Netty 相关面试题汇总，java 并发编程电子书

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

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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、TCP 粘包/拆包的原因及解决方法？

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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；

进行 MSS 大小的 TCP 分段，当 TCP 报文长度-TCP 头部长度>MSS 的时候将发生拆包

以太网帧的 payload（净荷）大于 MTU（1500 字节）进行 ip 分片。

解决方法

消息定长：FixedLengthFrameDecoder 类

包尾增加特殊字符分割：行分隔符类：LineBasedFrameDecoder 或自定义分隔符类 ：DelimiterBasedFrameDecoder

将消息分为消息头和消息体：LengthFieldBasedFrameDecoder 类。分为有头部的拆包与粘包、长度字段在前且有头部的拆包与粘包、多扩展头部的拆包与粘包。

4、请概要介绍下序列化

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序列化（编码）是将对象序列化为二进制形式（字节数组），主要用于网络传输、数据持久化等；而反序列化（解码）则是将从网络、磁盘等读取的字节数组还原成原始对象，主要用于网络传输对象的解码，以便完成远程调用。

影响序列化性能的关键因素：序列化后的码流大小（网络带宽的占用）、序列化的性能（CPU 资源占用）；是否支持跨语言（异构系统的对接和开发语言切换）。

Java 默认提供的序列化：无法跨语言、序列化后的码流太大、序列化的性能差

XML，优点：人机可读性好，可指定元素或特性的名称。缺点：序列化数据只包含数据本身以及类的结构，不包括类型标识和程序集信息；只能序列化公共属性和字段；不能序列化方法；文件庞大，文件格式复杂，传输占带宽。适用场景：当做配置文件存储数据，实时数据转换。

JSON，是一种轻量级的数据交换格式，优点：兼容性高、数据格式比较简单，易于读写、序列化后数据较小，可扩展性好，兼容性好、与 XML 相比，其协议比较简单，解析速度比较快。缺点：数据的描述性比 XML 差、不适合性能要求为 ms 级别的情况、额外空间开销比较大。适用场景（可替代ＸＭＬ）：跨防火墙访问、可调式性要求高、基于 Web browser 的 Ajax 请求、传输数据量相对小，实时性要求相对低（例如秒级别）的服务。

Fastjson，采用一种“假定有序快速匹配”的算法。优点：接口简单易用、目前 java 语言中最快的 json 库。缺点：过于注重快，而偏离了“标准”及功能性、代码质量不高，文档不全。适用场景：协议交互、Web 输出、Android 客户端

Thrift，不仅是序列化协议，还是一个 RPC 框架。优点：序列化后的体积小, 速度快、支持多种语言和丰富的数据类型、对于数据字段的增删具有较强的兼容性、支持二进制压缩编码。缺点：使用者较少、跨防火墙访问时，不安全、不具有可读性，调试代码时相对困难、不能与其他传输层协议共同使用（例如 HTTP）、无法支持向持久层直接读写数据，即不适合做数据持久化序列化协议。适用场景：分布式系统的 RPC 解决方案

Protobuf，将数据结构以.proto 文件进行描述，通过代码生成工具可以生成对应数据结构的 POJO 对象和 Protobuf 相关的方法和属性。优点：序列化后码流小，性能高、结构化数据存储格式（XML JSON 等）、通过标识字段的顺序，可以实现协议的前向兼容、结构化的文档更容易管理和维护。缺点：需要依赖于工具生成代码、支持的语言相对较少，官方只支持 Java 、C++ 、python。适用场景：对性能要求高的 RPC 调用、具有良好的跨防火墙的访问属性、适合应用层对象的持久化

其它

protostuff 基于 protobuf 协议，但不需要配置 proto 文件，直接导包即可

Jboss marshaling 可以直接序列化 java 类， 无须实 java.io.Serializable 接口

Message pack 一个高效的二进制序列化格式

Hessian 采用二进制协议的轻量级 remoting onhttp 工具

kryo 基于 protobuf 协议，只支持 java 语言,需要注册（Registration），然后序列化（Output），反序列化（Input）

5、Netty 的零拷贝实现

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Netty 的零拷贝主要包含三个方面：

Netty 的接收和发送 ByteBuffer 采用 DIRECT BUFFERS，使用堆外直接内存进行 Socket 读写，不需要进行字节缓冲区的二次拷贝。如果使用传统的堆内存（HEAP BUFFERS）进行 Socket 读写，JVM 会将堆内存 Buffer 拷贝一份到直接内存中，然后才写入 Socket 中。相比于堆外直接内存，消息在发送过程中多了一次缓冲区的内存拷贝。

Netty 提供了组合 Buffer 对象，可以聚合多个 ByteBuffer 对象，用户可以像操作一个 Buffer 那样方便的对组合 Buffer 进行操作，避免了传统通过内存拷贝的方式将几个小 Buffer 合并成一个大的 Buffer。

Netty 的文件传输采用了 transferTo 方法，它可以直接将文件缓冲区的数据发送到目标 Channel，避免了传统通过循环 write 方式导致的内存拷贝问题。

6、Netty 是如何解决 JDK 中的 Selector BUG 的？

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Selector BUG：若 Selector 的轮询结果为空，也没有 wakeup 或新消息处

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理，则发生空轮询，CPU 使用率 100%，

Netty 的解决办法：对 Selector 的 select 操作周期进行统计，每完成一次空的 select 操作进行一次计数，若在某个周期内连续发生 N 次空轮询，则触发了 epoll 死循环 bug。重建 Selector，判断是否是其他线程发起的重建请求，若不是则将原 SocketChannel 从旧的 Selector 上去除注册，重新注册到新的 Selector 上，并将原来的 Selector 关闭。

7、Netty 的优势有哪些？

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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。

8、Netty 高性能表现在哪些方面？

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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。