Netty 概述

Netty

Tomcat是基於Http協議的，實質是一個基於http協議的web容器； Netty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。
netty的性能不必定比tomcat性能高，tomcat從6.x開始就支持了nio模式，而且後續還有APR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APR模式。

爲何netty的性能會高呢？

1. 基於多路複用模型的IO模型下的Reactor模式（事件驅動IO） ， 適用於高併發多鏈接&短而快的IO事件處理 場景。 （多路複用 輪詢每一個socket狀態是內核在進行的， 傳統的NIO是用戶線程）
2. 零拷貝. 開闢堆外內存，IO的處理直接在該內存上處理，減小了BIO模型中用戶態與內核態的數據複製 ----（這個與java提供的原生DirectByteBuffer， 在ByteBuffer 的類註釋中有解釋）
3. 提供不少減小拷貝的操做
   1. Unpooled.wrappedBuffer  能夠將 byte[] 、ByteBuf、ByteBuffer等包裝成一個UnpooledDirectByteBuf/UnpooledHeapByteBuf對象(eg. 內部維持了一個byte[]，由外部傳入的byte[]直接替換), 進而避免了拷貝操做
   2. CompositeByteBuf.addComponents將多個ByteBuf合併爲一個邏輯上的ByteBuf。
      
   3. ByteBuf 支持 slice 操做, 所以能夠將 ByteBuf 分解爲多個共享同一個存儲區域的 ByteBuf, 避免了內存的拷貝
      
   4. 經過 FileRegion 包裝的FileChannel.tranferTo 實現文件傳輸, 能夠直接將文件緩衝區的數據發送到目標 Channel, 避免了傳統經過循環 write 方式致使的內存拷貝問題.
      
      詳見： http://www.javashuo.com/article/p-pededtnv-bu.html

支持併發高

基於多路複用的NIO（Nonblocking I/O，非阻塞IO）開發的網絡通訊框架，對比於BIO併發性能獲得了很大提升。

BIO的通訊方式

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（linux 的unlimit）。

NIO的通訊方式

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。這樣就能讓一個Thread處理更多的請求了。

傳輸快

Netty的傳輸快其實也是依賴了NIO的一個特性——零拷貝。

傳統數據拷貝

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。（數據從網卡到內核空間 -> 內核空間再copy到用戶空間）

零拷貝

Netty當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(堆外內存)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。

封裝好

相對於JDK提供的BIO和NIO實現方式，Netty的封裝更勝一籌。

源碼解析

幾個重要的概念。

• Channel 數據傳輸流，與channel相關的概念有如下四個
  
  • 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。
• ByteBuf 
  一個存儲字節的容器，最大特色就是使用方便，它既有本身的讀索引和寫索引，方便對整段字節緩存進行讀寫，也支持get/set，方便對其中每個字節進行讀寫，數據結構以下圖所示：
  
  有三種使用模式： --類比於JDK提供的ByteBuffer。
  1. Heap Buffer 堆緩衝區
     堆緩衝區是ByteBuf最經常使用的模式，將數據存儲在堆空間。
  2. Direct Buffer 直接緩衝區
     直接緩衝區是ByteBuf的另一種經常使用模式，內存分配都不發生在堆，jdk1.4引入的nio的ByteBuffer類容許jvm經過本地方法調用分配內存，這樣作有兩個好處
     • 經過免去中間交換的內存拷貝, 提高IO處理速度; 直接緩衝區的內容能夠駐留在垃圾回收掃描的堆區之外。
     • DirectBuffer 在 -XX:MaxDirectMemorySize=xxM大小限制下, 使用 Heap 以外的內存, GC對此」無能爲力」,也就意味着規避了在高負載下頻繁的GC過程對應用線程的中斷影響.
  3. Composite Buffer 複合緩衝區
     複合緩衝區至關於多個不一樣ByteBuf的視圖，這是netty提供的，jdk不提供這樣的功能。

• Codec
  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。