Netty4详解一：理解Netty的设计理念NIO

原文：https://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/23348587
一、初步了解Netty

 Netty是一个NIO的编程框架，Netty是非常容易和快速开发出网络应用程序的，它提供了一种全新的形式来方便你编写网络应用：它提供了对一些对复杂问题的抽象，提供了一套非常容易使用的api来把我们的业务逻辑和纯粹处理网络的代码分离开来。因为Betty是基于NIO，因此它的整个API都是异步的。

 Netty简化了基于TCP和UDP的编程，但是你仍可以用它的底层的API做一些底层处理，因为Netty提供了一系列高抽象的API。
 Netty有一系列丰富的特性，让我们来看一下它的强大之处：

• 有一套统一的API来处理异步和同步编程模式

• 使用非常灵活

• 简单但却强大的线程机制

• 业务组件分离方便重用

• 极小的缩减不必要的Memory Copy

  Netty开始-理解Netty的设计理念NIONetty开始-理解Netty的设计理念NIO

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二、异步编程模式设计

 一般来说网络编程都会面临着并发问题，那么我们就来看一下为何异步编程模式会很好的解决这个问题，其实这也就诠释了netty背后的设计思想。

 在现在，瓶颈总是在IO处理上，异步的处理方式就是你可以不用一直等待任务（IO）处理完成，而是在任务进行的时候还可以做其它事情。那么如何实现这个呢？让我们来认识一下实现异步的两种处理方式：

 **CallBack：**回调是异步处理经常用到的编程模式，回调函数通常被绑定到一个方法上，并且在方法完成之后才执行，这种处理方式在javascript当中得到了充分的运用。回调给我们带来的难题是当一个问题处理过程中涉及很多回调时，代码是很难读的。

 **Futures：**Futures是一种抽象，它代表一个事情的执行过程中的一些关键点，我们通过Future就可以知道任务的执行情况，比如当任务没完成时我们可以做一些其它事情。它给我们带来的难题是我们需要去判断future的值来确定任务的执行状态。

 其实这两者很难界定那个好或坏，其实Netty中这两者都有用到。

异步模式（NIO）和非异步模式（BIO）（N可以理解为non-blocking或new）

 Block IO会对每个连接创建一个线程，因此这极大限制了JVM创建线程的数量（当然线程池可缓解这个问题，但是也仅仅是缓解），如图所示：

 ![image](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/9938817-721308845ac8670f?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

 NIO会通过专门的Selector来管理请求，然后可由一个线程来处理请求，如图所示：

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 在NIO中，不得不提到的是关于抽象的数据容器**ByteBuffer**，ByteBuffer允许相同的数据在不同ByteBuffer之间共享而不需要再拷贝一次来处理。**Slicing**-ByteBuffer允许创建一个新的ByteBuffer通过暴露一个子边界的形式共享原ByteBuffer的数据，这就大大减少了在数据处理过程中内存的copy（Zero-copy）。ByteBuffer通过一些索引来记录读写的信息，当你向其中写数据时，它会自动跟踪你写到ByteBuffer的位置，类似，他也会自动跟踪你读的位置。而且ByteBuffer还提供了很多方法让你切换读写模式（flip）或者清空（clear）或者压缩（compact）等。

 关于Selectors，NIOAPI通过selector来处理网络事件和数据。一个Channel代表一个网络连接。Selector的作用就是来决定这些Channel是否已准备好读或者写操作，一个selector可以处理很多连接请求，这就解决了为一个连接创建一个线程的问题。要想用一个selector需要以下步骤：

 1.创建一个或多个selector用来给打开的channels注册。

 2.当一个channel注册后，就需要来确定哪种事件需要你监听，通常有四种事件：

 OP_ACCEPT 

 OP_CONNECT

 OP_READ

 OP_WRITE

 3.当channels被注册后，你需要调用Selector.select()方法来阻塞直到上述事件发生。

 4.当方法没有阻塞时，你会获得所有SelectionKey实例，这些实例包含了已注册channel的引用和其状态，这样你就可以做你的操作了。

三、Netty VS JavaNIO

1.跨平台性和通用型

 NIO某些底层的操作依赖于操作系统，因此，你写的NIO程序有可能在windows上运行良好，但到了Linux可能会出现问题。  Java6和Java7对NIO提供了不同的解决方案，两个API是不通用的。

2.拓展了ByteBuffer

 Netty提供了对ByteBuffer的封装类ByteBuf，拓展了JDK中ByteBuffer的功能，增强了易用性。

3. 数据拆分和聚集

 很多时候我们想把数据分割成独立的Bytebuffer来处理，比如Http协议Header放到一个buffer中，而Body放到另一个buffer中。很不幸，对于这种处理方式直到Java7才出现，而且如果处理不当，会极易造成OutOfMemoryError。

 Scattering And Gathering：

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4.解决了著名的epoll bug