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Netty网络框架

Netty是一个异步的基于事件驱动的网络框架。

为什么要使用Netty而不直接使用JAVA中的NIO

1.Netty支持三种IO模型同时支持三种Reactor模式。

2.Netty支持很多应用层的协议，提供了很多decoder和encoder。

3.Netty能够解决TCP长连接所带来的缺陷（粘包、半包等）

4.Netty支持应用层的KeepAlive。

5.Netty规避了JAVA NIO中的很多BUG，性能更好。

Netty启动服务端

1.创建ServerBootstrap服务端启动对象。

2.配置bossGroup和workerGroup，其中bossGroup负责接收连接，workerGroup负责处理连接的读写就绪事件。

3.配置父Channel，一般为NioServerSocketChannel。

4.配置子Channel与Handler之间的关系。

5.给父Channel配置参数。

6.给子Channel配置参数。

7.绑定端口，启动服务。

private void start() { EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap(); serverBootstrap .group(bossGroup, workerGroup) .channel(NioServerSocketChannel.class) // 配置父Channel .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { // 配置子Channel与Handler之间的关系 @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) { // 往ChannelPipeline中添加ChannelHandler socketChannel.pipeline().addLast( new HttpRequestDecoder(), new HttpObjectAggregator(65535), new HttpResponseEncoder(), new HttpServerHandler() ); } }) .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) // 给父Channel配置参数 .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true); // 给子Channel配置参数 try { // 绑定端口，启动服务 System.out.println("start server and bind 8888 port ..."); serverBootstrap.bind(8888).sync(); } catch (InterruptedException e) { bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } } Netty启动客户端

1.创建Bootstrap客户端启动对象。

2.配置workerGroup，负责处理连接的读写就绪事件。

3.配置父Channel，一般为NioSocketChannel。

4.给父Channel配置参数。

5.配置父Channel与Handler之间的关系。

6.连接服务器。

private void start() { EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); Bootstrap bootstrap = new Bootstrap(); bootstrap.group(workerGroup) .channel(NioSocketChannel.class) // 配置父Channel .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) // 给父Channel配置参数 .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { // 配置父Channel与Handler之间的关系 @Override protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception { socketChannel.pipeline().addLast(new TimeClientHandler()); } }); try { bootstrap.connect(new InetSocketAddress(8888)).sync(); // 连接服务器 } catch (InterruptedException e) { workerGroup.shutdownGracefully(); } } ChannelInBoundHandler接口声明了事件的处理方法 channelActive():当建立一个新的Channel时调用该方法 handlerAdd():当往Channel的ChannelPipeline中添加Handler时调用该方法 handlerRemove():当移除ChannelPipeline中的Handler时调用该方法 channelRead():当Channel有数据可读时调用该方法 exceptionCaught():当在处理事件发生异常时调用该方法

ServerSocketChannel每接收到一个新的连接时都会建立一个SocketChannel，然后调用ChannelInitializer的init方法初始化Channel，方法中配置Channel与Handler之间的关系，然后调用Handler的handlerAdd()和channelActive()方法。

关于ChannelPipeline

ChannelPipeline底层使用双向链表。

当Channel有数据可读时，会沿着链表从前往后寻找有IN性质的Handler进行处理。

当Channel写入数据时，会沿着链表从后往前寻找有OUT性质的Handler进行处理。

关于write()和flush()方法

graph TB; S1[Channel的write方法] --将数据写入到缓冲区--> buffer[缓冲区]; S2[Channel的flush方法] --发送缓冲区中的数据并清空--> buffer[缓冲区]; buffer --发送--> S3[SocketChannel];

write():将数据写入到缓冲区 flush():发送缓冲区中的数据并进行清空 writeAndFlush():将数据写入到缓冲区,同时发送缓冲区中的数据并进行清空

Channel的writeAndFlush()和flush()方法会从链表的最后一个节点开始从后往前寻找有OUT性质的Handler进行处理。

ChannelHandlerContext的writeAndFlush()和flush()方法会从当前节点从后往前寻找有OUT性质的Handler进行处理。

关于写就绪事件

当SocketChannel可以写入数据时，将会触发写就绪事件，所以一般不能随便监听，否则将会一直触发。

当SocketChannel在写入数据写不进时（缓冲区已经满了），向Selector传递要监听此Channel的写就绪事件，然后强制发送缓冲区中的数据并进行清空，此时将会触发写就绪事件，当Selector处理完写就绪事件后，应当剔除监听此Channel的写就绪事件。

为什么说Netty中的所有操作都是异步的

Channel中的所有任务都会放入到其绑定的EventLoop的任务队列中，然后等待被EventLoop中的线程处理。

关于ChannelFuture

由于Netty中的所有操作都是异步的，因此一般会返回ChannelFuture对象，用于存储Channel异步执行的结果。

当创建ChannelFuture实例时，isDone()方法返回false，仅当ChannelFuture被设置成成功或者失败时，isDone()方法才返回true。

可以往ChannelFuture中添加ChannelFutureListener，，当任务被执行完毕后由IO线程自动调用。

Netty中的ByteBuf

ByteBuf有readerIndex和writerIndex两个指针，默认都为0，当进行写操作时移动writerIndex指针，读操作时移动readerIndex指针。

可读容量 = writerIndex - readerIndex

*只有read()/write()方法才会移动指针，get()/set()方法不会移动指针。

*ByteBuf支持动态扩容。

ByteBuf的创建和管理

使用ByteBufAllocator来创建和管理ByteBuf，其分别提供PooledByteBufAllocator和UnpooledByteBufAllocator实现类，分别代表池化和非池化。

*Netty同时也提供了Pooled和Unpooled工具类来创建和管理ByteBuf。

池化的ByteBuf（Pooled）

每次使用时都从池中取出一个ByteBuf对象，当使用完毕后再放回到池中。

每个ByteBuf都有一个refCount属性，仅当refCount属性为0时才将ByteBuf对象放回到池中。

ByteBuf的release()方法可以使refCount属性减1（一般由最后一个访问ByteBuf的Handler进行处理）

非池化的ByteBuf（Unpooled）

每次使用时都创建一个新的ByteBuf对象。

使用池化ByteBuf的风险

如果每次使用ByteBuf后却不进行释放，那么有可能发生内存泄漏，对象池中会不停的创建ByteBuf对象。

非池化的ByteBuf对象能够依赖JVM自动进行回收。

关于堆内和堆外的ByteBuf

池化和非池化的ByteBufAllocator中都可以创建堆内和堆外的ByteBuf对象。