之间来回拷贝数据。而在 Netty 层面 ,零拷贝主要体现在对于数据操作的优化。 Netty 中的零拷贝体现在以下几个方面: 你要的Netty常见面试题总结,我面试回来整理好了! 标签:idle 目的 理论 总结 发送数据包 tcp ret util ext 原文地址:https://www.cnblogs.com/hulianwangjiagoushi/p/13143938.html
Netty 是什么?
为什么要用 Netty?
Netty 应用场景了解么?
Netty 核心组件有哪些?分别有什么作用?
1.Channel
2.EventLoop
3.ChannelFuture
public interface ChannelFuture extends Future
4.ChannelHandler 和 ChannelPipeline
b.group(eventLoopGroup)
.handler(new ChannelInitializer
EventloopGroup 了解么?和 EventLoop 啥关系?
Bootstrap 和 ServerBootstrap 了解么?
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
//创建客户端启动引导/辅助类:Bootstrap
Bootstrap b = new Bootstrap();
//指定线程模型
b.group(group).
......
// 尝试建立连接
ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
// 优雅关闭相关线程组资源
group.shutdownGracefully();
}
// 1.bossGroup 用于接收连接,workerGroup 用于具体的处理
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//2.创建服务端启动引导/辅助类:ServerBootstrap
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//3.给引导类配置两大线程组,确定了线程模型
b.group(bossGroup, workerGroup).
......
// 6.绑定端口
ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
// 等待连接关闭
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
//7.优雅关闭相关线程组资源
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
NioEventLoopGroup 默认的构造函数会起多少线程?
// 1.bossGroup 用于接收连接,workerGroup 用于具体的处理
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
/**
* 无参构造函数。
* nThreads:0
*/
public NioEventLoopGroup() {
//调用下一个构造方法
this(0);
}
/**
* Executor:null
*/
public NioEventLoopGroup(int nThreads) {
//继续调用下一个构造方法
this(nThreads, (Executor) null);
}
//中间省略部分构造函数
/**
* RejectedExecutionHandler():RejectedExecutionHandlers.reject()
*/
public NioEventLoopGroup(int nThreads, Executor executor, final SelectorProvider selectorProvider,final SelectStrategyFactory selectStrategyFactory) {
//开始调用父类的构造函数
super(nThreads, executor, selectorProvider, selectStrategyFactory, RejectedExecutionHandlers.reject());
}
// 从1,系统属性,CPU核心数*2 这三个值中取出一个最大的
//可以得出 DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS 的值为CPU核心数*2
private static final int DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS = Math.max(1, SystemPropertyUtil.getInt("io.netty.eventLoopThreads", NettyRuntime.availableProcessors() * 2));
// 被调用的父类构造函数,NioEventLoopGroup 默认的构造函数会起多少线程的秘密所在
// 当指定的线程数nThreads为0时,使用默认的线程数DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS
protected MultithreadEventLoopGroup(int nThreads, ThreadFactory threadFactory, Object... args) {
super(nThreads == 0 ? DEFAULT_EVENT_LOOP_THREADS : nThreads, threadFactory, args);
}
Netty 线程模型了解么?
//1.eventGroup既用于处理客户端连接,又负责具体的处理。
EventLoopGroup eventGroup = new NioEventLoopGroup(1);
//2.创建服务端启动引导/辅助类:ServerBootstrap
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
boobtstrap.group(eventGroup, eventGroup)
//......
// 1.bossGroup 用于接收连接,workerGroup 用于具体的处理
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//2.创建服务端启动引导/辅助类:ServerBootstrap
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//3.给引导类配置两大线程组,确定了线程模型
b.group(bossGroup, workerGroup)
//......
// 1.bossGroup 用于接收连接,workerGroup 用于具体的处理
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//2.创建服务端启动引导/辅助类:ServerBootstrap
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//3.给引导类配置两大线程组,确定了线程模型
b.group(bossGroup, workerGroup)
//......
Netty 服务端和客户端的启动过程了解么?
服务端
// 1.bossGroup 用于接收连接,workerGroup 用于具体的处理
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
try {
//2.创建服务端启动引导/辅助类:ServerBootstrap
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//3.给引导类配置两大线程组,确定了线程模型
b.group(bossGroup, workerGroup)
// (非必备)打印日志
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
// 4.指定 IO 模型
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
客户端
//1.创建一个 NioEventLoopGroup 对象实例
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
//2.创建客户端启动引导/辅助类:Bootstrap
Bootstrap b = new Bootstrap();
//3.指定线程组
b.group(group)
//4.指定 IO 模型
.channel(NioSocketChannel.class)
.handler(new ChannelInitializer
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) {
return this.connect(InetSocketAddress.createUnresolved(inetHost, inetPort));
}
public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) {
ObjectUtil.checkNotNull(remoteAddress, "remoteAddress");
this.validate();
return this.doResolveAndConnect(remoteAddress, this.config.localAddress());
}
public interface ChannelFuture extends Future
ChannelFuture f = b.connect(host, port).addListener(future -> {
if (future.isSuccess()) {
System.out.println("连接成功!");
} else {
System.err.println("连接失败!");
}
}).sync();
Netty 长连接、心跳机制了解么?
Netty 的零拷贝了解么?
文章标题:你要的Netty常见面试题总结,我面试回来整理好了!
文章链接:http://soscw.com/index.php/essay/50817.html