Java高级工程师常见面试题（七）-网络通信

1. http是无状态通信，http的请求方式有哪些，可以自己定义新的请求方式么。

HTTP是无状态的，它的底层协议是由状态的TCP，但是HTTP的一次完整协议动作，里面是使用有状态的TCP协议来完成的。而每次协议动作之间没有任何关系。例如：第7次请求HTTP协议包，并不知道，这个包是为了什么？它或许是因为上次没有请求成功而重传，或许是上次的后续请求，或许是其他的，这些HTTP自身都不知道。

参考：https://blog.csdn.net/wu1991924/article/details/8548051

根据HTTP标准，HTTP请求可以使用多种请求方法。

HTTP1.0定义了三种请求方法： GET, POST 和 HEAD方法。

HTTP1.1新增了五种请求方法：OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE 和 CONNECT 方法。

序号	方法	描述
1	GET	请求指定的页面信息，并返回实体主体。
2	HEAD	类似于get请求，只不过返回的响应中没有具体的内容，用于获取报头
3	POST	向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST请求可能会导致新的资源的建立和/或已有资源的修改。
4	PUT	从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容。
5	DELETE	请求服务器删除指定的页面。
6	CONNECT	HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。
7	OPTIONS	允许客户端查看服务器的性能。
8	TRACE	回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。

 

2. socket通信，以及长连接，分包，连接异常断开的处理。

参考：http://www.jianshu.com/p/90348ef3f41e

http://www.cnblogs.com/fuchongjundream/p/3914696.html

3. socket通信模型的使用，AIO和NIO。

参考：https://blog.csdn.net/u014401141/article/details/54406195

https://blog.csdn.net/anxpp/article/details/51512200

4. socket框架netty的使用，以及NIO的实现原理，为什么是异步非阻塞。

Netty是一个高性能、异步事件驱动的NIO框架，基于JAVA NIO提供的API实现。它提供了对TCP、UDP和文件传输的支持，作为一个异步NIO框架，Netty的所有IO操作都是异步非阻塞的，通过Future-Listener机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得IO操作结果。

Java NIO是在jdk1.4开始使用的，它既可以说成“新I/O”，也可以说成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：

1. 由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，并负责分发。

2. 事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。

3. 线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。

阅读过一些资料之后，下面贴出我理解的java NIO的工作原理图：

（注：每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码、发送响应。）

Java NIO的服务端只需启动一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，这种通信模型是怎么实现的呢？呵呵，我们一起来探究它的奥秘吧。java NIO采用了双向通道（channel）进行数据传输，而不是单向的流（stream），在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：

事件名	对应值
服务端接收客户端连接事件	SelectionKey.OP_ACCEPT(16)
客户端连接服务端事件	SelectionKey.OP_CONNECT(8)
读事件	SelectionKey.OP_READ(1)
写事件	SelectionKey.OP_WRITE(4)

服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件。我们以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端发送了一些数据，阻塞I/O这时会调用read()方法阻塞地读取数据，而NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达，则处理这些事件，如果没有感兴趣的事件到达，则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。下面是我理解的java NIO的通信模型示意图：

5. 同步和异步，阻塞和非阻塞。

“阻塞”与“非阻塞”与“同步”与“异步”不能简单的从字面埋解，提供一个从分布式系统角度的回答。

1. 同步与异步

同步和异步关注的是消息通信机制（synchronous communication/ asynchronous communication）

所谓同步，就是在发出一个调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回。但是一旦调用遐回， 就得到返回值了。

換句话说，就是由调用者主动等待这个调用的结果。

而异步则是相反，调用在发出之后，这个调用就直接返回了，所以没有返回结果。換句话说，当一 个异步过程调用发出后，调用者不会立刻得到结果。而是在调用发出后，被调用者通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用。

典型的异步编程模型比如Node.js

举个通俗的例子：

你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，如果是同步通信机制，书店老板会说，你稍等，“我查一下”，然后开始查啊查，等查好了 (可能是5秒，也可能是一天）告诉你结果（返回结果）。

而异步通信机制，书店老板直接告诉你我查一下啊，查好了打电话给你，然后直接挂电话了(不返回结果）。然后查好了,他会主动打电话给你。在这里老板通过回电这神方式来回调。

2. 阻塞与非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的扶态。

阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。

非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

还是上面的例子， 你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书，你如果是阻塞式调用，你会一直把自己挂起，直到得到这本书有没有的结果，如果是非阻塞式调用，你不管老板有没有告诉你，你自己先一边去玩 了，当然你也要偶尔过几分钟check—下老板有没有遐回结果。

在这里阻塞与非阻塞与是否同步异步无关。跟老板通过什么方式回答你结果无关

6. OSI七层模型，包括TCP,IP的一些基本知识

1. OSI七层和TCP/IP四层的关系

1.1 OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP借鉴了OSI的这些概念建立TCP/IP模型。

1.2 OSI先有模型，后有协议，先有标准，后进行实践；而TCP/IP则相反，先有协议和应用再提出了模型，且是参照的OSI模型。

1.3 OSI是一种理论下的模型，而TCP/IP已被广泛使用，成为网络互联事实上的标准。

TCP：transmission control protocol 传输控制协议

UDP：user data protocol 用户数据报协议

OSI七层网络模型	TCP/IP四层概念模型	对应网络协议
应用层（Application）	应用层	HTTP、TFTP, FTP, NFS, WAIS、SMTP
表示层（Presentation）		Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher
会话层（Session）		SMTP, DNS
传输层（Transport）	传输层	TCP, UDP
网络层（Network）	网络层	IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP
数据链路层（Data Link）	数据链路层	FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP
物理层（Physical）		IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802.11

参考：https://blog.csdn.net/guoguo527/article/details/52078962

7. http中，get post的区别

• GET在浏览器回退时是无害的，而POST会再次提交请求。
• GET产生的URL地址可以被Bookmark，而POST不可以。
• GET请求会被浏览器主动cache，而POST不会，除非手动设置。
• GET请求只能进行url编码，而POST支持多种编码方式。
• GET请求参数会被完整保留在浏览器历史记录里，而POST中的参数不会被保留。
• GET请求在URL中传送的参数是有长度限制的，而POST么有。
• 对参数的数据类型，GET只接受ASCII字符，而POST没有限制。
• GET比POST更不安全，因为参数直接暴露在URL上，所以不能用来传递敏感信息。
• GET参数通过URL传递，POST放在Request body中。

GET和POST本质上没有区别

GET和POST是什么？HTTP协议中的两种发送请求的方法。

HTTP是什么？HTTP是基于TCP/IP的关于数据如何在万维网中如何通信的协议。

HTTP的底层是TCP/IP。所以GET和POST的底层也是TCP/IP，也就是说，GET/POST都是TCP链接。GET和POST能做的事情是一样一样的。你要给GET加上request body，给POST带上url参数，技术上是完全行的通的。 

因此，GET和POST本质上就是TCP链接，并无差别。但是由于HTTP的规定和浏览器/服务器的限制，导致他们在应用过程中体现出一些不同。 

GET和POST还有一个重大区别，简单的说：

GET产生一个TCP数据包；POST产生两个TCP数据包。

对于GET方式的请求，浏览器会把http header和data一并发送出去，服务器响应200（返回数据）；

而对于POST，浏览器先发送header，服务器响应100 continue，浏览器再发送data，服务器响应200 ok（返回数据）。

因为POST需要两步，时间上消耗的要多一点，看起来GET比POST更有效。因此Yahoo团队有推荐用GET替换POST来优化网站性能。但这是一个坑！跳入需谨慎。为什么？

1. GET与POST都有自己的语义，不能随便混用。

2. 据研究，在网络环境好的情况下，发一次包的时间和发两次包的时间差别基本可以无视。而在网络环境差的情况下，两次包的TCP在验证数据包完整性上，有非常大的优点。

3. 并不是所有浏览器都会在POST中发送两次包，Firefox就只发送一次。

8. 说说http,tcp,udp之间关系和区别。

TCP/IP是个协议组，可分为四个层次：网络接口层、网络层、传输层和应用层。

在网络层有IP协议、ICMP协议、ARP协议、RARP协议和BOOTP协议。

在传输层中有TCP协议与UDP协议。

在应用层有HTTP、FTP、TELNET、SMTP、DNS等协议。

TCP  传送控制协议(Transmission Control Protocol)：

TCP是传输层的一个协议，基于IP协议，用来传输类似HTTP的信息。如果把IP协议类比为一个“公路”的话，那TCP协议可以看成是在公路上行驶的“卡车”。TCP协议是面向连接的协议，通过三次握手机制，尽量保证连接的可靠性。tcp的链接需要进行三次握手，释放连接需要四次挥手。

UDP 用户数据报协议 （User Datagram Protocol） ：

　　UDP也是传输层的一个协议。但是与TCP不同的是，UDP不是面向连接的，并不保证传输的可靠性，没有TCP的建立连接的三次握手机制，对于传输效率上面有了提升。

个人理解：

这个就比较简单粗暴了，A要给B传数据，然后就直接传了。

HTTP 超文本传输协议（HyperText Transfer Protocal）：

　　HTTP是在应用层的一个协议，本身就是一个协议，是从Web服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。 

　　HTTP协议基于请求\响应模型的，并且是基于TCP协议的。

　　HTTP连接最显著的特点是客户端发送的每次请求都需要服务器回送响应，在请求结束后，会主动释放连接。从建立连接到关闭连接的过程称为“一次连接”。

9. 说说浏览器访问www.taobao.com，经历了怎样的过程。

1、客户端浏览器通过DNS解析到www.taobao.com的IP地址a，通过这个IP地址找到客户端到服务器的路径。客户端浏览器发起一个HTTP会话到a，然后通过TCP进行封装数据包，输入到网络层。

2、在客户端的传输层，把HTTP会话请求分成报文段，添加源和目的端口，如服务器使用80端口监听客户端的请求，客户端由系统随机选择一个端口如5000，与服务器进行交换，服务器把相应的请求返回给客户端的5000端口。然后使用IP层的IP地址查找目的端。

3、客户端的网络层不用关系应用层或者传输层的东西，主要做的是通过查找路由表确定如何到达服务器，期间可能经过多个路由器，这些都是由路由器来完成的工作，我不作过多的描述，无非就是通过查找路由表决定通过那个路径到达服务器。

4、客户端的链路层，包通过链路层发送到路由器，通过邻居协议查找给定IP地址的MAC地址，然后发送ARP请求查找目的地址，如果得到回应后就可以使用ARP的请求应答交换的IP数据包现在就可以传输了，然后发送IP数据包到达服务器的地址。

参考：https://blog.csdn.net/DoUUnderstand/article/details/69761491

10. HTTP协议、  HTTPS协议，SSL协议及完整交互过程；

SSL

1.安全套接字（Secure Socket Layer，SSL）协议是Web浏览器与Web服务器之间安全交换信息的协议。

2.SSL协议的三个特性

Ø  保密：在握手协议中定义了会话密钥后，所有的消息都被加密。

Ø  鉴别：可选的客户端认证，和强制的服务器端认证。

Ø  完整性：传送的消息包括消息完整性检查（使用MAC）。

3.SSL的位置

HTTPS

1.HTTPS基于SSL的HTTP协议。

2.HTTPS使用与HTTP不同的端口(HTTP:80 ， HTTPS:443，一个加密、身份验证层（HTTP与TCP之间）)。

3.提供了身份验证与加密通信方法，被广泛用于互联网上安全敏感的通信。

交互过程

客户端在使用HTTPS方式与Web服务器通信时有以下几个步骤，如图所示。

1)    客户端请求建立SSL连接，并将自己支持的一套加密规则发送给网站。

2)    网站从中选出一组加密算法与HASH算法，并将自己的身份信息以证书的形式发回给浏览器。证书里面包含了网站地址，加密公钥，以及证书的颁发机构等信息

3)    获得网站证书之后浏览器要做以下工作：

Ø  验证证书的合法性

Ø  如果证书受信任，浏览器会生成一串随机数的密码，并用证书中提供的公钥加密。

Ø  使用约定好的HASH计算握手消息，

Ø  使用生成的随机数对消息进行加密，最后将之前生成的所有信息发送给网站。

4)    网站接收浏览器发来的数据之后要做以下的操作：

Ø  使用自己的私钥将信息解密取出密码

Ø  使用密码解密浏览器发来的握手消息，并验证HASH是否与浏览器发来的一致。

Ø  使用密码加密一段握手消息，发送给浏览器

5)    浏览器解密并计算握手消息的HASH，如果与服务端发来的HASH一致，此时握手结束。

6)    使用随机密码和对称加密算法对传输的数据加密，传输。

4.     加密与HASH算法如下：

1)     非对称加密算法：RSA，DSA/DSS，用于在握手过程中加密生成的密码。

2)     对称加密算法：AES，RC4，3DES，用于对真正传输的数据进行加密。

3)     HASH算法：MD5，SHA1，SHA256，验证数据的完整性。

5.     HTTP与HTTPS的区别：

1)     https协议需要申请证书。

2)     http是超文本传输协议，明文传输；https使用的是具有安全性的SSL加密传输协议。

3)     http端口80,；https端口443。

4)     http连接简单无状态；https由SSL+HTTP协议构件的可进行加密传输、身份验证的网络协议。

11. tcp的拥塞，快回传，ip的报文丢弃

参考：https://blog.csdn.net/a386stf/article/details/80510045

12. https处理的一个过程，对称加密和非对称加密

参考问题10

13. head各个特点和区别

感觉问题有问题，估计是问http请求方法的区别，参考问题1