专辑：Netty专题_Netty第5篇：总结-Java充电社【公众号：Java充电社】

## 简介

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 是一个基于 NIO 的客户、服务器端编程框架，使用 Netty 可以确保你快速和简单的开发出一个网络应用，例如实现了某种协议的客户、服务端应用。

Netty 是一个吸收了多种协议（包括 FTP、 SMTP、 HTTP等各种二进制文本协议）的实现经验，并经过相当精心设计的项目。

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，Elasticsearch和Dubbo就是基于netty设计的。

## Reactor模型

### Reactor单线程模型

用户发起 IO 请求到 Reactor 线程，Ractor 线程将用户的 IO 请求放入到通道，然后再进行后续处理，处理完成后，Reactor 线程重新获得控制权，继续其他客户端的处理。

这种模型一个时间点只有一个任务在执行，这个任务执行完了，再去执行下一个任务。

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/404/6f398cb6-9c4a-4a9a-a489-508d88e105e7.png)

### Reactor多线程模型

Reactor 多线程模型是由一组 NIO 线程来处理 IO 操作（之前是单个线程），所以在请求处理上会比上一中模型效率更高，可以处理更多的客户端请求。

这种模式使用多个线程执行多个任务， 任务可以同时执行。

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/404/58f7caf7-7b88-4b86-9fc2-a8ba469f8bc8.png)

### Reactor主从多线程模型

这种线程模型是 Netty 推荐使用的线程模型。这种模型适用于高并发场景，一组线程池接收请求，一组线程池处理 IO。

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/404/758dfe3d-2ed4-4277-87ca-16464a225d1e.png)

## Netty模型

### 线程模型

Server端包含1个Boss NioEventLoopGroup和1个Worker NioEventLoopGroup。NioEventLoopGroup相当于1个事件循环组，这个组里包含多个事件循环NioEventLoop，每个NioEventLoop包含1个selector和1个事件循环线程。

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/404/58da262f-69bb-4d3d-823c-620c095991d2.png)

### Boss、Worker、NioEventLoop

BossGroup专门负责接收客户端连接，WorkerGroup专门负责网络读写操作。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。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。

对应关系：

一个 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

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/404/0470ae87-e44f-4c37-a5b2-576641a27d33.jpg)

### 每个Boss NioEventLoop循环执行的任务包含3步

1 轮询accept事件

2 处理accept I/O事件，与Client建立连接，生成NioSocketChannel，并将NioSocketChannel注册到某个Worker NioEventLoop的Selector上

3 处理任务队列中的任务，runAllTasks。任务队列中的任务包括用户调用eventloop.execute或schedule执行的任务，或者其它线程提交到该eventloop的任务。

### 每个Worker NioEventLoop循环执行的任务包含3步

1 轮询read、write事件；

2 处I/O事件，即read、write事件，在NioSocketChannel可读、可写事件发生时进行处理

3 处理任务队列中的任务，runAllTasks。

### 异步模型

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。

### Future,Callback和Handler

Netty 的异步模型是建立在 future 和 callback 的之上的，callback 就是回调。Future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。

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。

### Future-Listener机制

Future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。

Netty 中的 I/O 操作是异步的，包括 Bind、 Write、 Connect 等操作会简单的返回一个 ChannelFuture。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。

链式操作

在使用 Netty 进行编程时， 拦截操作和转换出入站数据等使用链式操作，只需要提供 callback 或利用future 即可实现，Handler由于事件的处理。

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/404/c83306cb-7ce3-43ad-a579-b7dd48d7fe0d.jpg)

## Netty中的主要类

### ChannelHandle

我们经常需要自定义一个Handler类去继承 ChannelInboundHandlerAdapter，然后通过重写相应方法实现业务逻辑，一般需要重写的方法：

常用方法：

```java
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) 通道就绪事件
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) 通道读取数据事件
public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx)  数据读取完毕事件
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) 通道发生异常事件
```

### Pipeline 和 ChannelPipeline

ChannelPipeline是一个Handler的集合，它负责处理和拦截 inbound 或者 outbound 的事件和操作，相当于一个贯穿 Netty 的链。

常用方法：

```java
ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler... handlers) 
    把一个业务处理类（handler）添加到链中的第一个位置
ChannelPipeline addLast(ChannelHandler... handlers) 
    把一个业务处理类（handler）添加到链中的最后一个位置
```

### ChannelHandlerContext

这是事件处理器上下文对象，Pipeline链中的实际处理节点 。

每个处理节点ChannelHandlerContext 中包含一个具体的事件处理器 ChannelHandler，

同时ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 pipeline 和 Channel 的信息，方便对 ChannelHandler进行调用。

常用方法：

```java
ChannelFuture close() 关闭通道
ChannelOutboundInvoker flush() 刷新
ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) 
    将数据写到ChannelPipeline中当前ChannelHandler的下一个ChannelHandler开始处理。
```

### ChannelOption

Netty 在创建 Channel 实例后,一般都需要设置 ChannelOption 参数。ChannelOption 是 Socket 的标准参数，而非 Netty 独创的。

常用的参数配置有两个：

```text
ChannelOption.SO_BACKLOG
```

对应 TCP/IP 协议 listen 函数中的 backlog 参数，用来初始化服务器可连接队列大小。

服务端处理客户端连接请求是顺序处理的，所以同一时间只能处理一个客户端连接。

多个客户端来的时候，服务端将不能处理的客户端连接请求放在队列中等待处理，backlog 参数指定了队列的大小。

```java
ChannelOption.SO_KEEPALIVE
```

一直保持连接活动状态。

### ChannelFuture

表示 Channel 中异步 I/O 操作的结果，在 Netty 中所有的 I/O 操作都是异步的，I/O 的调用会直接返回，调用者并不能立刻获得结果，但是可以通过 ChannelFuture 来获取 I/O 操作的处理状态。

常用方法：

```java
Channel channel() 返回当前正在进行 IO 操作的通道
ChannelFuture sync() 等待异步操作执行完毕
```

### EventLoopGroup和其实现类 NioEventLoopGroup

EventLoopGroup 是一组 EventLoop 的抽象，Netty 为了更好的利用多核 CPU 资源，一般会有多个 EventLoop 同时工作，每个 EventLoop 维护着一个 Selector 实例。

EventLoopGroup 提供 next 接口，可以从组里面按照一定规则获取其中一个 EventLoop来处理任务。

在 Netty 服务器端编程中，我们一般都需要提供两个 EventLoopGroup，例如：BossEventLoopGroup 和 WorkerEventLoopGroup。

通常一个服务端口即一个 ServerSocketChannel对应一个Selector 和一个EventLoop线程。BossEventLoop 负责接收客户端的连接并将 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup 来进行 IO 处理。

BossEventLoopGroup和WorkerEventLoopGroup执行流程：

BossEventLoopGroup 通常是一个单线程的 EventLoop，EventLoop 维护着一个注册了ServerSocketChannel 的 Selector 实例，

BossEventLoop 不断轮询 Selector 将连接事件分离出来，通常是 OP_ACCEPT 事件，然后将接收到的 SocketChannel 交给 WorkerEventLoopGroup，

WorkerEventLoopGroup 会由 next 选择其中一个 EventLoopGroup 来将这个 SocketChannel 注册到其维护的 Selector 并对其后续的 IO 事件进行处理。

常用方法：

```java
public NioEventLoopGroup() 构造方法
public Future<?> shutdownGracefully() 断开连接，关闭线程
```

### ServerBootstrap 和 Bootstrap

ServerBootstrap 是 Netty 中的服务器端启动助手，通过它可以完成服务器端的各种配置；

Bootstrap 是 Netty 中的客户端启动助手，通过它可以完成客户端的各种配置。

常用方法：

```java
public ServerBootstrap group(EventLoopGroup parentGroup, EventLoopGroup childGroup)
	该方法用于服务器端，用来设置两个 EventLoop
public B group(EventLoopGroup group) 
	该方法用于客户端，用来设置一个 EventLoop
public B channel(Class<? extends C> channelClass) 
	该方法用来设置一个服务器端的通道实现
public <T> B option(ChannelOption<T> option, T value) 
	用来给 ServerChannel 添加配置
public <T> ServerBootstrap childOption(ChannelOption<T> childOption, T value)
	用来给接收到的通道添加配置
public ServerBootstrap childHandler(ChannelHandler childHandler)
	该方法用来设置业务处理类（自定义的 handler）
public ChannelFuture bind(int inetPort)
	该方法用于服务器端，用来设置占用的端口号
public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort)
	该方法用于客户端，用来连接服务器端
```

### Unpooled 类

Unpooled 是 Netty 提供的一个专门用来操作缓冲区的工具类。

常用方法：

```java
public static ByteBuf copiedBuffer(CharSequence string, Charset charset)
通过给定的数据和字符编码返回一个 ByteBuf 对象（ 类似于 NIO 中的 ByteBuffer 对象）
```

<a style="display:none" target="_blank" href="https://mp.weixin.qq.com/s/_S1DD2JADnXvpexxaBwLLg" style="color:red; font-size:20px; font-weight:bold">继续收门徒，亲手带，月薪 4W 以下的可以来找我</a>

## 最新资料

1. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkzOTI3Nzc0Mg==&mid=2247484964&idx=2&sn=c81bce2f26015ee0f9632ddc6c67df03&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">尚硅谷 Java 学科全套教程（总 207.77GB）</a>
2. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247484192&idx=1&sn=505f2faaa4cc911f553850667749bcbb&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">2021 最新版 Java 微服务学习线路图 + 视频</a>
3. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247484573&idx=1&sn=7f3d83892186c16c57bc0b99f03f1ffd&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">阿里技术大佬整理的《Spring 学习笔记.pdf》</a>
4. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247484544&idx=2&sn=c1dfe907cfaa5b9ae8e66fc247ccbe84&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">阿里大佬的《MySQL 学习笔记高清.pdf》</a>
5. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247485167&idx=1&sn=48d75c8e93e748235a3547f34921dfb7&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">2021 版 java 高并发常见面试题汇总.pdf</a>
6. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247485664&idx=1&sn=435f9f515a8f881642820d7790ad20ce&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">Idea 快捷键大全.pdf</a>

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/1/2883e86e-3eff-404a-8943-0066e5e2b454.png)