Netty框架源码分析
官网
官网介绍：
Netty是一个异步事件驱动的网络应用程序框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。
Netty是一个NIO客户端服务器框架，支持快速、简单地开发协议服务器和客户端等网络应用程序。它大大简化和
流线网络编程，如TCP和UDP套接字服务器。“快速而简单”并不意味着最终的应用程序会出现可维护性或性能问
题。Netty经过精心设计，积累了许多协议(如FTP、SMTP、HTTP)的实现经验，以及各种二进制和基于文本的遗留
协议。因此，Netty成功地找到了一种方法，在不妥协的情况下实现开发、性能、稳定性和灵活性。
(学习准备) socket（原理）
//客户端
Socket socket=new Socket("localhost",8005);
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
OutputStreamWriter outputStreamWriter=new OutputStreamWriter(outputStream);
outputStreamWriter.write("客户端请求了");
outputStreamWriter.flush();//注意这里必须刷新
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
byte bs[]=new byte[1024];
int read = inputStream.read(bs);
System.out.println("我是客户端，服务器说"+new String(bs,0,read));
//服务器端
ServerSocket socket=new ServerSocket(8005);
System.out.println("等你上线");
byte bs[]=new byte[1024];
Socket accept = socket.accept();
System.out.println("建立了连接");
InputStream inputStream = accept.getInputStream();
int read = inputStream.read(bs);
System.out.println("我是服务器，客户端说"+new String(bs,0,read));
accept.shutdownInput();//关闭输入流
OutputStream outputStream = accept.getOutputStream();
PrintWriter pw = new PrintWriter(outputStream);
pw.println("欢迎你");
pw.flush();
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网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。
建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket本质是编程接口(API)，对TCP/IP的封装，TCP/IP也要提
供可供程序员做网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口；
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门
面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去
组织数据，以符合指定的协议。websocket链接
起因：
HTTP 协议是一种无状态的、无连接的、单向的应用层协议。它采用了请求/响应模型。通信请求只能由客户端发
起，服务端对请求做出应答处理。
这种通信模型有一个弊端：HTTP 协议无法实现服务器主动向客户端发起消息。
这种单向请求的特点，注定了如果服务器有连续的状态变化，客户端要获知就非常麻烦。大多数 Web 应用程序将
通过频繁的异步 JavaScript 和 XML（AJAX）请求实现长轮询。轮询的效率低，非常浪费资源（因为必须不停连
接，或者 HTTP 连接始终打开）。
结果：
因此，工程师们一直在思考，有没有更好的方法。WebSocket 就是这样发明的。WebSocket 连接允许客户端和服
务器之间进行全双工通信，以便任一方都可以通过建立的连接将数据推送到另一端。WebSocket 只需要建立一次
连接，就可以一直保持连接状态。这相比于轮询方式的不停建立连接显然效率要大大提高。
应用：微信扫码支付的结果由服务器主动推送到客户端
gradle的简单学习介绍：
gradle的安装（windows） 官网下载地址
1.运行 gradle 必须将 GRADLE_HOME/bin 加入到你的 PATH 环境变量中: %GRADLE_HOME%\bin
2.gradle -v
idea 创建一个gradle 项目
IntelliJ IDEA创建Gradle项目
gradle 编程语言：
1.可以省略括号
2.定义变量
//输出值sout(快捷键)
println "123";
//定义变量可以省略分号
def i=12
println i
def s="小明"
println s
//定义集合
def list=['a','b']
//添加集合
list<<'c';
//取出集合
println list.get(2);
//定义一个map
def map=['key1':'value1',"key2":'value2']
//向map中添加键值对
map.key3='value3'
//打印key3
println map.get("key3")//单引号双引号都行闭包：
//闭包就是一段代码块
def b1={
println "hello b1";
}
//定义一个方法
def method(Closure closure){
closure()//执行闭包的代码
}
method(b1)//调用方法
def b2={
v->
println "hell v${v}";//带参数的闭包
}
def method2(Closure closure){
closure("超神")//传入参数
}
method2(b2)
build.gradle
依赖（group,name,version）默认使用中央仓库
compile group: 'org.springframework', name: 'spring-context', version: '5.1.5.RELEASE'
//netty 依赖
compile group: 'io.netty', name: 'netty-all', version: '4.1.34.Final'
mavenLocal()//配置本地仓库
netty
demo:三步骤
1.启动
2.initializer
3.handler
http协议 ：HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理
需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息
时它的应答就较快。
WebSocket是HTML5出的东西（协议）
长连接，基于http协议client sub(桩)
server skeleton（骨架）
rpc(romote process call)跨机器，跨语言NIO
Buffer 缓冲区 存储基本数据的容器
capacity（容量） limit（下一个元素不该被读写的索引）,position（下一个的元素被读写的索引）
public final Buffer flip() {//反转设置
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}
Channel 通道 双向
inChannel.read(buf)!=-1 //read方法 ：从这个通道的当前文件位置开始读取字节
outchannel.write(buffer);//write方法 ：从给定缓冲区将字节序列写入此通道
public final Buffer clear() {
position = 0;
limit = capacity;
mark = -1;//标记失效
return this;
}
MappedByteBuffer map =
new FileOutputStream("").getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE,0,1024);
//这个是直接操作内存映射的buffer
demo:
FileChannel channel = new FileInputStream("a.txt").getChannel();
MappedByteBuffer byteBuffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, channel.size());
FileChannel channel1 = new FileOutputStream("c.txt").getChannel();
channel1.write(byteBuffer);while(channel.read(buffer)!=-1){//一直读取字节到缓冲区 例如1024 直到读取完结
buffer.flip();
channel1.write(buffer);
buffer.clear();//必需（回到初始状态，留给下次读取字节数到buffer）
}
分析：当文件读取完了，filp()后p=0,l=1024; write()后，p=l;没有clear()方法时候，无法读取字节（字节
数为0）不等于-1，出现死循环。
注意：第一次不要flip(),p=0, 以后buffer中读取写入需要flip()
ByteBuffer allocate = ByteBuffer.allocate(1024);
ByteBuffer byteBuffer = allocate.asReadOnlyBuffer();
System.out.println(byteBuffer.getClass());//类型class java.nio.HeapByteBufferR
//任何buffer都能转为只读buffer，但是反之则不行
ByteBuffer.allocateDirect(10)//分配堆外内存
directorbuffer本身是一个java对象，这个对象有个long类型的address,它里面的数据是在java堆外--native
memory中，调用malloc()分配出来的内存。在操作系统中的本地内存Selector
public static Selector open() throws IOException {//打开一个方法
return SelectorProvider.provider().openSelector();
}ServerSocketChannel
//A selectable channel for stream-oriented listening sockets.
//A server-socket channel is created by invoking the {@link #open() open}
A newly-created server-socket channel is
open but not yet bound. An attempt to invoke the {@link #accept() accept}
ServerSocketChannel serverSocketChannel=ServerSocketChannel.open();
//bind(SocketAddress local)方法 binds the channel's socket to a local address and
configures the socket to listen for connections.
InetSocketAddress extends SocketAddress
serverSocketChannel.configureBlocking(false);//切换非阻塞模式默认true
A selector may be created by invoking the {@link #open open} method of
this class
Selector selector = Selector.open();Selector(解释)
这里出来一个新概念，selector，具体是一个什么样的东西？
想想一个场景：在一个养鸡场，有这么一个人，每天的工作就是不停检查几个特殊的鸡笼，如果有鸡进来，有鸡出去，有鸡生蛋，有鸡生病等等，就把相应的情况记录下来，如果鸡场的负责人想知道情况，只需要询问那个人即可。
在这里，这个人就相当Selector，每个鸡笼相当于一个SocketChannel，每个线程通过一个Selector可以管理多个SocketChannel。
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
//Registers this channel with the given selector, returning a selection key.
然后一直监听，获得key的操作
while(true){
// Iterator it = selector.selectedKeys().iterator();
对于selectedKeys进行判断，如果
boolean isReadable() 检测 Channal 中读事件是否就绪
boolean isWritable() 检测 Channal 中写事件是否就绪
boolean isConnectable() 检测 Channel 中连接是否就绪
boolean isAcceptable() 检测 Channel 中接收是否就绪
}
// 取消选择键 SelectionKey
it.remove();
Selector 是非阻塞 IO 的核心。
java精度转化
//java由低字节向高字节自动转换,你想转化错误，强转可能丢失精度
//byte->short->int->long->float->double
double b=12.12;
int a=b;//错误
int c=12;
double d=c;//正确1整型
byte 1字节 －128～127
short 2字节 －32768～32767
int 4字节 （-2的31次方到2的31次方-1）
long 8字节 （-2的63次方到2的63次方-1）
2.浮点型
备注
float 4字节 float类型的数值有一个后缀F(例如：3.14F)
double 8字节 没有后缀F的浮点数值(如3.14)默认为double类型
char 2字节
boolean 1字节 false、true
零拷贝：
零拷贝描述的是CPU不执行拷贝数据从一个存储区域到另一个存储区域的任务，这通常用于通过网络传输一个文件
时以减少CPU周期和内存带宽。
Netty分析
EventLoopGroup boss=new NioEventLoopGroup();//接收客户端的连接，转发给work处理,死循环
EventLoopGroup work=new NioEventLoopGroup();//完成处理
public interface EventLoopGroup extends EventExecutorGroup {}
new NioEventLoopGroup()//主要是完成属性的赋值
ServerBootstrap serverBootstrap=new ServerBootstrap();//服务器的端的引导类
serverBootstrap.group(boss,work).channel(NioServerSocketChannel.class).
childHandler(new Myinitionlizer());
group()方法就是为两个EventLoopGroup赋值
channel(Class channelClass)方法 Class为了创建一个Channel对象
NioServerSocketChannel继承了ServerSocketChannel，基于 NIO选择器的实现来接受新连接
childHandler（）//设置一个childHandler,被用来服务于通道的请求服务于work
Handler服务于boss
ChannelInitializer//一个特殊的通道入站处理程序，提供一种方式去初始化一个通道，一旦它被注册到它的EventLoop中。
//ChannelFuture
ChannelFuture 继承了Future 继续继承了java.util.concurrent.Future
//Future（jdk 1.5）
一个Future代表了异步操作的结果，计算结果只能通过get（）方法去获得
demo:开一个线程去执行搜索操作，但是这个操作比较耗时间，我们不用等待结果完成，就（注意）去执行其它的代码。
最后我们可以通过get()方法去获得执行的结果
interface ArchiveSearcher { String search(String target); }
class App {
ExecutorService executor = ...
ArchiveSearcher searcher = ...
void showSearch(final String target)
throws InterruptedException {
Future future
= executor.submit(new Callable() {
public String call() {
return searcher.search(target);
}});
displayOtherThings(); // do other things while searching
try {
displayText(future.get()); // use future
} catch (ExecutionException ex) { cleanup(); return; }
}
}} //FutureTask
FutureTask 既实现了Future,也实现了Runnable，主要用来包装Runnable和Callable
可以将FutureTask}提交Executor执行。
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
public interface Future {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
//内存一致性的影响：异步采取的操作一定实在另一个线程执行相应的Future.get()方法之前
netty Future
/**
* Waits for this future until it is done, and rethrows the cause of the failure if this future
* failed.
*/
Future sync() throws InterruptedException;
ChannelFuture Netty的reactor模式：bossgroup 负责与客户端的连接，bossgroup 监听OP_ACCEPT事件，然后通过selector
得到selctorkey的集合，然后通过accept()得到SocketChannel，然后在注册workgroup上面，workgroup上的
选择器监听op_read,以后客户端都和workgroup进行连接和数据的传递。
线程就是资源，我们知道服务器端的线程数量是有限的，线程的创建，就是消耗资源
服务器和客户端传递数据就是通过socket进行的Reactor模式结构
详解
bind（）方法
//initAndRegister（）//初始化和注册
channel = channelFactory.newChannel();//channel的创建
init(channel);//channel的初始化
ChannelPipeline//channel管道，里面是一个个的过滤处理器handler,接收系统设置的hanlder，比如loghandler
用ServerBootstrapAcceptor的对象，并且等待后续客户端的连接
p.addLast(new ChannelInitializer() {
@Override
public void initChannel(final Channel ch) throws Exception {
final ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
ChannelHandler handler = config.handler();
if (handler != null) {
pipeline.addLast(handler);
}
ch.eventLoop().execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor(
ch, currentChildGroup, currentChildHandler,
currentChildOptions, currentChildAttrs));
}
});
}
});
config().group().register(channel);//注册 --注册 Channel到这个 EventLoop中
public final ServerBootstrapConfig config() {
return config;
}
public final EventLoopGroup group() {
return bootstrap.group();
}
//AbstractNioChannel.java
selectionKey = javaChannel().register(eventLoop().unwrappedSelector(), 0, this);
底层是将channel 注册到slector 上，利用nio的实现原理
Waits for this future until it is done, and rethrows the cause of the failure if this future failed.
sync()方法就是确保初始化，注册已经完成。之后返回结果
channelFuture.channel().closeFuture().sync();//服务端关闭，确保操作完成，才能关闭，所以调用sync方法
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boss.shutdownGracefully();
worker.shutdownGracefully();//关闭两个线程组，释放资源----优雅关闭 ChannelOption allows to configure a ChannelConfig in a type-safe way.
ChannelConfig A set of configuration properties of a Channel.AttributeKey key用于AttributeKeyMap访问AttributeAttribute An attribute which allows to store a value reference. It may be updated atomically and so is thread-safe.
Channel 连接到具有I/O功能的网络套接字或组件的连接操作，例如读、写、连接和绑定。ChannelHandler 处理或者拦截Channel的入站和出站操作
ChannelPipeline 实现了高级的拦截过滤器模式，让用户完全控制如何处理事件，以及管道中的 ChannelHandler如何相互交互。
ChannelInitializer 一个特殊的 ChannelInboundHandler，它提供了一个简单的方法来初始化通道，一旦它
注册到了它的EventLoop中。
ChannelHandlerContext 是channelhanler和channlepipeline进行交互的桥梁
addLast（）一个eventloopgroup 包含多个eventloop，eventloop与channle多对一，一个eventloop在生命周期内只会与
一个线程绑定。注意：在handler 方法中不要指向耗时的任务
解决办法：
1.使用自己定义的业务线程池。
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.submit(Runnable);
2.默认情况下，channel Handler中的回调方法都是由i/o线程执行，如果调用如下方法：
ChannelPipeline addLast(EventExecutorGroup group, ChannelHandler... handlers);
那么ChannelHandler中的回调方法都是由参数中group线程组来执行SimpleChannelInboundHandler //处理特定类型的消息--根据所给的泛型ChannelInboundHandlerAdapter需要进行转换ctx.channel().writeAndFlush(msg)//消息从channelpipeline末尾进行流动，写道channel()中，
ctx.writeAndFlush(msg)从channelpipeline中的下一个channelhanlder开始流动。可以提高新能
ByteBuf byteBuf= Unpooled.buffer(10);//推荐使用Unpooled 创建buffer
byteBuf.writeByte(11);
byteBuf.writeByte(111);
System.out.println(byteBuf.readByte());//11
System.out.println(byteBuf.readByte());//111
while (buffer.maxWritableBytes() >= 4) {//一个整数四个字节，如果>4这个buffer空间就可以写入字节
buffer.writeInt(random.nextInt());
}
ByteBuf 里面支持两个索引，一个读索引，和一个写索引：根据索引来访问Byte时候，不会改变真实的读锁引和写索引。
对比
nio bytebuffer final byte[] hb; 决定好空间就不能改变，并且只有一个position的指针来标识信
息，使用的时候需要调用flip()方法或是rewind()方法。
netty bytebuf 存储字节数据组是动态的，写字节的时候，如果空间不足，自动扩容。writeBytes()方法
引用计数
如果一个对象实现了引用计数，如果应用计数为0,这个对象就不能被访问了，被回收
初始化为1
retain（）加1
release()减一
retain for（;;） 死循环 --自旋锁的实现（自己去不断的循环） 一定要加1实现 ，然后break 退出循环;
AtomicIntegerFieldUpdater//jdk1.5 全局的，netty使用的只需要创建一次。调用newUpdater（）处理器
ChannelInboundHandler //入站处理器
ChannelOutboundHandler //出站处理器
数据处理是的编解码器本之上都是处理器
编解码器：无论我们在网络中写入什么类型，数据在网络中传输的都是以字节流形式体现的
数据转换字节流就是编码encode----将字节转换为原本的形式就是解码decode
编码encode是将数据转换为网络中传输的字节流，是从我们的程序传输到网络中，是一种出站处理器
解码decode将网络中字节转换为我们程序所需要的数据，本质上是一种入站处理器
过程：客户端--网络--服务端
ByteToMessageDecoder 最顶层的解码器 extends ChannelDuplexHandler：自定义解码器可以继承
decode（ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, Listnetty粘包问题：向客户端连续发送十条数据（for实现），客户端只会读取一次将数据全部读出。
拆包：自定义协议（就是定义数据的格式），告诉服务端传递的数据的长度，和实际数据