参考文章：
《超详细的 Netty 入门》
《Netty框架学习之(一）：Netty框架简介》
《Netty框架学习之(二）：Netty组件简介》
《图解高性能网络架构：Reactor 和 Proactor》
相关文章：
《IO 模型与多路复用》
《Java NIO》
《性能优化：文件传输之DMA、零拷贝与直接IO》
写在开头：本文为学习后的总结，可能有不到位的地方，错误的地方，欢迎各位指正。
前言
在此前的文章中，我们已经对NIO等内容做了基本介绍，但是java NIO类库和API繁杂，学习成本高，还需要熟悉Java多线程编程才能写出高质量的NIO程序。因此便有了封装好的网络编程框架Netty。（建议在阅读本文前先了解完《IO 模型与多路复用》）。
目录
前言
一、线程模型
1、传统阻塞IO线程模
2、Reactor模型
2.1、单 Reactor 单进程 / 线程
2.2、单 Reactor 多线程 / 多进程
2.3、多 Reactor 多进程 / 线程
二、Netty的基本介绍
1、Netty是什么
2、Netty的运行步骤
2.1、内部流程介绍
2.2、样例展示
2.3、核心组件
一、线程模型
目前存在的线程模式：
- 传统阻塞IO的服务模型
- Reactor模型
1、传统阻塞IO线程模
这种模型采用阻塞IO获取输入的数据，每个连接都需要独立的线程来处理逻辑。存在的问题就是，当并发数很大时，就需要创建很多的线程，占用大量的资源。连接创建后，如果当前线程没有数据可读，该线程将会阻塞在读数据的方法上，造成线程资源浪费。
2、Reactor模型
与传统阻塞IO线程模对应的就是基于NIO封装而成的Reactor事件驱动模型。事实上，Reactor 模式也叫 Dispatcher 模式，即 I/O 多路复用监听事件，收到事件后，根据事件类型分配（Dispatch）给某个进程 / 线程。
先来复习下NIO使用的多路复用技术，只需要一个线程就可以监控所有的连接，正如下图这样。
Reactor模式主要由 Reactor 和处理资源池这两个核心部分组成，它俩负责的事情如下：
- Reactor 负责监听和分发事件，事件类型包含连接事件、读写事件；
- 处理资源池负责处理事件，如 read -> 业务逻辑 -> send；
Reactor模式是灵活多变的，可以应对不同的业务场景，灵活在于：
- Reactor 的数量可以只有一个，也可以有多个；
- 处理资源池可以是单个进程 / 线程，也可以是多个进程 /线程；
于是Reactor模式就有以下实现
- 单 Reactor 单进程 / 线程；
- 单 Reactor 多线程 / 进程；
- 多 Reactor 多进程 / 线程；
2.1、单 Reactor 单进程 / 线程
可以看到进程里有 Reactor、Acceptor、Handler 这三个对象：
- Reactor 对象的作用是监听和分发事件；
- Acceptor 对象的作用是获取连接；
- Handler 对象的作用是处理业务；
运行流程如下：
（1）Reactor 对象通过 select （IO 多路复用接口） 监听事件，收到事件后通过 dispatch 进行分发，具体分发给 Acceptor 对象还是 Handler 对象，还要看收到的事件类型； （2）如果是连接建立的事件，则交由 Acceptor 对象进行处理，Acceptor 对象会通过 accept 方法 获取连接，并创建一个 Handler 对象来处理后续的响应事件； （3）如果不是连接建立事件， 则交由当前连接对应的 Handler 对象来进行响应； Handler 对象通过 read -> 业务处理 -> send 的流程来完成完整的业务流程。
单 Reactor 单进程的方案因为全部工作都在同一个进程内完成，所以实现起来比较简单，不需要考虑进程间通信，也不用担心多进程竞争。
但是，这种方案存在 2 个缺点：
（1）因为只有一个进程，无法充分利用 多核 CPU 的性能； （2）Handler 对象在业务处理时，整个进程是无法处理其他连接的事件的，如果业务处理耗时比较长，那么就造成响应的延迟；
2.2、单 Reactor 多线程 / 多进程
如果要克服单 Reactor 单线程 / 进程方案的缺点，那么就需要引入多线程 / 多进程，这样就产生了单 Reactor 多线程 / 多进程的方案。
（1）Reactor 对象通过 select （IO 多路复用接口） 监听事件，收到事件后通过 dispatch 进行分发，具体分发给 Acceptor 对象还是 Handler 对象，还要看收到的事件类型； （2）如果是连接建立的事件，则交由 Acceptor 对象进行处理，Acceptor 对象会通过 accept 方法 获取连接，并创建一个 Handler 对象来处理后续的响应事件； （3）如果不是连接建立事件， 则交由当前连接对应的 Handler 对象来进行响应；
与前一种模式不同之处在于：
（1）Handler 对象不再负责业务处理，只负责数据的接收和发送，Handler 对象通过 read 读取到数据后，会将数据发给子线程里的 Processor 对象进行业务处理； （2）子线程里的 Processor 对象就进行业务处理，处理完后，将结果发给主线程中的 Handler 对象，接着由 Handler 通过 send 方法将响应结果发送给 client；
单Reator多线程的方案优势在于能够充分利用多核 CPU 的能，那既然引入多线程，那么自然就带来了多线程竞争资源的问题。 另外，因为一个 Reactor 对象承担所有事件的监听和响应，而且只在主线程中运行，在面对瞬间高并发的场景时，容易成为性能的瓶颈的地方。
2.3、多 Reactor 多进程 / 线程
要解决单 Reactor的问题，就是将单 Reactor实现成多 Reactor，这样就产生了第 多 Reactor 多进程 / 线程的方案。
（1）主线程中的 MainReactor 对象通过 select 监控连接建立事件，收到事件后通过 Acceptor 对象中的 accept 获取连接，将新的连接分配给某个子线程； （2）子线程中的 SubReactor 对象将 MainReactor 对象分配的连接加入 select 继续进行监听，并创建一个 Handler 用于处理连接的响应事件。 （3）如果有新的事件发生时，SubReactor 对象会调用当前连接对应的 Handler 对象来进行响应。 （4）Handler 对象通过 read -> 业务处理 -> send 的流程来完成完整的业务流程。
多 Reactor 多线程的方案虽然看起来复杂的，但是实际实现时比单 Reactor 多线程的方案要简单的多，原因如下：
- 主线程和子线程分工明确，主线程只负责接收新连接，子线程负责完成后续的业务处理。
- 主线程和子线程的交互很简单，主线程只需要把新连接传给子线程，子线程无须返回数据，直接就可以在子线程将处理结果发送给客户端。
Netty 正是采用了多Reactor 多线程的方案，而Nginx采用了多 Reactor 多进程的方案，不过方案与标准的多 Reactor 多进程有些差异。
具体差异表现在主进程中仅仅用来初始化 socket，并没有创建 mainReactor 来 accept 连接，而是由子进程的 Reactor 来 accept 连接，通过锁来控制一次只有一个子进程进行 accept（防止出现惊群现象），子进程 accept 新连接后就放到自己的 Reactor 进行处理，不会再分配给其他子进程。
二、Netty的基本介绍 1、Netty是什么
Netty是 一个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 对 JDK 自带的 NIO 的 API 进行了良好的封装，解决了上述问题。且Netty拥有高性能、 吞吐量更高，延迟更低，减少资源消耗，最小化不必要的内存复制等优点。Netty 现在都在用的是4.x，5.x版本已经废弃，Netty 4.x 需要JDK 6以上版本支持。
2、Netty的运行步骤
2.1、内部流程介绍
Netty模型是基于主从Reactor多线程模型设计的。
Netty有两组线程池，一个Boss Group，它专门负责客户端连接，另一个Work Group，专门负责网络读写；
- Boss Group和Work Group的类型都是NIOEventLoopGroup；
- NIOEventLoopGroup相当于一个事件循环组，这个组包含了多个事件循环，每一个循环都是NIOEventLoop；
- NIOEventLoop表示一个不断循环执行处理任务的线程，每个NIOEventLoop都有一个Selector，用于监听绑定在其上的ocketChannel的网络通讯；
- Boss Group下的每个NIOEventLoop的执行步骤有3步：
(1). 轮询accept连接事件；
(2). 处理accept事件，与client建立连接，生成一个NioSocketChannel，并将其注册到某个work group下的NioEventLoop的selector上；
(3). 处理任务队列的任务，即runAllTasks；
- 每个Work Group下的NioEventLoop循环执行以下步骤：
(1). 轮询read、write事件；
(2). 处理read、write事件，在对应的NioSocketChannel处理；
(3). 处理任务队列的任务，即runAllTasks；
- 每个Work Group下的NioEventLoop在处理NioSocketChannel业务时，会使用pipeline(管道)，管道中维护了很多 handler 处理器用来处理 channel 中的数据。
2.2、样例展示
Netty服务段代码样例
Netty客户端代码样例
运行流程如下
2.3、核心组件
Bootstrap：主要作用是配置整个 Netty 程序，串联各个组件，Netty 中 Bootstrap 类是客户端程序的启动引导类，ServerBootstrap 是服务端启动引导类。
Channel：数据的通道，这一点与java NIO一样，所有的数据流转都需要经过channel。 EventLoop：NioEventLoop 中维护了一个线程和任务队列，支持异步提交执行任务，线程启动时会调用 NioEventLoop 的 run 方法，执行 I/O 任务和非 I/O 任务。
I/O 任务，即 selectionKey 中 ready 的事件，如 accept、connect、read、write 等，由 processSelectedKeys 方法触发。
非 IO 任务，添加到 taskQueue 中的任务，如 register0、bind0 等任务，由 runAllTasks 方法触发。
NioEventLoopGroup：主要管理 eventLoop 的生命周期，可以理解为一个线程池，内部维护了一组线程，每个线程(NioEventLoop)负责处理多个 Channel 上的事件，而一个 Channel 只对应于一个线程。
每个EventLoopGroup里包括一个或多个EventLoop，每个EventLoop中维护一个Selector实例。
ChannelFuture：Netty 框架中所有的 I/O 操作都为异步的，因此我们需要 ChannelFuture 的 addListener()注册一个 ChannelFutureListener 监听事件，当操作执行成功或者失败时，监听就会自动触发返回结果。 ChannelHandler：充当了所有处理入站和出站数据的逻辑容器。ChannelHandler 主要用来处理各种事件，这里的事件很广泛，比如可以是连接、数据接收、异常、数据转换等。 ChannelPipeline：为 ChannelHandler 链提供了容器，当 channel 创建时，就会被自动分配到它专属的 ChannelPipeline，这个关联是永久性的。