2019-2021年阿里Java面试真题汇总

消息中间件是现代分布式系统中的关键组件，广泛应用于系统间的数据交换，以实现应用解耦、异步消息处理和流量削峰等功能，从而构建高性能、高可用、可伸缩的系统。常见的消息中间件包括RabbitMQ、ActiveMQ、Kafka、RocketMQ、ZeroMQ等。

本文结合作者在实际项目中的经验，总结了使用消息中间件的注意事项和常见问题，旨在为读者在产品选型、业务场景方案制定和性能调优等方面提供参考。特别适合Java初学者和中级开发者阅读。

Java BIO 问题分析

1. 每个请求都需要创建独立的线程，负责与客户端进行数据读取、业务处理和数据写入。
2. 当并发请求较多时，需要创建大量线程来处理连接，导致系统资源占用过高。
3. 连接建立后，如果当前线程没有数据可读，线程会阻塞在读操作上，造成资源浪费。

Java NIO 介绍

1. Java NIO（Non-Blocking IO）是从JDK 1.4开始引入的一系列新API，用于改进传统的I/O操作。NIO提供了同步非阻塞的I/O功能。
2. NIO相关的类位于java.nio包及其子包中，并对原java.io包中的许多类进行了改写。
3. NIO的核心组成部分包括：Channel（通道）、Buffer（缓冲区）和Selector（选择器）。

Selector、Channel和Buffer的关系图：

1. 每个Channel都会对应一个Buffer。
2. Selector对应一个线程，一个线程可以管理多个Channel（连接）。
3. 该图展示了三个Channel注册到同一个Selector。
4. 程序根据事件决定切换到哪个Channel，Event是这一过程中的重要概念。
5. Selector会根据不同的事件在各个Channel之间切换。
6. Buffer是一个内存块，底层是一个数组。
7. 数据的读取和写入通过Buffer进行，NIO的Buffer支持双向操作，而BIO中的流是单向的。

缓冲区（Buffer）

缓冲区（Buffer）是一个可以读写数据的内存块，可以理解为一个容器对象（包含数组）。Buffer提供了一组方法，使内存块的使用更加方便。Buffer对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化。Channel提供了从文件、网络读取数据的渠道，但读取或写入的数据必须通过Buffer。

通道（Channel）

NIO的通道类似于流，但有一些显著的区别：

• 通道可以同时进行读写操作，而流只能单向操作。
• 通道支持异步读写数据。
• 通道可以从Buffer读取数据，也可以将数据写入Buffer。

1. BIO中的Stream是单向的，例如FileInputStream只能进行读操作，而NIO中的Channel是双向的，可以进行读写操作。
2. Channel在NIO中是一个接口public interface Channel extends Closeable{}。
3. 常用的Channel类包括FileChannel、DatagramChannel、ServerSocketChannel和SocketChannel。

选择器（Selector）示意图和特点说明

1. Java NIO使用非阻塞IO方式，可以通过一个线程管理多个客户端连接，这时就需要使用到Selector（选择器）。
2. Selector能够检测多个注册的通道上是否有事件发生，如果有事件发生，则获取事件并进行处理。这样就可以用一个单线程管理多个通道，即管理多个连接和请求。
3. 只有在连接/通道真正有读写事件发生时，才会进行读写操作，从而减少系统开销，无需为每个连接创建一个线程，避免了多线程之间的上下文切换带来的开销。

1. Netty的IO线程NioEventLoop聚合了Selector（选择器），可以同时处理成百上千个客户端连接。
2. 当线程从某个客户端Socket通道读写数据时，如果没有数据可用，该线程可以执行其他任务。
3. 线程通常会在其他通道上执行IO操作，利用非阻塞IO的空闲时间，因此一个线程可以管理多个输入和输出通道。
4. 由于读写操作是非阻塞的，可以显著提高IO线程的运行效率，避免因频繁IO阻塞导致的线程挂起。
5. 一个IO线程可以并发处理多个客户端连接和读写操作，从根本上解决了传统同步阻塞IO一连接一线程模型的问题，提升了系统的性能、弹性和可靠性。

大型分布式系统如同一个有机体，系统中的各个服务如同骨骼，数据如同血液，而Kafka如同经络，贯穿整个系统。这份Kafka源码笔记通过设计图、代码分析和示例，详细展示了Kafka的实现原理，帮助读者更好地理解和研究Kafka代码。

需要免费领取这份Kafka源码笔记的朋友，请帮忙转发这篇文章并关注我，然后点击这里免费获取。