【轉】Netty那點事（一）概述

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【原文https://github.com/code4craft/netty-learning/blob/master/posts/ch1-overview.md#%E5%90%88%E5%BC%80%E5%90%AFnetty%E6%BA%90%E7%A0%81%E4%B9%8B%E9%97%A8】起：Netty是什麼

大概用Netty的，無論新手還是老手，都知道它是一個“網路通訊架構”。所謂架構，基本上都是一個作用：基於底層API，提供更便捷的編程模型。那麼"通訊架構"到底做了什麼事情呢？回答這個問題並不太容易，我們不妨反過來看看，不使用netty，直接基於NIO編寫網路程式，你需要做什麼(以Server端TCP串連為例，這裡我們使用Reactor模型)：

1. 監聽連接埠，建立Socket串連
2. 建立線程，處理內容
   1. 讀取Socket內容，並對協議進行解析
   2. 進行邏輯處理
   3. 回寫響應內容
   4. 如果是多次互動的應用(SMTP、FTP)，則需要保持串連多進行幾次互動
3. 關閉串連

建立線程是一個比較耗時的操作，同時維護線程本身也有一些開銷，所以我們會需要多線程機制，幸好JDK已經有很方便的多線程架構了，這裡我們不需要花很多心思。

此外，因為TCP串連的特性，我們還要使用串連池來進行管理：

1. 建立TCP串連是比較耗時的操作，對於頻繁的通訊，保持串連效果更好
2. 對於並發請求，可能需要建立多個串連
3. 維護多個串連後，每次通訊，需要選擇某一可用串連
4. 連線逾時和關閉機制

想想就覺得很複雜了！實際上，基於NIO直接實現這部分東西，即使是老手也容易出現錯誤，而使用Netty之後，你只需要關注邏輯處理部分就可以了。

承：體驗Netty

這裡我們引用Netty的example包裡的一個例子，一個簡單的EchoServer，它接受用戶端輸入，並將輸入原樣返回。其主要代碼如下：

    public void run() {        // Configure the server.        ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(                new NioServerSocketChannelFactory(                        Executors.newCachedThreadPool(),                        Executors.newCachedThreadPool()));        // Set up the pipeline factory.        bootstrap.setPipelineFactory(new ChannelPipelineFactory() {            public ChannelPipeline getPipeline() throws Exception {                return Channels.pipeline(new EchoServerHandler());            }        });        // Bind and start to accept incoming connections.        bootstrap.bind(new InetSocketAddress(port));    }

這裡EchoServerHandler是其商務邏輯的實現者，大致代碼如下：

    public class EchoServerHandler extends SimpleChannelUpstreamHandler {        @Override        public void messageReceived(                ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e) {            // Send back the received message to the remote peer.            e.getChannel().write(e.getMessage());        }    }

還是挺簡單的，不是嗎？

完成了以上一段代碼，我們算是與Netty進行了第一次親密接觸。如果想深入學習呢？

閱讀源碼是瞭解一個開源工具非常好的手段，但是Java世界的架構大多追求大而全，功能完備，如果逐個閱讀，難免迷失方向，Netty也並不例外。相反，抓住幾個重點對象，理解其領域概念及設計思想，從而理清其脈絡，相當於打通了任督二脈，以後的閱讀就不再困難了。

理解Netty的關鍵點在哪呢？我覺得，除了NIO的相關知識，另一個就是事件驅動的設計思想。什麼叫事件驅動？我們回頭看看EchoServerHandler的代碼，其中的參數：public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e)，MessageEvent就是一個事件。這個事件攜帶了一些資訊，例如這裡e.getMessage()就是訊息的內容，而EchoServerHandler則描述了處理這種事件的方式。一旦某個事件觸發，相應的Handler則會被調用，並進行處理。這種事件機制在UI編程裡廣泛應用，而Netty則將其應用到了網路編程領域。

在Netty裡，所有事件都來自ChannelEvent介面，這些事件涵蓋監聽連接埠、建立串連、讀寫資料等網路通訊的各個階段。而事件的處理者就是ChannelHandler，這樣，不但是商務邏輯，連網路通訊流程中底層的處理，都可以通過實現ChannelHandler來完成了。事實上，Netty內部的串連處理、協議編解碼、逾時等機制，都是通過handler完成的。當博主弄明白其中的奧妙時，不得不佩服這種設計！

描述了Netty進行事件處理的流程。Channel是串連的通道，是ChannelEvent的產生者，而ChannelPipeline可以理解為ChannelHandler的集合。

合：開啟Netty源碼之門

理解了Netty的事件驅動機制，我們現在可以來研究Netty的各個模組了。Netty的包結構如下：

org└── jboss    └── netty        ├── bootstrap 配置並啟動服務的類        ├── buffer 緩衝相關類，對NIO Buffer做了一些封裝        ├── channel 核心部分，處理串連        ├── container 串連其他容器的代碼        ├── example 使用樣本        ├── handler 基於handler的擴充部分，實現協議編解碼等附加功能        ├── logging 日誌        └── util 工具類

在這裡面，channel和handler兩部分比較複雜。我們不妨與Netty官方的結構圖對照一下，來瞭解其功能。

具體的解釋可以看這裡：http://netty.io/3.7/guide/#architecture。圖中可以看到，除了之前說到的事件驅動機制之外，Netty的核心功能還包括兩部分：

• Zero-Copy-Capable Rich Byte Buffer

  零拷貝的Buffer。為什麼叫零拷貝？因為在資料轉送時，最終處理的資料會需要對單個傳輸層的報文，進行組合或者拆分。NIO原生的ByteBuffer無法做到這件事，而Netty通過提供Composite(組合)和Slice(切分)兩種Buffer來實現零拷貝。這部分代碼在org.jboss.netty.buffer包中。 這裡需要額外注意，不要和作業系統層級的Zero-Copy混淆了, 作業系統中的零拷貝主要是使用者空間和核心空間之間的資料拷貝, NIO中通過DirectBuffer做了實現.

• Universal Communication API

  統一的通訊API。這個是針對Java的Old I/O和New I/O，使用了不同的API而言。Netty則提供了統一的API(org.jboss.netty.channel.Channel)來封裝這兩種I/O模型。這部分代碼在org.jboss.netty.channel包中。

此外，Protocol Support功能通過handler機制實現。

接下來的文章，我們會根據模組，詳細的對Netty源碼進行分析。

參考資料：

• Netty 3.7 User Guide http://netty.io/3.7/guide/

• What is Netty? http://ayedo.github.io/netty/2013/06/19/what-is-netty.html

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