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1.Netty 是什么?
2.Netty 的特点是什么?
3.Netty 的优势有哪些?
4.Netty 的应用场景有哪些?
5.Netty 高性能表现在哪些方面?
6.BIO、NIO 和 AIO 的区别?
7.NIO 的组成?
8.Netty 的线程模型?
9.TCP 粘包/拆包的原因及解决方法?
10.什么是 Netty 的零拷贝?
11.Netty 中有哪种重要组件?
12.Netty 发送消息有几种方式?
13.默认情况 Netty 起多少线程?何时启动?
14.了解哪几种序列化协议?
15.如何选择序列化协议?
16.Netty 支持哪些心跳类型设置?
17.Netty 和 Tomcat 的区别?
18.NIOEventLoopGroup 源码?
Netty 简介
JDK 原生 NIO 程序的问题
Netty 的特点
Netty 常见使用场景
Netty 高性能设计
I/O 模型
阻塞 I/O
I/O 复用模型
基于 buffer
线程模型
事件驱动模型
Reactor 线程模型
Netty 线程模型
异步处理
Netty 架构设计
功能特性
模块组件
Bootstrap、ServerBootstrap
Future、ChannelFuture
Channel
Selector
NioEventLoop
NioEventLoopGroup
ChannelHandler
ChannelHandlerContext
ChannelPipline
工作原理架构
总结
1.Netty 是什么?
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,它封装了 jdk 的 nio,让我们使用起来更加方法灵活。
2.Netty 的特点是什么?
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。
3.Netty 的优势有哪些?
使用简单:封装了 NIO 的很多细节,使用更简单。
功能强大:预置了多种编解码功能,支持多种主流协议。
定制能力强:可以通过 ChannelHandler 对通信框架进行灵活地扩展。
性能高:通过与其他业界主流的 NIO 框架对比,Netty 的综合性能最优。
稳定:Netty 修复了已经发现的所有 NIO 的 bug,让开发人员可以专注于业务本身。
社区活跃:Netty 是活跃的开源项目,版本迭代周期短,bug 修复速度快。
4.Netty 的应用场景有哪些?
典型的应用有: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。
5.Netty 高性能表现在哪些方面?
IO 线程模型:同步非阻塞,用最少的资源做更多的事。
内存零拷贝:尽量减少不必要的内存拷贝,实现了更高效率的传输。
内存池设计:申请的内存可以重用,主要指直接内存。内部实现是用一颗二叉查找树管理内存分配情况。
串形化处理读写:避免使用锁带来的性能开销。
高性能序列化协议:支持 protobuf 等高性能序列化协议。
6.BIO、NIO 和 AIO 的区别?
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。
在 Reactor 模式中,事件分发器等待某个事件或者可应用或个操作的状态发生,事件分发器就把这个事件
传给事先注册的
事件处理函数或者回调函数,由后者来做实际的读写操作。如在 Reactor 中实现读:注册读就绪事件和相
应的事件处理
器、事件分发器等待事件、事件到来,激活分发器,分发器调用事件对应的处理器、事件处理器完成实际
的读操作,处
理读到的数据,注册新的事件,然后返还控制权。
7.NIO 的组成?
Buffer:与 Channel 进行交互,数据是从 Channel 读入缓冲区,从缓冲区写入 Channel 中的
flip 方法 : 反转此缓冲区,将 position 给 limit,然后将 position 置为 0,其实就是切换读写模式
clear 方法 :清除此缓冲区,将 position 置为 0,把 capacity 的值给 limit。
rewind 方法 : 重绕此缓冲区,将 position 置为 0
DirectByteBuffer 可减少一次系统空间到用户空间的拷贝。但 Buffer 创建和销毁的成本更高,不可控,通
常会用内存池来
提高性能。直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机 I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。如果数
据量比较小的中
小应用情况下,可以考虑使用 heapBuffer,由 JVM 进行管理。
Channel:表示 IO 源与目标打开的连接,是双向的,但不能直接访问数据,只能与 Buffer 进行交互。
通过源码可知,
FileChannel 的 read 方法和 write 方法都导致数据复制了两次!
Selector 可使一个单独的线程管理多个 Channel,open 方法可创建 Selector,register 方法向多路复用
器器注册通道,可
以监听的事件类型:读、写、连接、accept。注册事件后会产生一个 SelectionKey:它表示
SelectableChannel 和
Selector 之间的注册关系,wakeup 方法:使尚未返回的第一个选择操作立即返回,唤醒的
原因是:注册了新的 channel 或者事件;channel 关闭,取消注册;优先级更高的事件触发(如定时器事
件),希望及时
处理。
Selector 在 Linux 的实现类是 EPollSelectorImpl,委托给 EPollArrayWrapper 实现,其中三个 native
方法是对 epoll 的封
装,而 EPollSelectorImpl. implRegister 方法,通过调用 epoll_ctl 向 epoll 实例中注册事件,还将注册
的文件描述符(fd)与
SelectionKey 的对应关系添加到 fdToKey 中,这个 map 维护了文件描述符与 SelectionKey 的映射。
fdToKey 有时会变得非常大,因为注册到 Selector 上的 Channel 非常多(百万连接);过期或失效的
Channel 没有及时关
闭。fdToKey 总是串行读取的,而读取是在 select 方法中进行的,该方法是非线程安全的。
Pipe:两个线程之间的单向数据连接,数据会被写到 sink 通道,从 source 通道读取
NIO 的服务端建立过程:Selector.open():打开一个 Selector;ServerSocketChannel.open():创建服
务端的
Channel;bind():绑定到某个端口上。并配置非阻塞模式;register():注册 Channel 和关注的事件到
Selector 上;
select()轮询拿到已经就绪的事件
8.Netty 的线程模型?
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。
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;
9.TCP 粘包/拆包的原因及解决方法?
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;
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程序员佳倩
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