Java研发面试题集：Netty 的特点？线程模型？

二. Netty

1、Netty 的特点？

一个高性能、异步事件驱动的 NIO 框架，它提供了对 TCP、UDP 和文件传输的支持使用更高效的 socket 底层，对 epoll 空轮询引起的 cpu 占用飙升在内部进行了处理，避免了直接使用 NIO 的陷阱，简化了 NIO 的处理方式。

采用多种 decoder/encoder 支持，对 TCP 粘包/分包进行自动化处理可使用接受/处理线程池，提高连接效率，对重连、心跳检测的简单支持可配置 IO 线程数、TCP 参数， TCP 接收和发送缓冲区使用直接内存代替堆内存，通过内存池的方式循环利用 ByteBuf通过引用计数器及时申请释放不再引用的对象，降低了 GC 频率使用单线程串行化的方式，高效的 Reactor 线程模型大量使用了 volitale、使用了 CAS 和原子类、线程安全类的使用、读写锁的使用

2、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；

3、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。