Netty入门教程——认识Netty
什么是Netty？
Netty 是一个利用 Java 的高级网络的能力，隐藏其背后的复杂性而提供一个易于使用的 API 的客户端/服务器框架。
Netty 是一个普遍使用的 Java 网络编程框架（Netty 在 2011 年得到了Duke's Choice Award，见https://www.java.net/dukeschoice/2011）。它活跃和成长于用户社区，像大型公司 Facebook 和 Instagram 以及流行 开源项目如 Infinispan, HornetQ, Vert.x, Apache Cassandra 和 Elasticsearch 等，都利用其强大的对于网络抽象的核心代码。html
以上是摘自《Essential Netty In Action》这本书，本文的内容也是本人读了这本书以后的一些整理心得，若有不当之处欢迎大虾们指正java
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。linux
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APR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APR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。git
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：web
- 并发高
- 传输快
- 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：
redis
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：
除了BIO和NIO以外，还有一些其余的IO模型，下面这张图就表示了五种IO模型的处理流程：数据库
- 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。
以上摘自Linux IO模式及 select、poll、epoll详解apache
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，摘自Linux 中的零拷贝技术，第 1 部分
编程
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，将在下一部分作详细介绍。segmentfault
为何说Netty封装好？
要说Netty为何封装好，这种用文字是说不清的，直接上代码：
- 阻塞I/O
public class PlainOioServer {
public void serve(int port) throws IOException {
final ServerSocket socket = new ServerSocket(port); //1
try {
for (;;) {
final Socket clientSocket = socket.accept(); //2
System.out.println("Accepted connection from " + clientSocket);
new Thread(new Runnable() { //3
@Override
public void run() {
OutputStream out;
try {
out = clientSocket.getOutputStream();
out.write("Hi!\r\n".getBytes(Charset.forName("UTF-8"))); //4
out.flush();
clientSocket.close(); //5
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
try {
clientSocket.close();
} catch (IOException ex) {
// ignore on close
}
}
}
}).start(); //6
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
做者：追那个小女孩
连接：https://www.jianshu.com/p/b9f3f6a16911
來源：简书
简书著做权归做者全部，任何形式的转载都请联系做者得到受权并注明出处。
- 非阻塞IO
public class PlainNioServer {
public void serve(int port) throws IOException {
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.configureBlocking(false);
ServerSocket ss = serverChannel.socket();
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(port);
ss.bind(address); //1
Selector selector = Selector.open(); //2
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); //3
final ByteBuffer msg = ByteBuffer.wrap("Hi!\r\n".getBytes());
for (;;) {
try {
selector.select(); //4
} catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
// handle exception
break;
}
Set<SelectionKey> readyKeys = selector.selectedKeys(); //5
Iterator<SelectionKey> iterator = readyKeys.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
iterator.remove();
try {
if (key.isAcceptable()) { //6
ServerSocketChannel server =
(ServerSocketChannel)key.channel();
SocketChannel client = server.accept();
client.configureBlocking(false);
client.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE |
SelectionKey.OP_READ, msg.duplicate()); //7
System.out.println(
"Accepted connection from " + client);
}
if (key.isWritable()) { //8
SocketChannel client =
(SocketChannel)key.channel();
ByteBuffer buffer =
(ByteBuffer)key.attachment();
while (buffer.hasRemaining()) {
if (client.write(buffer) == 0) { //9
break;
}
}
client.close(); //10
}
} catch (IOException ex) {
key.cancel();
try {
key.channel().close();
} catch (IOException cex) {
// 在关闭时忽略
}
}
}
}
}
}
做者：追那个小女孩
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來源：简书
简书著做权归做者全部，任何形式的转载都请联系做者得到受权并注明出处。
- Netty
public class NettyOioServer {
public void server(int port) throws Exception {
final ByteBuf buf = Unpooled.unreleasableBuffer(
Unpooled.copiedBuffer("Hi!\r\n", Charset.forName("UTF-8")));
EventLoopGroup group = new OioEventLoopGroup();
try {
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); //1
b.group(group) //2
.channel(OioServerSocketChannel.class)
.localAddress(new InetSocketAddress(port))
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {//3
@Override
public void initChannel(SocketChannel ch)
throws Exception {
ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() { //4
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
ctx.writeAndFlush(buf.duplicate()).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);//5
}
});
}
});
ChannelFuture f = b.bind().sync(); //6
f.channel().closeFuture().sync();
} finally {
group.shutdownGracefully().sync(); //7
}
}
}
做者：追那个小女孩
连接：https://www.jianshu.com/p/b9f3f6a16911
來源：简书
简书著做权归做者全部，任何形式的转载都请联系做者得到受权并注明出处。
从代码量上来看，Netty就已经秒杀传统Socket编程了，可是这一部分博大精深，仅仅贴几个代码岂能说明问题，在这里给你们介绍一下Netty的一些重要概念，让你们更理解Netty。
-
Channel
数据传输流，与channel相关的概念有如下四个，上一张图让你了解netty里面的Channel。
Channel一览- 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。
- ByteBuf
ByteBuf是一个存储字节的容器，最大特色就是使用方便，它既有本身的读索引和写索引，方便你对整段字节缓存进行读写，也支持get/set，方便你对其中每个字节进行读写，他的数据结构以下图所示：
他有三种使用模式：
- Heap Buffer 堆缓冲区
堆缓冲区是ByteBuf最经常使用的模式，他将数据存储在堆空间。 - Direct Buffer 直接缓冲区
直接缓冲区是ByteBuf的另一种经常使用模式，他的内存分配都不发生在堆，jdk1.4引入的nio的ByteBuffer类容许jvm经过本地方法调用分配内存，这样作有两个好处- 经过免去中间交换的内存拷贝, 提高IO处理速度; 直接缓冲区的内容能够驻留在垃圾回收扫描的堆区之外。
- DirectBuffer 在 -XX:MaxDirectMemorySize=xxM大小限制下, 使用 Heap 以外的内存, GC对此”无能为力”,也就意味着规避了在高负载下频繁的GC过程对应用线程的中断影响.
- Composite Buffer 复合缓冲区
复合缓冲区至关于多个不一样ByteBuf的视图，这是netty提供的，jdk不提供这样的功能。
除此以外，他还提供一大堆api方便你使用，在这里我就不一一列出了，具体参见ByteBuf字节缓存。
- 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。
Netty入门教程2——动手搭建HttpServer
Netty入门教程3——Decoder和Encoder
Netty入门教程4——如何实现长链接
以上就是我对《Netty实战》这本书的一些心得和书外的一些相关知识整理，若是有不一样的看法，欢迎讨论！
- 1. Netty入门教程——认识Netty
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- 6. Netty-入门Netty编码
- 7. 【Netty入门】Netty概述
- 8. Netty 系列（三）Netty 入门
- 9. Netty之认识ByteBuf
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