Netty全面解析

目录

一.Netty简介

1.概述

2.文档

二.Netty的核心架构

1.核心

 三.Netty中的Reactor实现

1.工作流程

2.Netty中的Reactor实现流程图

四.Netty中的Pipeline 和 Handler

1.ChannelPipeline图解

 2.ChannelHandler分类

3.注意事项：

五.Netty核心入门代码

1.核心代码（主从Reactor多线程模式）：

 六.Netty核心组件

1.Bootstrap

2.Channel

3.EventLoopGroup 和 EventLoop

4.ByteBuf

七.Netty的异步编程模型

1.Netty Future

2.Netty Promise

八.TCP粘包、半包

1.TCP粘包、半包分析

2.TCP粘包、半包解决方案

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一.Netty简介

1.概述

        Netty是基于NIO的客户端/服务端的网络编程框架，Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。

2.文档

（1）官网：https://netty.io/

（2）用户指南：https://netty.io/wiki/user-guide-for-4.x.html#wiki-h2-3

二.Netty的核心架构

1.核心

（1）可扩展的事件模型(比如Handler用户可以自定义扩展)

（2）统一通信api

（3）零拷贝机制

 三.Netty中的Reactor实现

1.工作流程

（1）Netty抽象出两组线程池Boss EventLoopGroup和Worker EventLoopGroup

（2）BossGroup负责和客户端建立连接（循环执行三个步骤）

        <1> 轮询注册在其上的accept事件

        <2> 处理accept事件与客户端建立连接，生成socketchannel，并将其注册到某个WorkerGroup的Selector上

        <3> 循环处理任务队列中的其他任务

（3）WorkerGroup负责处理连接上的读写循环执行三个步骤）

        <1> 轮询注册在其上的socketchannel的读写事件

        <2>在对应的socketchannel上处理读写事件

        <3> 循环处理任务队列中的其他任务

注意：以上两个步骤<2>中，会用Pipeline，通过Pipeline可以拿到对应的Channel，Pipeline中维护了很多Handler（拦截、过滤、自定义处理器等）。

2.Netty中的Reactor实现流程图

四.Netty中的Pipeline 和 Handler

1.ChannelPipeline图解

ChannelPipeline中包含了一系列的ChannelHandler链

 2.ChannelHandler分类

（1）ChannelInboundHandler ：入站事件处理器

（2）ChannelOutBoundHandler ：出站事件处理器

（3）ChannelHandlerAdapter：提供了一些方法的默认实现，可减少用户对于ChannelHandler的编写

（4）ChannelDuplexHandler：混合型，既能处理入站事件又能处理出站

3.注意事项：

（1）inbound入站事件处理顺序（方向）是由链表的头到链表尾

（2）outbound事件的处理顺序是由链表尾到链表头

五.Netty核心入门代码

1.核心代码（主从Reactor多线程模式）：

（1）创建线程组Boss和Worker

（2）定义启动类ServerBootstrap

（3）设置线程组

        //创建线程组
        EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        //定义服务端启动类
        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
        //设置线程组
        bootstrap.group(boss, worker);

 六.Netty核心组件

1.Bootstrap

 （1）概念：Bootstrap是引导的意思，它的作用是配置整个Netty程序，将各个组件都串起来，最后绑定端口、启动 Netty服务

（2）种类：

        <1> Bootstrap：客户端引导类，需要有1个EventLoopGroup

        <2> ServerBootstrap：服务端引导类，需要有2个EventLoopGroup

2.Channel

（1）概念：可以理解为Channel就是socket连接，在客户端与服务端连接的时候就会 建立一个Channel，它负责基本的IO操作。

（2）作用：

         <1> 通过Channel获得网络连接通道状态、配置参数、缓冲区大小等；

        <2> Channel提供异步的网络IO操作，比如连接的建立、数据的读写、端口的绑定等。

3.EventLoopGroup 和 EventLoop

（1）EventLoopGroup：是用来生成 EventLoop 的，包含了一组EventLoop（可以初步理解成Netty线程池）

（2）EventLoop：负责监控连接事件的产生和协调处理，Netty中每个Channel 都会被分配到一个 EventLoop。一个 EventLoop可以服务于多个Channel。每个EventLoop会占用一个Thread，同时这个Thread会处理EventLoop上面发生的所有IO操作和事件。

（3）补充：EventLoopGroup的核心线程数默认是CPU核数*2，在创建时可以通过构造函数指定

4.ByteBuf

（1）概念和作用

        Java NIO 提供了ByteBuffer 作为它的字节容器，但是这个类使用起来过于复杂，而且也有些繁琐。Netty 使用ByteBuf来替代ByteBuffer，它是一个强大的实现，既解决了JDK API 的局限性， 又为网络应用程序的 开发者提供了更好的API。

        从结构上来说，ByteBuf 由一串字节数组构成。数组中每个字节用来存放信息，ByteBuf提供了两个索引，一个用于读取数据（readerIndex ），一个用于写入数据（writerIndex）。这两个索引通过在字节数组中移动，来定位需要读或者写信息的位置。而JDK的ByteBuffer只有一个索引，因此需要使用flip方法进行读写切换。

（2）ByteBuf的三个指针

        <1> readerIndex：指示读取的起始位置，每读取一个字节，readerIndex自增累加1。如果readerIndex与writerIndex相等，ByteBuf不可读。

        <2> writerIndex：指示写入的起始位置，每写入一个字节，writeIndex自增累加1。如果增加到 writerIndex与 capacity容量相等，表示 ByteBuf 已经不可写，但是这个时候，并不代表不能往 ByteBuf 中写数据了，如果 发现往ByteBuf中写数据写不进去的话，Netty会自动扩容ByteBuf，直到扩容到底层的内存大小为maxCapacity。

        <3>maxCapacity：指示ByteBuf 可以扩容的最大容量， 如果向ByteBuf写入数据时，容量不足，可以进行扩容的最大容量。

七.Netty的异步编程模型

1.Netty Future

        Netty的Future，监听目标的返回值。整个异步的状态，是不能进行设置和修改的（只读）。

2.Netty Promise

        Netty的Promise，扩展了 Netty的Future接口，可以设置异步执行的结果。在IO操作过程，如果顺利完成、或者发生异常，都可以设置Promise的结果，并且通知Promise的Listener们（可读可写）。

八.TCP粘包、半包

1.TCP粘包、半包分析

        根本原因：TCP 协议是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，是一种流式协议，消息无边界。

2.TCP粘包、半包解决方案

解决TCP粘包，半包问题的根本是要找出消息的边界。