高并发网络框架Netty
Netty概述
Netty是由Jboss提供的一个异步的，基于事件驱动的高性能网络通信开源框架，可以快速的开发高性能，高可靠的网络IO程序，其实就是对Java原生IO的优化和重写。
Netty主要是针对TCP协议下（TCP/IP -> JDK原生IO -> NIO-> Netty），面向Client客户端的高并发应用，或者P2P场景下大量数据持续传输应用。TCP/IP是Netty的基石。
Netty本质就是一个NIO框架，它是对NIO的封装和优化，适用于服务端通讯相关的多种应用场景，它简化了网络开发过程，所以可以快速开发一个网络应用。同时也提供了良好的稳定性和伸缩性以及易用性。
Netty官网：https://netty.io/
在了解学习Netty之前必须要对NIO熟悉 https://www.cnblogs.com/songgj/p/14398390.html
Netty应用场景
Netty作为一个基础的网络框架应用很广，Netty正是具有高性能，异步非阻塞性能，所以可以作为很多高性能框架底层的通行基础，一般有如下一些场景会使用到：
1. 互联网行业
在分布式系统中各个节点之间需要远程服务调用， 高性能的 RPC框架必不可少， Netty 作为异步高性能的通信框架， 往往作为基础通信组件被这些 RPC 框架使用。
典型的应用有阿里分布式服务框架 Dubbo 的 RPC 框架使用 Dubbo 协议进行节点间通信， Dubbo 协议默认使用 Netty 作为基础通信组件， 用于实现各进程节点之间的内部通信
2. 游戏行业
无论是手游服务端还是大型的网络游戏， Java 语言得到了越来越广泛的应用，Netty 作为高性能的基础通信组件， 提供了 TCP/UDP 和 HTTP 协议栈， 方便定制和开发私有协议栈，账号登录服务器，
用户上线/下线感知，比如用户的上线，下线等等。
3. 地图服务器之间可以方便的通过 Netty 进行高性能的通信。
4. 大数据领域
经典的Hadoop的高性能通信和序列化组件Avro的RPC框架，默认采用Netty进行跨界点通信，它的Netty Service基于Netty框架二次封装实现。
5. 多线程并发领域
Netty采用Reactor线程模型，Reactor模型采用多路复用器，事件分发器，事件处理器组成。
其它的使用到netty项目可以看这个地址 https://netty.io/wiki/related-projects.html
为什么要使用Netty
原生NIO存在的问题
NIO 的类库和 API 繁杂，使用麻烦：需要熟练掌握 Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer 等。
1. 需要具备其他的额外技能：要熟悉 Java 多线程编程，因为 NIO 编程涉及到 Reactor 模式，你必须对多线程和网络编程非常熟悉，才能编写出高质量的 NIO 程序。
2. 开发工作量和难度都非常大：例如客户端面临断连重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞和异常流的处理等等。
3. JDK NIO 的 Bug：例如臭名昭著的 Epoll Bug，它会导致 Selector 空轮询，最终导致 CPU 100%。直到 JDK 1.7 版本该问题仍旧存在，没有被根本解决。
Netty的优势
1. API使用简单，定制能力强，可以对框架进行灵活的扩展。
2. 性能高。
3. 成熟稳定，Netty修复了NIO的bug，不用担心原生NIO所存在的问题。
4. 经历大规模商业公司的考验，得到了成功的商用。
Netty线程模型
Netty线程模型也叫做Reactor模型。Reactor模式是基于事件驱动开发的，核心组成部分包括Reactor和线程池，其中Reactor负责监听和分配事件，线程池负责处理事件，而根据Reactor的数量和线程池的数量，Reactor模型分为三种：
1. 单线程模型：
所有的IO操作都是由一个NIO线程处理的。
这里上图中Reactor是一个单线程，当三个蓝色客户端请求过来，由这个Reactor来处理，Reactor内部通过selector监控连接事件，收到事件后通过dispatch进行分发，如果是连接建立的事件，则由Acceptor(绿色的)处理，Acceptor通过accept接受连接，并创建一个Handler来处理连接后续的各种事件, 如果是读写事件，直接调用连接对应的Handler来处理，Handler就是完成一些具体的业务，比如编码，计算，获取数据等。
这种线程模型使用的是异步非阻塞。这个模型仅仅限于用在一些小型应用场景下是没问题的，但是在一些高负载的情况下是不合适的，单线程会负荷过重会处理不过来，会导致客户端超时，当某个Handler阻塞时，会导致其他客户端的handler和accpetor都得不到执行，无法做到高性能，只适用于业务处理非常快速的场景。
2. 多线程模型：
由一组NIO线程处理IO操作。
多线程模型比上面上面一个Reactor单线程增加了一个Reactor线程池，就是上图红色的Thread Pool。上面黄色的单个Reactor线程只用来监听处理客户端的连接请求，然后在转发给后面的Thread Pool线程池，线程池用来负责处理读写请求。主线程中Reactor对象通过selector监控连接事件, 收到事件后通过dispatch进行分发，如果是连接建立事件，则由Acceptor处理，Acceptor通过accept接收连接，并创建一个Handler来处理后续事件，而Handler只负责响应事件，不进行业务操作，也就是只进行read读取数据和write写出数据，业务处理交给一个线程池进行处理，线程池分配一个线程完成真正的业务处理，然后将响应结果交给主进程的Handler处理，Handler将结果send给客户端。
3. 主从多线程模型
这个模型下有一个主线程池和从线程池，服务端用于接收客户端的连接不再是一个单独的NIO线程，而是改成多线程，称为主线程池，主线程池用于接收客户端的请求，处理客户端连接，登陆，安全校验等，然后将请求转发给后面的从线程池。在netty这两个线程池都是NioEventLoopGroup。
主线程中的mainReactor通过自己的selector监控连接建立事件，收到事件后通过Accpetor接收，将新的连接分配给某个子线程，子线程中的subReactor将mainReactor分配的连接加入连接队列中通过自己的selector进行监听，并创建一个Handler用于处理后续事件。Handler完成read->业务处理->send的完整业务流程。
整个流程如下：
- Reactor主线程 MainReactor 对象通过 select 监听连接事件，收到事件后，通过 Acceptor 处理连接事件。
- 当 Acceptor 处理连接事件后，MainReactor 将连接分配给 SubReactor。
- SubReactor 将连接加入到连接队列进行监听，并创建 Handler 进行各种事件处理。
- 当有新事件发生时，SubReactor 就会调用对应的 Handler 进行处理。
- Handler 通过 read 读取数据后，会分发给后面的worker线程池的某个线程处理业务。
- worker线程池会分配一个独立线程完成真正的业务，并将结果返回给 Handler。
- Handler 收到响应后，通过 send 将结果返回给客户端。
- Reactor主线程可以对应多个 Reactor子线程，即 MainReactor 可以关联多个 SubReactor 。
主从多线程模型也是Netty官方推荐的模型。
Netty服务开发
先来看看使用netty开发步骤：
1. 我们使用官方推荐的方式，构建一对主从线程池。
2. 定义服务启动类。
3. 为服务器设置channel。
4. 设置处理从线程的助手类初始化。
5. 监听启动和关闭服务器。
参考来源
http://gee.cs.oswego.edu/dl/cpjslides/nio.pdf
