《Netty学习打卡--从小白到放弃》----- 01 - 学前准备

打卡日期(2019-07-03)

学习netty的意义

    作为一个java程序员，如果没有研究过netty，只对java语言的使用和理解仅仅停留在表面水平，会点SSH、SSM，会写几个MVC，访问数据库和缓存，这些只是初等Java程序员干的事。如果想要进阶，想了解java服务器的深层高阶知识，netty绝对是一个必须要过的门槛。
    有了netty，可以实现自己的HTTP服务器，FTP服务器，UDP服务器，RPC服务器，WebScoket服务器，Redis的Proxy服务器，MySql的Proxy服务器等。
    顺便说一下，我也是从写这个博客开始正式学习netty的，之前对netty一无所知，从0开始，为自己打卡，坚持每天更新1~2篇，记录自己的学习进度。所以不用忌讳自己不行，我也不知道自己行不行，看我学习成果。

netty基本介绍

    部分内容参考

• 芋道源码(http://svip.iocoder.cn/categories/Netty/)

学习要点

-	1.netty是什么？
-	2.netty的特性
-	3.netty的应用场景
-	4.为什么选择netty
-	5.什么是BIO？
-	6.什么是NIO？
-	7.什么是AIO？
-	8.什么是HTTP？

netty是什么？

    netty是一款异步事件驱动的网络应用框架，用以快速的开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。
    也就是说，netty是一个基于nio的客户、服务器端编程框架。使用netty可以确保快速和简单的开发出一款网络应用。例如实现某种协议的客户，服务端应用。netty相当简化和流线化了网络应用的编程开发过程，例如：tcp和udp的sockte的服务开发。

netty的特性

分类	特性
设计	- 统一的API，适用于不同的协议(阻塞和非阻塞) - 简单而强大的线程模型 - 真正的无连接数据报套接字(UDP)支持 - 链接逻辑组件(ChannelHandel中顺序处理消息)以支持组件复用(一个ChannelHandel可以被多个ChannelPipeLine复用) - 易于使用
性能	- 拥有比java核心API更高的吞吐量、更低的延迟(得益于池化和复用) - 更低的内存资源消耗以及最少的内存复用
健壮性	- 不会因为过快、过慢或者超载的链接而导致内存溢出(OutOfMemoryError) - 消除在告诉网路中NIO应用程序常见读写频率不一致的问题
安全	- 完整的SSL/TCL和StartTLS的支持 - 可用于受限环境 如:Applet 和OSGI
社区驱动	- 发布快速而频繁

netty的应用场景

• netty可以作为一个http服务器，就像tomcat一样处理请求和响应
• Socket开发一种rpc方式。Http我们知道是构建在TCP传输控制协议之上。可以用做客户端与服务端之间的通讯
• netty可以支持NIO长链接的开发。比如在线聊天，实时通讯。webscocket浏览器与服务端一直保持连接，传递的数据是真正需要的数据，请求头部信息不想进行传递。

为什么选择netty

    在考虑选择netty之前先了解BIO、NIO、AIO和Http原理

什么是BIO？

    BIO，全称Blocking IO 是一种阻塞 + 同步的通信模式，是一个比较传统的面向流(Stream)的通信方式，模式简单、使用方便。但是处理并发的能力很低、通信耗时、依赖网速。服务器实现模式是一个连接一个线程，即有客户端请求服务的时候，服务端就需要启动一个线程进行处理，如果这个链接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以利用线程池机制进行改善。

什么是阻塞？

    阻塞分为接收(Accept)堵塞、读(Read)阻塞、写(Write)堵塞

• Accept是阻塞的，只有新连接进来了，Accept才会返回，主线程才能继续处理
• Read是阻塞的，只有请求消息来了，Read才能返回，子线程才能继续处理
• Write是阻塞的，只有客户把消息接收了，Write才能返回，子线程才能继续读取下一个请求

    所以传统的多线程服务器是BIO模式，从头到尾所有的线程都是阻塞的。这些线程就干等在那里，占用率操作系统的调度资源，什么事业不干，是浪费空间和时间。可以理解成一个客户端跟服务器端的线程是1:1的关系。

BIO应用场景

    适用于连接数比较小，并且一次发送大量数据的场景，这种凡是对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中。

什么是NIO

    NIO，全称Non Blocking IO,是一种面向缓冲区的非阻塞+同步的通信模式。

NIO原理

    NIO相对于BIO来说是一大进步，客户端和服务器之间通过管道(Channel)通信。NIO可以在管道(Channel)之间进行读写操作，这些管道(Channel)都是注册在多路复择器(Selector)上，多路复用器(Selector)通过一个线程不停的轮询这些管道(Channel)，找到已经准备就绪的管道(Channel)执行IO操作。
    通过一个线程轮询，实现千万个客户端的请求，这就是非阻塞的特点。

NIO的主要构成

• 缓冲区Buffer：它是NIO和BIO的一个重要区别。BIO是将数据直接写入Stream对象中，NIO的数据操作都是在Buffer中进行的。Buffer实际上是一个数组，最常见的是ByteBuffer，另外还有CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer,FloatBuffer,DoubleBuffer
• 管道Channel：和Stream流不同，管道是双向的，NIO可以通过Channel进行数据读、写和同时读写操作。
• 多路复用器Selector：NIO编程的基础，多路复用器提供一选择就绪的任务能力。Selector会不断的轮询注册在其上面的Channel，如果某个Channel处于就绪状态，就会被Selector轮序出来，然后通过SelectorKey可以取得就绪的Channel集合，从而进行IO操作
• 服务器提供一个线程负责Selector的轮询工作，就可以接入成千上万个客户端，这就是JDK NIO库的巨大进步

AIO是什么？

    AIO，全称Asynchronous IO，也叫NIO2，是一种非阻塞 + 异步的通信模式，在NIO的基础上，引入了新的异步通道(Channel)的概念，并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现

AIO原理

    AIO并没有采用NIO的多路复用器，而是通过异步通道的概念，其Read、Write方法的返回类型都是Future对象，而Future的模型是异步的，其核心思想是：去主函数等待时间

什么是HTTP？

    Http是一种超文本传输协议，是一种建立在TCP上的无状态链接，整个基本的工作流程是客户端发送一个Http请求，说明客户端想要访问的资源和请求的动作，服务端收到请求之后开始处理请求，并根据请求作出相应的动作访问服务器资源，最后通过发送Http响应结果返回客户端。其中一个请求的开始到一个响应的技术称为事务，当一个事务结束之后还会在服务端添加一条日志条目。

HTTP原理

• 1.创建一个ServerScoket，监听并绑定一个端口(例如：80)
• 2.一系列客户端请求这个端口(例如：80)
• 3.服务器使用Accept，获得一个来自客户端的Socket链接对象
• 4.启动一个新的线程处理连接
  1>.读取Socket，得到字节流
  2>.解码协议，得到http请求对象
  3>.处理http请求，得到一个结果，封装成一个HttpResponse对象
  4>.编码协议，将结果序列化成字节流
  5>.写入Socket，将字节流发送个客户端
• 5.继续循环处理步骤3