一,Netty簡介

1,什麼是Netty?爲什麼要使用Netty?

netty是jboss提供的一個java開源框架，netty提供異步的、事件驅動的網絡應用程序框架和工具，用以快速開發高性能、高可用性的網絡服務器和客戶端程序。也就是說netty是一個基於nio的編程框架，使用netty可以快速的開發出一個網絡應用。由於java 自帶的nio api使用起來非常複雜，並且還可能出現 Epoll Bug，這使得我們使用原生的nio來進行網絡編程存在很大的難度且非常耗時。但是netty良好的設計可以使開發人員快速高效的進行網絡應用開發。

2,Netty的特點

2.1 設計優雅。適用於各種傳輸類型的統一API，阻塞和非阻塞Socket基於靈活且可擴展的事件模型，可以清晰地分離關注點。2.2 使用方便詳細記錄的Javadoc，用戶指南和示例沒有其他依賴項，只需要提供JDK即可。2.3 高性能。延遲更低，減少資源消耗，最小化不必要的內存複製。2.4 安全完整的SSL / TLS和StartTLS支持。2.5 社區活躍，不斷更新社區活躍，版本迭代週期短，發現的BUG可以被及時修復，同時，更多的新功能會被加入。

3,常用的使用場景

分佈式開源框架中dubbo,Zookeeper,RocketMQ底層rpc通訊使用就是netty.

3.1 互聯網行業

互聯網行業：在分佈式系統中，各個節點之間需要遠程服務調用，高性能的 RPC 框架必不可少，Netty 作爲異步高性能的通信框架，往往作爲基礎通信組件被這些 RPC 框架使用.
典型的應用有：阿里分佈式服務框架 Dubbo 的 RPC 框架使用 Dubbo 協議進行節點間通信,Dubbo 協議默認使用 Netty 作爲基礎通信組件，用於實現各進程節點之間的內部通信.

3.2 遊戲行業

無論是手遊服務端還是大型的網絡遊戲，Java 語言得到了越來越廣泛的應用
Netty 作爲高性能的基礎通信組件，提供了 TCP/UDP 和 HTTP 協議棧，方便定製和開發私有協議棧，賬號登錄服務器
地圖服務器之間可以方便的通過 Netty 進行高性能的通信

二,Netty的功能特性和架構思想

1. Netty的整體架構

下面我們通過一張圖片大致瞭解一下netty框架前面有說,netty是基於NIO的一個網絡編程框架,故而上圖NIO的模型圖可以最爲間接的說明netty的一個基本流程--當一個Socket建立好之後，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，然後Thread處理完數據再返回給客戶端——這個過程是不阻塞的，這樣就能讓一個Thread處理更多的請求了.

2.Netty線程模型

netty的線程模型在主從Reactor多線程模型基礎上做了一定的改進,這個會在以後的文章中單獨敘述,這裏爲了文章的完整性所以簡述一下.

三,Netty核心API簡介

1.Bootstrap、ServerBootstrap

Bootstrap 意思是引導，一個 Netty 應用通常由一個 Bootstrap 開始，主要作用是配置整個 Netty 程序，串聯各個組件，Netty 中 Bootstrap 類是客戶端程序的啓動引導類，ServerBootstrap 是服務端啓動引導類
常見的方法有

public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)，該方法用於服務器端，用來設置兩個 EventLoop；
public B group(EventLoopGroup group) ，該方法用於客戶端，用來設置一個 EventLoop public B channel(Class<? extends C> channelClass)，該方法用來設置一個服務器端的通道實現；
public B option(ChannelOption option, T value),用來給 ServerChannel 添加配置；
public ServerBootstrap childOption(ChannelOption childOption, T value)，用來給接收到的通道添加配置；
public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)，該方法用來設置業務處理類（自定義的 handler）；
public ChannelFuture bind(int inetPort) ,該方法用於服務器端,用來設置佔用的端口號；
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) ,該方法用於客戶端,用來連接服務器。

2.Future、ChannelFuture

Netty 中所有的 IO 操作都是異步的，不能立刻得知消息是否被正確處理。但是可以過一會等它執行完成或者直接註冊一個監聽，具體的實現就是通過 Future 和 ChannelFutures，他們可以註冊一個監聽，當操作執行成功或失敗時監聽會自動觸發註冊的監聽事件.
常見的方法有：

Channel channel()，返回當前正在進行 IO 操作的通道
ChannelFuture sync()，等待異步操作執行完畢

3.Channel

Netty 網絡通信的組件，能夠用於執行網絡 I/O 操作；
通過Channel 可獲得當前網絡連接的通道的狀態；
通過Channel 可獲得網絡連接的配置參數（例如接收緩衝區大小）；
Channel 提供異步的網絡 I/O 操作(如建立連接，讀寫，綁定端口)，異步調用意味着任何 I/O 調用都將立即返回，並且不保證在調用結束時所請求的 I/O 操作已完成；
調用立即返回一個 ChannelFuture 實例，通過註冊監聽器到 ChannelFuture 上，可以 I/O 操作成功、失敗或取消時回調通知調用方；
支持關聯 I/O 操作與對應的處理程序不同協議、不同的阻塞類型的連接都有不同的 Channel 類型與之對應；
常用的 Channel 類型:

NioSocketChannel，異步的客戶端 TCP Socket 連接；
NioServerSocketChannel，異步的服務器端 TCP Socket 連接；
NioDatagramChannel，異步的 UDP 連接；
NioSctpChannel，異步的客戶端 Sctp 連接；
NioSctpServerChannel，異步的 Sctp 服務器端連接，這些通道涵蓋了 UDP 和 TCP 網絡 IO 以及文件 IO。

4.Selector

Netty 基於 Selector 對象實現 I/O 多路複用，通過 Selector 一個線程可以監聽多個連接的 Channel 事件；
當向一個 Selector 中註冊 Channel 後，Selector 內部的機制就可以自動不斷地查詢(Select) 這些註冊的 Channel 是否有已就緒的 I/O 事件（例如可讀，可寫，網絡連接完成等），這樣程序就可以很簡單地使用一個線程高效地管理多個 Channel。

5.ChannelHandler 及其實現類

ChannelHandler 是一個接口，處理 I/O 事件或攔截 I/O 操作，並將其轉發到其 ChannelPipeline(業務處理鏈)中的下一個處理程序。
ChannelHandler 本身並沒有提供很多方法，因爲這個接口有許多的方法需要實現，方便使用期間，可以繼承它的子類.
ChannelHandler 及其實現結構圖如下 1）ChannelInboundHandler 用於處理入站 I/O 事件。2）ChannelOutboundHandler 用於處理出站 I/O 操作。3）ChannelInboundHandlerAdapter 適配器用於處理入站 I/O 事件。4）ChannelOutboundHandlerAdapter 適配器用於處理出站 I/O 操作。5）ChannelDuplexHandler 適配器處理入站和出站事件。
Handler使用，我們經常需要自定義一個 Handler 類去繼承 ChannelInboundHandlerAdapter，然後通過重寫相應方法實現業務邏輯,下面列出一些常用的需要重寫的方法.

public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler {
public ChannelInboundHandlerAdapter() {

    }
    
    public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelRegistered();
    }

    public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelUnregistered();
    }
 
    //通道就緒事件
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelActive();
    }
    
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelInactive();
    }
    
    //通道讀取數據事件
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ctx.fireChannelRead(msg);
    }
    //數據讀取完畢事件
    public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelReadComplete();
    }

    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
        ctx.fireUserEventTriggered(evt);
    }

    public void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelWritabilityChanged();
    }
    //通道發生異常事件
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        ctx.fireExceptionCaught(cause);
    }
}

6.Pipeline 和 ChannelPipeline

ChannelPipeline 是一個 Handler 的集合，它負責處理和攔截 inbound 或者 outbound 的事件和操作，相當於一個貫穿 Netty 的鏈。(也可以這樣理解：ChannelPipeline 是保存 ChannelHandler 的 List，用於處理或攔截 Channel 的入站事件和出站操作)
ChannelPipeline 實現了一種高級形式的攔截過濾器模式，使用戶可以完全控制事件的處理方式，以及 Channel 中各個的 ChannelHandler 如何相互交互.

7.ChannelHandlerContex

保存 Channel 相關的所有上下文信息，同時關聯一個 ChannelHandler 對象；
ChannelHandlerContext 中包含一個具體的事件處理器 ChannelHandler ，同時ChannelHandlerContext 中也綁定了對應的 pipeline 和 Channel 的信息，方便對 ChannelHandler進行調用.
常用方法 : 1)ChannelFuture close()，關閉通道 2)ChannelOutboundInvoker flush()，刷新 3)ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) ，將數據寫到 ChannelPipeline 中當前 4)ChannelHandler 的下一個 ChannelHandler 開始處理（出棧）.

8.ChannelOption

Netty 在創建 Channel 實例後,一般都需要設置 ChannelOption 參數。
ChannelOption 參數如下:

「ChannelOption.SO_BACKLOG」--對應 TCP/IP 協議 listen 函數中的 backlog 參數，用來初始化服務器可連接隊列大小。服務端處理客戶端連接請求是順序處理的，所以同一時間只能處理一個客戶端連接。多個客戶端來的時候，服務端將不能處理的客戶端連接請求放在隊列中等待處理，backlog 參數指定了隊列的大小;
「ChannelOption.SO_KEEPALIVE」--一直保持連接活動狀態.

9.EventLoopGroup 和其實現類 NioEventLoopGroup

EventLoopGroup 是一組 EventLoop 的抽象，Netty 爲了更好的利用多核 CPU 資源，一般會有多個 EventLoop 同時工作，每個 EventLoop 維護着一個 Selector 實例；
EventLoopGroup 提供 next 接口，可以從組裏面按照一定規則獲取其中一個 EventLoop來處理任務。在 Netty 服務器端編程中，我們一般都需要提供兩個 EventLoopGroup，例如：BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup；
通常一個服務端口即一個 ServerSocketChannel對應一個Selector 和一個EventLoop線程。BossEventLoop 負責接收客戶端的連接並將 SocketChannel 交給 WorkerEventLoopGroup 來進行 IO 處理.

10.Unpooled 類

Netty 提供一個專門用來操作緩衝區(即Netty的數據容器)的工具類
常用方法：

//通過給定的數據和字符編碼返回一個 ByteBuf 對象（類似於 NIO 中的 ByteBuffer 但有區別）
public static CompositeByteBuf compositeBuffer(int maxNumComponents) {
return new CompositeByteBuf(ALLOC, false, maxNumComponents);
}

好啦,以上內容就是Netty的一個基本介紹了,希望大家互相學習共同進步.

0、最後一天了，四個關鍵字回顧程序員小躍的2020
1、程序員小躍：三十而立，和大家一起「乘風破浪」

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Netty很強！Netty 威力很大！