知乎网友对netty的一些认识与理解

作为一个学Java的，如果没有研究过Netty，那么你对Java语言的使用和理解仅仅停留在表面水平，会点SSH，写几个MVC，访问数据库和缓存，这些只是初等Java程序员干的事。如果你要进阶，想了解Java服务器的深层高阶知识，Netty绝对是一个必须要过的门槛。

有了Netty，你可以实现自己的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。

如果你想知道Nginx是怎么写出来的，如果你想知道Tomcat和Jetty是如何实现的，如果你也想实现一个简单的Redis服务器，那都应该好好理解一下Netty，它们高性能的原理都是类似的。

我们回顾一下传统的HTTP服务器的原理

1. 创建一个ServerSocket，监听并绑定一个端口
2. 一系列客户端来请求这个端口
3. 服务器使用Accept，获得一个来自客户端的Socket连接对象
4. 启动一个新线程处理连接
1. 读Socket，得到字节流
2. 解码协议，得到Http请求对象
3. 处理Http请求，得到一个结果，封装成一个HttpResponse对象
4. 编码协议，将结果序列化字节流
5. 写Socket，将字节流发给客户端
5. 继续循环步骤3

HTTP服务器之所以称为HTTP服务器，是因为编码解码协议是HTTP协议，如果协议是Redis协议，那它就成了Redis服务器，如果协议是WebSocket，那它就成了WebSocket服务器，等等。

使用Netty你就可以定制编解码协议，实现自己的特定协议的服务器。

上面我们说的是一个传统的多线程服务器，这个也是Apache处理请求的模式。在高并发环境下，线程数量可能会创建太多，操作系统的任务调度压力大，系统负载也会比较高。那怎么办呢？

于是NIO诞生了，NIO并不是Java独有的概念，NIO代表的一个词汇叫着IO多路复用。它是由操作系统提供的系统调用，早期这个操作系统调用的名字是select，但是性能低下，后来渐渐演化成了Linux下的epoll和Mac里的kqueue。我们一般就说是epoll，因为没有人拿苹果电脑作为服务器使用对外提供服务。而Netty就是基于Java NIO技术封装的一套框架。为什么要封装，因为原生的Java NIO使用起来没那么方便，而且还有臭名昭著的bug，Netty把它封装之后，提供了一个易于操作的使用模式和接口，用户使用起来也就便捷多了。

那NIO究竟是什么东西呢？

NIO的全称是NoneBlocking IO，非阻塞IO，区别与BIO，BIO的全称是Blocking IO，阻塞IO。那这个阻塞是什么意思呢？

1. Accept是阻塞的，只有新连接来了，Accept才会返回，主线程才能继
2. Read是阻塞的，只有请求消息来了，Read才能返回，子线程才能继续处理
3. Write是阻塞的，只有客户端把消息收了，Write才能返回，子线程才能继续读取下一个请求

所以传统的多线程服务器是BlockingIO模式的，从头到尾所有的线程都是阻塞的。这些线程就干等在哪里，占用了操作系统的调度资源，什么事也不干，是浪费。

那么NIO是怎么做到非阻塞的呢。它用的是事件机制。它可以用一个线程把Accept，读写操作，请求处理的逻辑全干了。如果什么事都没得做，它也不会死循环，它会将线程休眠起来，直到下一个事件来了再继续干活，这样的一个线程称之为NIO线程。

while true {
    events = takeEvents(fds)  // 获取事件，如果没有事件，线程就休眠
    for event in events {
        if event.isAcceptable {
            doAccept() // 新链接来了
        } elif event.isReadable {
            request = doRead() // 读消息
            if request.isComplete() {
                doProcess()
            }
        } elif event.isWriteable {
            doWrite()  // 写消息
        }
    }
}

NIO的流程大致就是上面的伪代码描述的过程，跟实际真实的代码有较多差异，不过对于初学者，这样理解也是足够了。

Netty是建立在NIO基础之上，Netty在NIO之上又提供了更高层次的抽象。

在Netty里面，Accept连接可以使用单独的线程池去处理，读写操作又是另外的线程池来处理。

Accept连接和读写操作也可以使用同一个线程池来进行处理。而请求处理逻辑既可以使用单独的线程池进行处理，也可以跟放在读写线程一块处理。线程池中的每一个线程都是NIO线程。用户可以根据实际情况进行组装，构造出满足系统需求的并发模型。

Netty提供了内置的常用编解码器，包括行编解码器［一行一个请求］，前缀长度编解码器［前N个字节定义请求的字节长度］，可重放解码器［记录半包消息的状态］，HTTP编解码器，WebSocket消息编解码器等等

Netty提供了一些列生命周期回调接口，当一个完整的请求到达时，当一个连接关闭时，当一个连接建立时，用户都会收到回调事件，然后进行逻辑处理。

Netty可以同时管理多个端口，可以使用NIO客户端模型，这些对于RPC服务是很有必要的。

Netty除了可以处理TCP Socket之外，还可以处理UDP Socket。

在消息读写过程中，需要大量使用ByteBuffer，Netty对ByteBuffer在性能和使用的便捷性上都进行了优化和抽象。

总之，Netty是Java程序员进阶的必备神奇。如果你知其然，还想知其所以然，一定要好好研究下Netty。如果你觉得Java枯燥无谓，Netty则是重新开启你对Java兴趣大门的钥匙。

作者：知乎用户
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