首先声明,本文是为Netty新手准备的,所以事无巨细的会把步骤列出来,老手们就不用在我这篇文章上浪费时间了,要不然你会嫌我墨迹的。
一、前言Netty是一个开源的异步事件驱动的网络应用程序框架,用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。
Netty的创始人是韩国人trustinlee,他现在韩国line公司工作,早前应用较多的Mina也是这牛人的作品。
Netty目前的项目leader是德国人Normanmaurer(之前在Redhat,全职开发Netty),也是《Nettyinaction》的作者,目前是苹果公司高级工程师,同时也经常参加netty相关的技术会议,这两大牛长下面这样:
Netty的优点,简单一句话:使用简单、功能强大、性能强悍。
Netty的特点:
高并发:Netty是一款基于NIO(NonblockingIO,非阻塞IO)开发的网络通信框架,对比于BIO(BlockingI/O,阻塞IO),他的并发性能得到了很大提高。
传输快:Netty的传输依赖于零拷贝特性,尽量减少不必要的内存拷贝,实现了更高效率的传输。
封装好:Netty封装了NIO操作的很多细节,提供了易于使用调用接口。
Netty的优势:
使用简单:封装了NIO的很多细节,使用更简单。
功能强大:预置了多种编解码功能,支持多种主流协议。
定制能力强:可以通过ChannelHandler对通信框架进行灵活地扩展。
性能高:通过与其他业界主流的NIO框架对比,Netty的综合性能最优。
稳定:Netty修复了已经发现的所有NIO的bug,让开发人员可以专注于业务本身。
社区活跃:Netty是活跃的开源项目,版本迭代周期短,bug修复速度快。
Netty高性能表现在哪些方面?
IO线程模型:同步非阻塞,用最少的资源做更多的事。
内存零拷贝:尽量减少不必要的内存拷贝,实现了更高效率的传输。
内存池设计:申请的内存可以重用,主要指直接内存。内部实现是用一颗二叉查找树管理内存分配情况。
串形化处理读写:避免使用锁带来的性能开销。
高性能序列化协议:支持protobuf等高性能序列化协议。
BIO、NIO和AIO的区别是什么?这三个概念分别对应三种通讯模型:阻塞、非阻塞、非阻塞异步,概念这里就不写了,大家可以度娘搜一下,网上好多博客说Netty对应NIO,准确来说,应该是既可以是NIO,也可以是AIO,就看你怎么实现,这三个的区别如下:
BIO:一个连接一个线程,客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,线程开销大。伪异步IO:将请求连接放入线程池,一对多,但线程还是很宝贵的资源。
NIO:一个请求一个线程,但客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
AIO:一个有效请求一个线程,客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。
BIO是面向流的,NIO是面向缓冲区的;BIO的各种流是阻塞的。而NIO是非阻塞的;BIO的Stream是单向的,而NIO的channel是双向的。
NIO的特点:事件驱动模型、单线程处理多任务、非阻塞I/O,I/O读写不再阻塞,而是返回0、基于block的传输比基于流的传输更高效、更高级的IO函数zero-copy、IO多路复用大大提高了Java网络应用的可伸缩性和实用性。基于Reactor线程模型。
二、Netty能做什么?学技能都是为了能够应用到实际工作中去,谁也不是为了学而学、弄着玩不是,那么Netty能做什么呢?主要是在两个方面:
现在物联网的应用无处不在,大量的项目都牵涉到应用传感器和服务器端的数据通信,Netty作为基础通信组件、能够轻松解决之前有较高门槛的通信系统开发,你不用再为如何解析各类简单、或复杂的通讯协议而薅头发了,有过这方面开发经验的程序员会有更深刻、或者说刻骨铭心的体会。
现在互联网系统讲究的都是高并发、分布式、微服务,各类消息满天飞,Netty在这类架构里面的应用可谓是如鱼得水,如果你对当前的各种应用服务器不爽,那么完全可以基于Netty来实现自己的HTTP服务器,FTP服务器,UDP服务器,RPC服务器,WebSocket服务器,Redis的Proxy服务器,MySQL的Proxy服务器等等。
三、掌握Netty有什么好处呢?直接的好处是:能够有进大厂、拿高薪的机会,业内好多著名的公司在招聘高级/资深Java工程师时基本上都要求熟练掌握、或熟悉Netty。
这个名单还可以很长很长。。。
作为一个学Java的,如果没有研究过Netty,那么你对Java语言的使用和理解仅仅停留在表面水平,会点SSH,写几个MVC,访问数据库和缓存,这些只是初、中等Java程序员干的事。如果你要进阶,想了解Java服务器的深层高阶知识,Netty绝对是一个必须要过的门槛。
间接地好处是:多款开源框架中应用了Netty,掌握了Netty,就具有分析这些开源框架的基础了,也就是有了成为技术大牛的基础。
这些开源框架有哪些呢?简单罗列一些典型的,如下:
阿里分布式服务框架Dubbo的RPC框架;
淘宝的消息中间件RocketMQ;
Hadoop的高性能通信和序列化组件Avro的RPC框架;
开源集群运算框架Spark;
分布式计算框架Storm;
并发应用和分布式应用Akka;
名单依然很长很长。。。。
四、动手开干、实现一个传输字符串的简单实例在开始动手之前,必要的基础概念还是要知道的,要不然代码敲下来,功能倒是实现了,但对Netty还是一头雾水,这就不是本文要达到的目的了。
本示例需要用到的基础知识主要有以下几方面的东东,这些知识点最好有一个大概的了解,要不然,看实例会有一定的困难。
掌握Java基础掌握Maven基础熟悉IntelliJIDEA集成开发工具的使用,这个工具简称IDEA知道TCP、Socket的基本概念1、Netty的组件I/O:各种各样的流(文件、数组、缓冲、管道。。。)的处理(输入输出)。
Channel:通道,代表一个连接,每个Client请对会对应到具体的一个Channel。
ChannelPipeline:责任链,每个Channel都有且仅有一个ChannelPipeline与之对应,里面是各种各样的Handler。
handler:用于处理出入站消息及相应的事件,实现我们自己要的业务逻辑。
EventLoopGroup:I/O线程池,负责处理Channel对应的I/O事件。
ServerBootstrap:服务器端启动辅助对象。
Bootstrap:客户端启动辅助对象。
ChannelInitializer:Channel初始化器。
ChannelFuture:代表I/O操作的执行结果,通过事件机制,获取执行结果,通过添加监听器,执行我们想要的操作。
ByteBuf:字节序列,通过ByteBuf操作基础的字节数组和缓冲区。
2、基础环境准备基础环境准备主要有三个方面:JDK安装及环境变量设置、Maven安装及环境变量设置、IDEA安装及基本设置。
2.1、JDK安装及环境变量设置JDK下载,可以从官方现在,也可以度娘上随便搜下载链接,最新版是JDK14,我这里下载的是JDK8,用8还是14哪个版本无所谓,都可以,但要注意一点的是,现在从JDK的