通信框架之Netty第一话 - NIO的超神发展之路

1.什么是IO

IO是计算机中的信息交换机制，分表对应Input：输出(读)，Output：输入(写)
IO有两大类，本地IO:

• 字节流：InputStream/OutputStream
• 缓冲流：Reader/Writer

网络IO:

• interAddress ip:port tcp协议，Udp协议
• ServerSocket/Socket

Java中的File OutputStream/InputStream操作

public static void main(String[] args) throws Exception {
    File file = new File("/test/123.txt");
    //写入流 写入数据
    FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);
    outputStream.write("123456".getBytes());
    outputStream.write("\n78901".getBytes());
    outputStream.write("\nasdfdf".getBytes());
    outputStream.flush();
    outputStream.close();

    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    int len;
    byte[] bytes = new byte[1024];
    //读取文本中数据
    FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file);
    while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
        builder.append(new String(bytes, 0, len));
    }
    inputStream.close();
    System.out.println(builder.toString());
}

上述是最原始的流操作案例，其他的封装可以使用BufferedWriter、BufferedReader等等
需要注意的是使用的Stream一定要记得关闭。不然会出现文件死锁问题

IO的演变历史：

• BIO(block IO，单核处理，串行，阻塞IO) -> NIO(new io/no block，netty框架就是NIO) -> AIO(异步IO)

2.Netty介绍

Netty是一个基于异步、事件驱动的网络应用程序框架，用于快速开发高性能、高可靠性的网络IO程序，是目前最流行的NIO框架。Netty在互联网领域，大数据分布式计算，游戏行业，通信IM行业获得了广泛的应用。

Dubbo、RocketMQ、Tomcat等内部都采用了Netty。

3.Netty的优势

现在知道了Netty是一个高性能的底层通信框架，那来分析一下原生NIO存在的问题

• NIO的类库和API太过繁杂
• 需要熟悉多线程编程，因为NIO编程涉及到Reactor模式。必须对多线程和网络编程非常熟悉，才能写出高质量的NIO程序
• 开发难度、工作量比较大，例如：网络重连，丢包、阻塞等处理非常难
• JDK NIO有个Epoll bug，会导致Selector空轮询，导致CPU100%

接下来在分析一下为什么用Netty

• Netty对自带的JDK NIO的API进行了封装，解决了上述问题
• 设计理念很符合各种传输类型的统一（API阻塞和非阻塞Socket）,基于灵活且可扩展的事件模型，清晰的分离关注点，高度可定制的线程模型（单线程，线程池）
• 使用更加方便，没有其他依赖
• 高性能，吞吐量更高，延迟更低。减少资源消耗，最小化内存复制
• 对各种协议的全面支持，例如HTTP

Netty的三大组件

• Buffer数据缓冲区、Channel轮询处理(中心的调度器)、Selecttor数据通道

4.Netty的操作流程

• NIOEventLoop监听端口
• Channel建立新的连接
• 通过ByteBuf接收数据
• 通过Pipeline处理链路，每个链路都是一个ChannelHandler，每个handler都有自己的处理逻辑
• 通过ByteBuf返回数据

结构图分析

common

buffer

实现了自己的ByteBuffer,比JDK的强大很多

codec

扩展,包含了非常常见的协议编码解码器的实现

handler

内置连接通道处理器,channelhandle的所有实现

transport

网络传输通道的定义与实现,包括网络通信和事件模型

5.Netty中的channel简介

主要列举TCP的操作API，其他的大概举例

• TCP

	BIO同步阻塞	NIO同步非阻塞	Netty异步非阻塞	Netty同步阻塞
客户端	Socket	SocketChannel	NioSocketChannel	OioSocketChannel
服务端	ServerSocket	ServerSocketChannel	NioServerSocketChannel	OioServerSocketChannel

• UDP: NioDatagramChannel
• SCTP: NioStcpChannel

6.Netty的特性

• 异步和事件驱动的高性能网络通信框架
• 快速用于高性能服务端和客户端
• 自带编解码解决拆包粘包问题，开发者只关心业务逻辑
• Reactor线程模型设计支持海量高并发连接
• 自带Http、WebSocket常用协议，处理起来不用再开发解析代码
• 将业务和网络逻辑解耦。模块化和可复制性大大提高

本文主要先了解Netty的理论知识，下节开始用Netty编写一些常用协议以便更快了解Netty！
以上就是本章的全部内容了。

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路漫漫其修道远，吾将上下而求索