面试题：网络编程之Netty基础应用

Question

在使用Netty作为Web服务器替代Tomcat时，简要描述Netty相比于Tomcat在处理高并发连接方面的优势，并且说明Netty实现HTTP请求处理的基本流程是什么？

Answer 1

Netty相比于Tomcat在处理高并发连接方面的优势

1. 设计理念：
   • Netty基于NIO（Non - blocking I/O）模型，其采用异步、事件驱动的架构，能更高效地处理大量并发连接。而Tomcat在传统上基于BIO（Blocking I/O）模型，虽也支持NIO，但默认配置并非最优的高并发处理模式。在高并发场景下，BIO会使线程长时间阻塞等待I/O操作完成，导致线程资源大量消耗，而Netty的NIO模型允许线程在等待I/O操作时去处理其他任务，大大提高了线程利用率。
2. 性能开销：
   • Netty的线程模型更轻量级，它可以使用少量线程处理大量连接。例如，Netty的主从Reactor线程模型，主Reactor负责接收客户端连接，从Reactor负责处理I/O读写等操作，这种分工明确的模型减少了线程上下文切换的开销。Tomcat在处理高并发时，由于每个请求可能对应一个线程（传统模式下），线程数量过多会带来较大的上下文切换开销，影响性能。
3. 灵活性与定制性：
   • Netty提供了高度可定制的框架，开发人员可以根据业务需求灵活调整线程模型、编解码方式等。比如，可以自定义HTTP编解码器以适应特殊的HTTP协议扩展。而Tomcat作为一个成熟的Web容器，虽然功能丰富，但定制起来相对复杂，对于一些特殊的高并发场景的优化可能受到限制。

Netty实现HTTP请求处理的基本流程

1. 启动阶段：
   • 创建ServerBootstrap实例，配置服务器启动参数，如线程池、端口等。
   • 设置ChannelInitializer，用于初始化新连接的Channel。在ChannelInitializer中，添加一系列的ChannelHandler，这些Handler将负责处理后续的I/O事件。
2. 连接接收阶段：
   • 主Reactor线程（NioEventLoop）监听服务器端口，当有新的客户端连接到来时，将连接注册到从Reactor线程（NioEventLoop）上。
3. HTTP请求读取阶段：
   • HttpRequestDecoder将字节流解码为HttpRequest对象。HttpRequestDecoder会根据HTTP协议规范，解析请求头、请求体等信息。
   • 解析后的HttpRequest对象会被传递给后续的ChannelHandler。
4. 业务处理阶段：
   • 开发人员自定义的业务逻辑ChannelHandler对HttpRequest进行处理，例如处理业务逻辑、查询数据库等。可以在这个阶段获取请求参数、判断请求路径等，然后生成相应的HttpResponse。
5. HTTP响应编码阶段：
   • HttpResponseEncoder将HttpResponse对象编码为字节流，以便通过网络发送回客户端。它会根据HTTP协议规范，构建响应头、响应体等。
6. 响应发送阶段：
   • 将编码后的字节流通过Channel发送回客户端，完成一次HTTP请求处理。从Reactor线程负责将数据写入Socket通道，将响应发送给客户端。