⚡ 网络 IO 模型
五大 IO 模型 · select/poll/epoll · Reactor 模型 · Netty 原理
1. 五大 IO 模型？同步/异步与阻塞/非阻塞的维度？
- 阻塞 IO（BIO）：read 一直等数据到达。一连接一线程
- 非阻塞 IO（NIO 轮询）：read 立即返回"没数据"，应用反复轮询（CPU 浪费）
- IO 多路复用：select/poll/epoll 一次等多个 fd，有事件才处理（NIO 的核心）
- 信号驱动 IO：数据就绪发 SIGIO 信号通知（用得少）
- 异步 IO（AIO）：内核把数据拷贝到用户缓冲区完成后才通知（真正的异步）
两个维度：
- 阻塞 vs 非阻塞：发起 IO 调用后，是"等"还是"立刻返回"（应用视角）
- 同步 vs 异步：数据拷贝完成前，应用要不要参与等待（1~4 都是同步，拷贝由应用完成；AIO 内核帮拷完）
🎯 面试要点
- Java 的 NIO 是"多路复用"不是"异步"——命名易误解，要讲清楚
- Linux 上 Java AIO 底层用 epoll 模拟（不是真异步），性能优势不明显，所以主流是 NIO（Netty）
- Linux 真异步是 io_uring（新内核）——提一句加分
2. select、poll、epoll 的区别？
| 对比 | select | poll | epoll |
|---|---|---|---|
| 数据结构 | fd 位图（1024 上限） | fd 数组（无上限） | 红黑树 + 就绪链表 |
| 遍历 | 每次调用全量拷贝+遍历 O(n) | 同 select O(n) | 只返回就绪 fd（回调挂链表）O(就绪数) |
| 用户态/内核态拷贝 | 每次全量拷贝 | 每次全量拷贝 | 只拷贝就绪事件（epoll_wait） |
epoll 三大操作：epoll_create（建表）、epoll_ctl（增删改监听 fd，回调机制注册）、epoll_wait（等就绪）。水平触发 LT vs 边缘触发 ET：LT 有数据就反复通知，ET 只在状态变化通知一次（配非阻塞读循环）。
🎯 面试要点
- epoll 适合"连接多、活跃少"（高并发服务器）；select 适合连接少
- Netty 可用 epoll 原生传输（epoll 模式）。注意：JDK 的 Selector 在 Linux 上底层也是 epoll，不是 select；Netty native epoll 的优势在于边缘触发、多线程 accept 与更少的数据结构开销
- ET 模式性能更高但要小心漏读（while 读到 EAGAIN）
3. Reactor 模型？Netty 如何实现？
Reactor（反应器）：事件驱动——一个线程等所有连接的事件（多路复用），事件到达分发给 Handler。Netty 的基石。三种形态：
- 单 Reactor 单线程：一个线程既 select 又处理。只适合简单场景（Redis 类似模型）
- 单 Reactor 多线程：select 线程只分发，业务处理丢线程池
- 主从 Reactor 多线程（Netty 采用）：Boss Group 只负责 accept（建立连接），Worker Group 负责每个连接的读写 IO；业务逻辑丢业务线程池
Netty 核心组件
EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1); // accept 线程
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); // IO 线程（默认核数×2）
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override protected void initChannel(SocketChannel ch) {
ch.pipeline()
.addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(...)) // 粘包/拆包解决
.addLast(new StringDecoder()) // 解码器（责任链）
.addLast(new MyHandler()); // 业务处理器
}
});🎯 面试要点
- Netty 四大核心：EventLoop（线程模型）、Channel/Pipeline（责任链处理）、ByteBuf（零拷贝）、Future/Promise（异步回调）
- 零拷贝：Netty 的 FileRegion（sendfile）、DirectBuffer 直接内存（见 JVM 模块）
- 粘包/拆包解决：长度前缀（LengthFieldBasedFrameDecoder）、分隔符、固定长度——Netty 面试必问