面试题：Java NIO在微服务架构下的负载均衡与资源管理

利用Java NIO实现负载均衡策略

轮询策略 在Java NIO中，可以维护一个服务器列表。每当有新的连接请求到来时，按顺序依次选择服务器来处理请求。例如：

List<SocketChannel> serverChannels = new ArrayList<>();
// 初始化服务器通道列表
int index = 0;
SelectionKey key = selector.select();
if (key.isAcceptable()) {
    SocketChannel clientChannel = serverSocketChannel.accept();
    SocketChannel selectedServer = serverChannels.get(index++ % serverChannels.size());
    // 将客户端请求转发到选定的服务器
}

加权轮询策略 为每个服务器分配一个权重。创建一个数组，根据权重将每个服务器重复添加到数组中。每次请求到来时，从数组中按顺序选择服务器。例如：

List<SocketChannel> serverChannels = new ArrayList<>();
List<Integer> weights = new ArrayList<>();
// 初始化服务器通道列表和权重列表
int totalWeight = weights.stream().mapToInt(Integer::intValue).sum();
int[] weightArray = new int[totalWeight];
int index = 0;
for (int i = 0; i < serverChannels.size(); i++) {
    for (int j = 0; j < weights.get(i); j++) {
        weightArray[index++] = i;
    }
}
int weightIndex = 0;
SelectionKey key = selector.select();
if (key.isAcceptable()) {
    SocketChannel clientChannel = serverSocketChannel.accept();
    int serverIndex = weightArray[weightIndex++ % totalWeight];
    SocketChannel selectedServer = serverChannels.get(serverIndex);
    // 将客户端请求转发到选定的服务器
}

在NIO框架下进行有效的资源管理

线程池的合理配置
- 确定线程数量：对于I/O密集型任务，线程数可以根据CPU核心数和I/O等待时间来估算。公式为：线程数 = CPU核心数 * (1 + 平均I/O等待时间 / 平均CPU处理时间)。例如，如果CPU有4个核心，平均I/O等待时间为0.5秒，平均CPU处理时间为0.1秒，那么线程数 = 4 * (1 + 0.5 / 0.1) = 24。
- 使用ExecutorService：可以使用ThreadPoolExecutor来创建线程池。

int corePoolSize = 10;
int maximumPoolSize = 50;
long keepAliveTime = 10L;
TimeUnit unit = TimeUnit.SECONDS;
BlockingQueue<Runnable> workQueue = new ArrayBlockingQueue<>(100);
ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
        corePoolSize,
        maximumPoolSize,
        keepAliveTime,
        unit,
        workQueue
);

缓冲区的动态分配
- 直接缓冲区与堆缓冲区：直接缓冲区（ByteBuffer.allocateDirect(capacity)）适用于频繁的I/O操作，因为它避免了数据在堆内存和直接内存之间的拷贝。但直接缓冲区分配和回收成本较高。堆缓冲区（ByteBuffer.allocate(capacity)）创建和回收速度快，适用于数据处理量较小且生命周期短的场景。
- 动态调整缓冲区大小：可以根据实际数据量动态调整缓冲区大小。例如，在读取数据时，如果发现当前缓冲区已满且还有数据可读，可以创建一个更大的缓冲区并将原缓冲区数据复制过去。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int bytesRead = channel.read(buffer);
while (bytesRead == buffer.capacity()) {
    ByteBuffer newBuffer = ByteBuffer.allocate(buffer.capacity() * 2);
    buffer.flip();
    newBuffer.put(buffer);
    buffer = newBuffer;
    bytesRead = channel.read(buffer);
}

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面试题：Java NIO在微服务架构下的负载均衡与资源管理

知识考点

面试题答案

利用Java NIO实现负载均衡策略

在NIO框架下进行有效的资源管理