Netty是什么

Netty 是一款異步的事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序框架，支持快速地開發(fā)可維護(hù)的高性能的面向協(xié)議的服務(wù)器和客戶端。

異步和同步

同步（Sync）：所謂同步，就是線程發(fā)出一個(gè)功能調(diào)用時(shí)，在沒(méi)有得到結(jié)果之前，該調(diào)用就不返回或繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作，而是等待可以調(diào)用。當(dāng)可以調(diào)用之后，線程自行進(jìn)行調(diào)用。

異步（Async）：異步與同步相對(duì)，當(dāng)一個(gè)異步過(guò)程調(diào)用發(fā)出后，調(diào)用者在沒(méi)有得到結(jié)果之前，就可以繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作。當(dāng)這個(gè)調(diào)用完成后，一般通過(guò)狀態(tài)、通知和回調(diào)來(lái)通知調(diào)用者。對(duì)于異步調(diào)用，調(diào)用的返回并不受調(diào)用者控制。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，同步和異步的區(qū)別大概有兩個(gè)：

請(qǐng)求發(fā)出后，是否可以返回執(zhí)行其他操作。
當(dāng)可以進(jìn)行調(diào)用時(shí)，同步情況是發(fā)起調(diào)用的線程自己去調(diào)用并得到結(jié)果，異步情況是內(nèi)核將調(diào)用動(dòng)作完成，將結(jié)果返回給調(diào)用線程。

事件驅(qū)動(dòng)

一個(gè)典型的事件驅(qū)動(dòng)的程序，就是一個(gè)死循環(huán)，并以一個(gè)線程的形式存在，這個(gè)死循環(huán)包括兩個(gè)部分，第一個(gè)部分是按照一定的條件接收并選擇一個(gè)要處理的事件，第二個(gè)部分就是事件的處理過(guò)程。程序的執(zhí)行過(guò)程就是選擇事件和處理事件，而當(dāng)沒(méi)有任何事件觸發(fā)時(shí)，程序會(huì)因查詢事件隊(duì)列失敗而進(jìn)入睡眠狀態(tài)，從而釋放cpu。

也就是說(shuō)，事件驅(qū)動(dòng)就是有事件就處理，沒(méi)時(shí)間就等待。

BIO、NIO和AIO的區(qū)別

事件分離器

在IO讀寫時(shí)，把 IO請(qǐng)求與讀寫操作分離調(diào)配進(jìn)行，需要用到事件分離器。根據(jù)處理機(jī)制的不同，事件分離器又分為：同步的Reactor和異步的Proactor。

Reactor模型：

應(yīng)用程序在事件分離器注冊(cè) 讀就緒事件和讀就緒事件處理器
事件分離器等待讀就緒事件發(fā)生
讀就緒事件發(fā)生，激活事件分離器，分離器調(diào)用讀就緒事件處理器（即：可以進(jìn)行讀操作了，開始讀）
讀事件處理器開始進(jìn)行讀操作，把讀到的數(shù)據(jù)提供給程序使用

Proactor模型：

應(yīng)用程序在事件分離器注冊(cè) 讀完成事件和讀完成事件處理器，并向操作系統(tǒng)發(fā)出異步讀請(qǐng)求
事件分離器等待操作系統(tǒng)完成讀取
在分離器等待過(guò)程中，操作系統(tǒng)利用并行的內(nèi)核線程執(zhí)行實(shí)際的讀操作，并將結(jié)果數(shù)據(jù)存入用戶自定義緩沖區(qū)，最后通知事件分離器讀操作完成
事件分離器監(jiān)聽到讀完成事件后，激活讀完成事件的處理器
讀完成事件處理器處理用戶自定義緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)給應(yīng)用程序使用

同步和異步的區(qū)別就在于讀操作由誰(shuí)完成：同步的Reactor是指程序發(fā)出讀請(qǐng)求后，由分離器監(jiān)聽到可以進(jìn)行讀操作時(shí)（需要獲得讀操作條件）通知事件處理器進(jìn)行讀操作，異步的Proactor是指程序發(fā)出讀請(qǐng)求后，操作系統(tǒng)立刻異步地進(jìn)行讀操作了，讀完之后在通知分離器，分離器激活處理器直接取用已讀到的數(shù)據(jù)。

同步阻塞IO（BIO）：在此種方式下，用戶進(jìn)程在發(fā)起一個(gè)IO操作以后，必須等待IO操作的完成，只有當(dāng)真正完成了IO操作以后，用戶進(jìn)程才能運(yùn)行。JAVA傳統(tǒng)的IO模型屬于此種方式！

同步非阻塞IO（NIO）:在此種方式下，用戶進(jìn)程發(fā)起一個(gè)IO操作以后邊可返回做其它事情，但是用戶進(jìn)程需要時(shí)不時(shí)的詢問(wèn)IO操作是否就緒，這就要求用戶進(jìn)程不停的去詢問(wèn)，從而引入不必要的CPU資源浪費(fèi)。其中目前JAVA的NIO就屬于同步非阻塞IO。

異步阻塞IO（AIO）：此種方式下是指應(yīng)用發(fā)起一個(gè)IO操作以后，不等待內(nèi)核IO操作的完成，等內(nèi)核完成IO操作以后會(huì)通知應(yīng)用程序，這其實(shí)就是同步和異步最關(guān)鍵的區(qū)別，同步必須等待或者主動(dòng)的去詢問(wèn)IO是否完成，那么為什么說(shuō)是阻塞的呢？因?yàn)榇藭r(shí)是通過(guò)select系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成的，而select函數(shù)本身的實(shí)現(xiàn)方式是阻塞的，而采用select函數(shù)有個(gè)好處就是它可以同時(shí)監(jiān)聽多個(gè)文件句柄，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)性！

異步非阻塞IO:在此種模式下，用戶進(jìn)程只需要發(fā)起一個(gè)IO操作然后立即返回，等IO操作真正的完成以后，應(yīng)用程序會(huì)得到IO操作完成的通知，此時(shí)用戶進(jìn)程只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就好了，不需要進(jìn)行實(shí)際的IO讀寫操作，因?yàn)檎嬲腎O讀取或者寫入操作已經(jīng)由內(nèi)核完成了。目前Java中還沒(méi)有支持此種IO模型。

Netty相關(guān)概念和基本架構(gòu)

Netty的核心組件包括以下幾個(gè)部分：

BootStrap和ServerBootstrap BootStrap通常稱為引導(dǎo)類，提供一個(gè)用于應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)層配置的容器。
Channel 底層網(wǎng)路傳輸API必須提供給應(yīng)用I/O操作的接口，如讀、寫、連接、綁定等。它結(jié)構(gòu)類似一個(gè)“Socket”。它有很多類似于socket的函數(shù)：bind、close、config、connect、isActive、isOpen、isWritable、read、write等等。
ChannelHandler Handle稱之為處理器，支持很多協(xié)議，提供用于數(shù)據(jù)處理的容器。常用的一個(gè)接口是ChannelInboundHandler，這個(gè)類型可以處理入站事件(即外部應(yīng)用連接到本應(yīng)用的事件)；反之有ChannelOutboundHandler接口，處理出站事件。業(yè)務(wù)邏輯經(jīng)常在一個(gè)或多個(gè)ChannelInboundHandler中操作。
ChannelPipeline Netty的數(shù)據(jù)處理流程其實(shí)是一種責(zé)任鏈和攔截過(guò)濾器模式，ChannelPipeline 提供了一個(gè)鏈容器，該鏈包含一個(gè)或多個(gè)ChannelHandler ，并提供了一個(gè)API用于管理沿著鏈入站和出站事件的流動(dòng)。
EventLoop EventLoop 用于處理 Channel 的 I/O操作。一個(gè)EventLoop可以處理多個(gè)Channel事件。而EventLoopGroup是一個(gè)Group，可以包括多個(gè)EventLoop。
ChannelFuture Netty是一種異步I/O模型，一個(gè)操作可能無(wú)法立即返回結(jié)果，所以它提供了ChannelFuture類，可以通過(guò)addListener添加監(jiān)聽器，操作完成時(shí)可以作出通知。

Netty的基本架構(gòu)如下圖所示: