【netty基础四】netty与nio

一. 反应堆

1. 堵塞模型

阻塞I/O在调用InputStream.read()方法时是阻塞的，它会一直等到数据到来（或超时）时才会返回；

同样，在调用ServerSocket.accept()方法时，也会一直阻塞到有客户端连接才会返回，每个客户端连接成功后，服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求。

阻塞I/O的通信模型示意如下图所示。

阻塞I/O通信模型的两个缺点。

1. 当客户端多时，会创建大量的处理线程。且每个线程都要占用栈空间和一些CPU时间。（有些请求没有数据就会导致这些栈空间和cpu就会被一直占用ing）
2. 阻塞可能带来频繁的上下文切换，且大部分上下文切换可能是无意义的。

 
上下文切换

CPU利用时间片轮询来为每个任务都服务一定的时间，然后把当前任务的状态保存下来，继续服务下一个任务。任务的状态保存及再加载叫做线程的上下文切换。

 

2. Java NIO的工作原理

1. 由一个专门的线程来处理所有的I/O事件，并负责分发。
2. 事件驱动机制：（不断地轮询判断事件是否到达）事件到的时候触发，而不是同步地去监视事件。
3. 线程通信：（因为请求而建立的）线程之间通过wait、notify等方式通信（how）。保证每次上下文切换都是有意义的，减少无谓的（时间片进行）线程切换。

注：每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码和发送响应。

 

二. Netty与NIO

Netty是一个异步的、事件驱动的、用来做高性能高可靠性的网络应用的框架。下面是其主要的优点。

（1）框架设计优雅，底层模型随意切换，适应不同的网络协议要求。
（2）提供了很多标准的协议、安全、编解码的支持。
（3）解决了很多NIO不易用的问题。
（4）社区更为活跃，在很多开源框架中使用，如Dubbo、RocketMQ、Spark等。

Netty支持的功能与特性如下图所示。

1. 底层核心有：Zero-Copy-Capable Buffer，非常易用的零拷贝Buffer（这个内容很有意思，稍后专门来讲）、统一的API、标准可扩展的事件模型。
2. 传输方面的支持有：管道通信；HTTP隧道；TCP与UDP。
3. 协议方面的支持有：基于原始文本和二进制的协议；解压缩；大文件传输；流媒体传输；ProtoBuf编解码；安全认证；HTTP和WebSocket。

 
Netty采用NIO而非AIO的理由

1. Netty不看重Windows上的使用，在Linux系统上，AIO的底层实现仍使用epoll，没有很好地实现AIO，因此在性能上没有明显的优势，而且被JDK封装了一层，不容易深度优化。
2. Netty整体架构采用Reactor模型，而AIO采用Proactor模型，混在一起会非常混乱，把AIO也改造成Reactor模型，看起来是把Epoll绕个弯又绕回来。
3. AIO还有个缺点是接收数据需要预先（你需要预估缓存）分配缓存，而NIO是需要接收时才分配缓存，所以对连接数量非常大但流量小的情况，AIO浪费很多内存。
4. Linux上AIO不够成熟，处理回调结果的速度跟不上处理需求，比如外卖员太少，顾客太多，供不应求，造成处理速度有瓶颈。

 
 

参考：
《Netty4核心原理与手写RPC框架》