阿里面试:NIO为什么会导致CPU100%?

在 Java 中总共有三种 IO 类型:BIO(Blocking I/O,阻塞I/O)、NIO(Non-blocking I/O,非阻塞I/O)和 AIO(Asynchronous I/O,异步I/O),它们的区别如下:

  1. 在 JDK 1.4 之前,只有 BIO 一种模式,其开发过程相对简单,新来一个连接就会创建一个新的线程处理,但随着请求并发度的提升,BIO 很快遇到了性能瓶颈。
  2. 所以在 JDK 1.4 以后开始引入了 NIO 技术,NIO 可以在一个线程中处理多个 IO 操作,提高了资源的利用率和系统的吞吐量。
  3. 而到了 JDK 1.7 发布了 AIO 模型,它可以实现当线程发起一个 IO 操作后,可以直接返回,无需等待 IO 操作完成。操作系统会在整个 IO 操作完成后,通过回调函数通知应用程序。

​<目前如果有看机会,或者想找技术大厂(外包)过渡下的,可以试试这个机会,前后端测试年前捞人,待遇给的还不错。​>

1.空轮询和CPU100%

然而,随着 NIO 逐渐使用,人们却发现了 NIO 的一个经典问题,也就是臭名昭著的 Epoll(多路复用实现技术)空轮询的问题。

空轮询的问题是指,在 Linux 系统下,使用 Java 中的 NIO 时,即使 Selector(多路复用器)轮询结果为空,也没有 wakeup 或新消息要处理时,NIO 依旧会进行空轮询,导致 CPU 一直上升,最终造成 CPU 使用率 100% 的问题。

该 BUG 相关可以参见以下链接:

2.空轮询的原因

空轮询产生的原因可以在 bugs.java.com/bugdatabase… 上找到答案,例如以下就是一个经典的 bug 复现场景:

A DESCRIPTION OF THE PROBLEM :
The NIO selector wakes up infinitely in this situation..
0. server waits for connection
1. client connects and write message
2. server accepts and register OP_READ
3. server reads message and remove OP_READ from interest op set
4. client close the connection
5. server write message (without any reading.. surely OP_READ is not set)
6. server's select wakes up infinitely with return value 0


也就说,当连接出现了 RST(强制连接关闭),因为 poll 和 epoll 对于突然中断的连接 Socket 会对返回的 eventSet 事件集合置为 POLLHUP 或者 POLLERR,eventSet 事件集合发生了变化,这就导致 Selector 会被唤醒,进而导致 CPU 100% 问题,其根本原因就是 JDK 没有处理好这种情况,比如 SelectionKey 中就没定义有异常事件的类型,导致异常无法被捕捉和处理,从而一直空轮询。

3.如何解决空轮询?

NIO 空轮询可能会导致 CPU 100% 的解决方案通常有以下两种:

  1. 升级 Java 版本:早期的 JDK 版本中(JDK 1.7 之前),这个 bug 较为常见,但后续的 JDK 更新中,Oracle 和 OpenJDK 团队已经着手解决了这一问题,确保使用最新的 Java 版本可以减少遇到此问题的风险。但网上依然有人发现即使在 JDK 1.8 中,使用原生的 NIO 依然会发生空轮询的问题,只是发生的概率变低了而已。
  2. 使用第三方库:对于无法升级 Java 版本的情况,或担心新版本的 JDK 中依然存在空轮询问题的团队可以考虑使用已经解决了此问题的第三方库,如 Netty。Netty 通过主动检测和处理空轮询情况,当检测到可能的空轮询时,会采取措施如临时增加 Selector 的等待时间,或者重建 Selector,以此来避免 CPU 资源的浪费。

——转载自作者:Java中文社群

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不愿透露姓名的神秘牛友
2024-12-18 15:35
程序员牛肉:完全是在胡写简历。 我很好奇你干嘛要在教育经历里面写你是软件二班的班长?你写它的目的是什么?我觉得真的就是很突兀。给我第一感觉就是:你真的是一个心智健全的成年人吗? 另外我也很好奇你是怎么做到参加了这么多所谓的计算机比赛,完事儿一个拿得出手的项目都没有。 自己的项目经历还是图书馆管理系统这种垃圾东西……我的的建议是你都不如大幅度删减一下自己的水奖项,看着真的给人一种又水又学傻了的感觉。 计算机不看奖项,看院校和个人能力。 计算机是强工科,你要投后端的你就应该明白,人家招你进去是指望你干活儿的。那你觉得你这份简历有展示出你的后端水平吗? 你动动你的脑子想一想,人家面试官要想通过你的简历看出你的项目开发能力,最重要的板块就是两个,第一个是你的实习,第二个是你的项目。你没有实习,是不是就应该在项目上好好琢磨琢磨? 你自己看看你项目写的什么描述,你作为一个要后端岗位的应届生,你对你自己项目的描述还仅仅停留在使用mySQL,使用JAVA,使用spring boot框架。给人一眼感觉就感觉完全就是你做的玩具。可能就是你哪一个学期做的课设。 对于应届生来讲,在项目板块要尽量突出自己的技术能力,因为谈业务你肯定也不懂。简单来讲,你的项目要清晰准确的表达:你用哪种技术解决了现有的哪种技术问题,带来了多少的效益提升? 所有关于项目的描述都围绕我说的这种表达方式去写。不要自己自嗨式的写一堆垃圾上去 你既没有实习项目,又没有一个比较好一点的项目,而且院校也比较差,所以找工作会异常的难找。
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2024-11-18 16:08
福州大学 Java
影流之主:干10年不被裁,我就能拿别人一年的钱了,日子有盼头了
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