Netty学习之路 | 入门长文

 

1、基本常识

 

在了解Netty之前，我们非常有必要简要了解一下Java网络编程模型的基本常识，具体说也就是BIO、NIO和AIO这3个技术概念。

BIO、NIO和AIO这三个概念分别对应三种通讯模型：

阻塞、非阻塞、非阻塞异步，具体这里就不详细写了。

网上好多博客说Netty对应NIO，准确来说，应该是既可以是NIO，也可以是AIO，就看你怎么实现。

这三个概念的区别如下：

• 1）BIO：一个连接一个线程，客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,线程开销大。
• 2）NIO：一个请求一个线程，客户端发送的连接请求会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到该连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理；
• 3）AIO：一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。

通俗地概括一下就是：

• 1）BIO是面向流的，NIO是面向缓冲区的；
• 2）BIO的各种流是阻塞的，而NIO是非阻塞的；
• 3）BIO的Stream是单向的，而NIO的channel是双向的。

NIO的的显著特点：事件驱动模型、单线程处理多任务、非阻塞I/O，I/O读写不再阻塞，而是返回0、基于block的传输比基于流的传输更高效、更高级的IO函数zero-copy、IO多路复用大大提高了Java网络应用的可伸缩性和实用性。基于Reactor线程模型。

限于篇幅原因，这里没办法深入展开话题，想深入了解的，可以继续阅读这几篇：

• 1）《Java的BIO和NIO很难懂？用代码实践给你看，再不懂我转行！》；
• 2）《少啰嗦！一分钟带你读懂Java的NIO和经典IO的区别》；
• 3）《史上最强Java NIO入门：担心从入门到放弃的，请读这篇！》（* 推荐必读）。

 

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2、认识Netty

 

2.1 基本介绍

Netty是一个Java NIO技术的开源异步事件驱动的网络编程框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。

往通俗了讲，可以将Netty理解为：一个将Java NIO进行了大量封装，并大大降低Java NIO使用难度和上手门槛的超牛逼框架。

PS：Netty的官网是 https://netty.io/，可以随时下载到最新的Netty源码，以及各种API文档和开发指南。

 

2.2 技术特征

Netty的优点，概括一下就是：

• 1）使用简单；
• 2）功能强大；
• 3）性能强悍。

Netty的特点：

• 1）高并发：基于 NIO（Nonblocking IO，非阻塞IO）开发，对比于 BIO（Blocking I/O，阻塞IO），他的并发性能得到了很大提高；
• 2）传输快：传输依赖于零拷贝特性，尽量减少不必要的内存拷贝，实现了更高效率的传输；
• 3）封装好：封装了 NIO 操作的很多细节，提供了易于使用调用接口。

Netty的优势：

• 1）使用简单：封装了 NIO 的很多细节，使用更简单；
• 2）功能强大：预置了多种编解码功能，支持多种主流协议；
• 3）扩展性强：可以通过 ChannelHandler 对通信框架进行灵活地扩展；
• 4）性能优异：通过与其他业界主流的 NIO 框架对比，Netty 的综合性能最优；
• 5）运行稳定：Netty 修复了已经发现的所有 NIO 的 bug，让开发人员可以专注于业务本身；
• 6）社区活跃：Netty 是活跃的开源项目，版本迭代周期短，bug 修复速度快。

Netty高性能表现在哪些方面？

• 1）IO 线程模型：同步非阻塞，用最少的资源做更多的事；
• 2）内存零拷贝：尽量减少不必要的内存拷贝，实现了更高效率的传输；
• 3）内存池设计：申请的内存可以重用，主要指直接内存。内部实现是用一颗二叉查找树管理内存分配情况；
• 4）串形化处理读写：避免使用锁带来的性能开销；
• 5）高性能序列化协议：支持 protobuf 等高性能序列化协议。

限于篇幅，Netty的详细特征就不展开了，有兴趣的可以读一读《新手入门：目前为止最透彻的的Netty高性能原理和框架架构解析》。

 

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3、Netty能做什么？

 

学技能都是为了能够应用到实际工作中去，谁也不是为了学而学、弄着玩不是，那么Netty能做什么呢？

主要是在两个方面。

一方面：现在物联网的应用无处不在，大量的项目都牵涉到应用传感器和服务器端的数据通信，Netty作为基础通信组件、能够轻松解决之前有较高门槛的通信系统开发，你不用再为如何解析各类简单、或复杂的通讯协议而薅头发了，有过这方面开发经验的程序员会有更深刻、或者说刻骨铭心的体会。

另一方面：现在互联网系统讲究的都是高并发、分布式、微服务，各类消息满天飞（是的，IM系统、消息推送系统就是其中的典型），Netty在这类架构里面的应用可谓是如鱼得水，如果你对当前的各种应用服务器不爽，那么完全可以基于Netty来实现自己的HTTP服务器、FTP服务器、UDP服务器、RPC服务器、WebSocket服务器、Redis的Proxy服务器、MySQL的Proxy服务器等等。

 

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4、理论知识准备

 

本文的下半部分，将手翅手，带你动手实现一个传输字符串的简单实例。

在开始动手之前，必要的基础概念还是要知道的，要不然代码敲下来，功能倒是实现了，但对Netty还是一头雾水，这就不是本文要达到的目的了。

本示例需要用到的基础知识主要有以下几方面的东东，这些知识点最好有一个大概的了解，要不然，看实例会有一定的困难。

• 1）掌握Java基础；
• 2）掌握Maven基础；
• 3）熟悉IntelliJ IDEA集成开发工具的使用，这个工具简称IDEA；
• 4）知道TCP、Socket的基本概念。

尤其提一下，TCP、Socket没概念的，下面这几篇一定要读一下：

• 1）《网络编程懒人入门(一)：快速理解网络通信协议（上篇）》
• 2）《网络编程懒人入门(二)：快速理解网络通信协议（下篇）》
• 3）《网络编程懒人入门(三)：快速理解TCP协议一篇就够》
• 4）《脑残式网络编程入门(二)：我们在读写Socket时，究竟在读写什么？》

 

大致了解一下Netty的主要组件及概念：

• 1）I/O：各种各样的流（文件、数组、缓冲、管道。。。）的处理（输入输出）；
• 2）Channel：通道，代表一个连接，每个Client请对会对应到具体的一个Channel；
• 3）ChannelPipeline：责任链，每个Channel都有且仅有一个ChannelPipeline与之对应，里面是各种各样的Handler；
• 4）handler：用于处理出入站消息及相应的事件，实现我们自己要的业务逻辑；
• 5）EventLoopGroup：I/O线程池，负责处理Channel对应的I/O事件；
• 6）ServerBootstrap：服务器端启动辅助对象；
• 7）Bootstrap：客户端启动辅助对象；
• 8）ChannelInitializer：Channel初始化器；
• 9）ChannelFuture：代表I/O操作的执行结果，通过事件机制，获取执行结果，通过添加监听器，执行我们想要的操作；
• 10）ByteBuf：字节序列，通过ByteBuf操作基础的字节数组和缓冲区。

关于深入理解Netty的这些概念，建议有必要的话，务必详读：《新手入门：目前为止最透彻的的Netty高性能原理和框架架构解析》。

对于Netty开发，API文档和源码是最常用的资料，以下是我整理的在线阅读链接：

• 1）Netty-4.1.x 源码地址：http://docs.52im.net/extend/docs/src/netty4_1/ （可在线阅读）
• 2）Netty-4.1.x API 文档：http://docs.52im.net/extend/docs/api/netty4_1/ （可在线阅读）

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5、开始动手代码实战

5.1 Netty开发的基本套路

Netty开发的基本套路很简洁，服务器端和客户端都是这样。

大致的套路基本如下：

Netty开发的实际代码过程，也确实并不复杂，就像下图这样，绿色的代表客户端流程、蓝色的代表服务器端流程，注意标红的部分。

实际代码过程就像下图这样：

 

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全文来源于 史上最通俗Netty入门长文：基本介绍、环境搭建、动手实战 - 知乎