在开始了解Netty是什么之前，我们先来回顾一下，如果我们需要实现一个客户端与服务端通信的程序，使用传统的IO编程，应该如何来实现?
IO编程
我们简化下场景：客户端每隔两秒发送一个带有时间戳的"hello world"给服务端，服务端收到之后打印。
为了方便演示，下面例子中，服务端和客户端各一个类，把这两个类拷贝到你的IDE中，先后运行 IOServer.java和 IOClient.java可看到效果。
下面是传统的IO编程中服务端实现
IOServer.java
/**
* @author 闪电侠
*/
public
class
IOServer
{
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
throws
Exception
{
ServerSocket
serverSocket
=
new
ServerSocket
(
8000
);
// (1) 接收新连接线程
new
Thread
(()
->
{
while
(
true
)
{
try
{
// (1) 阻塞方法获取新的连接
Socket
socket
=
serverSocket
.
accept
();
// (2) 每一个新的连接都创建一个线程，负责读取数据
new
Thread
(()
->
{
try
{
byte
[]
data
=
new
byte
[
1024
];
InputStream
inputStream
=
socket
.
getInputStream
();
while
(
true
)
{
int
len
;
// (3) 按字节流方式读取数据
while
((
len
=
inputStream
.
read
(
data
))
!=
-
1
)
{
System
.
out
.
println
(
new
String
(
data
,
0
,
len
));
}
}
}
catch
(
IOException
e
)
{
}
}).
start
();
}
catch
(
IOException
e
)
{
}
}
}).
start
();
}
}
server端首先创建了一个 serverSocket来监听8000端口，然后创建一个线程，线程里面不断调用阻塞方法 serversocket.accept();获取新的连接，见(1)，当获取到新的连接之后，给每条连接创建一个新的线程，这个线程负责从该连接中读取数据，见(2)，然后读取数据是以字节流的方式，见(3)。
下面是传统的IO编程中客户端实现
IOClient.java
/**
* @author 闪电侠
*/
public
class
IOClient
{
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
{
new
Thread
(()
->
{
try
{
Socket
socket
=
new
Socket
(
“127.0.0.1”
,
8000
);
while
(
true
)
{
try
{
socket
.
getOutputStream
().
write
((
new
Date
()
+
“: hello world”
).
getBytes
());
socket
.
getOutputStream
().
flush
();
Thread
.
sleep
(
2000
);
}
catch
(
Exception
e
)
{
}
}
}
catch
(
IOException
e
)
{
}
}).
start
();
}
}
客户端的代码相对简单，连接上服务端8000端口之后，每隔2秒，我们向服务端写一个带有时间戳的 “hello world”。
IO编程模型在客户端较少的情况下运行良好，但是对于客户端比较多的业务来说，单机服务端可能需要支撑成千上万的连接，IO模型可能就不太合适了，我们来分析一下原因。
上面的demo，从服务端代码中我们可以看到，在传统的IO模型中，每个连接创建成功之后都需要一个线程来维护，每个线程包含一个while死循环，那么1w个连接对应1w个线程，继而1w个while死循环，这就带来如下几个问题：
线程资源受限：线程是操作系统中非常宝贵的资源，同一时刻有大量的线程处于阻塞状态是非常严重的资源浪费，操作系统耗不起
线程切换效率低下：单机cpu核数固定，线程爆炸之后操作系统频繁进行线程切换，应用性能急剧下降。
除了以上两个问题，IO编程中，我们看到数据读写是以字节流为单位，效率不高。
为了解决这三个问题，JDK在1.4之后提出了NIO。
NIO编程
关于NIO相关的文章网上也有很多，这里不打算详细深入分析，下面简单描述一下NIO是如何解决以上三个问题的。
线程资源受限
NIO编程模型中，新来一个连接不再创建一个新的线程，而是可以把这条连接直接绑定到某个固定的线程，然后这条连接所有的读写都由这个线程来负责，那么他是怎么做到的?我们用一幅图来对比一下IO与NIO
如上图所示，IO模型中，一个连接来了，会创建一个线程，对应一个while死循环，死循环的目的就是不断监测这条连接上是否有数据可以读，大多数情况下，1w个连接里面同一时刻只有少量的连接有数据可读，因此，很多个while死循环都白白浪费掉了，因为读不出啥数据。
而在NIO模型中，他把这么多while死循环变成一个死循环，这个死循环由一个线程控制，那么他又是如何做到一个线程，一个while死循环就能监测1w个连接是否有数据可读的呢? 这就是NIO模型中selector的作用，一条连接来了之后，现在不创建一个while死循环去监听是否有数据可读了，而是直接把这条连接注册到selector上，然后，通过检查这个selector，就可以批量监测出有数据可读的连接，进而读取数据，下面我再举个非常简单的生活中的例子说明IO与NIO的区别。
在一家幼儿园里，小朋友有上厕所的需求，小朋友都太小以至于你要问他要不要上厕所，他才会告诉你。幼儿园一共有100个小朋友，有两种方案可以解决小朋友上厕所的问题：
每个小朋友配一个老师。每个老师隔段时间询问小朋友是否要上厕所，如果要上，就领他去厕所，100个小朋友就需要100个老师来询问，并且每个小朋友上厕所的时候都需要一个老师领着他去上，这就是IO模型，一个连接对应一个线程。
所有的小朋友都配同一个老师。这个老师隔段时间询问所有的小朋友是否有人要上厕所，然后每一时刻把所有要上厕所的小朋友批量领到厕所，这就是NIO模型，所有小朋友都注册到同一个老师，对应的就是所有的连接都注册到一个线程，然后批量轮询。
这就是NIO模型解决线程资源受限的方案，实际开发过程中，我们会开多个线程，每个线程都管理着一批连接，相对于IO模型中一个线程管理一条连接，消耗的线程资源大幅减少
线程切换效率低下
由于NIO模型中线程数量大大降低，线程切换效率因此也大幅度提高
IO读写以字节为单位
NIO解决这个问题的方式是数据读写不再以字节为单位，而是以字节块为单位。IO模型中，每次都是从操作系统底层一个字节一个字节地读取数据，而NIO维护一个缓冲区，每次可以从这个缓冲区里面读取一块的数据， 这就好比一盘美味的豆子放在你面前，你用筷子一个个夹(每次一个)，肯定不如要勺子挖着吃(每次一批)效率来得高。
简单讲完了JDK NIO的解决方案之后，我们接下来使用NIO的方案替换掉IO的方案，我们先来看看，如果用JDK原生的NIO来实现服务端，该怎么做
前方高能预警：以下代码可能会让你感觉极度不适，如有不适，请跳过
NIOServer.java
/**
* @author 闪电侠
*/
public
class
NIOServer
{
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
throws
IOException
{
Selector
serverSelector
=
Selector
.
open
();
Selector
clientSelector
=
Selector
.
open
();
new
Thread
(()
->
{
try
{
// 对应IO编程中服务端启动
ServerSocketChannel
listenerChannel
=
ServerSocketChannel
.
open
();
listenerChannel
.
socket
().
bind
(
new
InetSocketAddress
(
8000
));
listenerChannel
.
configureBlocking
(
false
);
listenerChannel
.
register
(
serverSelector
,
SelectionKey
.
OP_ACCEPT
);
while
(
true
)
{
// 监测是否有新的连接，这里的1指的是阻塞的时间为1ms
if
(
serverSelector
.
select
(
1
)
>
0
)
{
Set
<
SelectionKey
>
set
=
serverSelector
.
selectedKeys
();
Iterator
<
SelectionKey
>
keyIterator
=
set
.
iterator
();
while
(
keyIterator
.
hasNext
())
{
SelectionKey
key
=
keyIterator
.
next
();
if
(
key
.
isAcceptable
())
{
try
{
// (1) 每来一个新连接，不需要创建一个线程，而是直接注册到clientSelector
SocketChannel
clientChannel
=
((
ServerSocketChannel
)
key
.
channel
()).
accept
();
clientChannel
.
configureBlocking
(
false
);
clientChannel
.
register
(
clientSelector
,
SelectionKey
.
OP_READ
);
}
finally
{
keyIterator
.
remove
();
}
}
}
}
}
}
catch
(
IOException
ignored
)
{
}
}).
start
();
new
Thread
(()
->
{
try
{
while
(
true
)
{
// (2) 批量轮询是否有哪些连接有数据可读，这里的1指的是阻塞的时间为1ms
if
(
clientSelector
.
select
(
1
)
>
0
)
{
Set
<
SelectionKey
>
set
=
clientSelector
.
selectedKeys
();
Iterator
<
SelectionKey
>
keyIterator
=
set
.
iterator
();
while
(
keyIterator
.
hasNext
())
{
SelectionKey
key
=
keyIterator
.
next
();
if
(
key
.
isReadable
())
{
try
{
SocketChannel
clientChannel
=
(
SocketChannel
)
key
.
channel
();
ByteBuffer
byteBuffer
=
ByteBuffer
.
allocate
(
1024
);
// (3) 读取数据以块为单位批量读取
clientChannel
.
read
(
byteBuffer
);
byteBuffer
.
flip
();
System
.
out
.
println
(
Charset
.
defaultCharset
().
newDecoder
().
decode
(
byteBuffer
)
.
toString
());
}
finally
{
keyIterator
.
remove
();
key
.
interestOps
(
SelectionKey
.
OP_READ
);
}
}
}
}
}
}
catch
(
IOException
ignored
)
{
}
}).
start
();
}
}
相信大部分没有接触过NIO的同学应该会直接跳过代码来到这一行：原来使用JDK原生NIO的API实现一个简单的服务端通信程序是如此复杂!
复杂得我都没耐心解释这一坨代码的执行逻辑(开个玩笑)，我们还是先对照NIO来解释一下几个核心思路
NIO模型中通常会有两个线程，每个线程绑定一个轮询器selector，在我们这个例子中 serverSelector负责轮询是否有新的连接， clientSelector负责轮询连接是否有数据可读
服务端监测到新的连接之后，不再创建一个新的线程，而是直接将新连接绑定到 clientSelector上，这样就不用IO模型中1w个while循环在死等，参见(1)
clientSelector被一个while死循环包裹着，如果在某一时刻有多条连接有数据可读，那么通过 clientSelector.select(1)方法可以轮询出来，进而批量处理，参见(2)
数据的读写以内存块为单位，参见(3)
其他的细节部分，我不愿意多讲，因为实在是太复杂，你也不用对代码的细节深究到底。总之，强烈不建议直接基于JDK原生NIO来进行网络开发，下面是我总结的原因
1、JDK的NIO编程需要了解很多的概念，编程复杂，对NIO入门非常不友好，编程模型不友好，ByteBuffer的api简直反人类 2、对NIO编程来说，一个比较合适的线程模型能充分发挥它的优势，而JDK没有给你实现，你需要自己实现，就连简单的自定义协议拆包都要你自己实现 3、JDK的NIO底层由epoll实现，该实现饱受诟病的空轮训bug会导致cpu飙升100% 4、项目庞大之后，自行实现的NIO很容易出现各类bug，维护成本较高，上面这一坨代码我都不能保证没有bug
正因为如此，我客户端代码都懒得写给你看了==!，你可以直接使用 IOClient.java与 NIOServer.java通信
JDK的NIO犹如带刺的玫瑰，虽然美好，让人向往，但是使用不当会让你抓耳挠腮，痛不欲生，正因为如此，Netty横空出世!
Netty编程
那么Netty到底是何方神圣? 用一句简单的话来说就是：Netty封装了JDK的NIO，让你用得更爽，你不用再写一大堆复杂的代码了。 用官方正式的话来说就是：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服务器和客户端。
下面是我总结的使用Netty不使用JDK原生NIO的原因
使用JDK自带的NIO需要了解太多的概念，编程复杂，一不小心bug横飞
Netty底层IO模型随意切换，而这一切只需要做微小的改动，改改参数，Netty可以直接从NIO模型变身为IO模型
Netty自带的拆包解包，异常检测等机制让你从NIO的繁重细节中脱离出来，让你只需要关心业务逻辑
Netty解决了JDK的很多包括空轮询在内的bug
Netty底层对线程，selector做了很多细小的优化，精心设计的reactor线程模型做到非常高效的并发处理
自带各种协议栈让你处理任何一种通用协议都几乎不用亲自动手
Netty社区活跃，遇到问题随时邮件列表或者issue
Netty已经历各大rpc框架，消息中间件，分布式通信中间件线上的广泛验证，健壮性无比强大
看不懂没有关系，这些我们在后续的课程中我们都可以学到，接下来我们用Netty的版本来重新实现一下本文开篇的功能吧
首先，引入Maven依赖
<
dependency
>
<
groupId
>
io
.
netty
groupId
>
<
artifactId
>
netty
-
all
artifactId
>
<
version
>
4.1
.
6.Final
version
>
dependency
>
然后，下面是服务端实现部分
NettyServer.java
/**
* @author 闪电侠
*/
public
class
NettyServer
{
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
{
ServerBootstrap
serverBootstrap
=
new
ServerBootstrap
();
NioEventLoopGroup
boos
=
new
NioEventLoopGroup
();
NioEventLoopGroup
worker
=
new
NioEventLoopGroup
();
serverBootstrap
.
group
(
boos
,
worker
)
.
channel
(
NioServerSocketChannel
.
class
)
.
childHandler
(
new
ChannelInitializer
<
NioSocketChannel
>()
{
protected
void
initChannel
(
NioSocketChannel
ch
)
{
ch
.
Pipeline
().
addLast
(
new
StringDecoder
());
ch
.
Pipeline
().
addLast
(
new
SimpleChannelInboundHandler
<
String
>()
{
@Override
protected
void
channelRead0
(
ChannelHandlerContext
ctx
,
String
msg
)
{
System
.
out
.
println
(
msg
);
}
});
}
})
.
bind
(
8000
);
}
}
这么一小段代码就实现了我们前面NIO编程中的所有的功能，包括服务端启动，接受新连接，打印客户端传来的数据，怎么样，是不是比JDK原生的NIO编程优雅许多?
初学Netty的时候，由于大部分人对NIO编程缺乏经验，因此，将Netty里面的概念与IO模型结合起来可能更好理解
1. boos对应了 IOServer.java中的接收新连接线程，主要负责创建新连接 2. worker对应 IOClient.java中的负责读取数据的线程，主要用于读取数据以及业务逻辑处理
然后剩下的逻辑我在后面的系列文章中会详细分析，你可以先把这段代码拷贝到你的IDE里面，然后运行main函数
然后下面是客户端NIO的实现部分
NettyClient.java
/**
* @author 闪电侠
*/
public
class
NettyClient
{
public
static
void
main
(
String
[]
args
)
throws
InterruptedException
{
Bootstrap
bootstrap
=
new
Bootstrap
();
NioEventLoopGroup
group
=
new
NioEventLoopGroup
();
bootstrap
.
group
(
group
)
.
channel
(
NioSocketChannel
.
class
)
.
handler
(
new
ChannelInitializer
<
Channel
>()
{
@Override
protected
void
initChannel
(
Channel
ch
)
{
ch
.
Pipeline
().
addLast
(
new
StringEncoder
());
}
});
Channel
channel
=
bootstrap
.
connect
(
“127.0.0.1”
,
8000
).
channel
();
while
(
true
)
{
channel
.
writeAndFlush
(
new
Date
()
+
“: hello world!”
);
Thread
.
sleep
(
2000
);
}
}
}
在客户端程序中， group对应了我们 IOClient.java中main函数起的线程，剩下的逻辑我在后面的文章中会详细分析，现在你要做的事情就是把这段代码拷贝到你的IDE里面，然后运行main函数，最后回到 NettyIOServer.java的控制台，你会看到效果。
使用Netty之后是不是觉得整个世界都美好了，一方面Netty对NIO封装得如此完美，写出来的代码非常优雅，另外一方面，使用Netty之后，网络通信这块的性能问题几乎不用操心，尽情地让Netty榨干你的CPU吧。
目前我负责的两大长连接项目均峰值QPS在50W左右，单机连接数10W左右，集群规模在千万级别，底层均使用了Netty作为通信框架。Netty如此高性能及稳定的特性让我几乎不用为性能而担忧，所以，如果你工作中需要接触到网络编程，Netty必将是你的最佳选择!在后续的文章中，我将基于一个简单的消息推送系统带领你从0到1系统学习Netty各方面的知识，并且每一篇文章都会有一个视频课程对应，每一篇文章对应源码我也会放到github上。
如果你没有学习过Netty，那么本系列将会是你零基础入门最好的资料，如果你对Netty有所掌握，想深入了解Netty的细节，摸透Netty的底层原理，那么我的源码分析视频(imooc.com搜索"Netty")将会是你最好的选择，截止目前，已经有200多位小伙伴加入。
文章转载自公众号
闪电侠的博客 闪电侠的博客
大连男科医院哪个好 http://www.0411nk.cn/
大连哪家医院做包皮手术好 http://www.bohai120.com/