Netty|01 入門學習

1、Neetty 是由 JBOSS 提供的一個 Java 開源架構。Netty 提供異步的、基于事件驅動的網絡 應用程式架構，用以快速開發高性能、高可靠性的網絡 IO 程式。

2、Netty 是一個基于 NIO 的網絡程式設計架構，使用 Netty 可以幫助你快速、簡單的開發出一 個網絡應用，相當于簡化和流程化了 NIO 的開發過程。

3、作為目前最流行的 NIO 架構，Netty 在網際網路領域、大資料分布式計算領域、遊戲行業、 通信行業等獲得了廣泛的應用，知名的 Elasticsearch 、Dubbo 架構内部都采用了 Netty。

單線程模型：

伺服器端用一個線程通過多路複用搞定所有的 IO 操作（包括連接配接，讀、寫等），編碼簡單，清晰明了， 但是如果用戶端連接配接數量較多， 将無法支撐，NIO程式設計技術就是典型的單線程模型！

線程池模型

伺服器端采用一個線程專門處理用戶端連接配接請求，采用一個線程池負責 IO 操作。在絕大多數場景下，該模型都能滿足使用。

Netty模型

比較類似于上面的線程池模型，Netty 抽象出兩組線程池，BossGroup 專門負責接收客 戶端連接配接，WorkerGroup 專門負責網絡讀寫操作。NioEventLoop 表示一個不斷循環執行處理 任務的線程，每個 NioEventLoop 都有一個 selector，用于監聽綁定在其上的 socket 網絡通道。 NioEventLoop 内部采用串行化設計，從消息的讀取->解碼->處理->編碼->發送，始終由 IO 線 程 NioEventLoop 負責。

一個 NioEventLoopGroup 下包含多個 NioEventLoop

每個 NioEventLoop 中包含有一個 Selector，一個 taskQueue

每個 NioEventLoop 的 Selector 上可以注冊監聽多個 NioChannel

每個 NioChannel 隻會綁定在唯一的 NioEventLoop 上

每個 NioChannel 都綁定有一個自己的 ChannelPipeline

Futrue和CallBack

Netty 的異步模型是建立在 future 和 callback 的之上的。 callback 大家都比較熟悉了，這裡重點說說 Future，它的核心思想是：假設一個方法 fun，計算過程可能非常耗時，等待 fun 傳回顯然不合适。那麼可以在調用 fun 的時候，立馬傳回一個 Future，後續可以通過 Future 去監控方法 fun 的處理過程。

在使用 Netty 進行程式設計時，攔截操作和轉換出入站資料隻需要您提供 callback 或利用 future 即可。這使得鍊式操作簡單、高效, 并有利于編寫可重用的、通用的代碼。Netty 框 架的目标就是讓你的業務邏輯從網絡基礎應用編碼中分離出來、解脫出來。

Handler

首先需要确立的一個觀念就是，Netty是一個基于鍊式的開發的模式，這裡可以了解為我們可以自定義許多的Handler來放在這個處理消息的鍊子（pipeline）上，而這些Handler就是我們在實際的開發中需要編寫的。

大體分為：channelHandlerAdapter、channelOutboundHandler和channelInboundHandler

接口隻定義了這幾個通用的方法，其他交給實作類來拓展

方法的何時被調用我寫在了注釋裡。

再來看看我們最常用到的實作類ChannelInboundHandler的内部方法,方法使用說明我寫在了内部注釋中

ChannelInboundHandlerAdapter的每個方法的預設實作都是通過ChannelHandlerContext将IO事件或接收到的資料，傳給所在的ChannelPipeline的下一個ChannelInboundHandler：

1、業務處理邏輯處理：使用者可以通過拓展ChannelInboundHandlerAdapter，重寫相應的方法來，生成新的子類的方式來定義業務需要的處理邏輯，Netty預設針對特定功能的處理，提供了一些 ChannelInboundHandler的實作類

對于從Channel讀入的資料，在調用channelRead方法處理時，預設實作也是傳給下一個ChannelInboundHandler處理，不會銷毀該資料對象，釋放掉該資料所占用的空間的，如果不需要繼續往下傳輸，則可以調用ReferenceCountUtil.release(msg)手動釋放掉。

3、但是對于實作類SimpleChannelInboundHandler來說，重寫了ChannelInboundHandler的channelRead方法，預設會在最後釋放掉msg的資源，是以是無法儲存msg的引用的。

而SimpleChannelInboundHandler還新增了一個方法channelRead0（在netty 5.0之後channelRead0方法名稱變成了messageReceived），這個方法的特殊在于，它是隻會在msg通過了編碼器解碼器之後才會執行的方法，參數本身會幫你轉換為類上寫的泛型，而這個泛型的資料類型就是在pipeline鍊中增加的編碼解碼器中對應的類型。

值得注意的是，如果沒有進行對應的編碼解碼就直接重寫channelRead0方法的話，netty既不會處理傳來的msg，也不會報錯異常，這是一個很坑的點。

資料的保留問題：如果使用者在實作channelRead0方法自定義資料處理邏輯時，需要将該資料傳給下一個ChannelInboundHandler，則需要調用ReferenceCountUtil.retain(msg)方法，原理是将msg的引用計數加1，因為ReferenceCountUtil.release(msg)是将msg的引用計數減1，同時當引用計數變成0時，釋放該資料：（參考StringHandler）

對于ChannelOutboundHandler需要注意的點：

1、與ChannelInboundHandler類似，方法預設實作也是通過ChannelHandlerContext将寫出的資料，交給下一個ChannelOutboundHandler處理。

可以看出：與ChannelInboundHandlerAdapter的作用類似，方法預設實作也是通過ChannelHandlerContext将寫出的資料，交給下一個ChannelOutboundHandler處理。

由此可知：ChannelDuplexHandler具備ChannelInboundHandler和ChannelInboundHandler的功能，可以實作讀與寫的功能，處理完資料後也是傳遞給下一個ChannelDuplexHandler處理

1、ChannelInboundHandler和ChannelOutboundHandler的關系：

ChannelInboundHandler用于定義對讀入IO事件的處理，而ChannelOutboundHandler用于定義寫出IO事件的處理。

2、對于ChannelHandler裡面的方法的執行順序：将會在下一篇部落格中單獨做出解釋

3、Netty在handler子子產品，針對不同的功能，包括流量控制，資料flush，ip過濾，日志，ssl，大資料流處理，逾時心跳檢測，擁塞控制，提供了相應的ChannelHandler實作類。---引用

這是事件處理器上下文對象，Pipeline 鍊中的實際處理節點。每個處理節點 ChannelHandlerContext 中 包 含 一 個 具 體 的 事 件 處 理 器 ChannelHandler ，同 時 ChannelHandlerContext中也綁定了對應的pipeline和Channel的資訊，友善對ChannelHandler 進行調用。常用方法如下所示：

 ChannelFutureclose()，關閉通道

 ChannelOutboundInvokerflush()，重新整理

 ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) ，将 數 據 寫 到 ChannelPipeline 中 當 前 ChannelHandler 的下一個 ChannelHandler 開始處理（出站）

Netty 在建立 Channel 執行個體後,一般都需要設定 ChannelOption 參數

ChannelOption 是 Socket 的标準參數，而非 Netty 獨創的。常用的參數

ChannelOption.SO_BACKLOG 對應 TCP/IP 協定 listen 函數中的 backlog 參數，用來初始化伺服器可連接配接隊列大小。服務端處理用戶端連接配接請求是順序處理的，是以同一時間隻能處理一個用戶端連接配接。多個客戶 端來的時候，服務端将不能處理的用戶端連接配接請求放在隊列中等待處理，backlog 參數指定 了隊列的大小。

ChannelOption.SO_KEEPALIVE ，一直保持連接配接活動狀态。

表示 Channel 中異步 I/O 操作的結果，在 Netty 中所有的 I/O 操作都是異步的，I/O 的調 用會直接傳回，調用者并不能立刻獲得結果，但是可以通過 ChannelFuture 來擷取 I/O 操作 的處理狀态。

常用方法如下所示：

1.Channelchannel()，傳回目前正在進行 IO 操作的通道

2.ChannelFuturesync()，等待異步操作執行完畢

EventLoopGroup 是一組 EventLoop 的抽象，Netty 為了更好的利用多核 CPU 資源，一般 會有多個 EventLoop 同時工作，每個 EventLoop 維護着一個 Selector 執行個體。

EventLoopGroup 提供 next 接口，可以從組裡面按照一定規則擷取其中一個 EventLoop 來處理任務。在 Netty 伺服器端程式設計中，我們一般都需要提供兩個 EventLoopGroup，如：BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。

通常一個服務端口即一個ServerSocketChannel對應一個Selector和一個EventLoop線程。BossEventLoop 負責接收用戶端的連接配接并将 SocketChannel 交給 WorkerEventLoopGroup 來進 行 IO 處理

BossEventLoopGroup 通常是一個單線程的 EventLoop，EventLoop 維護着一個注冊了 ServerSocketChannel的Selector執行個體， BossEventLoop不斷輪詢Selector将連接配接事件分離出來， 通常是 OP_ACCEPT 事件，然後将接收到的 SocketChannel 交給 WorkerEventLoopGroup， WorkerEventLoopGroup 會由 next 選擇其中一個 EventLoopGroup 來将這個 SocketChannel 注 冊到其維護的 Selector 并對其後續的 IO 事件進行處理。常用方法如下所示：

1.publicNioEventLoopGroup()，構造方法

2.publicFuture<?>shutdownGracefully()，斷開連接配接，關閉線程

ServerBootstrap 是 Netty 中的伺服器端啟動助手，通過它可以完成伺服器端的各種配置；Bootstrap 是 Netty 中的用戶端啟動助手，通過它可以完成用戶端的各種配置。常用方法如下 所示:

1.publicServerBootstrapgroup(EventLoopGroup parentGroup,EventLoopGroupchildGroup)， 該方法用于伺服器端，用來設定兩個 EventLoop

2.publicBgroup(EventLoopGroupgroup) ，該方法用于用戶端，用來設定一個 EventLoop

3.publicBchannel(Class<?extendsC>channelClass)，該方法用來設定一個伺服器端的通道 實作

4.publicBoption(ChannelOptionoption,Tvalue)，用來給 ServerChannel 添加配置

5.publicServerBootstrapchildOption(ChannelOptionchildOption,Tvalue)，用來給接 收到的通道添加配置

6.public ServerBootstrapchildHandler(ChannelHandler childHandler)，該方法用來設定業務 處理類（自定義的 handler）

7.publicChannelFuturebind(intinetPort) ，該方法用于伺服器端，用來設定占用的端口号

8.publicChannelFutureconnect(StringinetHost,intinetPort) ，該方法用于用戶端，用來連 接伺服器端

這是 Netty 提供的一個專門用來操作緩沖區的工具類，常用方法如下

publicstaticByteBufcopiedBuffer(CharSequencestring,Charsetcharset)，通過給定的資料 和字元編碼傳回一個 ByteBuf 對象（類似于 NIO 中的 ByteBuffer 對象）

我們在編寫網絡應用程式的時候需要注意codec(編解碼器)，因為資料在網絡中傳輸的 都是二進制位元組碼資料，而我們拿到的目标資料往往不是位元組碼資料。是以在發送資料時就 需要編碼，接收資料時就需要解碼。

codec 的組成部分有兩個：decoder(解碼器)和 encoder(編碼器)。

encoder 負責把業務數 據轉換成位元組碼資料，decoder 負責把位元組碼資料轉換成業務資料。

Java 的序列化技術就可以作為 codec 去使用，

但是它的硬傷太多：

無法跨語言，這應該是 Java 序列化最緻命的問題了。

序列化後的體積太大，是二進制編碼的 5 倍多。

序列化性能太低。

StringEncoder，對字元串資料進行編碼

ObjectEncoder，對 Java 對象進行編碼

Netty 本身自帶的 ObjectDecoder 和 ObjectEncoder 可以用來實作 POJO 對象或各種業務 對象的編碼和解碼，但其内部使用的仍是 Java 序列化技術，是以我們不建議使用。是以對 于 POJO 對象或各種業務對象要實作編碼和解碼，我們需要更高效更強的技術,這時就需要使用一些插件了。推薦使用Google 的 Protobuf