第一章：Netty介绍

1. Netty介绍

Netty是一款异步的事件驱动的网络应用程序框架，支持快速地开发可维护的高性能的面向协议的服务器和客户端，Netty是基于NIO实现的，所以整个Netty都是异步操作，网络应用程序通常需要有较高的可扩展性，无论是Netty还是其他的基于Java NIO的框架，都会提供可扩展性的解决方案。

2. 为什么使用Netty？

Netty是业界最流行的NIO框架之一，它的健壮性、功能、性能、可定制性和可扩展性在同类框架中都是首屈一指的，它已经得到成百上千的商用项目验证，例如Hadoop的RPC框架，avro使用Netty作为底层通信框架。很多其它业界主流的RPC框架，也使用Netty来构建高性能的异步通信能力。
通过对Netty的分析，我们将它的优点总结如下：
1) API使用简单；
2) 功能强大，预置了多种编解码功能，支持多种主流协议；
3) 定制能力强，可以通过ChannelHandler对通信框架进行灵活的扩展；
4) 性能高，通过与其它业界主流的NIO框架对比，Netty的综合性能最优；
5) 成熟、稳定，Netty修复了已经发现的所有JDK NIO BUG，业务开发人员不需要再为NIO的BUG而烦恼；
3. Netty的功能非常丰富

Netty的包结构如下

在这里面，channel和handler两部分比较复杂。我们不妨与Netty官方的结构图对照一下，来了解其功能。

Zero-Copy-Capable Rich Byte Buffer 零拷贝的Buffer。为什么叫零拷贝？因为在数据传输时，最终处理的数据会需要对单个传输层的报文，进行组合或者拆分。NIO原生的ByteBuffer要做到这件事，需要对ByteBuffer内容进行拷贝，产生新的ByteBuffer，而Netty通过提供Composite(组合)和Slice(切分)两种Buffer来实现零拷贝。这部分代码在org.jboss.netty.buffer包中。
Universal Communication API 统一的通讯API。因为Java的Old I/O和New I/O，使用了互不兼容的API，而Netty则提供了统一的API(org.jboss.netty.channel.Channel)来封装这两种I/O模型。这部分代码在org.jboss.netty.channel包中。

4. Netty的特性总结

分　　类	Netty的特性
设计	统一的API，支持多种传输类型，阻塞的和非阻塞的简单而强大的线程模型真正的无连接数据报套接字支持链接逻辑组件以支持复用
易于使用	详实的Javadoc和大量的示例集不需要超过JDK 1.6的依赖。（一些可选的特性可能需要Java 1.7+和/或额外的依赖）
性能	拥有比Java的核心API更高的吞吐量以及更低的延迟得益于池化和复用，拥有更低的资源消耗最少的内存复制
健壮性	不会因为慢速、快速或者超载的连接而导致OutOfMemoryError消除在高速网络中NIO应用程序常见的不公平读/写比率
安全性	完整的SSL/TLS以及StartTLS支持可用于受限环境下，如Applet和OSGI
社区驱动	发布快速而且频繁

5. Netty的核心组件

Netty的主要构件块：

Channel；
回调；
Future；
事件和ChannelHandler。

这些构建块代表了不同类型的构造：资源、逻辑以及通知。你的应用程序将使用它们来访问网络以及流经网络的数据。

对于每个组件来说，我们都将提供一个基本的定义，并且在适当的情况下，还会提供一个简单的示例代码来说明它的用法。

5.1 Channel

Channel是Java NIO的一个基本构造。它代表一个到实体（如一个硬件设备、一个文件、一个网络套接字或者一个能够执行一个或者多个不同的I/O操作的程序组件）的开放连接，如读操作和写操作，目前，可以把Channel看作是传入（入站）或者传出（出站）数据的载体。因此，它可以被打开或者被关闭，连接或者断开连接。

5.2 回调

一个回调其实就是一个方法，一个指向已经被提供给另外一个方法的方法的引用。这使得后者可以在适当的时候调用前者。回调在广泛的编程场景中都有应用，而且也是在操作完成后通知相关方最常见的方式之一。

Netty在内部使用了回调来处理事件；当一个回调被触发时，相关的事件可以被一个interface-ChannelHandler的实现处理。

代码清单1-2展示了一个例子：

1) 当一个新的连接已经被建立时，ChannelHandler的channelActive()回调方法将会被调用，并将打印出一条信息。

2) 被回调触发的ChannelHandler

public class ConnectHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx)
        throws Exception {    -- 当一个新的连接已经被建立时，channelActive(ChannelHandlerContext)将会被调用
        System.out.println(
            "Client " + ctx.channel().remoteAddress() + " connected");
    }
}

5.3 Future

1) Future提供了另一种在操作完成时通知应用程序的方式。这个对象可以看作是一个异步操作的结果的占位符；它将在未来的某个时刻完成，并提供对其结果的访问。
2) JDK预置了interface java.util.concurrent.Future，但是其所提供的实现，只允许手动检查对应的操作是否已经完成，或者一直阻塞直到它完成。这是非常繁琐的，所以Netty提供了它自己的实现——ChannelFuture，用于在执行异步操作的时候使用。
3) ChannelFuture提供了几种额外的方法，这些方法使得我们能够注册一个或者多个ChannelFutureListener实例。监听器的回调方法operationComplete()，将会在对应的操作完成时被调用。然后监听器可以判断该操作是成功地完成了还是出错了。如果是后者，我们可以检索产生的Throwable。简而言之，由ChannelFutureListener提供的通知机制消除了手动检查对应的操作是否完成的必要。

4) 每个Netty的出站I/O操作都将返回一个ChannelFuture；也就是说，它们都不会阻塞。正如我们前面所提到过的一样，Netty完全是异步和事件驱动的。

5.4 事件和ChannelHandler

Netty使用不同的事件来通知我们状态的改变或者是操作的状态。这使得我们能够基于已经发生的事件来触发适当的动作。这些动作可能是：

记录日志；
数据转换；
流控制；
应用程序逻辑。

Netty是一个网络编程框架，所以事件是按照它们与入站或出站数据流的相关性进行分类的。可能由入站数据或者相关的状态更改而触发的事件包括：

连接已被激活或者连接失活；
数据读取；
用户事件；
错误事件。

出站事件是未来将会触发的某个动作的操作结果，这些动作包括：

打开或者关闭到远程节点的连接；
将数据写到或者冲刷到套接字。

每个事件都可以被分发给ChannelHandler类中的某个用户实现的方法。这是一个很好的将事件驱动范式直接转换为应用程序构件块的例子。图展示了一个事件是如何被一个这样的ChannelHandler链处理的。

Netty提供了大量预定义的可以开箱即用的ChannelHandler实现，包括用于各种协议（如HTTP和SSL/TLS）的ChannelHandler。在内部，ChannelHandler自己也使用了事件和Future，使得它们也成为了你的应用程序将使用的相同抽象的消费者。