一分钟搞懂netty

分手后的思念是犯贱 2022-03-15 09:26 275阅读 0赞

![netty.jpg][]  
Netty 是互联网中间件领域使用最广泛最核心的网络通信框架。上图中可以看到，几乎所有互联网中间件或者大数据领域均离不开 Netty。

### NIO ###

NIO编程模型中，新来一个连接不再创建一个新的线程，而是可以把这条连接直接绑定到某个固定的线程，然后这条连接所有的读写都由这个线程来负责，那么他是怎么做到的？我们用一幅图来对比一下IO与NIO

![netty01.jpg][]  
![netty02.jpg][]

IO模型中，一个连接来了，会创建一个线程，对应一个while死循环，死循环的目的就是不断监测这条连接上是否有数据可以读，大多数情况下，1w个连接里面同一时刻只有少量的连接有数据可读，因此，很多个while死循环都白白浪费掉了，因为读不出啥数据。

而在NIO模型中，他把这么多while死循环变成一个死循环，这个死循环由一个线程控制，那么他又是如何做到一个线程，一个while死循环就能监测1w个连接是否有数据可读的呢？

这就是NIO模型中selector的作用，一条连接来了之后，现在不创建一个while死循环去监听是否有数据可读了，而是直接把这条连接注册到selector上，然后，通过检查这个selector，就可以批量监测出有数据可读的连接，进而读取数据，下面我再举个非常简单的生活中的例子说明IO与NIO的区别。

在一家幼儿园里，小朋友有上厕所的需求，小朋友都太小以至于你要问他要不要上厕所，他才会告诉你。幼儿园一共有100个小朋友，有两种方案可以解决小朋友上厕所的问题：

每个小朋友配一个老师。每个老师隔段时间询问小朋友是否要上厕所，如果要上，就领他去厕所，100个小朋友就需要100个老师来询问，并且每个小朋友上厕所的时候都需要一个老师领着他去上，这就是IO模型，一个连接对应一个线程。  
所有的小朋友都配同一个老师。这个老师隔段时间询问所有的小朋友是否有人要上厕所，然后每一时刻把所有要上厕所的小朋友批量领到厕所，这就是NIO模型，所有小朋友都注册到同一个老师，对应的就是所有的连接都注册到一个线程，然后批量轮询。

这就是NIO模型解决线程资源受限的方案，实际开发过程中，我们会开多个线程，每个线程都管理着一批连接，相对于IO模型中一个线程管理一条连接，消耗的线程资源大幅减少

### JDK NIO的缺点 ###

*  JDK的NIO编程需要了解很多的概念，编程复杂，对NIO入门非常不友好，编程模型不友好，ByteBuffer的api简直反人类
 *  对NIO编程来说，一个比较合适的线程模型能充分发挥它的优势，而JDK没有给你实现，你需要自己实现，就连简单的自定义协议拆包都要你自己实现
 *  JDK的NIO底层由epoll实现，该实现饱受诟病的空轮训bug会导致cpu飙升100%
 *  项目庞大之后，自行实现的NIO很容易出现各类bug，维护成本较高，上面这一坨代码我都不能保证没有bug

### netty的优点 ###

*  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；真正的无连接数据报套接字支持（自 3.1 起）。
 *  使用方便，详细记录的 Javadoc，用户指南和示例；没有其他依赖项，JDK 5（Netty 3.x）或 6（Netty 4.x）就足够了。
 *  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。
 *  安全，完整的 SSL/TLS 和 StartTLS 支持。
 *  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。

### 使用Netty而不使用JDK原生NIO的原因 ###

*  使用JDK自带的NIO需要了解太多的概念，编程复杂，一不小心bug横飞
 *  Netty底层IO模型随意切换，而这一切只需要做微小的改动，改改参数，Netty可以直接从NIO模型变身为IO模型
 *  Netty自带的拆包解包，异常检测等机制让你从NIO的繁重细节中脱离出来，让你只需要关心业务逻辑
 *  Netty解决了JDK的很多包括空轮询在内的bug
 *  Netty底层对线程，selector做了很多细小的优化，精心设计的reactor线程模型做到非常高效的并发处理
 *  自带各种协议栈让你处理任何一种通用协议都几乎不用亲自动手
 *  Netty社区活跃，遇到问题随时邮件列表或者issue
 *  Netty已经历各大rpc框架，消息中间件，分布式通信中间件线上的广泛验证，健壮性无比强大

### Netty的helloWorld ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>&lt;dependency&gt;
	&lt;groupId&gt;io.netty&lt;/groupId&gt;
	&lt;artifactId&gt;netty-all&lt;/artifactId&gt;
	&lt;version&gt;4.1.6.Final&lt;/version&gt;
&lt;/dependency&gt;
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>/**
 * 服务端代码
 */
public class NettyServer {
    public static void main(String[] args) {
        ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();

NioEventLoopGroup boos = new NioEventLoopGroup();
        NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
        serverBootstrap
                .group(boos, worker)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                .childHandler(new ChannelInitializer&lt;NioSocketChannel&gt;() {
                    protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
                        ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                        ch.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler&lt;String&gt;() {
                            @Override
                            protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) {
                                System.out.println(msg);
                            }
                        });
                    }
                })
                .bind(8000);
    }
}
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>/**
 * 客户端代码
 */
public class NettyClient {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();

bootstrap.group(group)
                .channel(NioSocketChannel.class)
                .handler(new ChannelInitializer&lt;Channel&gt;() {
                    @Override
                    protected void initChannel(Channel ch) {
                        ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
                    }
                });

Channel channel = bootstrap.connect("127.0.0.1", 8000).channel();

while (true) {
            channel.writeAndFlush(new Date() + ": hello world!");
            Thread.sleep(2000);
        }
    }
}</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[netty.jpg]: /images/20220315/d516b9109465433784a236d852aea3a3.png
[netty01.jpg]: /images/20220315/5ba6fed7ed754be6b81fca497670b237.png
[netty02.jpg]: /images/20220315/a6567ed2a8104d7691e141e133144182.png