什么是Netty？
Netty 是一個利用 Java 的高級網絡的能力，隱藏其背后的復雜性而提供一個易於使用的 API 的客戶端/服務器框架。
Netty 是一個廣泛使用的 Java 網絡編程框架（Netty 在 2011 年獲得了Duke's Choice Award，見https://www.java.net/dukeschoice/2011）。它活躍和成長於用戶社區，像大型公司 Facebook 和 Instagram 以及流行 開源項目如 Infinispan, HornetQ, Vert.x, Apache Cassandra 和 Elasticsearch 等，都利用其強大的對於網絡抽象的核心代碼。
以上是摘自《Essential Netty In Action》這本書，本文的內容也是本人讀了這本書之后的一些整理心得，如有不當之處歡迎大蝦們指正
Netty和Tomcat有什么區別？
Netty和Tomcat最大的區別就在於通信協議，Tomcat是基於Http協議的，他的實質是一個基於http協議的web容器，但是Netty不一樣，他能通過編程自定義各種協議，因為netty能夠通過codec自己來編碼/解碼字節流，完成類似redis訪問的功能，這就是netty和tomcat最大的不同。
有人說netty的性能就一定比tomcat性能高，其實不然，tomcat從6.x開始就支持了nio模式，並且后續還有APR模式——一種通過jni調用apache網絡庫的模式，相比於舊的bio模式，並發性能得到了很大提高，特別是APR模式，而netty是否比tomcat性能更高，則要取決於netty程序作者的技術實力了。
為什么Netty受歡迎？
如第一部分所述，netty是一款收到大公司青睞的框架，在我看來，netty能夠受到青睞的原因有三：
- 並發高
- 傳輸快
- 封裝好
Netty為什么並發高
Netty是一款基於NIO（Nonblocking I/O，非阻塞IO）開發的網絡通信框架，對比於BIO（Blocking I/O，阻塞IO），他的並發性能得到了很大提高，兩張圖讓你了解BIO和NIO的區別：
從這兩圖可以看出，NIO的單線程能處理連接的數量比BIO要高出很多，而為什么單線程能處理更多的連接呢？原因就是圖二中出現的
Selector。
當一個連接建立之后，他有兩個步驟要做，第一步是接收完客戶端發過來的全部數據，第二步是服務端處理完請求業務之后返回response給客戶端。NIO和BIO的區別主要是在第一步。
在BIO中，等待客戶端發數據這個過程是阻塞的，這樣就造成了一個線程只能處理一個請求的情況，而機器能支持的最大線程數是有限的，這就是為什么BIO不能支持高並發的原因。
而NIO中，當一個Socket建立好之后，Thread並不會阻塞去接受這個Socket，而是將這個請求交給Selector，Selector會不斷的去遍歷所有的Socket，一旦有一個Socket建立完成，他會通知Thread，然后Thread處理完數據再返回給客戶端—— 這個過程是阻塞的，這樣就能讓一個Thread處理更多的請求了。
下面兩張圖是基於BIO的處理流程和netty的處理流程，輔助你理解兩種方式的差別：
除了BIO和NIO之外，還有一些其他的IO模型，下面這張圖就表示了五種IO模型的處理流程：
- BIO，同步阻塞IO，阻塞整個步驟，如果連接少，他的延遲是最低的，因為一個線程只處理一個連接，適用於少連接且延遲低的場景，比如說數據庫連接。
- NIO，同步非阻塞IO，阻塞業務處理但不阻塞數據接收，適用於高並發且處理簡單的場景，比如聊天軟件。
- 多路復用IO，他的兩個步驟處理是分開的，也就是說，一個連接可能他的數據接收是線程a完成的，數據處理是線程b完成的，他比BIO能處理更多請求，但是比不上NIO，但是他的處理性能又比BIO更差，因為一個連接他需要兩次system call，而BIO只需要一次，所以這種IO模型應用的不多。
- 信號驅動IO，這種IO模型主要用在嵌入式開發，不參與討論。
- 異步IO，他的數據請求和數據處理都是異步的，數據請求一次返回一次，適用於長連接的業務場景。
以上摘自Linux IO模式及 select、poll、epoll詳解
Netty為什么傳輸快
Netty的傳輸快其實也是依賴了NIO的一個特性——零拷貝。我們知道，Java的內存有堆內存、棧內存和字符串常量池等等，其中堆內存是占用內存空間最大的一塊，也是Java對象存放的地方，一般我們的數據如果需要從IO讀取到堆內存，中間需要經過Socket緩沖區，也就是說一個數據會被拷貝兩次才能到達他的的終點，如果數據量大，就會造成不必要的資源浪費。
Netty針對這種情況，使用了NIO中的另一大特性——零拷貝，當他需要接收數據的時候，他會在堆內存之外開辟一塊內存，數據就直接從IO讀到了那塊內存中去，在netty里面通過ByteBuf可以直接對這些數據進行直接操作，從而加快了傳輸速度。
下兩圖就介紹了兩種拷貝方式的區別，摘自Linux 中的零拷貝技術，第 1 部分
上文介紹的ByteBuf是Netty的一個重要概念，他是netty數據處理的容器，也是Netty封裝好的一個重要體現，將在下一部分做詳細介紹。
為什么說Netty封裝好？
要說Netty為什么封裝好，這種用文字是說不清的，直接上代碼：
- 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();
}
}
}
作者：追那個小女孩
鏈接：https://www.jianshu.com/p/b9f3f6a16911
來源：簡書
簡書著作權歸作者所有，任何形式的轉載都請聯系作者獲得授權並注明出處。
- 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) {
// 在關閉時忽略
}
}
}
}
}
}
作者：追那個小女孩
鏈接：https://www.jianshu.com/p/b9f3f6a16911
來源：簡書
簡書著作權歸作者所有，任何形式的轉載都請聯系作者獲得授權並注明出處。
- 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
}
}
}
作者：追那個小女孩
鏈接：https://www.jianshu.com/p/b9f3f6a16911
來源：簡書
簡書著作權歸作者所有，任何形式的轉載都請聯系作者獲得授權並注明出處。
從代碼量上來看，Netty就已經秒殺傳統Socket編程了，但是這一部分博大精深，僅僅貼幾個代碼豈能說明問題，在這里給大家介紹一下Netty的一些重要概念，讓大家更理解Netty。
-
Channel
數據傳輸流，與channel相關的概念有以下四個，上一張圖讓你了解netty里面的Channel。
Channel一覽- Channel，表示一個連接，可以理解為每一個請求，就是一個Channel。
- ChannelHandler，核心處理業務就在這里，用於處理業務請求。
- ChannelHandlerContext，用於傳輸業務數據。
- ChannelPipeline，用於保存處理過程需要用到的ChannelHandler和ChannelHandlerContext。
- ByteBuf
ByteBuf是一個存儲字節的容器，最大特點就是使用方便，它既有自己的讀索引和寫索引，方便你對整段字節緩存進行讀寫，也支持get/set，方便你對其中每一個字節進行讀寫，他的數據結構如下圖所示：
他有三種使用模式：
- Heap Buffer 堆緩沖區
堆緩沖區是ByteBuf最常用的模式，他將數據存儲在堆空間。 - Direct Buffer 直接緩沖區
直接緩沖區是ByteBuf的另外一種常用模式，他的內存分配都不發生在堆，jdk1.4引入的nio的ByteBuffer類允許jvm通過本地方法調用分配內存，這樣做有兩個好處- 通過免去中間交換的內存拷貝, 提升IO處理速度; 直接緩沖區的內容可以駐留在垃圾回收掃描的堆區以外。
- DirectBuffer 在 -XX:MaxDirectMemorySize=xxM大小限制下, 使用 Heap 之外的內存, GC對此”無能為力”,也就意味着規避了在高負載下頻繁的GC過程對應用線程的中斷影響.
- Composite Buffer 復合緩沖區
復合緩沖區相當於多個不同ByteBuf的視圖，這是netty提供的，jdk不提供這樣的功能。
除此之外，他還提供一大堆api方便你使用，在這里我就不一一列出了，具體參見ByteBuf字節緩存。
- Codec
Netty中的編碼/解碼器，通過他你能完成字節與pojo、pojo與pojo的相互轉換，從而達到自定義協議的目的。
在Netty里面最有名的就是HttpRequestDecoder和HttpResponseEncoder了。
Netty入門教程2——動手搭建HttpServer
Netty入門教程3——Decoder和Encoder
Netty入門教程4——如何實現長連接
以上就是我對《Netty實戰》這本書的一些心得和書外的一些相關知識整理，如果有不同的見解，歡迎討論！
作者：追那個小女孩
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