Netty簡介

Netty是什麼?

Netty 是一款異步的事件驅動的網絡應用程序框架，可讓我們更
快速地開發可維護的、高性能的面向協議的服務器和客戶端。

阻塞式IO與非阻塞式IO

• 阻塞I/O: 比較消耗資源，僅適合中小數量的concurrent數量，一個Socket連線I/O就需要一個thread負責處理。
• 非阻塞式IO: java.nio.channels.Selector 是
  Java 的非阻塞I/O 實現的關鍵。它使用了事件通知API
  以確定在一組非阻塞套接字中有哪些已經就緒能夠進
  行I/O 相關的操作。因為可以在任何的時間檢查任意
  的讀操作或者寫操作的完成狀態，如下圖所示，
  單一的thread便可以處理多個並行的連接。
  

  參考自:Netty實戰

重要概念

Netty的線程機制

底下透過展示一段程式碼後，在個別去對每個重要的部分做分述、解釋

=================主要的服務啟動器
ServerBootStrap serverBS = new ServerBootStrap();

=================設置線程池(EventLoopGroup)
//BOSS線程池
EventLoopGroup bossLoopGroup = new NioEventLoopGroup(1);

//WORK線程池：這樣的申明方式，主要是為了展示說明Netty的線程是怎樣工作的
ThreadFactory threadFactory = new DefaultThreadFactory("work thread pool");
//CPU個數
int processorsNumber = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

EventLoopGroup workLoopGroup = new NioEventLoopGroup(processorsNumber * 2, threadFactory, 
SelectorProvider.provider());

//指定Netty的Boss線程和work線程
serverBS.group(bossLoopGroup , workLoogGroup);

//單存一點使用一個線程池來處理也可以
serverBS.group(workLoogGroup);

=================設置服務的通道類型
//只能是實現了ServerChannel接口的“服務器”通道類別
serverBS.channel(NioServerSocketChannel.class);


=================設置處理器(ChannelHandler)
//Netty的特色就在這一連串“通道水管”中的Handler
serverBS.childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
    @Override
    protected void initChannel(NioSocketChannel ch) throws Exception {
        ch.pipeline().addLast(new ByteArrayEncoder());
        ch.pipeline().addLast(new TCPServerHandler());
        ch.pipeline().addLast(new ByteArrayDecoder());
    }
});

=================設置netty服務器綁定的ip和端口
serverBS.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128);
serverBS.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);

serverBS.bind(new InetSocketAddress("0.0.0.0", 83));
//還可以監控多個端口
serverBS.bind(new InetSocketAddress("0.0.0.0", 84));

上面的Boss線程池，裡面只有一個線程(boss EventLoop)，專門替ServerChannel工作，負責為傳入的連接創建一個Channel，同時為新Channel註冊所感興趣事件的處理器; work線程池會為這個新的Channel分配一個work線程(work EventLoop)，其工作就是負責去監看OS是不是有他感興趣的IO事件發生(例如SocketChannel的READ事件)，若有則調用相對應的ChannelHandler去處理。

當某個channel失效後（例如在ChannelHandler方法中調用channelHandlerContext.close()）這個channel將從綁定的EventLoop中被剔除。

而這邊提到的EventLoop(NioEventLoop)，其內部實際上就是封裝了前面所提到的Java NIO框架的Selector，其按照底層JAVA NIO的Selector的事件狀態，決定執行ChannelHandler中的哪一個事件方法（Netty中的事件，包括了channelRegistered、channelUnregistered、channelActive、channelInactive、channelRead等事件方法）。執行完成後，work線程將一直輪詢直到操作系統回覆下一個它所管理的channel發生了新的IO事件。

PS:這個圖可以說明具有兩個EventLoopGroup的運作架構，左邊的boss EventLoop 負責接收新連接，右邊work EventLoop綁定給新連接的Channel(參考自:Netty實戰)

ByteBuf

Channel

• Netty中的Channel專門代表網絡通信，它是由客戶端地址 + 服務器地址 + 網絡操作狀態 構成的。
• 在Netty中，不止封裝了JAVA NIO的IO模型，還封裝了JAVA BIO的阻塞同步IO通信模型(Socket Class)。將他們在表現上都抽象成Channel，大大降低直接操作Socket的複雜度。
• 是一個更豐富、抽象的通道，如下圖:
  

ChannelPipeline、ChannelHandler

• Netty中的每一個Channel，都有一個獨立的ChannelPipeline，中文稱為“通道水管”。只不過這個水管是雙向的裏面流淌著數據，數據可以通過這個“水管”流入到服務器，也可以通過這個“水管”從服務器流出。

• 在ChannelPipeline中，會有一組處理器。我們稱之為“ChannelHandler”（處理器或者過濾器）。同“流入”和“流出”的概念相對應：用於處理/過濾 流入數據的ChannelHandler，稱之為“ChannelInboundHandler”；用於處理/過濾 流出數據的ChannelHandler，稱之為“ChannelOutboundHandler”

• 數據在ChannelPipeline中有一個一個的Handler進行處理，並形成一個新的數據狀態。這是典型的“責任鏈”模式。

• ChannelInboundHandler:擴展此接口要實作11個方法，因此一般都擴展ChannelInboundHandlerAdapter，一般情況下只需覆寫自己關心的事件，不須要所有方法都實現。

• ChannelOutboundHnadler:同樣可以擴展ChannelOutboundHandlerAdapter。

• Channel的生命周期
  
  這個生命周期的事件方法調用順序只是針對Netty封裝使用JAVA NIO框架時，並且在進行TCP/IP協議監聽時的事件方法調用順序。

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初次接觸Netty，這篇是將參考的電子書與覺得解釋的不錯的網路文章做了一些整理，算是讓看倌有個初略的概念，若有興趣深入，建議可以看看 Netty實戰這本書。

參考文章&圖片&文獻

• https://blog.csdn.net/yinwenjie/article/details/48829419
• Netty實戰