1. 学习目的

1. BIO、NIO和AIO的区别？
2. NIO的组成？
3. Netty的特点？
4. Netty的线程模型？
5. TCP 粘包/拆包的原因及解决方法？
6. 了解哪几种序列化协议？
7. 如何选择序列化协议？
8. Netty的零拷贝实现？
9. Netty的高性能表现在哪些方面？
10. NIOEventLoopGroup源码？

2.学习Netty

1. 为什么学习Netty
   分布式的时代 分布式框架中要用到
   Spring5 去servlet化，底层使用netty
   SpringBoot 内部实现web容器
   Zookeeper 底层通信
   Dubbo 分布式服务框架，多协议支持（RPC） Netty
   为成为架构师筑基
2. Netty能帮助我们解决什么问题？
   框架：简化开发一系列解决方案的集合
   封装IO操作的框架
   复杂的业务场景中，没有说用一个单独的IO APi，经常遇到的问题：手写线程（Thread），多线程处理、性能问题、单双工，影响业务的开发。
   IO + 多线程来解决问题
   类似的框架：Mina Netty的前身（不是一个人开发的）
3. 为什么要封装IO操作
   阻塞和非阻塞：
   自己回答：处理端在处理数据的时候，如果被处理对象的数据没有准备好，线程会阻塞在当前线程，譬如socket.accept()方法 ，在等待网络连接的时候，如果没有请求连接，线程会处于阻塞状态，如果是非阻塞模型，当前线程可以去处理其他事物

Input Output
是相对于内存而言
磁盘只是input output的一端，除了磁盘还有网络

IO模型

阻塞非阻塞：参照IO操作 读数据或取数据时候的一种处理机制

BIO阻塞：
流
NIO:
通道 Buffer 轮询

同步与异步

在处理数据的时候，在同一时间点能同时做多个处理：异步
在同一时间只能做一个处理：同步

• 多路复用体现：
  ServerSocketChannel
  SocketChannle (从多路复用器中拿到客户端的引用)
  都来自于 (SelectionKey)key.channel

NIO的操作过于繁琐，于是有了Netty,对NIO进行了封装。

IO(BIO)Block IO 同步阻塞IO
NIO Non-Block IO 同步非阻塞IO (可以使用线程池的方式，实现异步)
AIO Async IO 异步非阻塞IO （事件驱动，回调实现异步）

3. NIO

3.1 NIO的核心组件（三件套）

1. Buffer、Selector、Channel、

3.1.1 Buffer

0. 缓冲区属性
   容量：capacity：表示该缓冲区可以保存多少数据。
   极限：limit:表示缓冲区的当前终点，不能对缓冲区中超过极限的数据进行读写操作。极限可以修改，有利于缓冲区的重用。
   位置：position：表示缓冲区中下一个读写单元的位置，每次读写缓冲区的数据时，都会改变位置值，为下一次读写数据做准备。
   属性关系为 capacity>=limit>=position>=0
1. 改变缓冲区3个属性的方法
   clear()：把极限限制为容量值，再把位置设为0.
   flip():把极限值设为位置值，再把位置设为0.
   rewind():不改变极限，把位置设为0.
2. ByteBuffer类没有提供公开的构造方法，但是提供了两个获得ByteBuffer实例的静态工厂方法。
   allocate(int capacity):返回一个ByteBuffer对象
   directAllocate(int capacity):返回一个ByteBuffer对象,称为直接缓冲区
3. 所有的缓冲区都提供了读写缓冲区的方法
   get():相对读。从缓冲区的当前位置读取一个单元的数据，读完后把位置值加1。
   get(index):决对读。从参数index指定的位置读取一个单元的数据。
   put():相对写。向缓冲区的当前位置写入一个单元的数据,写完后把位置值加1.
   put(int index):绝对写。向参数index指定的位置写入一个单元的数据。

• buffer操作的流程
  

3.1.2 Selector

3.1.3 Channel

是多路复用的基础
解决的问题：

1. 请求过多，导致连接线程过多
2. 处理数据较大，导致线程长时间占用 也会导致阻塞
   selector模型，IO调用不会被阻塞，

3.2何为多路复用

3.3Netty支持的功能与特性

Netty

Netty封装了NIO,Reactor模型，声明BOSSS线程，worker线程，可以修改BOSS线程和worker线程的数量

1. 编码过程
   //Netty服务 //NIO //BIO
   ServerBootstrap ServerSocketChannel ServerSocket

主线程处理类，这样的写法，底层使用反射

子线程处理类 ，Handler

无锁化串行编程

编码器

解码器

业务处理逻辑

针对主线程的最大配置数

针对子线程的配置，保持长连接

//SocketChannel的封装
ChannelHandlerContext

• 总结
  Netty就是一个同时支持多协议的网络通信框架
  官网：

Netty is an asynchronous event-driven network application framework for rapid development of maintainable high performance protocol servers & clients.
Netty是一个异步事件驱动的网络应用框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。

协议编解码
2. Netty支持的协议
官网图

Netty的高性能

比传统IO性能提升了8倍多。

• 传统RPC调用性能差的三宗罪

1. 阻塞IO不具备弹性伸缩能力(一个请求，一个应答)，高并发导致宕机
2. Java序列化编码、解码的性能问题，直接是字节流的读写
3. 传统IO线程模型过多占用CPU资源

• 高性能的三个主题：
  IO模型 传输
  数据协议 协议 （协议越简单，通信效率越高）
  线程模型 线程 （编解码的处理）
• 异步非阻塞通信
  NioEventLoop聚合了多路复用器Selector，可以同时并发处理成百上千个客户端Channel，由于读写操作都是非阻塞的，可以充分提升IO线程的运行效率，避免由于频繁阻塞IO阻塞导致的线程挂起。
• 零拷贝（直接缓冲区）

1. 接收和发送ByteBuffer使用堆外内存直接内存进行socket读写。
2. 提供了组合Buffer对象，可以聚合多个ByteBuffer对象。
3. transfreTo()直接将文件缓冲区的数据发送到目标Channel,避免循环导致内存拷贝的问题。

• 内存池
  三个维度

1. Pooled与unPooled（池化与非池化）
2. UnSage和非UnSafe(底层读写与应用程序读写)
3. Heap与Direct(堆内存与堆外内存)
   netty有pooled buffer 和 unpooled buffer
   pooled 先初始化一定大小的空间 ，读写效率 ，内存分配 堆外内存读写高，但是内存管理比较麻烦。

• 高效的Reactor线程模型

1. Reactor单线程模型
   netty的接收连接，分发调度、读写都由一个线程完成。
2. Reactor多线程模型
   反应接待线程、反应线程池（处理读写，编解码）
3. 主从Reactor多线程模型
   接收线程 主线程池（调度不同模块业务的资源） 派发不同的业务逻辑线程
   从线程

• 无锁化的串行设计理念
  Pipeline(管道) pipeline的添加是有顺序的。
  pipeline的工作模式：责任链模式，双向链表 两种类型的handle
  Inbound OutBound 负责数据处理的触发和回调 什么时候触发，什么时候回调
  pipeline可以巧妙的解决权限问题，有一个好用的东西，事件传播，异常和消息可以一层层往上传。

MessageToMessageEncoder extends ChannelOutboundHandlerAdapter 是一个OutBound,OutBound说明数据需要一个回调处理了。

• 高效的并发编程 Netty的高效并发编程主要体现在如下几点：

1. volatile的大量、正确使用
2. CAS和原子类的广泛使用
3. 线程安全容器的使用
4. 通过读写锁提升并发性能

• 高性能的序列化框架
  影响序列化性能的关键因素总结如下：

1. 序列化后的码流大小（影响网络带宽的占用）
2. 序列化&反序列化的性能（CPU资源占用）
3. 是否支持跨语言（异构系统的对接和开发语言切换）

• 灵活的TCP参数配置能力

Netty核心之服务端Channel源码分析

服务端Channel的创建
bind()[用户代码入口]
initAndRegister()[初始化并注册]
newChannel()[创建服务端channel]
init()[初始化服务端Channel]

原文：https://www.cnblogs.com/nangonghui/p/13290323.html