Netty

Posted 2023-03-29 miraclemaker

1.基础知识：

• 基础步骤：
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• 客户端发送数据的同步方式和异步方式：
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• 概念：是一个异步的，基于事件驱动的NIO框架，基于netty可以快速开发网络IO程序。
• 核心组件：

。msg：客户端传来的数据最开始是字节，需要经过ChannelPipeline的加工才能给服务端读。

。Channel：数据传输的通道，传输过程中对数据进行处理。

。EventLoop：包括一个selector和一个Thread；总管多个连接，处理不同的连接传输不同的消息。一个Channel绑定一个EventLoop，一个EventLoop可以绑定多个Channel。

。EventLoopGroup：总管多个EventLoop。我们可以细分为boss处理连接，work处理读写（也可以对处理时间长的channel设置单独的EventLoopGroup进行处理）。
。ChannelHander：针对自己感兴趣的数据进行某方面的处理。

。ChannelPipeline：一个ChannelPipeline里有多个ChannelHander依次进行自己的处理。

。Bootstrap和ServerBootstrap：Bootstrap引导客户端，ServerBootstrap引导服务器，串联各个组件。

• 使用：定义EventLoopGroup（是一个接口，一般我们用NioEventLoopGroup（io，普通，定时）和DefaultEventLoopGroup（普通，定时）实现类）
• 特点：

。高并发：基于NIO,NIO是一个同步非阻塞IO；

。传输快：零拷贝特性，减少了不必要的内存拷贝；

。封装好：封装了NIO很多细节，提供了简单的API；

• 优点：使用简单（封装），功能强大（多种编码能力，多种协议），高性能，版本稳定（经常维护）。
• 应用场景：用于网络通信，比如rpc框架，http服务器，即时通讯系统等。

2.Netty的高性能如何体现？

• NIO线程模型：同步非阻塞IO模型；
• 零拷贝：减少了不必要的内存拷贝；
• 内存池：使用直接内存，并且可以重复利用；
• 串行化处理读写：避免了使用锁带来的额外开销；
• 高性能的序列化协议：支持多种高性能的序列化处理协议；

3.Netty和Tomcat的区别：

• Tomcat：基于HTTP协议的web容器，需要遵循selvelt规范；
• Netty：支持并且可自定义各种协议，不需要遵循selvelt规范；

4.BIO，NIO，AIO：

• 首先连接和请求都分为有效和无效（只连接，之后不做事情）。
• BIO：同步阻塞IO，一个连接一个线程，适用于连接数目少的架构；
• NIO：同步非阻塞IO，一个请求一个线程，先注册到多路复用器，再有多路复用器轮询启动线程，适用于连接数目多但连接短的架构。
• AIO：异步阻塞IO，一个有效请求一个线程，先经过操作系统处理再分配线程处理，适用于连接多连接长。

5.Select，Poll，Epoll模型：

6.Reactor模型：

7.EventLoop和EventLoopGroup：

• 一个线程对应一个EventLoop，一个EventLoopGroup包含多个EventLoop，连接来了EventLoopGroup接收连接后交给内部的EventLoop处理具体的IO操作。

8.Netty的线程模型：

• 单线程模型：所有IO操作都在一个线程上运行
• 多线程模型：一个线程可以处理多个链路的请求，连接建立后到后端的IO线程池处理IO任务
• 主从多线程模型：Acceptor线程池来接收连接，连接建立后就到后端的subReactor线程池处理IO任务

9.Netty无锁化如何体现的：

• IO线程内部串行操作，避免多线程竞争造成性能下降，表面上来看CPU利用率很低，但实际上我们可以调整NIO线程池参数同时开启多个串行化线程并行。

10.粘包和拆包：

• 原因：TCP没有界限，请求的数据超出缓冲区才会被发送，因为TCP并不了解上层的业务逻辑，就有可能出现粘包：多个小包封装成一个包运输；拆包：一个大的数据包被拆分。
• 解决方案：每个包都封装成固定长度；采用分隔符；记录消息长度；自定义协议。
• Netty的解决方案：针对上述三种解决方案推出不同的解码器来处理这些问题，最常用的是消息头包含消息长度的协议。

11.Netty零拷贝如何体现？

• 使用堆外内存进行读写，不需要进行缓冲区的二次拷贝；
• 提供了组合Buffer对象，可以方便的操作这些组合对象；
• 直接将目标缓冲区的数据发送到指定信道，避免了传统的循环write造成的内存拷贝。

12.Netty的长连接和心跳机制：

• TCP长连接的过程中要时刻检测连接是否中断，一段时间内没有数据交互时就要互相发送数据报文进行检测，TCP有自带的心跳检测，但是不够灵活，所以一般我们都是在应用层层面实现心跳机制的。

13.Netty的对象池技术：

• 因为IO操作需要频繁的在用户缓冲区和内核缓冲区间拷贝数据，这个过程中需要创建大量的buffer，因此采用池化技术

14.序列化协议：Java默认，Json，xml，fastjson。

15.同步阻塞，同步非阻塞，多路复用，异步：

• 阻塞与非阻塞：线程去监听事件，如果没有事件发生，就阻塞住，或者是立即返回；
• 同步与异步：线程去监听事件，自己监听自己获取结果是同步，自己监听后不管其他线程获取结果是异步；
• IO操作时分为两步的，先等待数据，再复制数据，这两步都会发生系统调用，
• 同步阻塞等待阶段和复制阶段都阻塞；同步非阻塞：等待阶段无数据就返回再请求while循环，复制阶段阻塞；多路复用指的是用一个线程监听多个IO操作，也会阻塞，等待过程结束后返回，复制阶段再阻塞，这三种在复制阶段都会造成阻塞；而异步是等待操作系统通知自己什么时候有事件发生，复制阶段也不会阻塞。
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