IO、NIO与Netty

IO、NIO与Netty

前言：此文主要用于记录Netty学习之后的总结与笔记，较为浅显
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1.BIO、NIO、AIO

Java中有三种网络模型：BIO、NIO和AIO

1.1 BIO同步阻塞IO

BIO就是Java IO包中的一系列流 import java.io.*;

BIO作为网络编程的Server端的流时，其特点是:

1. 一个线程只能管理一个连接；
2. BIO是直接面向流；
3. 流在调用read()方法时，线程是阻塞的；
4. 线程利用率低

1.2 NIO同步非阻塞IO

NIO是Java NIO包中的一系列流 import java.nio.*;

特点：

1. 一个线程可以管理多个连接；
2. NIO不直接面向流，而是面向缓存区，读取时的效率更高；
3. 当流没有数据时，当前线程是可以继续执行不阻塞线程的；
4. 对线程的利用率提升了

NIO中比较重要的概念与组件：Selector、Channel、Buffer

Selector

Selector作为NIO最外层的管理者，将服务端比作一个酒馆，其作用就好比一个酒馆中的掌柜的，客人到来就好比客户端的连接，掌柜的就负责给客人分配服务的店小二。

Channel

店小二（Channel）就负责听取客人（Client）的要求，客人将要求写在小本本上（Buffer）。

Buffer

店小二负责将小本本（Beffer）提交到后厨，后厨看到小本本上的内容，开始制作美食佳酿。好了到这里我们后端就知道了客人想要什么东西了。

NIO对比BIO的优势就在，NIO只需要一个掌柜的（一个线程中的Selector）就可以管理多个连接，而BIO需要开启多个线程（掌柜的）才行，这里一看就发现BIO对于资源是很浪费的。

NIO也有其缺点：

编程复杂，需要考虑各种复杂情况、异常处理、线程的运用，于是乎，有了Netty。

1.3 AIO异步IO（不作介绍）

2.Netty

Netty是什么

Netty是基于Java开发的一个高性能、高吞吐的网络编程框架，其中包括了对NIO的封装，使用了多线程，选用了高效的线程模型。

线程模型

Reactor单线程

Reactor多线程

Reactor主从

Netty架构

Netty的线程模型就是采用上面的Reactor主从模式。主BossNioEventLoopGroup与子WorkerNioEventLoopGroup。

Boss负责建立与客户端之间连接的通道（Channel)，Worker则负责监听客户端通道中的消息，然后通过Handler进行处理。

Netty的组件

NioEventLoopGroup

NioEventLoopGroup维护了多个NioEventLoop，一个NioEventLoop代表一个线程。
NioEventLoop维护了Selector和TaskQueue。

NioServerSocketChannel

NIO Socket网络连接服务端通道

ChannelHandler

ChannelHandler负责处理客户端到来的数据，可以由用户实现SimpleChannelInboundHandler类，重写channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg)方法，也可以使用默认的处理器例如：StringDecoder、HttpServerCodec、IdleStateHandler。

ChannelPipeline

上述处理器，需要ChannelInitializer进行一个初始化，初始化的过程中，就使用到了ChannelPipeline。ChannelPipeline与ChannelHandlerContext之间互相依赖，使用了责任链模式。