Netty 概述

原生 NIO 存在的问题

1.NIO 的类库和 API 繁杂，使用麻烦：需要熟练掌握 Selector、ServerSocketChannel、SocketChannel、ByteBuffer等。
2.需要具备其他的额外技能：要熟悉 Java 多线程编程，因为 NIO 编程涉及到 Reactor 模式，你必须对多线程和网络编程非常熟悉，才能编写出高质量的 NIO 程序。
3.开发工作量和难度都非常大：例如客户端面临断连重连、网络闪断、半包读写、失败缓存、网络拥塞和异常流的处理等等。
4.JDK NIO 的 Bug：例如臭名昭著的 Epoll Bug，它会导致 Selector 空轮询，最终导致 CPU100%。直到 JDK1.7 版本该问题仍旧存在，没有被根本解决。

Netty 官网说明

官网：https://netty.io/

Netty is an asynchronous event-driven network application framework for rapid development of maintainable high performance protocol servers & clients.

Netty是一个异步的基于事件驱动的网络应用框架，为了快速开发高性能的客户端和服务器端。

下面的core部分有零拷贝、交互API、可扩展的事件驱动模型。
右上角的部分表示支持的协议，HTTP、zlib、SSL等等。
左边的支持的传输服务。

说明：
Netty是由 JBOSS提供的一个 java开源框架。Netty提供异步的、 事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的 网络服务器和客户端程序

Netty 可以帮助你快速、简单的开发出一个网络应用，相当于简化和流程化了 NIO 的开发过程

Netty 是目前最流行的 NIO 框架，Netty 在互联网领域、大数据分布式计算领域、游戏行业、通信行业等获得了广泛的应用，知名的 Elasticsearch 、Dubbo 框架内部都采用了 Netty。

Netty 的优点

Netty 对 JDK 自带的 NIO 的 API 进行了封装，解决了上述问题。

1.设计优雅：适用于各种传输类型的统一 API 阻塞和非阻塞 Socket；基于灵活且可扩展的事件模型，可以清晰地分离关注点；高度可定制的线程模型-单线程，一个或多个线程池。

2.使用方便：详细记录的 Javadoc，用户指南和示例；没有其他依赖项，JDK5（Netty3.x）或 6（Netty4.x）就足够了。

3.高性能、吞吐量更高：延迟更低；减少资源消耗；最小化不必要的内存复制。

4.安全：完整的 SSL/TLS 和 StartTLS 支持。

5.社区活跃、不断更新：社区活跃，版本迭代周期短，发现的 Bug 可以被及时修复，同时，更多的新功能会被加入。

Netty 版本说明

1.Netty 版本分为 Netty 3.x 和 Netty 4.x、Netty 5.x

2.因为 Netty 5 出现重大 bug，已经被官网废弃了，目前推荐使用的是 Netty 4.x的稳定版本

3.目前在官网可下载的版本 Netty 3.x、Netty 4.0.x 和 Netty 4.1.x

4.在本套课程中，我们讲解 Netty4.1.x 版本

5.Netty 下载地址：https://bintray.com/netty/downloads/netty/

线程模型基本介绍

1.不同的线程模式，对程序的性能有很大影响，为了搞清 Netty 线程模式，我们来系统的讲解下各个线程模式，最后看看 Netty 线程模型有什么优越性。

2.目前存在的线程模型有：传统阻塞 I/O 服务模型 和Reactor 模式
Reactor可以理解为反应器模式

3.根据 Reactor 的数量和处理资源池线程的数量不同，有 3 种典型的实现

• 单 Reactor 单线程；
• 单 Reactor多线程；
• 主从 Reactor多线程

4.Netty 线程模式（Netty 主要基于主从 Reactor 多线程模型做了一定的改进，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor）

传统阻塞 I/O 服务模型

工作原理图

1.黄色的框表示对象，蓝色的框表示线程

2.白色的框表示方法（API）

模型特点

1.采用阻塞 IO 模式获取输入的数据

2.每个连接都需要独立的线程完成数据的输入，业务处理，数据返回

问题分析

1.当并发数很大，就会创建大量的线程，占用很大系统资源

2.连接创建后，如果当前线程暂时没有数据可读，该线程会阻塞在 Handler对象中的read 操作，导致上面的处理线程资源浪费

Reactor 模式

针对传统阻塞 I/O 服务模型的 2 个缺点，解决方案

基于 I/O 复用模型：多个连接共用一个阻塞对象ServiceHandler，应用程序只需要在一个阻塞对象等待，无需阻塞等待所有连接。当某个连接有新的数据可以处理时，操作系统通知应用程序，线程从阻塞状态返回，开始进行业务处理。

Reactor 在不同书中的叫法：
1.反应器模式2.分发者模式（Dispatcher）3.通知者模式（notifier）

4.基于线程池复用线程资源：不必再为每个连接创建线程，将连接完成后的业务处理任务分配给线程进行处理，一个线程可以处理多个连接的业务。（解决了当并发数很大时，会创建大量线程，占用很大系统资源）

IO复用结合线程池
5.基于 I/O 复用模型：多个客户端进行连接，先把连接请求给ServiceHandler。多个连接共用一个阻塞对象ServiceHandler。假设，当C1连接没有数据要处理时，C1客户端只需要阻塞于ServiceHandler，C1之前的处理线程便可以处理其他有数据的连接，不会造成线程资源的浪费。当C1连接再次有数据时，ServiceHandler根据线程池的空闲状态，将请求分发给空闲的线程来处理C1连接的任务。（解决了线程资源浪费的那个问题）

I/O 复用结合线程池，就是 Reactor 模式基本设计思想，如图

对上图说明：

1.Reactor 模式，通过一个或多个输入同时传递给服务处理器（ServiceHandler）的模式（基于事件驱动）

2.服务器端程序处理传入的多个请求,并将它们同步分派到相应的处理线程，因此 Reactor 模式也叫 Dispatcher 模式

3.Reactor 模式使用 IO 复用监听事件，收到事件后，分发给某个线程（进程），这点就是网络服务器高并发处理关键

原先有多个Handler阻塞，现在只用一个ServiceHandler阻塞

Reactor 模式中核心组成

1.Reactor（也就是那个ServiceHandler）：Reactor 在一个单独的线程中运行，负责监听和分发事件，分发给适当的处理线程来对 IO 事件做出反应。它就像公司的电话接线员，它接听来自客户的电话并将线路转移到适当的联系人；

2.Handlers（处理线程EventHandler）：处理线程执行 I/O 事件要完成的实际事件，类似于客户想要与之交谈的公司中的实际官员。Reactor 通过调度适当的处理线程来响应 I/O 事件，处理程序执行非阻塞操作。

Reactor 模式分类

根据 Reactor 的数量和处理资源池线程的数量不同，有 3 种典型的实现

1.单 Reactor 单线程
2.单 Reactor 多线程
3.主从 Reactor 多线程

单 Reactor 单线程

方案说明

原理图，并使用 NIO 群聊系统验证

1.Select 是前面 I/O 复用模型介绍的标准网络编程 API，可以实现应用程序通过一个阻塞对象监听多路连接请求

2.Reactor 对象通过 Select 监控客户端请求事件，收到事件后通过 Dispatch 进行分发

3.如果是建立连接请求事件，则由 Acceptor 通过 Accept 处理连接请求，然后创建一个 Handler 对象处理连接完成后的后续业务处理

4.如果不是建立连接事件，则 Reactor 会分发调用连接对应的 Handler 来响应

5.Handler 会完成 Read → 业务处理 → Send 的完整业务流程

结合实例：服务器端用一个线程通过多路复用搞定所有的 IO 操作（包括连接，读、写等），编码简单，清晰明了，但是如果客户端连接数量较多，将无法支撑，前面的 NIO 案例就属于这种模型。

方案优缺点分析

1.优点：模型简单，没有多线程、进程通信、竞争的问题，全部都在一个线程中完成

2.缺点：性能问题，只有一个线程，无法完全发挥多核 CPU 的性能。Handler在处理某个连接上的业务时，整个进程无法处理其他连接事件，很容易导致性能瓶颈

3.缺点：可靠性问题，线程意外终止，或者进入死循环，会导致整个系统通信模块不可用，不能接收和处理外部消息，造成节点故障

4.使用场景：客户端的数量有限，业务处理非常快速，比如 Redis 在业务处理的时间复杂度 O(1) 的情况

单 Reactor 多线程

方案说明

1.Reactor 对象通过 Select 监控客户端请求事件，收到事件后，通过 Dispatch 进行分发

2.如果是建立连接请求，则由 Acceptor 通过 accept 处理连接请求，然后创建一个 Handler 对象处理完成连接后的各种事件

3.如果不是连接请求，则由 Reactor 分发调用连接对应的 handler 来处理（也就是说连接已经建立，后续客户端再来请求，那基本就是数据请求了，直接调用之前为这个连接创建好的handler来处理）

4.handler 只负责响应事件，不做具体的业务处理（这样不会使handler阻塞太久），通过 read 读取数据后，会分发给后面的 worker 线程池的某个线程处理业务。【业务处理是最费时的，所以将业务处理交给线程池去执行】

5.worker 线程池会分配独立线程完成真正的业务，并将结果返回给 handler

6.handler 收到响应后，通过 send 将结果返回给 client

方案优缺点分析

1.优点：可以充分的利用多核 cpu 的处理能力

2.缺点：多线程数据共享和访问比较复杂。Reactor 承担所有的事件的监听和响应，它是单线程运行，在高并发场景容易出现性能瓶颈。也就是说Reactor主线程承担了过多的事

主从 Reactor 多线程

工作原理图

针对单 Reactor 多线程模型中，Reactor 在单线程中运行，高并发场景下容易成为性能瓶颈，可以让 Reactor 在多线程中运行

SubReactor是可以有多个的，如果只有一个SubReactor的话那和单 Reactor 多线程就没什么区别了。

1.Reactor 主线程 MainReactor 对象通过 select 监听连接事件，收到事件后，通过 Acceptor 处理连接事件

2.当 Acceptor 处理连接事件后，MainReactor 将连接分配给 SubReactor

3.subreactor 将连接加入到连接队列进行监听，并创建 handler 进行各种事件处理

4.当有新事件发生时，subreactor 就会调用对应的 handler 处理

5.handler 通过 read 读取数据，分发给后面的 worker 线程处理

6.worker 线程池分配独立的 worker 线程进行业务处理，并返回结果

7.handler 收到响应的结果后，再通过 send 将结果返回给 client

8.Reactor 主线程可以对应多个 Reactor 子线程，即 MainRecator 可以关联多个 SubReactor

Scalable IO in Java 对 Multiple Reactors 的原理图解

方案优缺点说明

优点：父线程与子线程的数据交互简单职责明确，父线程只需要接收新连接，子线程完成后续的业务处理。
优点：父线程与子线程的数据交互简单，Reactor 主线程只需要把新连接传给子线程，子线程无需返回数据。
缺点：编程复杂度较高
结合实例：这种模型在许多项目中广泛使用，包括 Nginx 主从 Reactor 多进程模型，Memcached 主从多线程，Netty 主从多线程模型的支持

Reactor 模式小结

3 种模式用生活案例来理解

单 Reactor 单线程，前台接待员和服务员是同一个人，全程为顾客服
单 Reactor 多线程，1 个前台接待员，多个服务员，接待员只负责接待
主从 Reactor 多线程，多个前台接待员，多个服务生

Reactor 模式具有如下的优点

1.响应快，不必为单个同步时间所阻塞，虽然 Reactor 本身依然是同步的（比如你第一个SubReactor阻塞了，我可以调下一个 SubReactor为客户端服务）

2.可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题，并且避免了多线程/进程的切换开销

3.扩展性好，可以方便的通过增加 Reactor 实例个数来充分利用 CPU 资源

4.复用性好，Reactor 模型本身与具体事件处理逻辑无关，具有很高的复用性

Netty 模型

讲解netty的时候采用的是先写代码体验一下，再细讲里面的原理。前面看不懂的可以先不用纠结，先往后面看，后面基本都会讲清楚

工作原理示意图1 - 简单版

Netty 主要基于主从 Reactors 多线程模型（如图）做了一定的改进，其中主从 Reactor 多线程模型有多个 Reactor

对上图说明

1.BossGroup 线程维护 Selector，只关注 Accept

2.当接收到 Accept 事件，获取到对应的 SocketChannel，封装成
NIOScoketChannel 并注册到 Worker 线程（事件循环），并进行维护

3.当 Worker 线程监听到 Selector 中通道发生自己感兴趣的事件后，就进行处理（就由 handler），注意 handler 已经加入到通道

工作原理示意图2 - 进阶版

BossGroup有点像主Reactor 可以有多个，WorkerGroup则像SubReactor一样可以有多个。

工作原理示意图3 - 详细版

1.Netty 抽象出两组线程池 ，BossGroup 专门负责接收客户端的连接,WorkerGroup 专门负责网络的读写

2.BossGroup 和 WorkerGroup 类型都是 NioEventLoopGroup

3.NioEventLoopGroup 相当于一个事件循环组，这个组中含有多个事件循环，每一个事件循环是 NioEventLoop

4.NioEventLoop 表示一个不断循环的执行处理任务的线程，每个 NioEventLoop 都有一个 Selector，用于监听绑定在其上的 socket 的网络通讯

5.NioEventLoopGroup 可以有多个线程，即可以含有多个 NioEventLoop

6.每个 BossGroup下面的NioEventLoop 循环执行的步骤有 3 步

• 1.轮询 accept 事件
• 2.处理 accept 事件，与 client 建立连接，生成 NioScocketChannel，并 将其注册到某个 workerGroup NIOEventLoop 上的 Selector
• 3.继续处理任务队列的任务，即 runAllTasks

7.每个 WorkerGroup NIOEventLoop 循环执行的步骤

• 1.轮询 read，write 事件
• 2.处理 I/O 事件，即 read，write 事件，在对应 NioScocketChannel 处理
• 3.处理任务队列的任务，即 runAllTasks

8.每个 Worker NIOEventLoop 处理业务时，会使用 pipeline（管道），pipeline 中包含了 channel（通道），即通过 pipeline 可以获取到对应通道，管道中维护了很多的处理器。（这个点目前只是简单的讲，后面重点说）

Netty 快速入门实例 - TCP 服务

实例要求：使用 IDEA 创建 Netty 项目

安装netty4.1.20

1.Netty 服务器在 6668 端口监听，客户端能发送消息给服务器"hello,服务器~"

2.服务器可以回复消息给客户端"hello,客户端~"

3.目的：对 Netty 线程模型有一个初步认识，便于理解 Netty 模型理论

4
编写服务端
编写客户端
对 netty 程序进行分析，看看 netty 模型特点
说明：创建 Maven 项目，并引入 Netty 包

代码如下
NettyServer

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;public class NettyServer {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//创建bossGroup和workerGroup//说明//1.创建两个线程组bossGroup和workerGroup//2.bossGroup 只是处理连接请求，真正和客户端业务处理，会交给workerGroup完成。//3.两个都是无限循环EventLoopGroup boosGroup=new NioEventLoopGroup();NioEventLoopGroup workerGroup=new NioEventLoopGroup();try{//创建服务端的启动对象，配置参数ServerBootstrap bootstrap=new ServerBootstrap();//使用链式编程来进行设置bootstrap.group(boosGroup,workerGroup)  //设置两个线程组.channel(NioServerSocketChannel.class)    //使用NioSocketChannel作为服务器的通道实现.option(ChannelOption.SO_BACKLOG,128)  //设置线程队列等待连接个数.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE,true) //设置保持活动连接状态.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { //创建一个通道测试对象(匿名对象)//给pipeline设置处理器@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ch.pipeline().addLast(new NettyServerHandler());}//给pipeline设置处理器});         //给我们的workerGroup的Eventloop对应的管道设置处理器System.out.println("...服务器 is ready...");//绑定一个端口并且同步，生成了一个ChannelFuture对象//启动服务器(并绑定端口)ChannelFuture cf=bootstrap.bind(6668).sync();//对关闭通道进行监听cf.channel().closeFuture().sync();}finally {boosGroup.shutdownGracefully();}}
}

NettyServerHandler

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;
/*
说明：
1.我们自定义一个Handler需要继承netty规定好的某个HandlerAdapter适配器
2.这时我们自定义的handler，才能称之为handler，这里面需要很多规范我们去遵守
* */
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {//读取数据实际(这里我们可以读取客户端发送的消息)/*1.ChannelHandlerContext ctx:上下文对象，含有管道pipeline,通道，地址注意：管道里面关联很多的handler，就像水流一样，有很多的handler进行处理通道更注重数据读写，管道则注重业务逻辑处理Object msg：就是客户端发送的数据，默认Object* */@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {System.out.println("server ctx = "+ctx);//将msg转成一个ByteBuffer//ByteBuf是Netty提供的，不是NIO的ByteBufferByteBuf buf=(ByteBuf)msg;System.out.println("客户端发送消息是："+buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));System.out.println("客户端地址："+ctx.channel().remoteAddress());}//数据读取完毕，回送消息@Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//把数据写到缓冲，同时刷新(把数据再写入到管道)write +flush//一般讲，我们对这个发送的数据进行编码ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,客户端~",CharsetUtil.UTF_8));}//处理异常，一般需要关闭通道@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {ctx.close();}
}

NettyClient

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoop;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;public class NettyClient {public static void main(String[] args) throws Exception{//客户端需要一个事件循环组EventLoopGroup group=new NioEventLoopGroup();try{//创建客户端启动对象//注意客户端使用的不是ServerBootStrap而实BootstrapBootstrap bootstrap =new Bootstrap();//设置相关参数bootstrap.group(group)     //设置线程组.channel(NioSocketChannel.class)    //设置客户端通道的实现类(反射).handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {ch.pipeline().addLast(new NettyClientHandler());            //加入自己的处理器}});System.out.println("客户端 ok...");//启动客户端去连接服务器端//关于ChannelFuture要分析，涉及到netty的异步模型ChannelFuture channelFuture=bootstrap.connect("127.0.0.1",6668).sync();//给关闭通道进行监听channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally{group.shutdownGracefully();}}
}

NettyClientHandler

public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {//当通道就绪时，就会触发该方法@Overridepublic void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {System.out.println("client"+ctx);ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello,server:喵喵喵", CharsetUtil.UTF_8));}//当通道有读取事件时，就会触发，类似按钮触发事件@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {ByteBuf buf=(ByteBuf)msg;System.out.println("服务器回复的消息:"+buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));System.out.println("服务器的地址"+ctx.channel().remoteAddress());}@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {cause.printStackTrace();ctx.close();}
}

BossGroup和WorkerGroup是怎么来确定下面含有多少个子线程，含有多少个NIOEventLoop
默认实际CPU核数*2 NettyRuntime.availableProcessors()*2
如果4核电脑，即work和boss都有8个，每一个子线程的类型是NioEventLoop，这就证明，在默认情况下，会产生8个默认子循环。最终靠EventExecutor管理。
如果有8个client进行服务器数据通讯的话，Worker Group是如何分配NioEventGroup
我们开启8个client，然后发现分配的线程分别是NioEventGroup 3-1，NioEventGroup 3-2…NioEventGroup 3-8，第9个client分配的是NioEventGroup 3-1。它是按照顺序来循环分配的。
EventLoopGroup boosGroup=new NioEventLoopGroup(1);
可以只设置1个boosGroup。
关于channel和pipeline的关系。
NioEventLoopGroup含有自己的selector和任务队列taskQueue。可以理解成，每个子线程也在不断的循环，等待读写的事件，等读写事件来了之后，它就会驱动跟NioEventLoop关联的handler进行相应的处理。
pipeline本质上是一个双向链表，涉及到出栈入栈问题。
channelHandlerContext包含了自己的NettyServerHandler.还有如下信息
pipeline中可以看到channel
pipeline和channel是相互包含的关系。我中有你，你中有我，ctx把它们都包含进去。

任务队列中的 Task 有 3 种典型使用场景

在整个事件循环的过程中，pipeline会有一系列的handler对我们的业务进行处理，如果在某个handler里面会有长时间的操作，势必会造成pipeline会有一定的阻塞。对于某些任务，我们可以把这些任务提交到对应的taskQueue中异步处理。

1.用户程序自定义的普通任务【举例说明】

2.用户自定义定时任务

3.非当前 Reactor 线程调用 Channel 的各种方法
例如在推送系统的业务线程里面，根据用户的标识，找到对应的 Channel 引用，然后调用 Write 类方法向该用户推送消息，就会进入到这种场景。最终的 Write 会提交到任务队列中后被异步消费

前两种的代码举例：

import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
import io.netty.util.CharsetUtil;import java.util.concurrent.TimeUnit;/*** 说明* 1. 我们自定义一个Handler 需要继续netty 规定好的某个HandlerAdapter(规范)* 2. 这时我们自定义一个Handler , 才能称为一个handler*/
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {//读取数据实际(这里我们可以读取客户端发送的消息)/*** 1. ChannelHandlerContext ctx:上下文对象, 含有 管道pipeline , 通道channel, 地址* 2. Object msg: 就是客户端发送的数据 默认Object*/@Overridepublic void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {// 比如这里我们有一个非常耗时长的业务-> 异步执行 -> 提交该channel 对应的// NIOEventLoop 的 taskQueue中,// 解决方案1 用户程序自定义的普通任务ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(5 * 1000);ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵2", CharsetUtil.UTF_8));System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode());} catch (Exception ex) {System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());}}});ctx.channel().eventLoop().execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(5 * 1000);      //10s之后才会执行。ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵3", CharsetUtil.UTF_8));System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode());} catch (Exception ex) {System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());}}});//解决方案2 : 用户自定义定时任务 -》 该任务是提交到 scheduleTaskQueue中ctx.channel().eventLoop().schedule(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(5 * 1000);ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵4", CharsetUtil.UTF_8));System.out.println("channel code=" + ctx.channel().hashCode());} catch (Exception ex) {System.out.println("发生异常" + ex.getMessage());}}}, 5, TimeUnit.SECONDS);System.out.println("go on ...");//        System.out.println("服务器读取线程 " + Thread.currentThread().getName() + " channle =" + ctx.channel());
//        System.out.println("server ctx =" + ctx);
//        System.out.println("看看channel 和 pipeline的关系");
//        Channel channel = ctx.channel();
//        ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline(); //本质是一个双向链接, 出站入站
//
//        //将 msg 转成一个 ByteBuf
//        //ByteBuf 是 Netty 提供的，不是 NIO 的 ByteBuffer.
//        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
//        System.out.println("客户端发送消息是:" + buf.toString(CharsetUtil.UTF_8));
//        System.out.println("客户端地址:" + channel.remoteAddress());}//数据读取完毕@Overridepublic void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {//writeAndFlush 是 write + flush//将数据写入到缓存，并刷新//一般讲，我们对这个发送的数据进行编码ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello, 客户端~(>^ω^<)喵1", CharsetUtil.UTF_8));}//处理异常, 一般是需要关闭通道@Overridepublic void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {ctx.close();}
}

方案再说明

1.Netty 抽象出两组线程池，BossGroup 专门负责接收客户端连接，WorkerGroup 专门负责网络读写操作。

2.NioEventLoop 表示一个不断循环执行处理任务的线程，每个 NioEventLoop 都有一个 Selector，用于监听绑定在其上的 socket网络通道。

3.NioEventLoop 内部采用串行化设计，从消息的 读取->解码->处理->编码->发送，始终由 IO 线程 NioEventLoop 负责

NioEventLoopGroup 下包含多个 NioEventLoop
每个 NioEventLoop 中包含有一个 Selector，一个 taskQueue
每个 NioEventLoop 的 Selector 上可以注册监听多个 NioChannel
每个 NioChannel 只会绑定在唯一的 NioEventLoop 上
每个 NioChannel 都绑定有一个自己的 ChannelPipeline

异步模型

基本介绍

1.异步的概念和同步相对。当一个异步过程调用发出后，调用者不能立刻得到结果。实际处理这个调用的组件在完成后，通过状态、通知和回调来通知调用者。
2.Netty 中的 I/O 操作是异步的，包括 Bind、Write、Connect 等操作会首先简单的返回一个 ChannelFuture。
3.调用者并不能立刻获得结果，而是通过 Future-Listener 机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得 IO 操作结果。
4.Netty 的异步模型是建立在 future 和 callback 的之上的。callback 就是回调。重点说 Future，它的核心思想是：假设一个方法 fun，计算过程可能非常耗时，等待 fun 返回显然不合适。那么可以在调用 fun 的时候，立马返回一个 Future，后续可以通过 Future 去监控方法 fun 的处理过程（即：Future-Listener 机制）

Future 说明

1.表示异步的执行结果,可以通过它提供的方法来检测执行是否完成，比如检索计算等等。
2.ChannelFuture 是一个接口：public interface ChannelFuture extends Future 我们可以添加监听器，当监听的事件发生时，就会通知到监听器。

工作原理示意图

下面第一张图就是管道，中间会经过多个handler


说明：

1.在使用 Netty 进行编程时，拦截操作和转换出入站数据只需要您提供 callback 或利用 future 即可。这使得链式操作简单、高效，并有利于编写可重用的、通用的代码。
2.Netty 框架的目标就是让你的业务逻辑从网络基础应用编码中分离出来、解脱出来。

Future-Listener 机制

这里看不懂的可以看笔者的并发系列-JUC部分

1.当 Future 对象刚刚创建时，处于非完成状态，调用者可以通过返回的 ChannelFuture 来获取操作执行的状态，注册监听函数来执行完成后的操作。
2.常见有如下操作

• 1.通过 isDone 方法来判断当前操作是否完成；
• 2.通过 isSuccess 方法来判断已完成的当前操作是否成功；
• 3.通过 getCause 方法来获取已完成的当前操作失败的原因；
• 4.通过 isCancelled 方法来判断已完成的当前操作是否被取消；
• 5.通过 addListener 方法来注册监听器，当操作已完成（isDone方法返回完成），将会通知指定的监听器；如果 Future 对象已完成，则通知指定的监听器

举例说明
演示：绑定端口是异步操作，当绑定操作处理完，将会调用相应的监听器处理逻辑

//绑定一个端口并且同步,生成了一个ChannelFuture对象
//启动服务器(并绑定端口)
ChannelFuture cf = bootstrap.bind(6668).sync();
//给cf注册监听器，监控我们关心的事件
cf.addListener(new ChannelFutureListener() {@Overridepublic void operationComplete (ChannelFuture future) throws Exception {if (cf.isSuccess()) {System.out.println("监听端口6668成功");} else {System.out.println("监听端口6668失败");}}
});

相比传统阻塞IO，执行IO操作后线程会被阻塞住，直到操作完成，异步处理的好处是不会造成线程阻塞，线程在IO操作期间可以执行别的程序，在高并发情形下会更稳定和更高的吞吐量。

快速入门实例 - HTTP服务

1.实例要求：使用 IDEA 创建 Netty 项目
2.Netty 服务器在 6668 端口监听，浏览器发出请求 http://localhost:6668/
3.服务器可以回复消息给客户端"Hello!我是服务器5",并对特定请求资源进行过滤。
4.目的：Netty 可以做 Http 服务开发，并且理解 Handler 实例和客户端及其请求的关系。
5.看老师代码演示
注意：这里如果不过滤静态资源，就会有两次请求


可以看到，第一次请求的是localhost,第二次请求的是favicon文件，即每一个网站的图标文件。如果我们想对请求图标文件不做响应。
TestServer

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;public class TestServer {public static void main(String[] args) throws Exception{EventLoopGroup bossGroup=new NioEventLoopGroup();EventLoopGroup workerGroup=new NioEventLoopGroup();try{ServerBootstrap serverBootstrap=new ServerBootstrap();serverBootstrap.group(bossGroup,workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new TestServerInitializer());ChannelFuture channelFuture=serverBootstrap.bind(8080).sync();channelFuture.channel().closeFuture().sync();}finally{bossGroup.shutdownGracefully();workerGroup.shutdownGracefully();}}
}

TestHttpServerHandler

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler;
import io.netty.handler.codec.http.*;
import io.netty.util.CharsetUtil;import java.net.URI;/*
1.SimpleChannelInboundHandler是ChannelInboundHandlerAdapter
2.HttpObject客户端和服务器端相互通讯的数据被封装成HttpObject
* */
public class TestHttpServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<HttpObject> {//channelRead0读取客户端数据@Overrideprotected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, HttpObject msg) throws Exception {//判断msg是不是httpRequest请求if(msg instanceof HttpRequest){System.out.println("msg类型="+msg.getClass());System.out.println("客户端地址："+ctx.channel().remoteAddress());//过滤静态资源//获取到HttpRequest httpRequest=(HttpRequest)msg;//获取到uriURI uri=new URI(httpRequest.uri());if("/favicon.ico".equals(uri.getPath())){System.out.println("请求了 favicon.ico,不作响应");return ;}//回复信息给浏览器//要做成http协议的格式才能发送，而不是简单的文本。ByteBuf content= Unpooled.copiedBuffer("hello,我是服务器", CharsetUtil.UTF_8);//构造一个Http响应，即HttpResponseFullHttpResponse response = new DefaultFullHttpResponse(HttpVersion.HTTP_1_1, HttpResponseStatus.OK, content);response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_TYPE,"text/plain");response.headers().set(HttpHeaderNames.CONTENT_LENGTH,content.readableBytes());//将构建好的即HttpResponse返回ctx.writeAndFlush(response);}}
}

TestServerInitializer

import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec;public class TestServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {@Overrideprotected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {//向管道加入处理器//先得到管道ChannelPipeline pipeline=ch.pipeline();//加入一个netty提供的httpServerCodec,codec->coder-decoder//HttpServerCodec说明//1.HttpServerCodec是netty提供的处理http编码解码器//继承关系包含HttpRequestDecoder和HttpResponseEncoder,向上HttpObjectDecoder(包含lineparser等等)pipeline.addLast("MyHttpServerCodec",new HttpServerCodec());//2.增加一个自定义的处理器handlerpipeline.addLast("MyHttpServerHandler",new TestHttpServerHandler());}
}

注意：假设有浏览器1和浏览器2，去请求服务器，当浏览器1·请求的时候，在服务器会生成对应的handler,浏览器2请求的时候，服务器会生成另外的handler，handler是不共享的，浏览器是独立的，pipeline也是独立的。
浏览器刷新之后，也会产生一个新的handler或pipeline，因为http协议是短连接的，刷新之后就会产生新的连接。

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