初识Netty

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Netty是什么

Netty 是一款异步的事件驱动的网络应用程序框架，支持快速地开发可维护的高性能的面向协议的服务器和客户端。

 

异步和同步

同步（Sync）：所谓同步，就是线程发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回或继续执行后续操作，而是等待可以调用。当可以调用之后，线程自行进行调用。

异步（Async）：异步与同步相对，当一个异步过程调用发出后，调用者在没有得到结果之前，就可以继续执行后续操作。当这个调用完成后，一般通过状态、通知和回调来通知调用者。对于异步调用，调用的返回并不受调用者控制。

总结来说，同步和异步的区别大概有两个：

• 请求发出后，是否可以返回执行其他操作。
• 当可以进行调用时，同步情况是发起调用的线程自己去调用并得到结果，异步情况是内核将调用动作完成，将结果返回给调用线程。

 

事件驱动

一个典型的事件驱动的程序，就是一个死循环，并以一个线程的形式存在，这个死循环包括两个部分，第一个部分是按照一定的条件接收并选择一个要处理的事件，第二个部分就是事件的处理过程。程序的执行过程就是选择事件和处理事件，而当没有任何事件触发时，程序会因查询事件队列失败而进入睡眠状态，从而释放cpu。

也就是说，事件驱动就是有事件就处理，没时间就等待。

 

BIO、NIO和AIO的区别

 

事件分离器

在IO读写时，把 IO请求 与 读写操作 分离调配进行，需要用到事件分离器。根据处理机制的不同，事件分离器又分为：同步的Reactor和异步的Proactor。

Reactor模型：

• 应用程序在事件分离器注册 读就绪事件 和 读就绪事件处理器
• 事件分离器等待读就绪事件发生
• 读就绪事件发生，激活事件分离器，分离器调用 读就绪事件处理器（即：可以进行读操作了，开始读）
• 读事件处理器开始进行读操作，把读到的数据提供给程序使用

Proactor模型：

• 应用程序在事件分离器注册 读完成事件 和读完成事件处理器，并向操作系统发出异步读请求
• 事件分离器等待操作系统完成读取
• 在分离器等待过程中，操作系统利用并行的内核线程执行实际的读操作，并将结果数据存入用户自定义缓冲区，最后通知事件分离器读操作完成
• 事件分离器监听到 读完成事件 后，激活 读完成事件的处理器
• 读完成事件处理器 处理用户自定义缓冲区中的数据给应用程序使用

同步和异步的区别就在于 读 操作由谁完成：同步的Reactor是指程序发出读请求后，由分离器监听到可以进行读操作时（需要获得读操作条件）通知事件处理器进行读操作，异步的Proactor是指程序发出读请求后，操作系统立刻异步地进行读操作了，读完之后在通知分离器，分离器激活处理器直接取用已读到的数据。

同步阻塞IO（BIO）：
在此种方式下，用户进程在发起一个IO操作以后，必须等待IO操作的完成，只有当真正完成了IO操作以后，用户进程才能运行。JAVA传统的IO模型属于此种方式！

同步非阻塞IO（NIO）:
在此种方式下，用户进程发起一个IO操作以后边可返回做其它事情，但是用户进程需要时不时的询问IO操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问，从而引入不必要的CPU资源浪费。其中目前JAVA的NIO就属于同步非阻塞IO。

异步阻塞IO（AIO）：
此种方式下是指应用发起一个IO操作以后，不等待内核IO操作的完成，等内核完成IO操作以后会通知应用程序，这其实就是同步和异步最关键的区别，同步必须等待或者主动的去询问IO是否完成，那么为什么说是阻塞的呢？因为此时是通过select系统调用来完成的，而select函数本身的实现方式是阻塞的，而采用select函数有个好处就是它可以同时监听多个文件句柄，从而提高系统的并发性！

异步非阻塞IO:
在此种模式下，用户进程只需要发起一个IO操作然后立即返回，等IO操作真正的完成以后，应用程序会得到IO操作完成的通知，此时用户进程只需要对数据进行处理就好了，不需要进行实际的IO读写操作，因为真正的IO读取或者写入操作已经由内核完成了。目前Java中还没有支持此种IO模型。

 

Netty相关概念和基本架构

Netty的核心组件包括以下几个部分：

• BootStrap和ServerBootstrap
  BootStrap通常称为引导类，提供一个用于应用程序网络层配置的容器。

• Channel
  底层网路传输API必须提供给应用I/O操作的接口，如读、写、连接、绑定等。它结构类似一个“Socket”。它有很多类似于socket的函数：bind、close、config、connect、isActive、isOpen、isWritable、read、write等等。

• ChannelHandler
  Handle称之为处理器，支持很多协议，提供用于数据处理的容器。
  常用的一个接口是ChannelInboundHandler，这个类型可以处理入站事件(即外部应用连接到本应用的事件)；
  反之有ChannelOutboundHandler接口，处理出站事件。业务逻辑经常在一个或多个ChannelInboundHandler中操作。

• ChannelPipeline
  Netty的数据处理流程其实是一种责任链和拦截过滤器模式，ChannelPipeline 提供了一个链容器，该链包含一个或多个ChannelHandler ，并提供了一个API用于管理沿着链入站和出站事件的流动。

• EventLoop
  EventLoop 用于处理 Channel 的 I/O操作。一个EventLoop可以处理多个Channel事件。而EventLoopGroup是一个Group，可以包括多个EventLoop。

• ChannelFuture
  Netty是一种异步I/O模型，一个操作可能无法立即返回结果，所以它提供了ChannelFuture类，可以通过addListener添加监听器，操作完成时可以作出通知。

Netty的基本架构如下图所示: