写给Java开发的小程序布局指南，面试必会

Posted 2021-05-16 爱看动漫的Java程序员

一、内存与线程

1、内存结构

内存是计算机的重要部件之一,它是外存与CPU进行沟通的桥梁，计算机中所有程序的运行都在内存中进行，内存性能的强弱影响计算机整体发挥的水平。JVM的内存结构规定Java程序在执行时内存的申请、划分、使用、回收的管理策略，通说来说JVM的内存管理指运行时数据区这一大块的管理。

Java BIO 问题分析

1. 每个请求都需要创建独立的线程，与对应的客户端进行数据 Read，业务处理，数据 Write 。
2. 当并发数较大时，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大。
3. 连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞在 Read 操作上，造成线程资源浪费

nio介绍

1. Java NIO 全称 java non-blocking IO，是指 JDK 提供的新 API。从 JDK1.4 开始，Java 提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为 NIO(即 New IO)，是同步非阻塞的
2. NIO 相关类都被放在 java.nio 包及子包下，并且对原 java.io 包中的很多类进行改写。【基本案例】
3. NIO 有三大核心部分:Channel(通道)，**Buffer(缓冲区), Selector(**选择器)

Selector 、 Channel 和 Buffer 的关系图：

1. 每个channel都会对应一个Buffer
2. Selector 对应一个线程， 一个线程对应多个 channel(连接)
3. 该图反应了有三个channel注册到该selector//程序
4. 程序切换到哪个channel是有事件决定的,Event就是一个重要的概念
5. Selector 会根据不同的事件，在各个通道上切换
6. Buffer 就是一个内存块 ， 底层是有一个数组
7. 数据的读取写入是通过Buffer,这个和BIO,BIO中要么是输入流，或者是输出流, 不能双向，但是 NIO 的 Buffer 是可以读也可以写, 需要 flip 方法切换 channel 是双向的, 可以返回底层操作系统的情况, 比如 Linux ， 底层的操作系统通道就是双向的。

缓冲区(Buffer)

缓冲区(Buffer):缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解成是一个容器对象**(含数组)**，该对象提供了一组方法，可以更轻松地使用内存块，，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer。

channel

NIO 的通道类似于流，但有些区别如下:

• 通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写
• 通道可以实现异步读写数据
• 通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲:

1. BIO 中的 stream 是单向的，例如 FileInputStream 对象只能进行读取数据的操作，而 NIO 中的通道(Channel) 是双向的，可以读操作，也可以写操作。
2. Channel 在 NIO 中是一个接口 public interface Channel extends Closeable{}
3. 常 用 的 Channel 类 有 : FileChannel 、 DatagramChannel 、 ServerSocketChannel 和 SocketChannel 。 【ServerSocketChanne 类似 ServerSocket , SocketChannel 类似 Socket】

Selector 示意图和特点说明

1. Java 的 NIO，用非阻塞的 IO 方式。可以用一个线程，处理多个的客户端连接，就会使用到 Selector(选择器)
2. Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生(注意:多个 Channel 以事件的方式可以注册到同一个 Selector)，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管 理多个通道，也就是管理多个连接和请求。
3. 只有在连接/通道真正有读写事件发生时，才会进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都 创建一个线程，不用去维护多个线程
4. 避免了多线程之间的上下文切换导致的开销

1. Netty 的 IO 线程 NioEventLoop 聚合了 Selector(选择器，也叫多路复用器)，可以同时并发处理成百上千个客

   户端连接。

2. 当线程从某客户端 Socket 通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其他任务。

3. 线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作，所以单独的线程可以管理多个输入和输出

   通道。

4. 由于读写操作都是非阻塞的，这就可以充分提升 IO 线程的运行效率，避免由于频繁 I/O 阻塞导致的线程挂

   起。

5. 一个 I/O 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞 I/O 一连接一线程模型，架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。

总结

对于面试还是要好好准备的，尤其是有些问题还是很容易挖坑的，例如你为什么离开现在的公司（你当然不应该抱怨现在的公司有哪些不好的地方，更多的应该表明自己想要寻找更好的发展机会，自己的一些现实因素，比如对于我而言是现在应聘的公司离自己的家更近，又或者是自己工作到达了迷茫期，想跳出迷茫期等等）

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