Netty：一个提供异步的、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
1、Netty特性
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设计
- 统一的API，适用于不同的协议(阻塞和非阻塞)
- 基于灵活、可扩展的事件驱动模型（SEDA）
- 高度可定制的线程模型
- 可靠的无连接数据Socket支持(UDP)
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性能
- 更好的吞吐量,低延迟
- 更省资源
- 尽量减少不必要的内存拷贝
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安全
- 完整的SSL/ TLS和STARTTLS的支持
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易用
- 完善的Java doc,用户指南和样例
- 仅依赖于JDK1.6（netty 4.x)
2、Netty主要组件
BootStrap和ServerBootStrap ——Netty服务端及客户端启动类；（对应NIO中的Selector、ServerSocketChannel等的创建、配置、注册、启动等）
ByteBuf ——对应于NIO中的ByteBuffer，其实是对NIO Buffer做了一些优化、封装
Transport Channel ——Netty处理客户端与服务端之间的连接通道；（对应NIO中的channel）
ChannelHandler和ChannelPipeline——实现协议编解码以及业务处理；（对应NIO中的客户逻辑实现handleRead/handleWrite）
3、Netty Server创建流程（BootStrap和ServerBootStrap）
这个必须要知道，无论是工作，还是面试，这个是要经常用到的
public static void main(String[] args) throws Exception {
//1、创建ServerBootstrap实例
ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
//2、设置并绑定Reactor线程池
EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();//线程工作组，用于接收客户端连接事件
EventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup(); //线程工作组，用于对已连接客户端的读写事件进行操作
b.group(boss,work); //绑定两个工作线程组
//3、设置并绑定服务端Channel
b.channel(NioServerSocketChannel.class) //设置NIO的模式
//设置服务端ServerBootStrap启动参数
.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024) //设置TCP缓冲区
//.option(ChannelOption.SO_SNDBUF, 32*1024) // 设置发送数据的缓存大小
.option(ChannelOption.SO_RCVBUF, 32 * 1024) // 设置接受数据的缓存大小
.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, Boolean.TRUE) // 设置保持连接
.childOption(ChannelOption.SO_SNDBUF, 32 * 1024)
// 为bossGroup通道进行初始化： 用于设置日志级别和处理ip校验
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))
.handler(new RuleBasedIpFilter())
// 为workGroup通道进行初始化： 客户端数据传输过来的时候会进行拦截和执行（服务端设置childHandler，客户端设置Handler）
.childHandler(new ChannelInitializer() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel sc) throws Exception {
// 4、TCP连接通道channel建立时创建ChannelPipeline
ChannelPipeline pipeline = sc.pipeline();
// 5、添加并设置ChannelHandler
pipeline.addLast(new ObjectDecoder(1024 * 1024,
ClassResolvers.weakCachingConcurrentResolver(this
.getClass().getClassLoader())));
pipeline.addLast(new ObjectEncoder());
pipeline.addLast(new ServerHandler());
}
});
//6、绑定监听端口并启动服务器
ChannelFuture cf = b.bind(8765).sync();
//释放连接
cf.channel().closeFuture().sync();
work.shutdownGracefully();
boss.shutdownGracefully();
}
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1、设置服务端ServerBootStrap启动参数
- group——bossGroup，workerGroup—NioEventLoopGroup
- channel——设置通道类型，NioServerSocketChannel
- childHandler——设置NioSocketChannel的ChannelHandlerPipeline
2、通过ServerBootStrap的bind方法启动服务端，bind方法会创建一个NioServerSocketChannel实例，用来监听客户端的连接请求，并将其在workGroup中进行注册；
4、Netty Server执行流程
3、bossGroup中的NioEventLoop不断轮询NioServerSocketChannel上是否有新的客户端请求，如果有Client发起连接CONNECT请求，ACCEPT事件触发
4、ACCEPT事件触发后，bossGroup中NioEventLoop会通过NioServerSocketChannel获取到对应的代表客户端的NioSocketChannel，并将其注册到workGroup中的NioEventLoop上（一个nioEventLoop可以管理多个客户端NioSocketChannel）
5、workGroup中的NioEventLoop不断检测自己管理的NioSocketChannel是否有读写事件准备好，如果有的话，调用对应的ChannelHandler进行处理
5、Netty 传输层 ——Transport Channel
netty中提供了统一的API，可以支持不同类型的传输层：
- OIO —— 阻塞IO
- NIO —— Java NIO
- Epoll —— Linux Epoll(JNI)
- Local Transport —— IntraVm调用
- Embedded Transport —— 供测试使用的嵌入传输
- UDS —— Unix套接字的本地传输
- EventLoopGroup & EventLoop：
1、EventLoopGroup：线程池，包括多个EventLoop，同时多个EventLoop之间互不交互；
2、EventLoop：每个EventLoop中都有一个Selector，用来管理并且处理连接（channel）上的读写事件；
——每个EventLoop对应一个线程
——所有的客户端连接（channel）都将注册到一个EventLoop中的selector上，并且只注册到一个，整个生命周期都不会变化
——每个EventLoop管理着多个连接（Channel）
ServerBootGroup中包含2个不同类型的EventLoopGroup：
bossEventLoop：负责处理Accept事件，接收请求
workEventLoop：负责处理读写事件
（看上面Netty Server执行流程）
6、Netty Buffer —— ByteBuf
跟上一章写的Java NIO中的ByteBuf比起来，Netty ByteBuf更加易于使用：
- 为读写分别维护单独的指针（readerIndex,writerIndex），不需要通过flip()进行读写模式切换
- 容量自动伸缩（类似于ArrayList、StringBuilder），JavaNIO 中容量是固定的
- Fluent API (链式调用）
同时，性能更好：
- 通过内置的CompositeBuffer 来减少数据拷贝（Zero copy）
- 支持内存池，减少GC压力
ByteBuf操作
1、ByteBuf通过连个索引（readerIndex/writerIndex）划分为三个区域：
- reader index 前面的数据是已经读过的数据，这些数据可以丢弃
- 从reader index开始，到writer index之前的数据是可读数据
- 从writer index开始，为可写区域
2、读写
1、顺序读写：改变reader/writer index
- writeByte()
- writeLong()
- writeXXX() - 增加write index
- readByte()
- readLong()
- readXXX() - 增加read index
2、随机读写：不改变reader/writer index
- getXXX(index)
- setXXX(index, byte)
3、mark/reset : 设置reader/writer index
- markReaderIndex()：标记读索引，标记之后resetReaderIndex重置的读索引值就是标记好的读索引值；
- markWriterIndex()：标记写索引，标记之后resetWriterIndex重置的写索引值就是标记好写索引值；
- resetReaderIndex()：重置读索引值，如果没有mark标记，则重置为0；
- resetWriterIndex()：重置写索引值，如果没有mark标记，则重置为0；
- writerIndex(index)：设置读索引值
- readerIndex(index)：设置写索引值
4、清除/丢弃数据：discardReadBytes/clear
discardReadBytes，清除已读数据，同时把读索引置0，写索引值变小（减去清除的已读数据长度）
clear，读索引和写索引都置0；所有数据都丢弃掉
5、查询
- indexOf：首个特定字节的绝对位置
- bytesBefore：首个特定字节的相对位置，相对读索引
- forEachByte（ByteBufProcessor）：processor返回false时的首个位置
6、ByteBuf 类型
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根据内存的位置
- HeapByteBuf：基于数组（内部为一个字节数组byte array）；
hasArray()返回True；array()返回其内部的数组，可以对数组进行直接操作 - DirectByteBuf：基于堆外内存，具有良好的性能，但是创建和释放开销很大
- HeapByteBuf：基于数组（内部为一个字节数组byte array）；
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根据是否使用内存池
- Pooled vs Unpooled
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根据是否使用Unsafe操作
- Safe vs Unsafe
7、ChannelPipeline & ChannelHandler
1、 ChannelPipeline ：ChannelHandler的容器
- 包括一系列的ChannelHandler实例，用于拦截流经一个Channel的入站和出站事件
- 每个Channel都有一个其ChannelPipeline
- 可以通过动态添加和删除ChannelHandler 来修改ChannelPipeline
- 定义了丰富的API调用来回应入站和出站事件
ChannelHandlerContext：表示ChannelHandler 和 ChannelPipeline之间的关联；在ChannelHandler添加到ChannelPipeline时创建
实战使用一：
从一个ChannelHandler流转到下一个ChannelHandler，调用
ctx.fireChannelRead
实战使用二：
触发ChannelPipeline中ChannelHandler的回调方法
2、 Netty ChannelHandler
ChannelHandler：业务处理核心逻辑，用户自定义
Netty提供了2个重要的ChannelHandler子接口：
- ChannelInboundHandler：处理进站数据和所有状态更改事件
- ChannelOutboundHandler：处理出站数据，允许拦截各种操作
- Channel 状态及其转换
当ChannelHandler添加到ChannelPipeline，或者从ChannelPipeline移除后，下面对应的方法将会被调用
- ChannelInboundHandler回调方法
当接收到数据（read、readComplete）或者与之关联的 Channel 状态改变（active、inactive、register、unregister）时调用，这个是工作中用到最多的
- ChannelOutboundHandler回调方法