面试题-Netty框架

前言

Netty框架部分的题目，是我根据Java Guide的面试突击版本V3.0再整理出来的，其中，我选择了一些比较重要的问题，并重新做出相应回答，并添加了一些比较重要的问题，希望对大家起到一定的帮助。

系列文章：

面试题-Java基础

面试题-Java集合

面试题-Java多线程基础、实现工具和可见性保证

面试题-线程池和原子变量

面试题-Java虚拟机

面试题-计算机网络1

面试题-计算机网络-HTTP部分

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Netty框架

1. Netty 是什么？

   • Netty是一个基于NIO的client-server框架，使用它可以快速开发网络应用程序
   • 并且支持多种协议，包括FTP，HTTP以及各种二进制和基于文本的传输协议

2. 为什么要⽤ Netty？

   • 阻塞和⾮阻塞的Socket都使用统一的API，便于开发
   • 实现了强大的线程模型
   • 自带解决粘包拆包的解码器
   • 社区活跃，经历了大型项目的考验，成熟稳定

3. Netty 应⽤场景了解么？

   • 我们项目中的就是利用Netty实现了一个自有协议的网络服务器
   • 很多分布式框架的网络通信工具，比如我们项目中使用的Storm底层也是使用Netty进行通信的

4. Netty 核⼼组件有哪些？分别有什么作⽤？

   • Channel：Netty对网络操作的抽象，包括了一些常见的网络IO操作，比如read,write等等，最常见的实现类：NioServerSocketChannel和NioSocketChannel，对应Bio中的ServerSocketChannel和SocketChannel
   • EventLoop：负责监听网络事件并调用事件处理器进行相关的处理
   • ChannelFuture：Netty是异步的，所有操作都可以通过ChannelFuture来实现绑定一个监听器然后执行结果成功与否的业务逻辑，或者把通过调用sync方法，把异步方法变成同步的。
   • ChannelHandler 和 ChannelPipeline：Netty底层的处理器是一个处理器链，链条上的每一个处理器都可以对消息进行处理，选择继续传递或者到此为止，一般我们业务会实现自己的解码器/心跳处理器和实际的业务处理Handler，然后按照顺序绑定到链条上。

5. EventloopGroup 了解么?和 EventLoop 啥关系?

   EventLoop可以理解为线程，那么Group就是线程池或者线程组，Netty的线程模型中，每一个channel需要绑定到一个固定的EventLoop进行后续的处理，Netty就是根据某一个算法从线程组中选择一个线程进行绑定的。

6. Bootstrap 和 ServerBootstrap 了解么？

   BootStarp和ServerBootstrap都是一个启动引导类，相当于如果要使用Netty需要把相关信息配置到启动引导类中，这样Netty才能正确工作。

   • Bootstrap是客户端引导类，核心方法是connect，传入一个EventLoopGroup就可以

   • ServerBootstrap是服务断引导类，核心方法是bind，需要传入两个EventLoopGroup，一个负责接受连接，一个负责处理具体的连接上的网络IO任务。

7. NioEventLoopGroup 默认的构造函数会起多少线程？

   NioEventLoopGroup 默认的构造函数实际会起的线程数为 CPU核⼼数*2 。

8. Netty 线程模型了解么？

   Netty主要靠配置EventLoopGroup来实现具体的线程模型的。

   以服务端开发为例，通过配置不同的线程数量可以实现不同的线程模型。

   • 单线程：两个EventloopGroup都是用同一个只为1的group，这意味着一个线程需要处理所有的socket的所有网络IO事件，对高负载高并发高性能的场景不适用。
   • 多线程：一个acceptor线程负责监听连接，N个EventLoop负责处理具体连接的网络IO，但是如果并发连接大，就会出现性能问题
   • 主从模型：主从模型就是acceptor连接线程使用线程池来实现，我们具体项目也是使用这种方式的。

9. 什么是 TCP 粘包/拆包?

   TCP的粘包拆包指的是，基于TCP发送数据时，多条消息会在一个包中粘在一起，或者一条消息直接被分为两个包发送过来，我们需要正确的处理，把每条消息都正确的拆分和合并起来。

10. 简单说说Netty中自带的解决粘包拆包的解码器类型吧？

    Netty自带四种解决粘包拆包的解码器。

    • LineBasedFrameDecoder :基于换行符的解码器
    • DelimiterBasedFrameDecoder：基于分隔符的解码器
    • FixedLengthFrameDecoder：基于固定长度的解码器
    • LengthFieldBasedFrameDecoder：基于消息中的消息长度字段进行解码的解码器，我们项目中实际使用的就是这种解码器，核心就是传入长度字节的起始位置和长度即可。

11. ⻓连接是什么

    • 什么是连接：TCP协议中如果两端想要传递数据，首先需要通过三次握手建立连接，握手完毕，连接就建立完毕，但是这个过程是比较消耗网络资源的。

    • 短连接：一轮数据传输完毕后，就断开连接，实现和管理都很方便，但是频繁的建立断开连接比较消耗网络资源。

    • 长连接：数据传输完毕后，不断开连接，下次有数据发送需求的时候再使用这个连接，省去了握手的过程。

12. 如何实现长连接？

    我在自己的博客中专门写过一篇博客总结过为什么需要保活机制，详见此 网络编程-为什么需要应用层做心跳处理？总结来说，依赖TCP的超时或者Keep alive机制，在最差情况下的超时时间都是不可接受的，所以我们需要通过定时发送带序号的心跳包来实现应用层保活，并且为了防止误判，需要多发送几次心跳包来检测，在我们具体的业务实现中，使用的是Netty的IdeStateHandle中的回调方法来实现心跳机制。

13. Netty 的零拷⻉了解么？

    首先说说什么是零拷贝：

    • 零拷贝技术指的是，cpu不需要为了在内存中拷贝数据而消耗资源
    • Netty中的零拷贝技术表现形式有下面几种：
      
      - 可以把文件中的数据直接发送到发送缓冲区中，底层用的是操作系统提供的sendFile系统调用（节省了内核到用户空间和用户空间到内核的两次拷贝）。 参考材料： 内核零拷贝的实现原理
      
      - 允许多段数据合并为一段虚拟数据供用户使用，节约了copy的消耗