netty 概念篇

netty是什么？

　　Netty是由JBOSS提供的一个java开源框架。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。

　　也就是说，Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端编程框架，使用Netty 能够确保你快速和简单的开发出一个网络应用，例如实现了某种协议的客户、服务端应用。Netty至关于简化和流线化了网络应用的编程开发过程，例如：基于TCP和UDP的socket服务开发。

　　“快速”和“简单”并不用产生维护性或性能上的问题。Netty 是一个吸取了多种协议（包括FTP、SMTP、HTTP等各类二进制文本协议）的实现经验，并通过至关精心设计的项目。最终，Netty 成功的找到了一种方式，在保证易于开发的同时还保证了其应用的性能，稳定性和伸缩性。

Netty和Tomcat有什么区别？

 

　　Netty和Tomcat最大的区别就在于通讯协议，Tomcat是基于Http协议的，他的实质是一个基于http协议的web容器，可是Netty不同，他能经过编程自定义各类协议，由于netty可以经过codec本身来编码/解码字节流，完成相似redis访问的功能，这就是netty和tomcat最大的不一样。

　　有人说netty的性能就必定比tomcat性能高，其实否则，tomcat从6.x开始就支持了nio模式，而且后续还有arp模式——一种经过jni调用apache网络库的模式，相比于旧的bio模式，并发性能获得了很大提升，特别是arp模式，而netty是否比tomcat性能更高，则要取决于netty程序做者的技术实力了。

为何Netty受欢迎？

如第一部分所述，netty是一款收到大公司青睐的框架，在我看来，netty可以受到青睐的缘由有三：  

1. 并发高
2. 传输快
3. 封装好

Netty为何并发高?

　　Netty是一款基于NIO（Nonblocking I/O，非阻塞IO）开发的网络通讯框架，对比于BIO（Blocking I/O，阻塞IO），他的并发性能获得了很大提升，两张图让你了解BIO和NIO的区别：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　阻塞方式的io

 

　　　　　　　　　　　　　　　非阻塞方式的io

从这两图能够看出，NIO的单线程能处理链接的数量比BIO要高出不少，而为何单线程能处理更多的链接呢？缘由就是图二中出现的Selector。

当一个链接创建以后，他有两个步骤要作，第一步是接收完客户端发过来的所有数据，第二步是服务端处理完请求业务以后返回response给客户端。NIO和BIO的区别主要是在第一步。

在BIO中，等待客户端发数据这个过程是阻塞的，这样就形成了一个线程只能处理一个请求的状况，而机器能支持的最大线程数是有限的，这就是为何BIO不能支持高并发的缘由。

而NIO中，当一个Socket创建好以后，Thread并不会阻塞去接受这个Socket，而是将这个请求交给Selector，Selector会不断的去遍历全部的Socket，一旦有一个Socket创建完成，他会通知Thread，而后Thread处理完数据再返回给客户端——这个过程是阻塞的，这样就能让一个Thread处理更多的请求了。

下面两张图是基于BIO的处理流程和netty的处理流程，辅助你理解两种方式的差异：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　BIO

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 NIO

                                                     

　　    五种常见的IO模型

• BIO，同步阻塞IO，阻塞整个步骤，若是链接少，他的延迟是最低的，由于一个线程只处理一个链接，适用于少链接且延迟低的场景，好比说数据库链接。
• NIO，同步非阻塞IO，阻塞业务处理但不阻塞数据接收，适用于高并发且处理简单的场景，好比聊天软件。
• 多路复用IO，他的两个步骤处理是分开的，也就是说，一个链接可能他的数据接收是线程a完成的，数据处理是线程b完成的，他比BIO能处理更多请求，可是比不上NIO，可是他的处理性能又比BIO更差，由于一个链接他须要两次system call，而BIO只须要一次，因此这种IO模型应用的很少。
• 信号驱动IO，这种IO模型主要用在嵌入式开发，不参与讨论。
• 异步IO，他的数据请求和数据处理都是异步的，数据请求一次返回一次，适用于长链接的业务场景。

       

　　Netty为何传输快?

　　　 Netty的传输快其实也是依赖了NIO的一个特性——零拷贝。咱们知道，Java的内存有堆内存、栈内存和字符串常量池等等，其中堆内存是占用内存空间最大的一块，也是Java对象存放的地方，通常咱们的数据若是须要从IO读取到堆内存，中间须要通过Socket缓冲区，也就是说一个数据会被拷贝两次才能到达他的的终点，若是数据量大，就会形成没必要要的资源浪费。
Netty针对这种状况，使用了NIO中的另外一大特性——零拷贝，当他须要接收数据的时候，他会在堆内存以外开辟一块内存，数据就直接从IO读到了那块内存中去，在netty里面经过ByteBuf能够直接对这些数据进行直接操做，从而加快了传输速度。

　　   下两图就介绍了两种拷贝方式的区别

　　　1.传统拷贝

　　　

　　　2.零拷贝

　　　

          

　　　上文介绍的ByteBuf是Netty的一个重要概念，他是netty数据处理的容器，也是Netty封装好的一个重要体现

　　　 

　　  为何说Netty封装好？

　　

• Channel，表示一个链接，能够理解为每个请求，就是一个Channel。
• ChannelHandler，核心处理业务就在这里，用于处理业务请求。
• ChannelHandlerContext，用于传输业务数据。
• ChannelPipeline，用于保存处理过程须要用到的ChannelHandler和ChannelHandlerContext。

           

    　　　Codec
　　　　Netty中的编码/解码器，经过他你能完成字节与pojo、pojo与pojo的相互转换，从而达到自定义协议的目的。
　　　　在Netty里面最有名的就是HttpRequestDecoder和HttpResponseEncoder了。