大厂面试题-介绍一下自己对Netty

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用三点来简单的介绍下Netty:

面试官:哦,还不错,那你在说说为什么要用Netty?

面试官:那你在通俗地说一下Netty可以做什么事情?

面试官:那,在说说Netty有几种线程模型吧?

这是最基本的单Reactor单线程模型

多线程单Reactor模型

多线程多Reactor模型


用三点来简单的介绍下Netty:

  1. 第一:Netty是一个基于NIO模型的高性能网络通信框架,其实可以认为它是对NIO网络模。型的封装,提供了简单易用的API,我们可以利用这些封装好的API快速开发自己的网络程序。
  2. 第二:Netty在NIO的基础上做了很多优化,比如零拷贝机制、高性能无锁队列、内存池等,因此性能会比NIO更高。
  3. 第三:Netty可以支持多种通信协议,如Http、WebSocket等,并且针对数据通信的拆包黏包问题,Netty内置了拆包策略。

面试官:哦,还不错,那你在说说为什么要用Netty?

Netty相比于直接使用JDK自带的NIO相关的API来说更加易用。同时,它还具有以下特点:

1.统一的API,支持多种传输类型,如阻塞、非阻塞,以及epoll、poll等模型。

2.我们可以使用非常少的代码来实现,多线程Reactor模型以及主从多线程Reactor模型。

3.自带编解码器解决TCP粘包/拆包问题。

4.自带各种协议栈。

5.比直接使用Java库中的NIOAPI有更高的吞吐量、更低的延迟、更低的资源消耗和更少的内存复制。

6.安全性不错 ,有完整的SSL/TLS以及StartTLS支持。

7.社区活跃成熟稳定,经历了大型项目的使用和考验,而且很多开源项目都使用到了Netty,比如我们经常接触的Dubbo、RocketMQ等等。

面试官:那你在通俗地说一下Netty可以做什么事情?

我们之所以要用Netty,核心点还是在于解决服务器如何承载更多的用户同时访问的问题。

传统的BIO模型,由于阻塞的特性,使得在高并发场景中,很难获得更高的吞吐量。而后来基于NIO的多路复用模型虽然在阻塞方面进行了优化,但是它的API使用比较复杂,对于初学者来说使用不是很友好。而Netty是基于NIO的封装,提供了成熟且简单易用的API,降低了使用成本和学习成本。

本质上来说,Netty和NIO所扮演的角色是相同的,都是为了提升服务端的吞吐量,让用户获得更好的产品体验。

另外,Netty这个中间件经过很多年的验证,在目前主流的中间件如Zookeeper、Dubbo、RocketMQ中都有应用。

面试官:Netty核心组件了解吗?分别有什么作用?

高手:Netty由三层结构构成:网络通信层、事件调度器与服务编排层

在网络通信层有三个核心组件:Bootstrap、Server Boot Strap、Channel

  1. Bootstrap负责客户端启动并用来链接远程netty server
  2. Server Boot Strap负责服务端监听,用来监听指定端口,
  3. Channel是负责网络通信的载体

事件调度器有两个核心组件:EventLoopGroup与EventLoop

  1. EventLoopGroup本质上是一个线程池,主要负责接收I/O请求,并分配线程执
  2. 行处理请求
  3. EventLoop相当于线程池中的线程

在服务编排层有三个核心组件:ChannelPipeline、ChannelHandler、ChannelHandlerContext

  1. ChannelPipeline负责将多个Channelhandler链接在一起
  2. ChannelHandler针对IO数据的处理器,数据接收后,通过指定的Handler进行处理。
  3. ChannelHandlerContext用来保存ChannelHandler的上下文信息

面试官:那,在说说Netty有几种线程模型吧?

高手Netty提供了三种Reactor模型的支持:

  1. 单线程单Reactor模型
  2. 多线程单Reactor模型
  3. 多线程多Reactor模型

面试官:你说一下对于这三种线程Reactor模型的理解?

高手:Reactor模型有三个重要的组件:

  1. Reactor:将I/O事件发派给对应的Handler

2.Acceptor:处理客户端连接请求

3.Handlers:执行非阻塞读/写

这是最基本的单Reactor单线程模型

我们来看这张图:

其中Reactor线程,负责多路分离套接字,有新连接到来触发connect事件之后,交由Acceptor进行处理,有IO读写事件之后交给hanlder处理。

Acceptor主要任务就是构建handler,在获取到和client相关的SocketChannel之后,绑定到相应的hanlder上,对应的SocketChannel有读写事件之后,基于reactor分发,hanlder就可以处理了(所有的IO事件都绑定到selector上,有Reactor分发)

多线程单Reactor模型

单线程Reactor这种实现方式有存在着缺点,从实例代码中可以看出,handler的执行是串行的,如果其中一个handler处理线程阻塞将导致其他的业务处理阻塞。由于handler和reactor在同一个线程中的执行,这也将导致无法接收新的请求。

为了解决这种问题,有人提出使用多线程的方式来处理业务,也就是在业务处理的地方加入线程池异步处理,将reactor和handler在不同的线程来执行,这就是多线程单Reactor模型。

多线程多Reactor模型

在多线程单Reactor模型中,所有的I/O操作是由一个Reactor来完成,而Reactor运行在单个线程中,它需要处理包括Accept()/read()/write/connect操作,对于小容量的场景,影响不大。但是对于高负载、大并发或大数据量的应用场景时,容易成为瓶颈,主要原因如下:

  1. 一个NIO线程同时处理成百上千的链路,性能上无法支撑,即便NIO线程的CPU负荷达到100%,也无法满足海量消息的读取和发送;

  2. 当NIO线程负载过重之后,处理速度将变慢,这会导致大量客户端连接超时,超时之后往往会进行重发,这更加重了NIO线程的负载,最终会导致大量消息积压和处理超时,成为系统的性能瓶颈;所以,我们还可以更进一步优化,引入多Reactor多线程模式;

  3. Main Reactor负责接收客户端的连接请求,然后把接收到的请求传递给Sub Reactor(其中subReactor可以有多个),具体的业务IO处理由SubReactor完成。

  4. Acceptor,请求接收者,在实践时其职责类似服务器,并不真正负责连接请求的建立,而只将其请求委托Main Reactor线程池来实现,起到一个转发的作用。

  5. Main Reactor,主Reactor线程组,主要负责连接事件,并将IO读写请求转发到SubReactor线程池。

Sub Reactor,Main Reactor通常监听客户端连接后会将通道的读写转发到Sub Reactor线程池中一个线程(负载均衡),负责数据的读写。在NIO中通常注册通道的读(OP_READ)、写事件(OP_WRITE)。

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