说在前面
在40岁老架构师 尼恩的读者交流群(50+)中,最近有小伙伴拿到了一线互联网企业如阿里、滴滴、极兔、有赞、希音、百度、网易的面试资格,遇到很多很重要的面试题:
一个页面要调100 个上游接口,如何优化?
一个场景题,一个页面中,需要通过调用下游系统的很多很多个接口来获取数据,请问最优的高并发设计方案?
就在昨天, 一个小伙伴面试阿里, 遇到这道题:
场景题:一次要调10 个上游接口,如何做高并发?
小伙伴 没有回答好,导致面试挂了,来求助尼恩,如何才能回答得很漂亮, 让面试官刮目相看、口水直流。
尼恩提示:并发调用的知识,既是面试的核心知识,又是开发的核心知识。
所以,尼恩给大家做一下系统化、体系化的梳理,使得大家内力猛增,可以充分展示一下大家雄厚的 “技术肌肉”,让面试官爱到 “不能自已、口水直流”,然后实现”offer直提”。
当然,这道面试题,以及参考答案,也会收入咱们的 《尼恩Java面试宝典PDF》V114版本PDF集群,供后面的小伙伴参考,提升大家的 3高 架构、设计、开发水平。
最新《尼恩 架构笔记》《尼恩高并发三部曲》《尼恩Java面试宝典》的PDF,请关注本公众号【技术自由圈】获取,后台回复:领电子书
文章目录
- 说在前面
- 正确、最佳的答题姿势
- 全链路如何拆分后,进行优化和改造呢?
- 多层次如何拆分后,进行优化和改造呢?
- 多维度优化和改造,主要有哪些呢?
- 业务线程,IO线程,如何进行优化和改造呢?
- 网络传输维度,如何进行优化和改造呢?
- 方案一实操
- 方案一性能基线测试
- 方案二实操:
- 方案二性能基线测试
- 方案三实操:
- 方案三性能基线测试
- 说在最后
- 推荐阅读
正确、最佳的答题姿势
尼恩给大家梳理一下正确、最佳的答题姿势。有了这个姿势,面试官自然爱到 “不能自已、口水直流”
页面调10 个上游接口,如何做高并发?
首先, 告诉面试官, 解决这个问题,需要 全链路、多层次、多维度进行 优化和改造。
全链路如何拆分后,进行优化和改造呢?
庖丁解牛,但是也不需要太复杂,可以把简单的把全链路拆分如下:
- 接受下游请求环节
- 上游请求分裂后入列环节
- 执行上游调用环节
- 上游结果聚合和响应环节
多层次如何拆分后,进行优化和改造呢?
核心的措施是:异步化, 但是,要分层进行异步化
可以简单的, 把用户的api调用解耦为三层, 如下图所示:
- 应用层:编程模型的异步化
- 框架层:IO线程的异步化
- OS层: IO模型的异步化
解耦之后,再庖丁解牛,一层一层的进行异步化架构。
如何实现全链路异步,知识非常多,具体请参见尼恩的《全链路异步,让你的 SpringCloud 性能优化10倍+》、《NIO学习圣经》等深度文章。
建议大家把以上这些文章,作为作为一个体系来学习。
多维度优化和改造,主要有哪些呢?
其实有很多, 但是主要聚焦的点是:
业务线程,IO线程,如何进行优化和改造呢?
前面已经庖丁解牛,但是也不需要太复杂,可以把简单的把全链路拆分如下:
- 接受下游请求环节
- 上游请求分裂后入列环节
- 执行上游调用环节
- 上游结果聚合和响应环节
第二个环节涉及到了 业务线程池,第三个环节设计到了 IO线程池
都需要合理的设置线程池的大小、拒绝策略。 并且结合不同的框架和组件,结合自己的业务场景实现异步。
比如:
方案一: 使用 CompletableFuture (自定义业务线程池) + httpClient (池化同步io框架) + CountDownLatch闭锁(聚合结果)
方案二: CloseableHttpAsyncClient(池化异步io框架) + CountDownLatch闭锁(聚合结果)
方案三: 自研Netty 异步IO框架+ CountDownLatch闭锁(聚合结果)
网络传输维度,如何进行优化和改造呢?
核心就是两点:
- 连接复用
- 多路复用
首先看 连接复用。 也就是 短链接,变成长连接
http1.0协议头里可以设置Connection:Keep-Alive。在header里设置Keep-Alive可以在一定时间内复用连接,具体复用时间的长短可以由服务器控制,一般在15s左右。
到http1.1之后Connection的默认值就是Keep-Alive,如果要关闭连接复用需要显式的设置Connection:Close。
多路复用代替原来的序列和阻塞机制。所有就是请求的都是通过一个 TCP 连接并发完成。
因为在多路复用之前所有的传输是基于基础文本的,在多路复用中是基于二进制数据帧的传输、消息、流,所以可以做到乱序的传输。
多路复用对同一域名下所有请求都是基于流,所以不存在同域并行的阻塞。
多路复用复用场景,多次请求如下图:
尼恩提示:由于http1.2 目前普及度不够,一般还是考虑 http1.1连接复用
方案一实操
使用 CompletableFuture (自定义业务线程池) + httpClient (池化同步io框架) + CountDownLatch闭锁(聚合结果)
static final HttpClient httpClient = HttpClientBuilder.create().build();@Benchmark
@Test
public void HttpClient() {List<String> apis = Arrays.asList("http://192.168.56.121/echo?i=1","http://192.168.56.121/echo?i=2","http://192.168.56.121/echo?i=3");CountDownLatch latch = new CountDownLatch(apis.size());Map<String, String> results = new ConcurrentHashMap<>();for (String api : apis) {CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {HttpResponse response = null;try {response = httpClient.execute(new HttpGet(api));} catch (IOException e) {return null;}if (HttpStatus.SC_OK == response.getStatusLine().getStatusCode()) {try {return EntityUtils.toString(response.getEntity());} catch (Exception e) {log.error("error", e);throw new RuntimeException(e);}}return null;});future.whenComplete((result, throwable) -> {latch.countDown();results.put(api, result);});}try {latch.await(10000000, TimeUnit.MILLISECONDS);} catch (Exception e) {log.error("error", e);// throw new RuntimeException(e);}// System.out.println(results.toString());
}
方案一性能基线测试
这里使用linux + jmh 框架,完成性能基线测试
达到 5000qps
方案二实操:
方案二:CloseableHttpAsyncClient(池化异步io框架) + CountDownLatch闭锁(聚合结果)
这里去掉了业务线程池。 提升了性能
@Benchmark
@Test
public void HttpAsyncClient() {List<String> urls = Arrays.asList("http://192.168.56.121/echo?i=1","http://192.168.56.121/echo?i=2","http://192.168.56.121/echo?i=3");CountDownLatch latch = new CountDownLatch(urls.size());Map<String, String> results = new ConcurrentHashMap<>();for (int i = 0; i < urls.size(); i++) {final String url = urls.get(i);Future<HttpResponse> f0 = asyncClient.execute(new HttpGet(url), new FutureCallback<HttpResponse>() {public void completed(HttpResponse response) {latch.countDown();if (HttpStatus.SC_OK == response.getStatusLine().getStatusCode()) {try {String result = EntityUtils.toString(response.getEntity());results.put(url, result);} catch (IOException e) {log.error("error", e);// throw new RuntimeException(e);}}}public void failed(Exception ex) {latch.countDown();log.error("error", ex);// ex.printStackTrace();}public void cancelled() {latch.countDown();}});}try {latch.await(10000000, TimeUnit.MILLISECONDS);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}// System.out.println("results = " + results);
}
方案二性能基线测试
这里使用linux + jmh 框架,完成性能基线测试
达到 4300qps
理论上性能会更优,但是,看上去性能更差。
why?
具体原因,尼恩还在思考, 有写眉目, 具体可以来技术自由圈社群交流。
方案三实操:
方案三: 自研Netty 异步IO框架+ CountDownLatch闭锁(聚合结果)
尼恩在网上找了一个 生产环境上的 qps达到 9000的 自研Netty 异步IO框架
完成了实验
@Benchmark
@Test
public void nettyGet() {// setup();List<String> urls = Arrays.asList("/echo?i=1","/echo?i=2","/echo?i=3");CountDownLatch latch = new CountDownLatch(urls.size());Map<Integer, Object> results = new ConcurrentHashMap<>();ReqOptions options = new ReqOptions(TypeReference.from(String.class));for (int i = 0; i < urls.size(); i++) {int finalI = i;longConnHttpClient.getAsync("/echo?i=" + i, options, response -> {Object content = response.content();results.put(finalI, content);latch.countDown();}, e -> {e.printStackTrace();latch.countDown();});}try {latch.await(10000000, TimeUnit.MILLISECONDS);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}// System.out.println("results = " + results);}
方案三性能基线测试
这里使用linux + jmh 框架,完成性能基线测试
第一次个版本,性能就 300 ops
尼恩都晕了
进行优化之后,第二次验证, 也就4300qps, 但是,看上去性能也很差。
不用jmh进行基线测试, 达到 6000多qps,这下明白了。
为啥 技术越高明,性能反而不高呢?
还有有原因的,当然目前来看,具体的原因尼恩也是猜测,不能大放厥词。
具体的原因,尼恩还需要再做实验验证一下,确认之后再发布。
但是,目前没时间了,在录制《10Wqps netty网关架构与实操》, 所以,这里做个遗留问题,后面录个视频说吧。
说在最后
异步调用面试题,是非常常见的面试题。
以上的内容,如果大家能对答如流,如数家珍,基本上 面试官会被你 震惊到、吸引到。
在面试之前,建议大家系统化的刷一波 5000页《尼恩Java面试宝典PDF》,并且在刷题过程中,如果有啥问题,大家可以来 找 40岁老架构师尼恩交流。
最终,让面试官爱到 “不能自已、口水直流”。offer, 也就来了。
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