通俗地講,Netty 能作什麼?

  做爲一個學Java的,若是沒有研究過Netty,那麼你對Java語言的使用和理解僅僅停留在表面水平,會點SSH,寫幾個MVC,訪問數據庫和緩存,這些只是初等Java程序員乾的事。若是你要進階,想了解Java服務器的深層高階知識,Netty絕對是一個必需要過的門檻。
  有了Netty,你能夠實現本身的HTTP服務器,FTP服務器,UDP服務器,RPC服務器,WebSocket服務器,Redis的Proxy服務器,MySQL的Proxy服務器等等。
  若是你想知道Nginx是怎麼寫出來的,若是你想知道Tomcat和Jetty是如何實現的,若是你也想實現一個簡單的Redis服務器,那都應該好好理解一下Netty,它們高性能的原理都是相似的。
  咱們回顧一下傳統的HTTP服務器的原理。
  • 建立一個ServerSocket,監聽並綁定一個端口
  • 一系列客戶端來請求這個端口
  • 服務器使用Accept,得到一個來自客戶端的Socket鏈接對象
  • 啓動一個新線程處理鏈接
  1. 讀Socket,獲得字節流
  2. 解碼協議,獲得Http請求對象
  3. 處理Http請求,獲得一個結果,封裝成一個HttpResponse對象
  4. 編碼協議,將結果序列化字節流
  5. 寫Socket,將字節流發給客戶端
  • 繼續循環步驟3

  HTTP服務器之因此稱爲HTTP服務器,是由於編碼解碼協議是HTTP協議,若是協議是Redis協議,那它就成了Redis服務器,若是協議是WebSocket,那它就成了WebSocket服務器,等等。程序員

  使用Netty你就能夠定製編解碼協議,實現本身的特定協議的服務器。數據庫

  上面咱們說的是一個傳統的多線程服務器,這個也是Apache處理請求的模式。在高併發環境下,線程數量可能會建立太多,操做系統的任務調度壓力大,系統負載也會比較高。那怎麼辦呢?緩存

  因而NIO誕生了,NIO並非Java獨有的概念,NIO表明的一個詞彙叫着IO多路複用。它是由操做系統提供的系統調用,早期這個操做系統調用的名字是select,可是性能低下,後來漸漸演化成了Linux下的epoll和Mac裏的kqueue。咱們通常就說是epoll,由於沒有人拿蘋果電腦做爲服務器使用對外提供服務。而Netty就是基於Java NIO技術封裝的一套框架。爲何要封裝,由於原生的Java NIO使用起來沒那麼方便,並且還有臭名昭著的bug,Netty把它封裝以後,提供了一個易於操做的使用模式和接口,用戶使用起來也就便捷多了。服務器

  那NIO到底是什麼東西呢?多線程

  NIO的全稱是NoneBlocking IO,非阻塞IO,區別與BIO,BIO的全稱是Blocking IO,阻塞IO。那這個阻塞是什麼意思呢?併發

  1. Accept是阻塞的,只有新鏈接來了,Accept纔會返回,主線程才能繼
  2. Read是阻塞的,只有請求消息來了,Read才能返回,子線程才能繼續處理
  3. Write是阻塞的,只有客戶端把消息收了,Write才能返回,子線程才能繼續讀取下一個請求

   因此傳統的多線程服務器是BlockingIO模式的,從頭至尾全部的線程都是阻塞的。這些線程就乾等在哪裏,佔用了操做系統的調度資源,什麼事也不幹,是浪費。框架

  那麼NIO是怎麼作到非阻塞的呢。它用的是事件機制。它能夠用一個線程把Accept,讀寫操做,請求處理的邏輯全乾了。若是什麼事都沒得作,它也不會死循環,它會將線程休眠起來,直到下一個事件來了再繼續幹活,這樣的一個線程稱之爲NIO線程。高併發

while true {
    events = takeEvents(fds)  // 獲取事件,若是沒有事件,線程就休眠
    for event in events {
        if event.isAcceptable {
            doAccept() // 新連接來了
        } elif event.isReadable {
            request = doRead() // 讀消息
            if request.isComplete() {
                doProcess()
            }
        } elif event.isWriteable {
            doWrite()  // 寫消息
        }
    }
}

  NIO的流程大體就是上面的僞代碼描述的過程,跟實際真實的代碼有較多差別,不過對於初學者,這樣理解也是足夠了。性能

  Netty是創建在NIO基礎之上,Netty在NIO之上又提供了更高層次的抽象。優化

  在Netty裏面,Accept鏈接可使用單獨的線程池去處理,讀寫操做又是另外的線程池來處理。

  Accept鏈接和讀寫操做也可使用同一個線程池來進行處理。而請求處理邏輯既可使用單獨的線程池進行處理,也能夠跟放在讀寫線程一塊處理。線程池中的每個線程都是NIO線程。用戶能夠根據實際狀況進行組裝,構造出知足系統需求的併發模型。

  Netty提供了內置的經常使用編解碼器,包括行編解碼器[一行一個請求],前綴長度編解碼器[前N個字節定義請求的字節長度],可重放解碼器[記錄半包消息的狀態],HTTP編解碼器,WebSocket消息編解碼器等等。

  Netty提供了一些列生命週期回調接口,當一個完整的請求到達時,當一個鏈接關閉時,當一個鏈接創建時,用戶都會收到回調事件,而後進行邏輯處理。

  Netty能夠同時管理多個端口,可使用NIO客戶端模型,這些對於RPC服務是頗有必要的。

  Netty除了能夠處理TCP Socket以外,還能夠處理UDP Socket。

  在消息讀寫過程當中,須要大量使用ByteBuffer,Netty對ByteBuffer在性能和使用的便捷性上都進行了優化和抽象。

  總之,Netty是Java程序員進階的必備神器。若是你知其然,還想知其因此然,必定要好好研究下Netty。若是你以爲Java枯燥無謂,Netty則是從新開啓你對Java興趣大門的鑰匙。

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