Netty源码解读(1)-概念 & 原理

This entry is part 1 of 9 in the series Netty源码解读

Netty是Line公司的Trustin Lee(韩国)在2004年研发的Java网络应用程序框架。在进入Netty内容之前先得介绍Java网络通信的背景知识。这部分内容一带而过,阅读系列文章的你,应该通过别的渠道对基于Java基础库的网络编程有基础的了解。

BIO & NIO & AIO

BIO / NIO / AIO 分别代表 Block I/O, Non-Blocking I/O和Asynchronize I/O。前两者的涵义是见名知意的,AIO则是号称完全异步非阻塞。但实际上AIO因为引入的复杂度远比带来的性能提升要低,所以在工程应用中很少采用。

但不论是哪一种IO,在编程思想和代码实现上都存在巨大的差异。Netty作为框架工具,提供了统一以上所有IO的统一编程接口。甚至对操作系统依赖的一些网络通信技术提供了支持,如Linux的Epoll。本系列主要围绕NIO(这也是业界使用最多的)展开,为了文章连续性,先简单介绍NIO的核心概念。

NIO核心概念

NIO的提供的核心组件是ChannelSelectorByteBuffer。其中Channel共有两种实现ServerSocketChannelSocketChannel,底层封装了Socket(准确地说也分为ServerSocketSocket两种实现)。Socket是JDK1.0提供的,直接用于网络通信的终端组件,通过Socket你可以创建InputStream/OutputStream用于网络传输,这样就是普通BIO的实现方式。但通过Stream进行的数据读写都是阻塞的(阻塞的弊端这里不做展开)。

所以从JDK1.4推出NIO的Channel,底层虽然封装了Socket,但用户不需要直接通过它来进行读写,Channel把通过Socket做的 连接/读/写 请求封装为对应的OP_ACCEPT/OP_READ/OP_WRITE事件。用户可以通过同一个Selector注册多个Channel的特定事件,而每个Channel底层是一个Socket即一个网络连接,故使用一个独立线程去轮询单个Selector就可以实现对多路连接的监听。这是所谓的事件驱动。

NIO还有一个重要的特点是异步。在基于Channel+Selector实现了IO事件的监听后,当有读写事件触发,工作线程Worker-Thread跟Channel的数据交换会通过ByteBuffer进行中转,避免了高速的CPU等待缓慢的IO(即阻塞)。

Nio应用结构图

Netty登场

前面的介绍可以看到 ,NIO的设计比BIO优化不少,事实上NIO也已经成为Java生态中的网络通信标准工具。那么为什么要有Netty?答案是,NIO在网络通信上做得很好,但是面对应用开发却很不友好。且不说api本身的复杂度过高,以读操作为例,在完成数据接收之后用户得到的也只是保存在ByteBuffer内的字节,需要经过拆包、校验、解析等工作方才得到Java对象用于业务运算。这些无疑是在诸多NIO应用中的重复工作,而且容易出错。而这,恰恰是Netty提供的,简化网络开发工作,提供开发者友好的统一编程框架。

  • 统一各种网络传输类型(BIO,NIO,AIO)
  • 事件驱动开发模型(这里的事件跟NIOSelector的事件类似,但netty做的更细致且优雅)
  • 可配置的线程模型,可以轻松实现三种线程模型:
    • new NioEventLoopGroup(1) 单线程处理所有操作
    • new NioEventLoopGroup() 多线程(默认跟cpu核心数等比)处理所有请求
    • bossGroup / workerGroup 分工。两个线程池分别处理:1.握手/认证等连接建立工作,2.连接建立后的数据交换工作
  • 更高的性能(缓存/零拷贝),更低的性能消耗(对象池/内存复用)
  • 多连接之间相对公平的流量控制
  • 丰富的开箱即用工具 和 完善的文档及例子

Series NavigationNetty源码解读(2)–工作流程 >>

发表评论

电子邮件地址不会被公开。

32 − = 23