Netty4（一）：Netty4 介绍

Netty 概述

• Netty 是一个高性能 （异步事件驱动）网络通信框架，使用它可以快速简单地开发网络应用程序，比如服务器和客户端的协议
• 随着互联网规模的不断扩大，系统并发访问量也越来越高，传统基于 Tomcat 等 Web 容器的垂直架构已无法满足需求，需要拆分应用进行服务化，以提高和维护效率，垂直架构拆分之后，系统采用分布式部署，各个节点之间需要远程服务调用，高性能的 RPC 框架必不可少，Netty 作为异步高性能的通信框架，往往作为基础通信组件被这些 RPC 框架调用
• 有时候一个通用的协议不能满足需求，比如我们无法使用一个通用的 HTTP 服务器来处理大文件、电子邮件以及实时消息，比如金融系统和多人游戏数据，在这种情况下可以使用 Netty 自己设计一个全新的协议来准确地实现需求
• Netty 的异步高性能、高可靠性和高成熟的优点，使得它在通信行业得到大量应用，与它类似的框架有 Mina

Netty 应用案例

• 阿里分布式服务框架 Dubbo 的 RPC 框架，使用 Dubbo 协议进行节点之间的通信，Dubbo 协议默认使用 Netty 作为基础通信组件，用于实现各进程节点之间的通信
• 淘宝的消息中间件 RocketMQ 消息生产者和消息消费者之间，也采用 Netty 进行高性能、异步通信
• 除了阿里系和淘宝系之外，很多其它的大型互联网公司或者电商内部也已经大量使用 Netty 构建高性能、分布式的网络服务器
• 游戏行业：Java 在游戏后台开发得到了越来越广泛的应用，Netty 本身提供了 TCP/UDP 和 HTTP 协议栈，同时也非常方便定制和开发私有协议栈，进行高性能的通信

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• 大数据领域：Hadoop 的高性能通信和序列化组件 Avro 的 RPC 框架，默认采用 Netty 进行跨节点通信，大数据计算往往采用多个节点和 1/N 汇总节点进行分布式部署，各个节点之间进行海量数据交换，由于 Netty 的综合性能是目前各个成熟 NIO 框架中最高的，因此往往会被选中用作大数据各个节点间的通信

Netty 与 Tomcat 有什么区别

• Netty 和 Tomcat 最大的区别在于通信协议，Tomcat 是基于 HTTP 协议的 Web 容器，而 Netty 能通过编程自定义各种协议，能够自己编/解码

Netty 为什么高并发

• Netty 是基于 NIO（非阻塞 IO） 开发的网络通信框架，对比 BIO（阻塞 IO）它的并发性能得到很大的提高
• 在 BIO 中，等待客户端发数据这个过程是阻塞的，这样就造成了一个线程只能处理一个请求的情况，而机器能支持的最大线程数是有限的，这就是为什么 BIO 不能支持高并发的原因

阻塞 IO 的通信方式

• 在 NIO 中，当一个 Socket 建立好之后，Thread 并不会阻塞去接受这个 Socket，而是将这个请求交给 Selector，Selector 会不断的去遍历所有的 Socket，一旦有一个 Socket 建立完成，他会通知 Thread，然后 Thread 处理完数据再返回给客户端（这个过程是阻塞的），这样就能让一个 Thread 处理更多的请求了

非阻塞 IO 的通信方式

其它 IO 模型

• BIO：同步阻塞IO，如果连接少，他的延迟是最低的，因为一个线程只处理一个连接，适用于少连接且延迟低的场景，比如说数据库连接
• NIO：同步非阻塞IO，阻塞业务处理但不阻塞数据接收，适用于高并发且处理简单的场景，比如聊天软件
• 多路复用IO：他的两个步骤处理是分开的，也就是说，一个连接可能他的数据接收是线程 a 完成的，数据处理是线程 b 完成的，他比 BIO 能处理更多请求，但是比不 上NIO，但是他的处理性能又比 BIO 更差，因为一个连接他需要两次 system call，而 BIO 只需要一次，所以这种 IO 模型应用的不多
• 信号驱动IO：这种 IO 模型主要用在嵌入式开发
• 异步IO：他的数据请求和数据处理都是异步的，数据请求一次返回一次，适用于长连接的业务场景

Netty 为何传输快

• Java 内存有堆内存、栈内存和字符串常量池等，其中堆内存是占用内存空间最大的一块，也是 Java 对象存放的地方，一般我们的数据如果要从 IO 读取到堆内存，中间需要经过 Socket 缓冲区，也就是一个数据会被拷贝两次才能到达它的终点，如果数据量大，就会造成不必要的资源浪费

传输数据拷贝

• Netty 针对这种情况使用了 NIO 的另一特性 ---- 零拷贝，当它需要接收数据时，它会在堆内存之外开辟一块内存，数据直接从 IO 读到那块内存中去，从而加快了传输速度

零拷贝