Netty | Netty 概述 一起来了解了解Netty

本文主要讲述Netty相关概念及为什么会出现Netty，Netty的作用有哪些等？以及学习Netty需要什么。

前言：

我其实更好奇的是：你是因为什么点进了这篇博客，是想要了解Netty；或者是因为自己本心中的好奇心；亦或者是业务场景中需要用Java网络编程，然后百度搜索，搜到了Netty。

如果你想要了解，这篇文章我想是适合你的。如果你是想要满足自己的好奇心，想要深究一番的，那么这篇就是Netty的开山篇。如果是业务中需要用到Netty框架，并且已经有了好的基础，我想可以直接跳过这一篇，直接进入实战加设计理论篇可能会更好。

我想要学习Netty框架一方面是因为好奇框架中服务与服务之间的通信，一直是处于懂得使用，而不懂其然的状态；另一方面是我想掌握这个技术，想自己琢磨出点东西，写一点属于自己的东西，扩展自己的知识面，Netty正好与我不谋而合，所以我来了。

建议：学习Netty框架最好是已经对Java IO编程、网络编程、多线程编程有一定了解。

Netty 官网

一、Java网络编程

1.1、Java BIO

最早期的 Java API（java.net）只支持由本地系统套接字库提供的所谓的阻塞函数。

简单示例：

/**
 * @Author: crush
 * @Date: 2021-08-23 11:51
 * version 1.0c
 */
public class BioServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1、创建ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        while (true) {
            //2、监听 等待客户端连接。 该方法阻塞，直到建立连接。
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("连接到一个客户端");
            //3、就创建一个线程，与之通讯(单独写一个方法)
            new Thread(() -> {
                //4、可以和客户端通讯
                handler(socket);
            }).start();
        }
    }

    /**
     * 编写一个handler方法，和客户端通讯，读取客户端发过来的信息
     * @param socket
     */
    public static void handler(Socket socket) {
        try {
            byte[] bytes = new byte[1024];
            //通过socket获取输入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            //循环的读取客户端发送的数据
            while (true) {
                //从输入流中读取一定数量的字节并将它们存储到缓冲区数组b 。
                //实际读取的字节数作为整数返回。
                //此方法会阻塞，直到输入数据可用、检测到文件结尾或抛出异常。
                int read = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1) {
                    //处理客户端发送的数据::输出客户端发送的数据 
                    System.out.println(new String(bytes, 0, read));
                } else {
                    break;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                socket.close();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

说几个比较重要的点：

1. ServerSocket 上的 accept()方法将会一直阻塞到一个连接建立 ，随后返回一个 新的 Socket 用于客户端和服务器之间的通信。该 ServerSocket 将继续监听传入的 连接。
2. InputStream流处理方式.
3. read()方式将会阻塞，直到在 处一个由换行符或者回车符结尾的字符串被 读取。
4. 处理客户端发送的数据。

需要注意到的点：

这段代码只能同时处理一个连接，如果要管理多个客户端，需要为每个Socket创建一个Thread。我们可以画出它的模型图了，如下：

image-20210823113301028

这有什影响呢？

第一、在任何时候都可能有大量的线程处于休眠状态，只是等待输入或者输出数据就绪，会造成资源极大的浪费。

第二、Java需要为每个线程的调用栈都分配内存，其默认值大小区间为 64 KB 到 1 MB，具体取决于操作系统，超过1000的话，可能JVM的内存都会被干掉一半。

第三、即使 Java 虚拟机（JVM）在物理上可以支持非常大数量的线程，但是远在到达该极限之前，上下文切换所带来的开销就会带来麻烦。

这种模式比较适用于中小型的并发，一旦到了成千上万的话，效果就会非常不理想了，更多的话甚至就是糟糕啦。

当然Java已经发展这么多年了，不可能不突破的哈，在jdk1.4的时候就增加了Java NIO。

如果还想了解一下Java BIO网络编程可以点👈。

1.2、Java NIO

Java BIO是阻塞式的调用，Java NIO 就是来解决这个问题的。Java NIO 是属于非阻塞调用，对原生的IO 也做了进一步的改写。在Jdk1.4的时候引入的，位于java.nio包下。

Java NIO的模型图是这样的：

image-20210824093553332

几个重要的点：

1. 不再像BIO那样是一个线程对应着一个客户端，一个单一的线程便可以处理多个并发的连接，减少了内存管理和上下文切换所带来开销；
2. 它使用了事件通知 API 以确定在一组非阻塞套接字中有哪些已经就绪能够进行 I/O 相关的操作。Selector 会根据不同的事件，在各个通道上切换，但是程序切换到哪个 Channel 是由事件（比如：连接请求、数据到达）决定的。只有当socket真正有读写事件时，才会真正调用实际的IO读写操作。
3. 当没有 I/O 操作需要处理的时候，线程也可以被用于其他任务。

NIO是解决了BIO所产生的一些问题，但是编程也同时的变得繁琐了。

框架是什么？

个人简单理解：就是加了一层，一层不行就加两层，总之没有加层解决不了的。（😃狗头保命）

另外就是直接使用底层的API暴露了复杂性，并且不好去进行扩展，所以勒，我们就要用较简单的抽象来隐藏底层实现的复杂性啦。😁

想要了解更详细的Java NIO 网络编程可以点👈。

二、Netty简介

2.1、概述

Netty是由JBOSS提供的一个java开源框架，现为Github上的独立项目。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。

也就是说，Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端的编程框架，使用Netty 可以确保你快速和简单的开发出一个网络应用，例如实现了某种协议的客户、服务端应用。Netty相当于简化和流线化了网络应用的编程开发过程，例如：基于TCP和UDP的socket服务开发。

2.2、Netty 特点

2.3、异步和事件驱动

知道异步先看同步是什么吧，同步简单说就是串行。

举个例子：你去餐馆，在服务员那点了菜，然后服务员去后厨告诉厨师你点了什么菜，然后等厨师炒好，给你送过来。

异步：

异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的组件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。

举个生活中的例子就是：

1. 你去餐馆，在服务员那点了菜，服务员去后厨告诉厨师你点的菜，然后就回来告诉你菜等会上。
2. 服务员就去做其他事情。
3. 菜好了，服务员又给你端过来了。

Netty 中的 I/O 操作是异步的，包括 Bind、Write、Connect 等操作会简单的返回一个 ChannelFuture。

调用者并不能立刻获得结果，而是通过 Future-Listener 机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得 IO 操作结果。

事件驱动：

Netty使用了异步的事件驱动模型，来触发网络I/O的各种操作，其在socket层上面封装一层异步事件驱动模型，使得业务代码不需要关心网络底层，就可以编写异步的无网络I/O阻塞的代码。

事件发生时主线程把事件放入事件队列，在另外线程不断循环消费事件列表中的事件，调用事件对应的处理逻辑处理事件。事件驱动方式也被称为消息通知方式，其实是设计模式中观察者模式的思路。

三、自言自语

想了很久，最后还是把这一篇文章拆成两篇了，不然篇幅太长了，让人看着发愁。