Netty那點事（一）概述
來自： http://www.importnew.com/17647.html
目錄
- 起： Netty 是什么
- 承：體驗Netty
- 轉：Netty背后的事件驅動機制
- 合：開啟Netty源碼之門
- Netty那點事系列文章索引
Netty和Mina是Java世界非常知名的通訊框架。它們都出自同一個作者，Mina誕生略早，屬于Apache基金會，而Netty開始在Jboss名下，后來出來自立門戶netty.io。關于Mina已有@FrankHui的 Mina系列文章 ，我正好最近也要做一些網絡方面的開發，就研究一下Netty的源碼，順便分享出來了。
Netty目前有兩個分支：4.x和3.x。4.0分支重寫了很多東西，并對項目進行了分包，規模比較龐大，入手會困難一些，而3.x版本則已經被廣泛使用。本系列文章針對netty 3.7.0 final。3.x和4.0的區別可以參考這篇文章： http://www.oschina.net/translate/netty-4-0-new-and-noteworthy?print 。
起：Netty是什么
大概用Netty的，無論新手還是老手，都知道它是一個“網絡通訊框架”。所謂框架，基本上都是一個作用：基于底層API，提供更便捷的編程模型。那么”通訊框架”到底做了什么事情呢？回答這個問題并不太容易，我們不妨反過來看看，不使用netty，直接基于NIO編寫網絡程序，你需要做什么(以Server端TCP連接為例，這里我們使用Reactor模型)：
- 監聽端口，建立Socket連接
- 建立線程，處理內容
- 1. 讀取Socket內容，并對協議進行解析
- 2. 進行邏輯處理
- 3. 回寫響應內容
- 4. 如果是多次交互的應用(SMTP、FTP)，則需要保持連接多進行幾次交互
- 關閉連接
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框架了，這里我們不需要花很多心思。
此外，因為TCP連接的特性，我們還要使用連接池來進行管理：
- 建立TCP連接是比較耗時的操作，對于頻繁的通訊，保持連接效果更好
- 對于并發請求，可能需要建立多個連接
- 維護多個連接后，每次通訊，需要選擇某一可用連接
- 連接超時和關閉機制
想想就覺得很復雜了！實際上，基于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之后，你只需要關注邏輯處理部分就可以了。
承：體驗Netty
這里我們引用Netty的example包里的一個例子，一個簡單的EchoServer，它接受客戶端輸入，并將輸入原樣返回。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));
}</pre>
這里 EchoServerHandler 是其業務邏輯的實現者，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());
}
}</pre>
還是挺簡單的，不是嗎？
轉：Netty背后的事件驅動機制
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？
首先推薦Netty的官方User Guide： http://netty.io/3.7/guide/ 。其次，閱讀源碼是了解一個開源工具非常好的手段，但是Java世界的框架大多追求大而全，功能完備，如果逐個閱讀，難免迷失方向，Netty也并不例外。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，相當于打通了任督二脈，以后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。什么叫事件驅動？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信息，例如這里 e.getMessage() 就是消息的內容，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，并進行處理。這種事件機制在UI編程里廣泛應用，而Netty則將其應用到了網絡編程領域。
在Netty里，所有事件都來自 ChannelEvent 接口，這些事件涵蓋監聽端口、建立連接、讀寫數據等網絡通訊的各個階段。而事件的處理者就是 ChannelHandler ，這樣，不但是業務邏輯，連網絡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內部的連接處理、協議編解碼、超時等機制，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！
下圖描述了Netty進行事件處理的流程。 Channel 是連接的通道，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的各個模塊了。Netty的包結構如下：
org
└── jboss
└── netty
├── bootstrap 配置并啟動服務的類
├── buffer 緩沖相關類，對NIO Buffer做了一些封裝
├── channel 核心部分，處理連接
├── container 連接其他容器的代碼
├── example 使用示例
├── handler 基于handler的擴展部分，實現協議編解碼等附加功能
├── logging 日志
└── util 工具類
在這里面， channel 和 handler 兩部分比較復雜。我們不妨與Netty官方的結構圖對照一下，來了解其功能。
具體的解釋可以看這里： 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。為什么叫零拷貝？因為在數據傳輸時，最終處理的數據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要做到這件事，需要對ByteBuffer內容進行拷貝，產生新的ByteBuffer，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。
- Universal Communication API
統一的通訊API。因為Java的Old I/O和New I/O，使用了互不兼容的API，而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，我們會根據模塊，詳細的對Netty源碼進行分析。
最后附上Netty那點事系列文章/代碼的Github地址: https://github.com/code4craft/netty-learning
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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