Netty——核心组件

---

JAVA后端开发知识总结（持续更新…）

---

Netty——核心组件

---

---

一、Netty核心组件

1.1 Bootstrap 和 ServerBootstrap

1. 一个 Netty 应用通常由一个 Bootstrap 开始，主要作用是配置整个 Netty 程序，串联各个组件。
2. Netty 中 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap 是服务端启动引导类。

1.2 Future 和 ChannelFuture

  Netty 中所有的 IO 操作都是异步的，具体的实现就是通过 Future 和 ChannelFuture，它们可以注册一个监听器，当操作执行成功或失败时监听器会自动触发注册的监听事件。

1.3 Channel

1. Netty 网络通信的组件，用于执行网络 I/O 操作。
2. 通过Channel 可获得当前网络连接的通道的状态。
3. 通过Channel 可获得网络连接的配置参数 （接收缓冲区大小）。
4. Channel 提供异步的网络 I/O 操作，异步调用意味着任何 I/O 调用都将立即返回，并且不保证在调用结束时所请求的 I/O 操作已完成。
5. 调用立即返回一个 ChannelFuture 实例，通过注册监听器到 ChannelFuture 上，可以在 I/O 操作成功、失败或取消时回调通知调用方。
6. 不同协议、不同阻塞类型的连接都有不同的 Channel 类型与之对应。

1.4 Selector

1. Netty 基于 Selector 对象实现 I/O 多路复用，通过 Selector 一个线程可以监听多个连接的 Channel 事件。
2. 当向一个 Selector 中注册 Channel 后，Selector 内部的机制就可以自动不断地查询(Select) 这些注册的 Channel 是否有已就绪的 I/O 事件。
3. Netty中对Selector中的selectedKey集合进行了替换，它替换成了一个自定义的set集合，这样效率更高。

1.5 ChannelHandler及其实现类

1. ChannelHandler 是一个接口，处理 I/O 事件或拦截 I/O 操作，并将其转发到对应的 ChannelPipeline 的下一个处理程序中。
2. 需要自定义一个 Handler 类去继承 ChannelInboundHandlerAdapter，然后通过重写相应方法实现业务逻辑。

  ChannelPipeline提供了ChannelHandler链的容器，如果事件的运动方向为：客户端 —> 服务端，则称为出站，反之为入站。

• ChannelInboundHandler：用于处理入站 I/O 事件。
• ChannelOutboundHandler：用于处理出站 I/O 操作。

常用实现方法：

• channelRegistered()：通道注册事件
• channelUnregistered()：通道取消注册事件
• channelActive()：通道就绪事件
• channelRead()：通道读取数据事件
• channelReadComplete()：通道数据读取完毕事件
• exceptionCaught()：通道发生异常事件

1.6 Pipeline 和 ChannelPipeline

1. ChannelPipeline 是一个 Handler 的集合，它负责处理和拦截 inbound 或 outbound 的事件和操作，相当于一个贯穿 Netty 的链。
2. ChannelPipeline 实现了一种高级形式的拦截过滤器模式，使用户可以完全控制事件的处理方式，以及 Channel 中各个ChannelHandler 如何相互交互。
3. 一个 Channel 包含一个 ChannelPipeline，ChannelPipeline 中维护了一个由 ChannelHandlerContext 组成的双向链表，并且每个 ChannelHandlerContext 中关联着一个 ChannelHandler。

  入站事件和出站事件在一个双向链表中，入站事件会从链表 head 往后传递到最后一个入站的 handler，出站事件会从链表 tail 往前传递到最前一个出站的 handler，两种类型的 handler 互不干扰。

Debug源码：

常用方法：

二、EventLoop组件

2.1 ChannelHandlerContext

1. 保存 Channel 相关的所有上下文信息，同时关联一个 ChannelHandler 对象。
2. ChannelHandlerContext 中 包 含 一 个 具 体 的 事 件 处 理 器 ChannelHandler，同时也绑定了对应的 Pipeline 和 Channel 的信息，方便对 ChannelHandler进行调用。

常用方法：

2.2 ChannelOption

Netty 在创建 Channel 实例后，一般都需要设置 ChannelOption 参数，两个关键参数：

• ChannelOption.SO_BACKLOG

• 对应 TCP/IP 协议 listen 函数中的 backlog 参数，backlog 参数指定了队列的大小，用来初始化服务器可连接队列大小。
• 服务端处理客户端连接请求是顺序处理的，所以同一时间只能处理一个客户端连接，多个客户端来的时候，服务端不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理。

• ChannelOption.SO_KEEPALIVE

• 一直保持连接活动状态。

2.3 EventLoopGroup 及 NioEventLoopGroup

1. EventLoopGroup是一组 EventLoop的抽象，Netty为了更好利用多核 CPU资源，一般会有多个 EventLoop同时工作，每个 EventLoop维护着一个 Selector 实例。

2. EventLoopGroup 提供 next 接口，可以从Group里面按照一定规则获取其中一个 EventLoop来处理任务（一般是轮询）。

3. 通常一个服务端的 ServerSocketChannel 对应一个Selector 和一个EventLoop线程。

4. BossEventLoopGroup 通常是一个单线程的 EventLoop，EventLoop 维护着一个注册了ServerSocketChannel 的 Selector 实例，BossEventLoop 不断轮询 Selector 将连接事件分离出来。

5. 通常是 OP_ACCEPT 事件，然后将接收到的 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup进行 IO 处理。

6. WorkerEventLoopGroup 会由 next 选择其中一个 EventLoop来将这个 SocketChannel 注册到其维护的 Selector 并对其后续的 IO 事件进行处理。

常用方法：

三、Unpooled类

Netty 提供了一个专门用来操作缓冲区（即Netty的数据容器）的工具类。

• 在Netty的buffer中，写入数据后再读取数据不需要使用 flip 进行反转。
• 底层维护了 readerIndex 和 writeIndex。
• 往buffer中写的范围为 [writeIndex, capacity)。
• buffer中读的范围为 [readerIndex, writeIndex)。
• 使用 buf.readByte() 会往后移动 readerIndex 指针，使用 buf.getByte(i) 通过索引获取就不会移动该指针。

public class NettyByteBuf01 {
    public static void main(String[] args) {

        ByteBuf byteBuf = Unpooled.buffer(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            byteBuf.writeByte(i);
        }
        // 获取该 buf 的大小
        int capacity = byteBuf.capacity();
        // 输出
        for (int i = 0; i < byteBuf.capacity(); i++) {
            // readerIndex 不变
            System.out.println(byteBuf.getByte(i));
            // readerIndex 变化
            System.out.println(byteBuf.readByte());
        }
    }
}

		ByteBuf byteBuf = Unpooled.copiedBuffer("hello,world!", Charset.forName("utf-8"));
        if(byteBuf.hasArray()){
            byte[] content = byteBuf.array();
            // 将 content 转成字符串
            String c = new String(content, StandardCharsets.UTF_8);
            // 数组偏移量
            int offset = byteBuf.arrayOffset();
            // 获取读取偏移量
            int readerIndex = byteBuf.readerIndex();
            // 获取写偏移量
            int writerIndex = byteBuf.writerIndex();
            // 获取容量
            int cap = byteBuf.capacity();
            // 获取可读取的字节数
            int readableBytes = byteBuf.readableBytes();
            // 通过索引获取某个位置的字节
            byte aByte = byteBuf.getByte(0);
            // 获取 Buf 中某个范围的字符序列
            CharSequence charSequence = byteBuf.getCharSequence(0, 4, StandardCharsets.UTF_8);
        }