Netty之一

• Netty能·做什麼？

有了Netty，你可以實現自己的HTTP服務器，FTP服務器，UDP服務器，RPC服務器，WebSocket服務器，Redis的Proxy服務器，MySQL的Proxy服務器等等。如果你想知道Nginx是怎麼寫出來的，如果你想知道Tomcat和Jetty是如何實現的，如果你也想實現一個簡單的Redis服務器，那都應該好好理解一下Netty，它們高性能的原理都是類似的。

• 傳統的HTTP服務器的原理

1.   創建一個ServerSocket，監聽並綁定一個端口
2. 一系列客戶端來請求這個端口
3. 服務器使用Accept，獲得一個來自客戶端的Socket連接對象
4. 啓動一個新線程處理連接   
   1. 讀Socket，得到字節流
   2. 解碼協議，得到Http請求對象
   3. 處理Http請求，得到一個結果，封裝成一個HttpResponse對象
   4. 編碼協議，將結果序列化字節流
   5. 寫Socket，將字節流發給客戶端
5. 繼續循環步驟3

HTTP服務器之所以稱爲HTTP服務器，是因爲編碼解碼協議是HTTP協議，如果協議是Redis協議，那它就成了Redis服務器，如果協議是WebSocket，那它就成了WebSocket服務器，等等。 使用Netty你就可以定製編解碼協議，實現自己的特定協議的服務器

上面我們說的是一個傳統的多線程服務器，這個也是Apache處理請求的模式。在高併發環境下，線程數量可能會創建太多，操作系統的任務調度壓力大，系統負載也會比較高。那怎麼辦呢？

於是NIO誕生了，NIO並不是Java獨有的概念，NIO代表的一個詞彙叫着IO多路複用。它是由操作系統提供的系統調用，早期這個操作系統調用的名字是select，但是性能低下，後來漸漸演化成了Linux下的epoll和Mac裏的kqueue。我們一般就說是epoll，因爲沒有人拿蘋果電腦作爲服務器使用對外提供服務。而Netty就是基於Java NIO技術封裝的一套框架。爲什麼要封裝，因爲原生的Java NIO使用起來沒那麼方便，而且還有臭名昭著的bug，Netty把它封裝之後，提供了一個易於操作的使用模式和接口，用戶使用起來也就便捷多了。 

•   那NIO究竟是什麼東西呢？

  NIO的全稱是NoneBlocking IO，非阻塞IO，區別與BIO，BIO的全稱是Blocking IO，阻塞IO。那這個阻塞是什麼意思呢？

1. Accept是阻塞的，只有新連接來了，Accept纔會返回，主線程才能繼
2. Read是阻塞的，只有請求消息來了，Read才能返回，子線程才能繼續處理
3. Write是阻塞的，只有客戶端把消息收了，Write才能返回，子線程才能繼續讀取下一個請求

所以傳統的多線程服務器是BlockingIO模式的，從頭到尾所有的線程都是阻塞的。這些線程就乾等在哪裏，佔用了操作系統的調度資源，什麼事也不幹，是浪費。

那麼NIO是怎麼做到非阻塞的呢。它用的是事件機制。它可以用一個線程把Accept，讀寫操作，請求處理的邏輯全乾了。如果什麼事都沒得做，它也不會死循環，它會將線程休眠起來，直到下一個事件來了再繼續幹活，這樣的一個線程稱之爲NIO線程。

while true {
    events = takeEvents(fds)  // 獲取事件，如果沒有事件，線程就休眠
    for event in events {
        if event.isAcceptable {
            doAccept() // 新鏈接來了
        } elif event.isReadable {
            request = doRead() // 讀消息
            if request.isComplete() {
                doProcess()
            }
        } elif event.isWriteable {
            doWrite()  // 寫消息
        }
    }
}

作者：老錢
鏈接：https://www.zhihu.com/question/24322387/answer/282001188
來源：知乎
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NIO的流程大致就是上面的僞代碼描述的過程，跟實際真實的代碼有較多差異，不過對於初學者，這樣理解也是足夠了。

Netty是建立在NIO基礎之上，Netty在NIO之上又提供了更高層次的抽象。

在Netty裏面，Accept連接可以使用單獨的線程池去處理，讀寫操作又是另外的線程池來處理。

Accept連接和讀寫操作也可以使用同一個線程池來進行處理。而請求處理邏輯既可以使用單獨的線程池進行處理，也可以跟放在讀寫線程一塊處理。線程池中的每一個線程都是NIO線程。用戶可以根據實際情況進行組裝，構造出滿足系統需求的併發模型。

Netty提供了內置的常用編解碼器，包括行編解碼器［一行一個請求］，前綴長度編解碼器［前N個字節定義請求的字節長度］，可重放解碼器［記錄半包消息的狀態］，HTTP編解碼器，WebSocket消息編解碼器等等

Netty提供了一些列生命週期回調接口，當一個完整的請求到達時，當一個連接關閉時，當一個連接建立時，用戶都會收到回調事件，然後進行邏輯處理。

Netty可以同時管理多個端口，可以使用NIO客戶端模型，這些對於RPC服務是很有必要的。

Netty除了可以處理TCP Socket之外，還可以處理UDP Socket。

在消息讀寫過程中，需要大量使用ByteBuffer，Netty對ByteBuffer在性能和使用的便捷性上都進行了優化和抽象。

總之，Netty是Java程序員進階的必備神奇。如果你知其然，還想知其所以然，一定要好好研究下Netty。如果你覺得Java枯燥無謂，Netty則是重新開啓你對Java興趣大門的鑰匙。