Socket、Netty、NIO、WebSocket

1.什么是Socket?

Socket就是為網絡服務提供的一種機制。

通訊的兩端都有Sokcet

網絡通訊其實就是Sokcet間的通訊

數據在兩個Sokcet間通過IO傳輸。

2.TCP與UDP在概念上的區別

udp: a、是面向無連接, 將數據及源的封裝成數據包中,不需要建立建立連接

? ? ? ? b、每個數據報的大小在限制64k內

? ? ? ? c、因無連接,是不可靠協議

? ? ? ? d、不需要建立連接,速度快

tcp:a、建議連接,形成傳輸數據的通道.

? ? ? ? ?b、在連接中進行大數據量傳輸,以字節流方式

? ? ? ? ?c 通過三次握手完成連接,是可靠協議

? ? ? ? ?d 必須建立連接m效率會稍低

TCP三次握手

①客戶端發送SYN報文,并設置發送序號為X?給服務端?這是第一次握手

②服務器端接受到SYN報文?并發送SYN+ACK報文,并設置發送序號為Y?給客戶端?這是第二次握手

③客戶端第三次握手?告訴服務端?準備給服務端發數據?建立起連接?開始傳輸數據

為什么不是兩次或者四次:

三次是保證雙方互相明確對方能收能夠接收與發送。三次已經足夠了.

TCP四次揮手

①客戶端像服務端發起請求,表示沒有數據要發送了

②服務端像客戶端發起請求,確認客戶端的斷開請求請求

③客戶端像服務端發送信號,請求斷開連接

④服務端接收客戶端請求,發送確認斷開連接信號,同意斷開?b收到?斷開

為什么2、3次揮手不能合在一次揮手中

因為客戶端不發生數據了,但是還可以接收數據,服務端可能還有數據發送給客戶端,所以兩次不能合并.

3.什么是NIO?

?Java NIO(New IO)是一個可以替代標準Java IO API的IO

API(從Java 1.4開始),Java NIO提供了與標準IO不同的IO工作方式。

Java NIO: Channels and Buffers(通道和緩沖區)

標準的IO基于字節流和字符流進行操作的,而NIO是基于通道(Channel)和緩沖區(Buffer)進行操作,數據總是從通道讀取到緩沖區中,或者從緩沖區寫入到通道中。

Java NIO: Non-blocking IO(非阻塞IO)

Java NIO可以讓你非阻塞的使用IO,例如:當線程從通道讀取數據到緩沖區時,線程還是可以進行其他事情。當數據被寫入到緩沖區時,線程可以繼續處理它。從緩沖區寫入通道也類似。

Java NIO: Selectors(選擇器)

Java NIO引入了選擇器的概念,選擇器用于監聽多個通道的事件(比如:連接打開,數據到達)。因此,單個的線程可以監聽多個數據通道。

注意:傳統IT是單向。 NIO類似

4.Buffer的數據存取

? ? ? ? ?一個用于特定基本數據類行的容器。有java.nio包定義的,所有緩沖區都是抽象類Buffer的子類。

Java NIO中的Buffer主要用于與NIO通道進行交互,數據是從通道讀入到緩沖區,從緩沖區寫入通道中的。

Buffer就像一個數組,可以保存多個相同類型的數據。

5.Buffer的概述

1)容量(capacity):表示Buffer最大數據容量,緩沖區容量不能為負,并且建立后不能修改。

2)限制(limit):第一個不應該讀取或者寫入的數據的索引,即位于limit后的數據不可以讀寫。緩沖區的限制不能為負,并且不能大于其容量(capacity)。

3)位置(position):下一個要讀取或寫入的數據的索引。緩沖區的位置不能為負,并且不能大于其限制(limit)。

4)標記(mark)與重置(reset):標記是一個索引,通過Buffer中的mark()方法指定Buffer中一個特定的position,之后可以通過調用reset()方法恢復到這個position。

6.直接緩沖區與非直接緩沖區別

非直接緩沖區:通過 allocate() 方法分配緩沖區,將緩沖區建立在 JVM 的內存中

直接緩沖區:通過 allocateDirect() 方法分配直接緩沖區,將緩沖區建立在物理內存中。可以提高效率

7.分散讀取與聚集寫入

分散讀取(scattering Reads):將通道中的數據分散到多個緩沖區中

聚集寫入(gathering Writes):將多個緩沖區的數據聚集到通道中

8.BIO與NIO

IO(BIO)和NIO區別:其本質就是阻塞和非阻塞的區別

阻塞概念:應用程序在獲取網絡數據的時候,如果網絡傳輸數據很慢,就會一直等待,直到傳輸完畢為止。

非阻塞概念:應用程序直接可以獲取已經準備就緒好的數據,無需等待。

IO為同步阻塞形式,NIO為同步非阻塞形式,NIO并沒有實現異步,在JDK1.7后升級NIO庫包,支持異步非阻塞同學模型NIO2.0(AIO)

BIO:同步阻塞式IO,服務器實現模式為一個連接一個線程,即客戶端有連接請求時服務器端就需要啟動一個線程進行處理,如果這個連接不做任何事情會造成不必要的線程開銷,當然可以通過線程池機制改善。?

NIO:同步非阻塞式IO,服務器實現模式為一個請求一個線程,即客戶端發送的連接請求都會注冊到多路復用器上,多路復用器輪詢到連接有I/O請求時才啟動一個線程進行處理。?

AIO(NIO.2):異步非阻塞式IO,服務器實現模式為一個有效請求一個線程,客戶端的I/O請求都是由OS先完成了再通知服務器應用去啟動線程進行處理。

同步時,應用程序會直接參與IO讀寫操作,并且我們的應用程序會直接阻塞到某一個方法上,直到數據準備就緒:或者采用輪訓的策略實時檢查數據的就緒狀態,如果就緒則獲取數據.異步時,則所有的IO讀寫操作交給操作系統,與我們的應用程序沒有直接關系,我們程序不需要關系IO讀寫,當操作系統完成了IO讀寫操作時,會給我們應用程序發送通知,我們的應用程序直接拿走數據極即可。

9.什么是Netty

?Netty 是一個基于 JAVA NIO 類庫的異步通信框架,它的架構特點是:異步非阻塞、基于事件驅動、高性能、高可靠性和高可定制性。

10.Netty應用場景

1.分布式開源框架中dubbo、Zookeeper,RocketMQ底層rpc通訊使用就是netty。

2.游戲開發中,底層使用netty通訊。

11.TCP粘包、拆包問題解決方案

消息定長,報文大小固定長度,不夠空格補全,發送和接收方遵循相同的約定,這樣即使粘包了通過接收方編程實現獲取定長報文也能區分。

包尾添加特殊分隔符,例如每條報文結束都添加回車換行符(例如FTP協議)或者指定特殊字符作為報文分隔符,接收方通過特殊分隔符切分報文區分。

將消息分為消息頭和消息體,消息頭中包含表示信息的總長度(或者消息體長度)的字段

12.為什么需要 WebSocket?

因為 HTTP 協議有一個缺陷:通信只能由客戶端發起。WebSocket 協議在2008年誕生,2011年成為國際標準。所有瀏覽器都已經支持了。

它的最大特點就是,服務器可以主動向客戶端推送信息,客戶端也可以主動向服務器發送信息,是真正的雙向平等對話,屬于服務器推送技術的一種。

其他特點包括:

(1)建立在 TCP 協議之上,服務器端的實現比較容易。

(2)與 HTTP 協議有著良好的兼容性。默認端口也是80和443,并且握手階段采用 HTTP 協議,因此握手時不容易屏蔽,能通過各種 HTTP 代理服務器。

(3)數據格式比較輕量,性能開銷小,通信高效。

(4)可以發送文本,也可以發送二進制數據。

(5)沒有同源限制,客戶端可以與任意服務器通信。

(6)協議標識符是ws(如果加密,則為wss),服務器網址就是 URL。

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