Netty是一个高性能 事件驱动的异步的非堵塞的IO(NIO)框架，用于建立TCP等底层的连接，基于Netty可以建立高性能的Http服务器。支持HTTP、 WebSocket 、Protobuf、 Binary TCP |和UDP，Netty已经被很多高性能项目作为其Socket底层基础，如HornetQ Infinispan Vert.x

Play Framework Finangle和 Cassandra。其竞争对手是：Apache MINA和 Grizzly。

传统堵塞的IO读取如下：

InputStream is = new FileInputStream("input.bin");
int byte = is.read();
// 当前线程等待结果到达直至错误

而使用NIO如下：

while (true) {
 　selector.select();
 // 从多个通道请求事件
 　Iterator it = selector.selectedKeys().iterator();
 　while (it.hasNext()) {
 　　SelectorKey key = (SelectionKey) it.next();
 　　handleKey(key);
 　　it.remove();
 　
 }
 ｝

堵塞与非堵塞原理

传统硬件的堵塞如下，从内存中读取数据，然后写到磁盘，而CPU一直等到磁盘写完成，磁盘的写操作是慢的，这段时间CPU被堵塞不能发挥效率。

使用非堵塞的DMA如下图：CPU只是发出写操作这样的指令，做一些初始化工作，DMA具体执行，从内存中读取数据，然后写到磁盘，当完成写后发出一个中断事件给CPU。这段时间CPU是空闲的，可以做别的事情。这个原理称为Zero.copy零拷贝。

Netty底层基于上述Java NIO的零拷贝原理实现：

比较

Tomcat是一个Web服务器，它是采取一个请求一个线程，当有1000客户端时，会耗费很多内存。通常一个线程将花费 256kb到1mb的stack空间。

Node.js是一个线程服务于所有请求，在错误处理上有限制

Netty是一个线程服务于很多请求，如下图，当从Java NIO获得一个Selector事件，将激活通道Channel。

演示

Netty的使用代码如下：

Channel channel = ...
ChannelFuture cf = channel.write(data);
cf.addListener(
　　new ChannelFutureListener() {
 　　　@Override
 　　　public void operationComplete(ChannelFuture future)　throws Exception {
 　　　　　if(!future.isSuccess() {
 　　　　　　　　future.cause().printStacktrace();
 　　　　　　　　...
 　　　　　
 }
 　　　　　...
 　　　
 }
}
);
...
cf.sync();

通过引入观察者监听，当有数据时，将自动激活监听者中的代码运行。

我们使用Netty建立一个服务器代码：

public class EchoServer {
 private final int port;
 public EchoServer(int port) {
 this.port = port;
 }
 public void run() throws Exception {
 // Configure the server. 
 EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
 EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
 try {
 ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
 b.group(bossGroup, workerGroup).channel (NioServerSocketChannel.class) .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100) 
 .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO)).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
 @Override 
 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
 ch.pipeline().addLast( 
 // new LoggingHandler(LogLevel.INFO), 
 new EchoServerHandler());
 }
 }
 );
 // Start the server. 
 ChannelFuture f = b.bind(port).sync();
 // Wait until the server socket is closed. 
 f.channel().closeFuture().sync();
 }
 finally {
 // Shut down all event loops to terminate all threads. 
 bossGroup.shutdownGracefully();
 workerGroup.shutdownGracefully();
 }
 }
}

这段代码调用：在9999端口启动

new EchoServer(9999).run();

我们需要完成的代码是EchoServerHandler：

public class EchoServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
 private static final Logger logger = Logger.getLogger(EchoServerHandler.class.getName());
 @Override 
 public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
 ctx.write(msg);
 }
 @Override 
 public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
 ctx.flush();
 }
 @Override 
 public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
 // Close the connection when an exception is raised. 
 logger.log(Level.WARNING, "Unexpected exception from downstream.", cause);
 ctx.close();
 }
}

原理

一个Netty服务器的原理如下：

图中每次请求的读取是通过UpStream来实现，然后激活我们的服务逻辑如EchoServerHandler，而服务器向外写数据，也就是响应是通过DownStream实现的。每个通道Channel包含一对UpStream和DownStream，以及我们的handlers（EchoServerHandler），如下图，这些都是通过channel pipeline封装起来的，数据流在管道里流动，每个Socket对应一个ChannelPipeline。

CHANNELPIPELINE是关键，它类似Unix的管道，有以下作用：

为每个Channel 保留 ChannelHandlers ，如EchoServerHandler

所有的事件都要通过它

不断地修改：类似unix的SH管道： echo "Netty is shit...." | sed -e 's/is /is the /'

一个Channel对应一个 ChannelPipeline

包含协议编码解码 安全验证SSL/TLS和应用逻辑

客户端代码

前面我们演示了服务器端代码，下面是客户端代码：

public class EchoClient {
 private final String host;
 private final int port;
 private final int firstMessageSize;
 public EchoClient(String host, int port, int firstMessageSize) {
 this.host = host;
 this.port = port;
 this.firstMessageSize = firstMessageSize;
 }
 public void run() throws Exception {
 // Configure the client. 
 EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
 try {
 Bootstrap b = new Bootstrap();
 b.group(group).channel(NioSocketChannel.class) .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true).handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
 @Override 
 public void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
 ch.pipeline().addLast( 
 // new LoggingHandler(LogLevel.INFO), 
 new EchoClientHandler(firstMessageSize));
 }
 }
 );
 // Start the client. 
 ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();
 // Wait until the connection is closed. 
 f.channel().closeFuture().sync();
 }
 finally {
 // Shut down the event loop to terminate all threads. 
 group.shutdownGracefully();
 }
 }
}

客户端的应用逻辑EchoClientHandler：

public class EchoClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
 private static final Logger logger = Logger.getLogger(EchoClientHandler.class.getName());
 private final ByteBuf firstMessage;
 /** 
* Creates a client-side handler. 
*/
 public EchoClientHandler(int firstMessageSize) {
 if (firstMessageSize <= 0) {
 throw new IllegalArgumentException("firstMessageSize: " + firstMessageSize);
 }
 firstMessage = Unpooled.buffer(firstMessageSize);
 for (int i = 0; i < firstMessage.capacity(); i++) {
 firstMessage.writebyte((byte) i);
 }
 }
 @Override 
 public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
 ctx.writeAndFlush(firstMessage);
 System.out.print("active");
 }
 @Override 
 public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
 ctx.write(msg);
 System.out.print("read");
 }
 @Override 
 public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
 ctx.flush();
 System.out.print("readok");
 }
 @Override 
 public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
 // Close the connection when an exception is raised. 
 logger.log(Level.WARNING, "Unexpected exception from downstream.", cause);
 ctx.close();
 }
}

Java架构师丨苏先生：专注于Java开发技术的研究与知识分享！

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