netty 概念篇

netty是什麼？

　　Netty是由JBOSS提供的一個java開源框架。Netty提供異步的、事件驅動的網絡應用程序框架和工具，用以快速開發高性能、高可靠性的網絡服務器和客戶端程序。

　　也就是說，Netty 是一個基於NIO的客戶、服務器端編程框架，使用Netty 能夠確保你快速和簡單的開發出一個網絡應用，例如實現了某種協議的客戶、服務端應用。Netty至關於簡化和流線化了網絡應用的編程開發過程，例如：基於TCP和UDP的socket服務開發。

　　「快速」和「簡單」並不用產生維護性或性能上的問題。Netty 是一個吸取了多種協議（包括FTP、SMTP、HTTP等各類二進制文本協議）的實現經驗，並通過至關精心設計的項目。最終，Netty 成功的找到了一種方式，在保證易於開發的同時還保證了其應用的性能，穩定性和伸縮性。

Netty和Tomcat有什麼區別？

 

　　Netty和Tomcat最大的區別就在於通訊協議，Tomcat是基於Http協議的，他的實質是一個基於http協議的web容器，可是Netty不同，他能經過編程自定義各類協議，由於netty可以經過codec本身來編碼/解碼字節流，完成相似redis訪問的功能，這就是netty和tomcat最大的不一樣。

　　有人說netty的性能就必定比tomcat性能高，其實否則，tomcat從6.x開始就支持了nio模式，而且後續還有arp模式——一種經過jni調用apache網絡庫的模式，相比於舊的bio模式，併發性能獲得了很大提升，特別是arp模式，而netty是否比tomcat性能更高，則要取決於netty程序做者的技術實力了。

爲何Netty受歡迎？

如第一部分所述，netty是一款收到大公司青睞的框架，在我看來，netty可以受到青睞的緣由有三：  

1. 併發高
2. 傳輸快
3. 封裝好

Netty爲何併發高?

　　Netty是一款基於NIO（Nonblocking I/O，非阻塞IO）開發的網絡通訊框架，對比於BIO（Blocking I/O，阻塞IO），他的併發性能獲得了很大提升，兩張圖讓你瞭解BIO和NIO的區別：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　阻塞方式的io

 

　　　　　　　　　　　　　　　非阻塞方式的io

從這兩圖能夠看出，NIO的單線程能處理鏈接的數量比BIO要高出不少，而爲何單線程能處理更多的鏈接呢？緣由就是圖二中出現的Selector。

當一個鏈接創建以後，他有兩個步驟要作，第一步是接收完客戶端發過來的所有數據，第二步是服務端處理完請求業務以後返回response給客戶端。NIO和BIO的區別主要是在第一步。

在BIO中，等待客戶端發數據這個過程是阻塞的，這樣就形成了一個線程只能處理一個請求的狀況，而機器能支持的最大線程數是有限的，這就是爲何BIO不能支持高併發的緣由。

而NIO中，當一個Socket創建好以後，Thread並不會阻塞去接受這個Socket，而是將這個請求交給Selector，Selector會不斷的去遍歷全部的Socket，一旦有一個Socket創建完成，他會通知Thread，而後Thread處理完數據再返回給客戶端——這個過程是阻塞的，這樣就能讓一個Thread處理更多的請求了。

下面兩張圖是基於BIO的處理流程和netty的處理流程，輔助你理解兩種方式的差異：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　BIO

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 NIO

                                                     

　　    五種常見的IO模型

• BIO，同步阻塞IO，阻塞整個步驟，若是鏈接少，他的延遲是最低的，由於一個線程只處理一個鏈接，適用於少鏈接且延遲低的場景，好比說數據庫鏈接。
• NIO，同步非阻塞IO，阻塞業務處理但不阻塞數據接收，適用於高併發且處理簡單的場景，好比聊天軟件。
• 多路複用IO，他的兩個步驟處理是分開的，也就是說，一個鏈接可能他的數據接收是線程a完成的，數據處理是線程b完成的，他比BIO能處理更多請求，可是比不上NIO，可是他的處理性能又比BIO更差，由於一個鏈接他須要兩次system call，而BIO只須要一次，因此這種IO模型應用的很少。
• 信號驅動IO，這種IO模型主要用在嵌入式開發，不參與討論。
• 異步IO，他的數據請求和數據處理都是異步的，數據請求一次返回一次，適用於長鏈接的業務場景。

       

　　Netty爲何傳輸快?

　　　 Netty的傳輸快其實也是依賴了NIO的一個特性——零拷貝。咱們知道，Java的內存有堆內存、棧內存和字符串常量池等等，其中堆內存是佔用內存空間最大的一塊，也是Java對象存放的地方，通常咱們的數據若是須要從IO讀取到堆內存，中間須要通過Socket緩衝區，也就是說一個數據會被拷貝兩次才能到達他的的終點，若是數據量大，就會形成沒必要要的資源浪費。
Netty針對這種狀況，使用了NIO中的另外一大特性——零拷貝，當他須要接收數據的時候，他會在堆內存以外開闢一塊內存，數據就直接從IO讀到了那塊內存中去，在netty裏面經過ByteBuf能夠直接對這些數據進行直接操做，從而加快了傳輸速度。

　　   下兩圖就介紹了兩種拷貝方式的區別

　　　1.傳統拷貝

　　　

　　　2.零拷貝

　　　

          

　　　上文介紹的ByteBuf是Netty的一個重要概念，他是netty數據處理的容器，也是Netty封裝好的一個重要體現

　　　 

　　  爲何說Netty封裝好？

　　

• Channel，表示一個鏈接，能夠理解爲每個請求，就是一個Channel。
• ChannelHandler，核心處理業務就在這裏，用於處理業務請求。
• ChannelHandlerContext，用於傳輸業務數據。
• ChannelPipeline，用於保存處理過程須要用到的ChannelHandler和ChannelHandlerContext。

           

    　　　Codec
　　　　Netty中的編碼/解碼器，經過他你能完成字節與pojo、pojo與pojo的相互轉換，從而達到自定義協議的目的。
　　　　在Netty裏面最有名的就是HttpRequestDecoder和HttpResponseEncoder了。